JPS5940365B2 - Method for producing olefin - Google Patents
Method for producing olefinInfo
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- JPS5940365B2 JPS5940365B2 JP55136220A JP13622080A JPS5940365B2 JP S5940365 B2 JPS5940365 B2 JP S5940365B2 JP 55136220 A JP55136220 A JP 55136220A JP 13622080 A JP13622080 A JP 13622080A JP S5940365 B2 JPS5940365 B2 JP S5940365B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はメタノールおよび/またはジメチルエーテルを
原料としてオレフィンを製造する方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing olefins using methanol and/or dimethyl ether as raw materials.
エチレン、プロピレン、ブテンなどの低級オレフィンお
よびキシレンなどの芳香族化合物は石油化学工業の基幹
の中間原料であり、現在は天然ガスおよびナフサなどの
石油系原料から熱分解法により生産されている。Lower olefins such as ethylene, propylene, and butene, and aromatic compounds such as xylene are key intermediate raw materials in the petrochemical industry, and are currently produced by pyrolysis from petroleum-based raw materials such as natural gas and naphtha.
しかしながら、これらの石油系原料の近年における価格
騰貴、入手難などから低級オレフィンおよびキシレン製
造用原料の多様化が望まれている。一方、メタノールま
たはジメチルエーテルの製造においては、これらの原料
は石油系原料に限られることなく石炭などからも安価に
製造することができる。さらにメタノールおよび/また
はジメチルエーテルを260℃以上の温度で各種のゼオ
ライト触媒と接触させると、種々のオレフィン、パラフ
ィンおよび芳香族化合物の混合物が得られることは既に
知られており、種々の方法が開発され、提案されている
。本発明者らもゼオライトの結晶化について広く検討を
進めた結果、ふつ素イオンの共存下で結晶化させると特
異な結晶形を持つ新規なゼオライトが得られること(特
願昭54−166696号、特公昭58−1045号公
報)、およびこの結晶がメタノールおよび/またはジメ
チルエーテルからオレフィンを得る反応に関して好適な
触媒作用を示すこと(特願昭55−39581号、特公
昭5740124号公報)を見いだしている。結晶性ア
ルミノシリケートゼオライト触媒を使用してメタノール
および/またはジメチルエーテルからエチレン、プロピ
レンを製造しようとする場合に、従来提案されている方
法は水、窒素などの不活性物質を反応の希釈剤として比
較的多量用いてメタノールおよび/またはジメチルエー
テルの分圧を著しく下げるなどの処置をして、エチレン
およびプロピレンの選択率を上げようとしている(例え
ば特開昭51−122003公報)。However, due to the recent rise in prices and difficulty in obtaining these petroleum-based raw materials, it is desired to diversify raw materials for producing lower olefins and xylene. On the other hand, in the production of methanol or dimethyl ether, these raw materials are not limited to petroleum-based raw materials, and can be produced inexpensively from coal and the like. Furthermore, it is already known that mixtures of various olefins, paraffins and aromatic compounds can be obtained by contacting methanol and/or dimethyl ether with various zeolite catalysts at temperatures above 260°C, and various methods have been developed. ,Proposed. The present inventors have also carried out extensive studies on the crystallization of zeolite, and have found that a new zeolite with a unique crystal form can be obtained by crystallizing it in the coexistence of fluorine ions (Japanese Patent Application No. 166696/1989). (Japanese Patent Publication No. 58-1045), and that this crystal exhibits a suitable catalytic action for the reaction of obtaining olefins from methanol and/or dimethyl ether (Japanese Patent Application No. 55-39581, Japanese Patent Publication No. 5740124). . When trying to produce ethylene and propylene from methanol and/or dimethyl ether using crystalline aluminosilicate zeolite catalysts, conventionally proposed methods use relatively inert substances such as water and nitrogen as reaction diluents. Attempts are being made to increase the selectivity of ethylene and propylene by significantly lowering the partial pressure of methanol and/or dimethyl ether by using large amounts (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 122003/1983).
反応圧1atmで反応させた場合に、メタノールの場合
にはその分圧を0.35atm程度に、またジメチルエ
ーテルの場合にはその分圧を0.18atm程度になる
ように希釈して反応させた場合は、触媒活性の経時劣化
が十分に小さい結果が得られるのであるが、その反面原
料混合物の予熱および反応器出口での反応生成物からの
目的物質の分離に多大なエネルギーが必要となる。これ
に対しメタノールおよび/またはジメチルエーテルの分
圧を著しく高く、特に全く希釈剤を使用しないで反応さ
せた場合は、通常の触媒充填方式および通常の液時間空
間速度の条件では、触媒活性の経時劣化がかなり大きく
なり、触媒再生の頻度が多くなるという欠点があつた。
したがつてメタノールおよび/またはジメチルエーテル
から希釈剤の使用量をへらし、しかも高反応率および高
選択率で、しかも触媒活性の経時劣化を十分に小さくし
てエチレンおよびプロピレンが製造できれば、原料混合
物の予熱および反応生成物精製系でのエネルギーの節減
が可能となり、工業的には非常に魅力的であるので、本
発明者らはほとんど希釈剤を使用しない反応条件につい
て鋭意検討を重ねた。本発明者らは、メタノールおよび
/またはジメチルエーテルからオレフィンの製造におけ
る反応条件について広く検討した結果、原料物質供給の
流れ方向に対して垂直な触媒層単位断面積当り、単位時
間当りの反応熱発生量を小さくすることにより、希釈剤
の使用量を減少したにもかXわらず高反応率および高選
択率を保ち、かつ触媒活性の経時劣化を著しく小さくす
ることができることを見いだした。When reacting at a reaction pressure of 1 atm, when methanol is used, the partial pressure is diluted to about 0.35 atm, and dimethyl ether is diluted to about 0.18 atm. Although this method achieves a result in which the deterioration of the catalyst activity over time is sufficiently small, on the other hand, a large amount of energy is required for preheating the raw material mixture and separating the target substance from the reaction product at the reactor outlet. On the other hand, when the partial pressure of methanol and/or dimethyl ether is significantly high, especially when the reaction is carried out without using any diluent, the catalyst activity deteriorates over time under normal catalyst loading conditions and normal liquid time-space velocity conditions. However, this method had the disadvantage that it became considerably large and the frequency of catalyst regeneration increased.
Therefore, if ethylene and propylene can be produced from methanol and/or dimethyl ether using less diluent, with high reaction rate and high selectivity, and with sufficiently minimizing deterioration of catalyst activity over time, it is possible to preheat the raw material mixture. The present invention has also made it possible to save energy in the reaction product purification system, which is very attractive from an industrial perspective.The present inventors have therefore conducted intensive studies on reaction conditions in which almost no diluent is used. As a result of extensive studies on reaction conditions in the production of olefins from methanol and/or dimethyl ether, the present inventors found that the amount of reaction heat generated per unit time per unit cross-sectional area of the catalyst layer perpendicular to the flow direction of the raw material supply. It has been found that by reducing the amount of diluent used, it is possible to maintain high reaction rate and high selectivity even though the amount of diluent used is reduced, and to significantly reduce the deterioration of catalyst activity over time.
本発明の目的は、メタノールおよび/またはジメチルエ
ーテルから工業的に重要なオレフィン、特にエチレンお
よびプロピレンなどの低級オレフィンを高反応率かつ高
選択率で得ることができ、しかも製造に際して触媒の経
時劣化を小さく、かつ反応系におけるメタノールおよび
/またはジメチルエーテルを多量の希釈剤で希釈して使
用することによる欠点を解消してエネルギーの節減が可
能となり、工業的に有利な製造法を提供することである
。The object of the present invention is to be able to obtain industrially important olefins, especially lower olefins such as ethylene and propylene, from methanol and/or dimethyl ether with high reaction rate and high selectivity, and to minimize deterioration of the catalyst over time during production. , and to provide an industrially advantageous production method that eliminates the drawbacks caused by diluting methanol and/or dimethyl ether with a large amount of diluent in the reaction system, making it possible to save energy.
すなわち、本発明は結晶性アルミノシリケートゼオライ
トを含有する触媒を使用し固定床触媒反応器を用いてメ
タノールおよび/またはジメチルエーテルからオレフィ
ンを製造するに際して、シリカ/アルミナのモル比が5
0以上であり、X線回折図において下記の面間隔および
相対強度を有し、かつふつ素を含有し、または含有しな
い結晶性アルミノシリケートを含有する触媒を使用し、
メタノールおよび/またはジメチルエーテルを触媒層断
面積1m”あたり1秒間あたり0.3〜157の範囲で
供給し、希釈剤の使用量を減少させることを特徴とする
オレフィンの製造方法ただし、面間隔が10.0λまた
は3.84λで最強の強度を示すである。That is, the present invention uses a fixed bed catalyst reactor to produce olefins from methanol and/or dimethyl ether using a catalyst containing crystalline aluminosilicate zeolite, and the silica/alumina molar ratio is 5.
0 or more, has the following interplanar spacing and relative strength in an X-ray diffraction diagram, and contains or does not contain fluorine. Using a catalyst containing a crystalline aluminosilicate,
A method for producing olefins, characterized in that methanol and/or dimethyl ether is supplied at a rate of 0.3 to 157 per second per 1 m'' of cross-sectional area of the catalyst layer, and the amount of diluent used is reduced, provided that the lattice spacing is 10 It shows the strongest intensity at .0λ or 3.84λ.
本発明におけるメタノールおよび/またはジメチルエー
テルの供給速度は従来に比し極めて小さい。The feed rate of methanol and/or dimethyl ether in the present invention is extremely low compared to conventional methods.
たとえば希釈剤を全く使用しない場合は触媒断面積1T
Iあたり1秒間あたりメタノール供給量0.3〜157
ということは、メタノールガス線速度(L■)として約
0.02〜1.05?/See(標準状態)の値となる
。また、ジメチルエーテル供給量0.3〜15y/イ・
Secということは、ジメチルエーテルガス線速度とし
て約0.02〜0.73CTn/Sec(標準状態)の
値となる。これは通常の固定床触媒反応装置の場合は、
ガス線速度は少なくとも5CTI1/Sec以上であり
、一般には数十?/Sec以上で行なわれていることに
比して極めて小さい。供給量がこの範囲をはずれると触
媒活性の経時劣化が大きくなる。なお、工業的に有利な
高い空時収率を得るためには、メタノールおよび/また
はジメチルエーテルの供給速度は、触媒11に対し1時
間当り液体で0.05〜301(液空間速度LSVHO
.O5〜30/Hr)とすることが好ましい。For example, if no diluent is used, the cross-sectional area of the catalyst is 1T.
Methanol supply amount per second per I 0.3-157
This means that the methanol gas linear velocity (L■) is approximately 0.02 to 1.05? /See (standard state). In addition, the dimethyl ether supply amount is 0.3 to 15 y/y.
Sec means a value of about 0.02 to 0.73 CTn/Sec (standard state) as dimethyl ether gas linear velocity. In the case of a normal fixed bed catalytic reactor, this is
The gas linear velocity is at least 5CTI1/Sec or higher, and generally several tens of seconds? This is extremely small compared to what is done above /Sec. If the supply amount is outside this range, the catalyst activity will deteriorate significantly over time. In addition, in order to obtain a high space-time yield that is industrially advantageous, the feed rate of methanol and/or dimethyl ether should be 0.05 to 301 liquid per hour (liquid hourly space velocity LSVHO) to the catalyst 11.
.. It is preferable to set it as O5-30/Hr).
前記の線速度および液空間速度を実現するためには必然
的に触媒充填層の厚さはいわゆるうすくしなければなら
ないが、その厚さは計算または実験により適宜決定する
ことができる。In order to achieve the above-mentioned linear velocity and liquid space velocity, the thickness of the catalyst packed bed must necessarily be made thin, but the thickness can be appropriately determined by calculation or experiment.
本発明に使用する結晶性アルミノシリケートゼオライト
は、本発明者らがさきに発明したふつ素イオン共存下で
結晶させて得られる特異な結晶形を持つ新規なゼオライ
ト(以下、FZ−1ゼオライトと呼ぶ)を含有する触媒
である。The crystalline aluminosilicate zeolite used in the present invention is a new zeolite (hereinafter referred to as FZ-1 zeolite) that has a unique crystal form obtained by crystallization in the coexistence of fluorine ions, which the present inventors previously invented. ).
かかるFZ一1ゼオライトはX線回折図において下記の
面間隔および相対強度を有し、かつふつ素を含有し、ま
たは含有しない結晶性アルミノシリケートであつて、従
来のZSM−5の結晶に比し特定な結晶面だけが特別に
成長した特異な結晶形を持つものである。ただし、面間
隔が10.0λまたは3.84λで最強の強度を示す。The FZ-1 zeolite is a crystalline aluminosilicate that has the following interplanar spacing and relative strength in an X-ray diffraction diagram, and that may or may not contain fluorine, compared to the crystals of conventional ZSM-5. Only specific crystal faces have a unique crystal shape that has been specially grown. However, the strongest strength is exhibited when the interplanar spacing is 10.0λ or 3.84λ.
なお、ここでのX線回折線は市販のX線回折計たとえば
理学電機製自記X線記録式X線回折装置ガイガーフレッ
クスDS型を使用し、標準的な粉末回折法?より測定し
たものであり、銅のKαの放射線を用いて得られたもの
であつて、この測定で得られた2θから面間隔(単位λ
)を求めたものである。なお、測定法は前記以外の方法
によることができる。このFZ−1ゼオライトの合成法
は特願昭54166696号の明細書に、又、触媒とし
ての活性化方法については特願昭55−39581号の
明細書に説明されている。The X-ray diffraction lines here are obtained using a commercially available X-ray diffractometer, such as a self-recording X-ray recording type X-ray diffractometer Geigerflex DS model manufactured by Rigaku Corporation, using a standard powder diffraction method. It was measured using radiation of Kα of copper, and from the 2θ obtained in this measurement, the interplanar spacing (unit: λ
). Note that measurement methods other than those described above can be used. The method for synthesizing this FZ-1 zeolite is explained in the specification of Japanese Patent Application No. 54166696, and the method for activating it as a catalyst is explained in the specification of Japanese Patent Application No. 55-39581.
すなわち、ふつ素イオンの共存下でけい素およびアルミ
ニウム化合物を有機カチオンおよびアルカリ化合物を含
有する水溶液中で昇温温度を1℃以上/分とし、100
〜200゜C好ましくは130〜170゜Cの温度範囲
で、通常、自己発生圧力下で4〜150時間の範囲で水
熱合成することにより得られる。That is, silicon and aluminum compounds were heated in an aqueous solution containing an organic cation and an alkali compound in the coexistence of fluorine ions at a heating temperature of 1° C./min or more, and
It is obtained by hydrothermal synthesis at a temperature range of -200°C, preferably 130-170°C, usually under autogenous pressure for a period of 4-150 hours.
なお水熱合成に先立つて原料混合物をたとえば回転部分
のエッジ先端の線速度を10m以上/Secとなるよう
に剪断力を生ぜしめるような混合をすることが好ましい
。なお、この水熱合成でのふつ素イオン以外の原料は通
常のゼオライトの水熱合成に使用されている物質を使用
しうる。すなわち、けい素はたとえばけい酸ソーダ、固
体シリカ、シリカゲルおよびシリカゾルなど、アルミニ
ウム化合物はたとえばアルミン酸ソーダおよび調製直後
の水酸化アルミニウムなどである。また、有機カチオン
は代表的なものとしてはたとえばテトラメチルアンモニ
ウム、テトラエチルアンモニウムおよびテトラプロピル
アンモニウムなどの第4級アンモニウムイオンであるが
、この第4級アンモニウムイオン源としてたとえば臭化
テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニ
ウムおよび塩化テトラプロピルアンモニウムなどが使用
でき、また、たとえばトリメチルアミンおよびトリエチ
ルアミンなどの第3級アミンとたとえば臭化メチルおよ
びメチルアルコールなどとを併用することもできる。ま
たアルカリ化合物としてたとえば苛性ソーダなどのナト
リウム化合物がある。なお、アルミン酸ソーダはアルカ
リ化合物としても作用する。ふつ素イオン源として、た
とえばふつ化ソーダ、ふつ化アンモニウムおよびふつ化
ほう素などを使用することができる。Prior to hydrothermal synthesis, it is preferable to mix the raw material mixture in such a way as to generate a shearing force such that the linear velocity at the tip of the edge of the rotating portion is 10 m/sec or more. Note that as raw materials other than fluorine ions in this hydrothermal synthesis, substances used in ordinary hydrothermal synthesis of zeolite can be used. That is, silicon is, for example, sodium silicate, solid silica, silica gel, and silica sol, and aluminum compounds are, for example, sodium aluminate and freshly prepared aluminum hydroxide. Typical examples of organic cations include quaternary ammonium ions such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, and tetrapropylammonium. Tetraethylammonium and tetrapropylammonium chloride can be used, and tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine can be used in combination with methyl bromide and methyl alcohol. Examples of alkaline compounds include sodium compounds such as caustic soda. Note that sodium aluminate also acts as an alkaline compound. As a fluorine ion source, for example, soda fluoride, ammonium fluoride, boron fluoride, etc. can be used.
原料同士のモル比はつぎの如くである。The molar ratio of the raw materials is as follows.
市販のシリカゲルは通常1000ppm程度のAl2O
3を含有しており、この酸化アルミニウムだけで他のア
ルミニウム化合物を特に添加しなくても本発明で使用さ
れる結晶性アルミノシリケートを得ることができる。Commercially available silica gel usually contains about 1000 ppm Al2O.
The crystalline aluminosilicate used in the present invention can be obtained using only this aluminum oxide without adding any other aluminum compound.
なお原料混合物中のSiO2/Al2O3のモル比は、
ほとんどそのまX本発明で使用される結晶性アルミノシ
リケート中のSiO2/Al2O3モル比となる。The molar ratio of SiO2/Al2O3 in the raw material mixture is
This is almost the same as the SiO2/Al2O3 molar ratio in the crystalline aluminosilicate used in the present invention.
反応生成物を室温まで冷却し、沢過し、水洗し、結晶を
分別してFZ−1ゼオライトを得る。The reaction product is cooled to room temperature, filtered, washed with water, and the crystals are separated to obtain FZ-1 zeolite.
さらにこのFZ−1ゼオライトをたとえば100℃以上
で1〜30時間乾燥し、ついで350〜800℃で好ま
しくは400〜600℃で2〜24時間好ましくは4〜
10時間焼成する。この温度範囲外で焼成したときには
触媒活性が相対的に低くなる。しかる後、塩酸、硫酸お
よび硝酸などの無機酸ならびにぎ酸、しゆう酸、酢酸お
よびくえん酸などの有機酸の酸性溶液またはこれらの混
酸溶液、最も好ましは1〜22wt%塩酸と10〜12
0℃好ましくは40〜100℃で、0.1〜30時間、
好ましくは1〜10時間接触させることにより、酸触媒
として賦活される。このように賦活されたFZ−1ゼオ
ライトを所望により焼成することができる。かくして得
られたH+型のFZ−1ゼオライトはそのまXで触媒と
して使用されるが、また通常のイオン交換操作によつて
、H+イオンの一部又は全部を他の少なくとも一種のカ
チオンとイオン交換しても使用することもできる。イオ
ン交換されたFZ−1ゼオライトは通常は耐熱性が向上
することが多い。イオン交換する場合には、イオン交換
しうるカチオンとしてリチウム、ナトリウム、カリウム
およびセシウムなどの1価のアルカリ金属イオン、マグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウム
などの2価のアルカリ土類金属イオン、ランタンおよび
セリウムなどの3価の希土類イオン、トリウムなどの4
価イオン、その他アンモニウム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、亜鉛、銅およびアルミニウムなどのカチ
オンなどを使用することができる。この中でも特に好ま
しいのは希土類イオンである。イオン交換操作は前記の
H+型のFZ−1ゼオライトと、所望のカチオンを含有
する水溶液もしくは所望のカチオンを含む化合物と非水
溶性媒体との混合物とをバッチまたは連続式のいずれか
の方式によつて接触させることで達成できる。このよう
にイオン交換されたFZ−1ゼオライトは焼成してもよ
い。FZ−1ゼオライトを含有する触媒は種々の形態で
あつてよく、たとえば微粉末、ペレット、タブレットお
よび押出し成型物などのどれでもよい。また通常、ゼオ
ライト触媒の粘結剤として使用される粘土、アルミナ、
シリカ、シリカ−アルミナおよびチタニアなどの耐火性
無機酸化物などと混合して湿式成型または乾式成型によ
つて成型することができる。この場合の結合剤の含有量
は1〜99Wt%、好ましくは10〜80wt%の範囲
が望ましい。更にこれらの粘結剤にリグニンスルホン酸
、ステアリン酸、殿粉、ポリビニルアルコール、結晶性
セルロースなどを加えて成型してもよい。このように成
型されたFZ−1ゼオライトを所望により焼成すること
ができる。酸処理以降の焼成により触媒活性が向上する
ことが多い。Further, this FZ-1 zeolite is dried at, for example, 100°C or higher for 1 to 30 hours, and then dried at 350 to 800°C, preferably 400 to 600°C, for 2 to 24 hours, preferably 4 to 30°C.
Bake for 10 hours. When calcined outside this temperature range, the catalyst activity becomes relatively low. Thereafter, acidic solutions of inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid and organic acids such as formic acid, oxalic acid, acetic acid and citric acid or mixed acid solutions thereof, most preferably 1-22 wt% hydrochloric acid and 10-12 wt%
At 0°C, preferably 40-100°C, for 0.1-30 hours,
Preferably, it is activated as an acid catalyst by contacting for 1 to 10 hours. The FZ-1 zeolite activated in this way can be calcined as desired. The H+ type FZ-1 zeolite obtained in this way is used as a catalyst in X, but some or all of the H+ ions are ion-exchanged with at least one other cation by a normal ion exchange operation. It can also be used. Ion-exchanged FZ-1 zeolite usually has improved heat resistance. In the case of ion exchange, monovalent alkali metal ions such as lithium, sodium, potassium and cesium, divalent alkaline earth metal ions such as magnesium, calcium, strontium and barium, lanthanum and cerium are used as ion-exchangeable cations. Trivalent rare earth ions such as trivalent rare earth ions, 4 such as thorium
Valid ions and other cations such as ammonium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, copper and aluminum can be used. Among these, rare earth ions are particularly preferred. In the ion exchange operation, the H+ type FZ-1 zeolite and a mixture of an aqueous solution containing the desired cation or a compound containing the desired cation and a non-aqueous medium are mixed in either a batch or continuous manner. This can be achieved by touching the object. The FZ-1 zeolite ion-exchanged in this manner may be calcined. Catalysts containing FZ-1 zeolite may be in a variety of forms, including fine powders, pellets, tablets, and extrudates. Also commonly used as binders for zeolite catalysts are clays, alumina,
It can be mixed with refractory inorganic oxides such as silica, silica-alumina, and titania, and molded by wet molding or dry molding. In this case, the binder content is preferably in the range of 1 to 99 wt%, preferably 10 to 80 wt%. Furthermore, ligninsulfonic acid, stearic acid, starch, polyvinyl alcohol, crystalline cellulose, etc. may be added to these binders for molding. The FZ-1 zeolite molded in this manner can be fired as desired. Calcination after acid treatment often improves catalyst activity.
この酸処理以降の焼成条件は、実用上250〜800℃
好ましくは300〜600℃の温度で、0.5〜10時
間好ましくは1〜5時間である。本発明では、原料物質
はメタノールおよび/またはジメチルエーテルである。The firing conditions after this acid treatment are practically 250 to 800℃.
The temperature is preferably 300 to 600°C for 0.5 to 10 hours, preferably 1 to 5 hours. In the present invention, the raw material is methanol and/or dimethyl ether.
メタノールを原料物質として使用する場合には、メタノ
ールを直接、本発明の触媒に接触させて一挙にオレフィ
ン類を得ることができるが、メタノールをたとえばγ−
アルミナ触媒などの通常の脱水触媒にまず接触させてジ
メチルエーテルに変えてから、このジメチルエーテルに
本発明方法を適用することができる。後者の場合には反
応の発熱を二分することになり、触媒床の温度制御をよ
り容易に行なえる利点がある。また、メタノールおよび
ジメチルエーテルはそれぞれ炭素原子数2個以上のアル
コールとの混合物として使用することができる。When methanol is used as a raw material, olefins can be obtained all at once by bringing the methanol into direct contact with the catalyst of the present invention.
The method of the present invention can be applied to dimethyl ether, which is first converted into dimethyl ether by contacting with a conventional dehydration catalyst such as an alumina catalyst. In the latter case, the heat generated by the reaction is divided into two parts, which has the advantage of making it easier to control the temperature of the catalyst bed. Furthermore, methanol and dimethyl ether can each be used as a mixture with an alcohol having two or more carbon atoms.
この場合には、炭素数2個以上のアルコールの量はメタ
ノールおよび/またはジメチルエーテルの量に対して3
0wt%以下であることが好ましい。反応温度は実用上
250゜C以上好ましくは250〜550℃とするが、
目的物質により適宜選択することができる。In this case, the amount of alcohol having 2 or more carbon atoms is 3 to the amount of methanol and/or dimethyl ether.
It is preferably 0 wt% or less. The reaction temperature is practically 250°C or higher, preferably 250 to 550°C, but
It can be appropriately selected depending on the target substance.
すなわち、炭素数の多いオレフィンを得るためには比較
的高温が好ましく、たとえばエチレンの選択率を高める
には300〜400℃が好ましく、プロピレンの選択率
を高めるためには400〜500℃が好ましい。250
℃より低い場合には反応率が低くなる。That is, in order to obtain an olefin with a large number of carbon atoms, a relatively high temperature is preferable; for example, in order to increase the selectivity of ethylene, a temperature of 300 to 400°C is preferable, and in order to increase the selectivity of propylene, a temperature of 400 to 500°C is preferable. 250
If the temperature is lower than ℃, the reaction rate will be low.
本発明で、メタノールおよび/またはジメチルエーテル
の供給速度を小さくすることにより希釈剤の使用量をへ
らすことが可能となり、本質的には希釈剤を全く使用す
る必要はないが、従来使用されている量よりも極めて少
量の希釈剤を使用することができる。In the present invention, by reducing the feed rate of methanol and/or dimethyl ether, it is possible to reduce the amount of diluent used, and although there is essentially no need to use diluent at all, the amount used conventionally is Much smaller amounts of diluent can be used.
たとえば全圧が1atmの場合にはメタノールおよび/
またはジメチルエーテルの分圧は0.4〜1atmでよ
い。なお、希釈剤としてはこの反応で通常使用されてい
る希釈剤たとえば窒素、水素、一酸化炭素、二酸化炭素
、アルカンおよび水などが好適に使用される。本発明で
は、反応を固定床触媒反応装置で行なう場合に、メタノ
ールおよび/またはジメチルエーテルが不十分にしか変
換されないような反応条件を選択した場合には、反応生
成物から未反応の原料を分離して循環させることができ
る。For example, if the total pressure is 1 atm, methanol and/or
Alternatively, the partial pressure of dimethyl ether may be 0.4 to 1 atm. As the diluent, diluents commonly used in this reaction, such as nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, alkanes, and water, are preferably used. In the present invention, if the reaction is carried out in a fixed bed catalytic reactor and reaction conditions are selected such that methanol and/or dimethyl ether are insufficiently converted, unreacted raw materials are separated from the reaction products. can be circulated.
本発明の方法は、結晶性アルミノシリケートゼオライト
特に好ましくFZ−1ゼオライトを有効成分として含有
する触媒を使用して、安価で入手が容易なメタノールお
よび/またはジメチルエーテルを原料物質として工業的
に重要なエチレン、プロピレン、ブテンおよびバラキシ
レン類を高反応率、高選択率で得られ、しかも触媒の寿
命も長く、しかも希釈剤の使用量を著しくへらすことが
できるので、工業的に有利なオレフィン製造方法である
。The method of the present invention uses a catalyst containing crystalline aluminosilicate zeolite, particularly preferably FZ-1 zeolite, as an active ingredient, and uses inexpensive and easily available methanol and/or dimethyl ether as a raw material to produce industrially important ethylene. It is an industrially advantageous olefin production method because it can obtain propylene, butene, and varaxylenes with high reaction rate and high selectivity, has a long catalyst life, and can significantly reduce the amount of diluent used. be.
以下実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
触媒:アルミン酸ソーダ(Al2O3およびNa2Oと
してそれぞれ34,9wt%および33.3wt%含有
)0.127、苛性ソーダ1.5yおよびふつ化アンモ
ニウム0.807を水1857に溶かした。The present invention will be explained in more detail below by giving examples.
Example 1 Catalyst: 0.127 ml of sodium aluminate (containing 34.9 wt% and 33.3 wt% as Al2O3 and Na2O, respectively), 1.5 y of caustic soda and 0.807 ml of ammonium fluoride were dissolved in 1857 ml of water.
これに臭化テトラプロピルアンモニウム14.2yを添
加し、均一な水溶液とした。さらに40Wt%シリカゾ
ル28.57をこの水溶液に加えたのち、混合物全量を
ミキサーに入れ、10000r.p.mの回転数(刃先
端の線速度45m/Sec)で室温で3分間混合した。
その後、この原料混合物を耐食製耐圧容器に入れ153
℃まで1時間で昇温し、自圧下でそのまま60時間保持
した。ついで反応生成物を冷却し、生成結晶を沢取し、
洗液が中性となるまでこの結晶を水洗した後、110℃
で10時間乾燥した。原料同士のモル比はSlO2/A
l2O3−474、B4N+/SiO2O.28(Rは
プロピル基)、Na+/SiO2O.22、F−/Sl
O2−0.11.H20/SiO259.3とした。結
晶の大きさは64μ×20μであり、結晶のふつ素含有
率は0.3wt%であつた。得られた結晶のX線回折デ
ータは表−1の如くであつた。かくして得られたFZ−
1ゼオライト粉末を空気中で550℃、5時間焼成し、
しかる後、18wt%塩酸水溶液で90℃、5時間の処
理をし、ついで冷却、沢別し、洗液中に塩素イオンが検
出されなくなるまで水洗した後、110℃で10時間乾
燥した。14.2 y of tetrapropylammonium bromide was added to this to form a uniform aqueous solution. Further, 28.57% of 40 Wt% silica sol was added to this aqueous solution, and the entire mixture was put into a mixer and heated at 10,000 r.p.m. p. The mixture was mixed for 3 minutes at room temperature at a rotational speed of m (linear velocity of the blade tip: 45 m/sec).
After that, put this raw material mixture into a corrosion-resistant pressure container 153
The temperature was raised to 0.degree. C. in 1 hour and maintained under autogenous pressure for 60 hours. Then, the reaction product is cooled, and the resulting crystals are collected,
After washing the crystals with water until the washing solution becomes neutral, the crystals were heated at 110°C.
It was dried for 10 hours. The molar ratio between raw materials is SlO2/A
l2O3-474, B4N+/SiO2O. 28 (R is a propyl group), Na+/SiO2O. 22, F-/Sl
O2-0.11. It was set as H20/SiO259.3. The size of the crystal was 64μ×20μ, and the fluorine content of the crystal was 0.3wt%. The X-ray diffraction data of the obtained crystals were as shown in Table-1. The thus obtained FZ-
1 Zeolite powder was calcined in air at 550°C for 5 hours,
Thereafter, it was treated with an 18 wt % aqueous hydrochloric acid solution at 90°C for 5 hours, then cooled, separated, washed with water until no chlorine ions were detected in the washing solution, and then dried at 110°C for 10 hours.
このH+型結晶性アルミノシリケート粉末に20wt%
シリカゾルを加え、よく混練した後3mmφ×3mmH
の多孔板を用いて成型した。乾燥後、成型体を多孔板よ
り取り出し、空気中で550℃、5時間焼成し、触媒と
した。この触媒はアルミノシリケートを80wt%担体
のシリカを20wt%含む触媒であつた。反応:前記の
FZ−1ゼオライトを含有する触媒4.4m1を断面積
7,3cr1の反応管に充填し、充填高さを0.6(V
7!とした。20wt% in this H+ type crystalline aluminosilicate powder.
After adding silica sol and kneading well, 3mmφ×3mmH
It was molded using a perforated plate. After drying, the molded body was taken out from the perforated plate and calcined in air at 550°C for 5 hours to obtain a catalyst. This catalyst contained 80 wt% aluminosilicate and 20 wt% silica as a carrier. Reaction: 4.4 ml of the catalyst containing the above FZ-1 zeolite was packed into a reaction tube with a cross-sectional area of 7.3 cr, and the filling height was set to 0.6 (V
7! And so.
355℃に保つた触媒床に常圧下、希釈剤なしで、メタ
ノール供給速度(LSVH)2.1/h1− として、
メタノールを通した。A methanol feed rate (LSVH) of 2.1/h1- was applied to a catalyst bed maintained at 355°C under normal pressure without a diluent.
Methanol was passed through.
断面積1d当り1秒間当りのメタノール供給量は2,7
yであり、メタノールガス線速度は0.19(711/
Secであつた・反応成績の経時変化を第1図に示す。
比較例1
実施例1と同様の触媒3.4m1を断面積0.83cd
の反応管に充填し、充填高さを4.1CTI1とした。The amount of methanol supplied per second per 1 d of cross-sectional area is 2.7
y, and the methanol gas linear velocity is 0.19 (711/
Figure 1 shows the time course of the reaction results at Sec.
Comparative Example 1 3.4 m1 of the same catalyst as Example 1 with a cross-sectional area of 0.83 cd
The reaction tube was filled to a filling height of 4.1CTI1.
355℃に保つた触媒床に常圧下、希釈剤なしで、メタ
ノール供給速度(LSVH)2.2/Hrとしてメタノ
ールを通した。Methanol was passed through the catalyst bed maintained at 355°C under normal pressure without diluent at a methanol feed rate (LSVH) of 2.2/Hr.
断面積1イ当り1秒間当りのメタノール供給量は207
であり、メタノールガス線速度は1.4Cr1L/Se
cであつた。反応成績の経時変化を第1図に比較して示
す。第1図で示されているように、実施例1では比較例
に対してメタノール反応率および炭化水素選択率ともに
長時間にわたり高い値を維持しており、本発明では触媒
活性低下の少いことを示している。実施例2
実施例1と同様の触媒4.6m1を断面積4.4cr!
iの反応管に充填し、充填高さを1.0CTILとした
。The amount of methanol supplied per second per cross-sectional area is 207
and the methanol gas linear velocity is 1.4Cr1L/Se
It was c. Figure 1 shows a comparison of the reaction results over time. As shown in FIG. 1, in Example 1, both the methanol reaction rate and the hydrocarbon selectivity maintained high values for a long time compared to the comparative example, indicating that the catalyst activity of the present invention was less likely to decrease. It shows. Example 2 The same catalyst as Example 1, 4.6 m1, with a cross-sectional area of 4.4 cr!
The reaction tube No. i was filled with the mixture, and the filling height was set to 1.0 CTIL.
355℃に保つた触媒床に常圧下、希釈剤なしでメタノ
ール供給速度(LSVH)1.2/Hrとしてメタノー
ルを通した。Methanol was passed through the catalyst bed maintained at 355° C. under normal pressure without diluent at a methanol feed rate (LSVH) of 1.2/Hr.
断面積1m゛当り1秒間当り2.77のメタノール供給
量であり、メタノールガス線速度は0.19(11/S
ecであつた。反応成績を次に示す。比較例2
ふつ素化合物を添加しなかつたほかは、実施例1と同様
にして触媒を調製した。The methanol supply rate is 2.77 per second per 1 m of cross-sectional area, and the methanol gas linear velocity is 0.19 (11/S
It was ec. The reaction results are shown below. Comparative Example 2 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that no fluorine compound was added.
得られた結晶の大きさは、2μX2μであり、結晶のX
線回折データは表−2の如くであつた。これはZSM−
5ゼオライトのX線回折データと一致する。調製された
触媒4.6m1を断面積4.4cdの反応管に充填し、
実施例2と同様にして、メタノールを供給し、反応させ
た。The size of the obtained crystal is 2μ×2μ, and the crystal size is
The line diffraction data were as shown in Table 2. This is ZSM-
This is consistent with the X-ray diffraction data of 5 zeolite. 4.6 ml of the prepared catalyst was packed into a reaction tube with a cross-sectional area of 4.4 cd,
Methanol was supplied and reacted in the same manner as in Example 2.
反応開始から20111−後の反応成績を次に示す。こ
の比較例2においては、ZSM−5ゼオライト同等品か
らなる触媒はエチレン+プロピレン+ブテンの低級オレ
フィン合計が23%であり、実施例2のFZ−1ゼオラ
イトからなる触媒の場合の43%に比べて、非常に低い
ことを示している。The reaction results 20111-years after the start of the reaction are shown below. In Comparative Example 2, the total lower olefin content of ethylene + propylene + butene in the catalyst made of ZSM-5 zeolite equivalent was 23%, compared to 43% in the case of the catalyst made of FZ-1 zeolite in Example 2. This shows that it is very low.
実施例3実施例1と同様な触媒4.4meを断面積7.
3cdの反応管に充填し、充填高さを0.6礪凄した。Example 3 A catalyst 4.4me similar to Example 1 was used with a cross-sectional area of 7.
A 3 cd reaction tube was filled, and the filling height was set to 0.6 cm.
335℃に保つた触媒床に常圧下、希釈剤なしで、メタ
ノール供給速度(LHSV)1.2/Hrとしてメタノ
ールを通した。Methanol was passed through the catalyst bed maintained at 335° C. under normal pressure and without diluent at a methanol feed rate (LHSV) of 1.2/Hr.
断面積1m2当り1秒間当りのメタノール供給量は1,
6yでありメタノールガス線速度は0.11CT!L/
Secであつた。反応成績を次に示す。実施例4水を希
釈剤として使用し、メタノール分圧を0.63atmと
した以外は、実施例3と同一の条件で反応させた。The amount of methanol supplied per second per 1 m2 of cross-sectional area is 1,
6y and methanol gas linear velocity is 0.11CT! L/
It was Sec. The reaction results are shown below. Example 4 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3, except that water was used as a diluent and the methanol partial pressure was 0.63 atm.
反応成績を次に示す。なお、全く希釈剤を使用しないで
反応させた実施例3においては、反応開始から20時間
目位までは、エチレン選択率が若干低くかつたが、少量
の水を希釈剤として使用した本実施例では反応開始の初
期から高いエチレン選択率を示すという利点が認められ
た。The reaction results are shown below. In Example 3, in which the reaction was carried out without using any diluent, the ethylene selectivity was slightly low until about 20 hours from the start of the reaction, but in this Example, in which a small amount of water was used as a diluent, the ethylene selectivity was slightly low. The advantage of this method was that it showed high ethylene selectivity from the beginning of the reaction.
実施例5
実施例1と同様のFZ−1ゼオライト触媒6.2m1を
、断面積13.3criiの反応管に充填し、充填高さ
を0.47cTnとした。Example 5 6.2 ml of the same FZ-1 zeolite catalyst as in Example 1 was packed into a reaction tube with a cross-sectional area of 13.3 crii, and the filling height was set to 0.47 cTn.
335℃に保つた触媒床に、常圧下、希釈剤なしで、ジ
メチルエーテル供給速度(WHS■)0.77/l)J
− として、ジメチルエーテルを通した。A dimethyl ether feed rate (WHS■) of 0.77/l) J was added to the catalyst bed kept at 335°C under normal pressure and without diluent.
- passed through dimethyl ether.
断面積1m”当り1秒間当りのジメチルエーテル供給量
は0.827であり、ジメチルエーテルガス線速度は0
.04?/Secであつた。反応成績を次に示す。フThe dimethyl ether supply amount per second per 1 m'' cross-sectional area is 0.827, and the dimethyl ether gas linear velocity is 0.
.. 04? /Sec. The reaction results are shown below. centre
第1図はメタノール反応率、炭化水素選択率および炭化
水素中のエチレンの選択率のそれぞれの経時変化を示す
グラフである。FIG. 1 is a graph showing changes over time in methanol reaction rate, hydrocarbon selectivity, and ethylene selectivity in hydrocarbons.
Claims (1)
媒を使用し固定床触媒反応器を用いてメタノールおよび
/またはジメチルエーテルからオレフィンを製造するに
際して、シリカ/アルミナのモル比が50以上であり、
X線回折図において下記の面間隔および相対強度を有し
、かつふつ素を含有し、または含有しない結晶性アルミ
ノシリケートを含有する触媒を使用し、メタノールおよ
び/またはジメチルエーテルを触媒層断面積1m^2あ
たり1秒間あたり0.3〜15gの範囲で供給し、希釈
剤の使用量を減少させることを特徴とするオレフィンの
製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、面間隔が10.0Åまたは3.84Åで最強の
強度を示す。[Claims] 1. When producing olefins from methanol and/or dimethyl ether using a fixed bed catalyst reactor using a catalyst containing crystalline aluminosilicate zeolite, the molar ratio of silica/alumina is 50 or more. ,
Using a catalyst containing crystalline aluminosilicate that has the following interplanar spacing and relative strength in the X-ray diffraction diagram and that contains or does not contain fluorine, methanol and/or dimethyl ether are mixed with a catalyst layer cross-sectional area of 1 m^ 1. A method for producing olefin, characterized in that the amount of diluent used is reduced by supplying a diluent in the range of 0.3 to 15 g per second per second. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ However, the strength is strongest when the interplanar spacing is 10.0 Å or 3.84 Å.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136220A JPS5940365B2 (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Method for producing olefin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136220A JPS5940365B2 (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Method for producing olefin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5759819A JPS5759819A (en) | 1982-04-10 |
| JPS5940365B2 true JPS5940365B2 (en) | 1984-09-29 |
Family
ID=15170100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55136220A Expired JPS5940365B2 (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Method for producing olefin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940365B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6161831U (en) * | 1984-09-26 | 1986-04-25 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005104912A (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Jgc Corp | Method for manufacturing lower olefin |
-
1980
- 1980-09-30 JP JP55136220A patent/JPS5940365B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6161831U (en) * | 1984-09-26 | 1986-04-25 |
Also Published As
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|---|---|
| JPS5759819A (en) | 1982-04-10 |
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