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JPH0765054B2 - Method for producing aromatic hydrocarbon - Google Patents
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JPH0765054B2 - Method for producing aromatic hydrocarbon - Google Patents

Method for producing aromatic hydrocarbon

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Publication number
JPH0765054B2
JPH0765054B2 JP7546386A JP7546386A JPH0765054B2 JP H0765054 B2 JPH0765054 B2 JP H0765054B2 JP 7546386 A JP7546386 A JP 7546386A JP 7546386 A JP7546386 A JP 7546386A JP H0765054 B2 JPH0765054 B2 JP H0765054B2
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JP
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gas
hydrocarbon
methane
reaction
raw material
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Inventor
慎一 沖
一男 広川
貴達 下川
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軽質留分新用途開発技術研究組合
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軽質ナフサ留分を芳香族炭化水素に転化する方
法に関し、更に詳しくはC5および/またはC6脂肪族およ
び/またはナフテン系炭化水素を少なくとも80重量%含
有する原料から芳香族炭化水素を高収率で製造する方法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for converting a light naphtha fraction into aromatic hydrocarbons, and more particularly to C 5 and / or C 6 aliphatic and / or naphthene-based carbonization. It relates to a method for producing an aromatic hydrocarbon in a high yield from a raw material containing at least 80% by weight of hydrogen.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、芳香族炭化水素の混合物はガソリン混合用基材
や石油化学原料として広く用いられる。
Generally, a mixture of aromatic hydrocarbons is widely used as a base material for gasoline blending and a petrochemical raw material.

従来、低級脂肪族炭化水素をガソリン沸点範囲の芳香族
炭化水素に転化するのにゼオライト系触媒が有効である
とする特許が知られており、例としては米国特許4,528,
412や同4,548,619がある。この転化反応の機構について
は十分には解明されてはいないが、原料であるパラフィ
ンがクラッキングを伴ってオレフィン化した後、多量化
してC6以上のオリゴマーとなり、更に環化脱水素により
芳香族化するものと考えられている。これらの反応の過
程で芳香族炭化水素とともに水素、C1乃至C4のパラフィ
ンやオレフィン等のガス状生成物が多量に副生する。芳
香族炭化水素の収率向上を計るためには、このガス状生
成物を、再度反応域に循環して繰返し反応させる必要が
あるが、上記特許の開示によれば、C3およびC4炭化水素
を主原料としており、若干のC2,C5成分が含まれていて
もよいが、C5成分は実際上最小レベルにすることが好ま
しいとしている。また、上記米国特許4,548,619では、
上記副生軽質ガスを、C3およびそれより重質のガスと、
反応性に乏しい水素、C1およびC2のより軽質のガスとに
膜分離法により分離し、前者は反応域に循環し、後者は
系外に除去する方法が開示してある。
Conventionally, it is known that a zeolite-based catalyst is effective in converting lower aliphatic hydrocarbons into aromatic hydrocarbons in the gasoline boiling range, and as an example, US Patent 4,528,
There are 412 and 4,548,619. The mechanism of this conversion reaction has not been fully clarified, but after the paraffin, which is the raw material, is olefinized with cracking, it is polymerized to become an oligomer of C 6 or more, and is further aromatized by cyclodehydrogenation. It is thought to do. In the course of these reactions, a large amount of hydrogen, C 1 to C 4 paraffins, olefins, and other gaseous products are produced as by-products together with aromatic hydrocarbons. In order to improve the yield of aromatic hydrocarbons, it is necessary to circulate this gaseous product again in the reaction zone for repeated reaction, but according to the disclosure of the above patent, C 3 and C 4 carbonization is required. It uses hydrogen as the main raw material and may contain a small amount of C 2 and C 5 components, but it is said that the C 5 component is preferably at a practically minimum level. Further, in the above U.S. Patent 4,548,619,
The above-mentioned light gas by-product is mixed with C 3 and heavier gas,
Disclosed is a method in which hydrogen, which is poor in reactivity, and lighter gases such as C 1 and C 2 are separated by a membrane separation method, the former is circulated in a reaction zone, and the latter is removed out of the system.

また特開昭60-156793の開示によれば、C3,C4成分が50重
量%以上、好ましくは70重量%以上の脂肪族炭化水素の
触媒との接触反応により芳香族炭化水素を製造するに際
し、原料中に10乃至50重量%のエタンを、系外から、も
しくは製品分離後の循環ガスとして混入すると、C3,C4
成分からの芳香族炭化水素への転化の選択性に有利に影
響を及ぼすと記してある。
Further, according to the disclosure of JP-A-60-156793, an aromatic hydrocarbon is produced by a catalytic reaction of a C 3 and C 4 component in an amount of 50 wt% or more, preferably 70 wt% or more, with an aliphatic hydrocarbon catalyst. At this time, if 10 to 50% by weight of ethane is mixed into the raw material from outside the system or as a circulating gas after product separation, C 3 and C 4
It is stated to favorably affect the selectivity of conversion of the components to aromatic hydrocarbons.

しかし、上記の各従来技術ではメタン、エタンの副生量
が多いため、芳香族炭化水素の収率は満足出来る程高い
とは云えず、しかも触媒寿命が短く頻繁な再生を要する
という問題点があった。
However, in each of the above conventional techniques, since the amount of methane and ethane by-produced is large, the yield of aromatic hydrocarbons cannot be said to be satisfactorily high, and there is a problem that the catalyst life is short and frequent regeneration is required. there were.

一方、たとえばC7以上の脂肪族および/またはナフテン
系炭化水素を原料とする方法については、白金担持アル
ミナ触媒を使用する接触改質技術により芳香族化するこ
とが可能であることが知られているが、C6脂肪族および
/またはナフテン系炭化水素を原料とした場合は、該接
触改質技術では実用的な程芳香族化することが出来ない
ことが知られており、C5脂肪族および/またはナフテン
系炭化水素を原料とする場合については報告も殆ど見当
らない。
On the other hand, for example, regarding a method using an aliphatic and / or naphthenic hydrocarbon having C 7 or more as a raw material, it is known that it is possible to aromatize by a catalytic reforming technique using a platinum-supported alumina catalyst. are, but if a C 6 aliphatic and / or naphthenic hydrocarbons as a raw material, it is known that in the catalytic reforming techniques can not be aromatized practical enough, C 5 aliphatic Almost no reports have been found on the case of using naphthenic hydrocarbons as raw materials.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、石油精製バランス上、その用途が充分に開拓
されていないC5および/またはC6脂肪族および/または
ナフテン系炭化水素を主体とする留分すなわち液状のい
わゆるライトナフサの有効利用法として、これをその有
用度の高い芳香族炭化水素に転化する方法を提供するこ
とを目的とするものであり、これにより上記従来技術で
は達成困難とされていた諸問題、すなわち芳香族炭化水
素の収率が低いことおよび触媒寿命が短く頻繁な再生を
要することの二つの問題点とを解決しようとするもので
ある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to an effective use of a so-called light naphtha, a fraction mainly composed of C 5 and / or C 6 aliphatic and / or naphthenic hydrocarbons, the use of which has not been sufficiently exploited in terms of oil refining balance. As an object, it is intended to provide a method for converting it into an aromatic hydrocarbon having a high degree of usefulness, whereby various problems that are difficult to achieve in the above-mentioned prior art, that is, aromatic hydrocarbon The two problems of low yield and short catalyst life and frequent regeneration are to be solved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、C5および/またはC6脂肪族および/またはナ
フテン系炭化水素を少なくとも80重量%含有する原料1
重量部と、主としてメタンおよびエタンからなり、これ
ら両者およびエチレンの合計量が0.05乃至1.0重量部で
ある混合炭化水素ガスとの混合物を、温度450乃至650
℃、圧力常圧乃至50Kg/cm2Gの条件で、Ga,Zn,Pd,Pt,T
i,Cd,Ni,Cu,Re,Fe,GeおよびCrの1種または2種以上を
化合物またはイオンの形で含有するゼオライトと接触反
応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。
The present invention provides a raw material 1 containing at least 80% by weight of C 5 and / or C 6 aliphatic and / or naphthenic hydrocarbons.
A mixture of 1 part by weight and a mixed hydrocarbon gas consisting mainly of methane and ethane, both of which and 0.05 to 1.0 parts by weight of ethylene is mixed at a temperature of 450 to 650.
Ga, Zn, Pd, Pt, T under the conditions of ℃, pressure normal pressure to 50Kg / cm 2 G
A method for producing an aromatic hydrocarbon, which comprises catalytically reacting with a zeolite containing one or more of i, Cd, Ni, Cu, Re, Fe, Ge and Cr in the form of a compound or an ion. .

本発明で用いる原料は、代表的にはいわゆるライトナフ
サであるが、C5および/またはC6脂肪族および/または
ナフテン系炭化水素を少なくとも80重量%、好ましくは
90重量%含有しており、残余の成分は主としてC4以下
の、通常C3,C4の炭化水素であり、常圧下250℃程度の温
度で実質的に全て気化する。C5,C6成分が80重量%未満
の原料を使用すると、芳香族炭化水素への転化率が低下
し好ましくない。尚、C5,C6成分の構成に関しては、C6
成分の含有割合が高い方が芳香族への転化率は高くなる
が、本発明ではC5,C6成分の構成比率は特に問わない。
The raw material used in the present invention is typically so-called light naphtha, but contains at least 80% by weight of C 5 and / or C 6 aliphatic and / or naphthenic hydrocarbons, preferably
It contains 90% by weight, and the remaining components are mainly C 4 or less, usually C 3 and C 4 hydrocarbons, and substantially all vaporize at a temperature of about 250 ° C. under normal pressure. If a raw material containing less than 80% by weight of C 5 and C 6 components is used, the conversion rate to aromatic hydrocarbons is lowered, which is not preferable. Regarding the composition of the C 5 and C 6 components, C 6
The higher the content ratio of the component, the higher the conversion rate to the aromatic, but in the present invention, the constituent ratio of the C 5 and C 6 components is not particularly limited.

本発明では上記原料1重量部当り、主としてメタン、エ
タンおよびプロパンからなり、これら両者およびエチレ
ンの合計量が0.05乃至1.0重量部である混合炭化水素ガ
スを上記原料と混合して450乃至650℃に加熱後、0乃至
50Kg/cm2Gの条件で反応に供する。なお、混合炭化水素
ガス中のC1,C2成分の占める割合は50重量%以上が好ま
しく、65重量%以上がより好ましい。該混合炭化水素ガ
スは、別の出所から得たものであってもよいのは勿論で
あるが、好ましくは次記する循環ガスを使用するとよ
い。
In the present invention, a mixed hydrocarbon gas consisting mainly of methane, ethane and propane, whose total amount is 0.05 to 1.0 part by weight per 1 part by weight of the above raw material, is mixed with the above raw material to 450 to 650 ° C. After heating, 0 to
It is subjected to the reaction under the condition of 50 kg / cm 2 G. The proportion of the C 1 and C 2 components in the mixed hydrocarbon gas is preferably 50% by weight or more, more preferably 65% by weight or more. The mixed hydrocarbon gas may, of course, be obtained from another source, but preferably the circulating gas described below is used.

すなわち本発明の方法によれば、反応を終えて反応器を
出る生成物は、目的とする芳香族炭化水素のほか、水素
および種々の炭素原子数の非芳香族炭化水素を含有して
おり、これを0乃至50℃まで冷却することにより芳香族
炭化水素とC5以上の非芳香族炭化水素を液状物として凝
縮させ分離する。非液化ガスは水素、メタン、C2−C3
化水素および少量のC4−C5炭化水素よりなっており、こ
れを後に詳述する気体の膜分離装置に導入して、その中
の水素と、メタンの一部および不可避的に随伴する少量
のC2−C3炭化水素を該膜を透過させて系外に排出除去す
ることにより、主としてメタン、エタンおよびプロパン
からなり、その他の低級炭化水素(主としてブタン)を
少量含み、メタンとエタンおよびエチレンの合計量が前
記原料1重量部当り0.05乃至1.0重量部であるガスが残
るので、これを循環ガスとして原料と混合して反応に供
するのが本発明の好ましい実施態様である。
That is, according to the method of the present invention, the product that exits the reactor after the reaction, in addition to the target aromatic hydrocarbons, contains hydrogen and non-aromatic hydrocarbons of various carbon atoms, By cooling this to 0 to 50 ° C., aromatic hydrocarbons and non-aromatic hydrocarbons having C 5 or more are condensed and separated as a liquid substance. Non liquefied gas is hydrogen, methane, C 2 -C 3 serves than hydrocarbons and small amounts of C 4 -C 5 hydrocarbons, is introduced into the membrane separation device of the gas to be described later this hydrogen therein And a small amount of C 2 -C 3 hydrocarbons unavoidably accompanied with methane are permeated through the membrane and discharged out of the system to mainly consist of methane, ethane, and propane. Since a gas containing a small amount of hydrogen (mainly butane) and having a total amount of methane, ethane and ethylene of 0.05 to 1.0 parts by weight per 1 part by weight of the raw material remains, it is used as a circulating gas for mixing with the raw material for the reaction. Is a preferred embodiment of the present invention.

主としてメタン、エタンおよびプロパンからなる混合炭
化水素ガスを原料に混合することの効果は、反応の際の
メタン、エタンおよびプロパン等のC1,C2およびC3成分
の副生が抑制されて芳香族収率が向上すると共に、触媒
の活性保持期間即ち寿命が永くなることであり、また上
記の膜分離装置によるガスの膜分離を行なう実施態様の
効果は省エネルギー的観点から好ましいことは勿論であ
るが、更に上記した適当量のメタン、エタンおよびプロ
パンを含有するガスを循環ガスとして原料に混合再使用
することを可能にすることである。
The effect of mixing a mixed hydrocarbon gas mainly consisting of methane, ethane and propane with the raw material is that the by-products of C 1 , C 2 and C 3 components such as methane, ethane and propane during the reaction are suppressed and the aroma is reduced. It is needless to say that the yield of the group is improved and the activity retention period of the catalyst, that is, the life is extended, and the effect of the above-described embodiment of performing gas membrane separation by the membrane separator is preferable from the viewpoint of energy saving. However, the gas containing the appropriate amount of methane, ethane and propane described above can be mixed and reused as a circulating gas in the raw material.

尚、原料にはC2乃至C4の脂肪属炭化水素(例えばFCC排
ガス)を併用することができる。
It should be noted that C 2 to C 4 aliphatic hydrocarbons (for example, FCC exhaust gas) can be used together as the raw material.

本発明で触媒に使用するゼオライトとしては、その有用
性の観点から望ましいガソリン沸点範囲の芳香族炭化水
素を生成せしめるためには、有効細孔径として約5乃至
6.5Åの範囲の中程度の細孔径のアルミノシリケートが
好ましく、これら代表例としては、シリカライト、ZSM-
5、ZSM-11、ZSM-38等が挙げられるが、特にZSM-5が好ま
しい。
The zeolite used as the catalyst in the present invention has an effective pore size of about 5 to 5 in order to produce an aromatic hydrocarbon having a gasoline boiling point range desirable from the viewpoint of its usefulness.
Aluminosilicates with a medium pore size in the range of 6.5Å are preferred, and typical examples of these are silicalite, ZSM-
5, ZSM-11, ZSM-38 and the like can be mentioned, but ZSM-5 is particularly preferable.

またこれらゼオライトのSiO2/Al2O3モル比としては、
その安定性、活性の点から20乃至100が好ましい。これ
らのゼオライトは公知の方法に従ってカチオン型から水
素型に置換し、更に下記金属のカチオンで交換するか、
またはその化合物の形で含有させたものを触媒として使
用する。金属化合物の形としては酸化物、硫酸塩が好ま
しい。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of these zeolites is
From the viewpoint of stability and activity, 20 to 100 is preferable. These zeolites are substituted from the cation type to the hydrogen type according to a known method, and are further exchanged with cations of the following metals,
Alternatively, the compound contained in the form of the compound is used as the catalyst. The form of the metal compound is preferably an oxide or a sulfate.

金属としてはGa,Zn,Ti,Cd,Ni,Cu,Pd,Re,Fe,Ge,Cr,Pt等
が使用できるが、特にGa,Zn,Pdが望ましい。勿論これら
の2種以上を適宜の割合で組合せて使用することもでき
る。このように特定の金属を化合物またはイオンの形で
含有させることにより芳香族選択性の優れた触媒とな
る。尚、金属の含有量はゼオライトの0.05乃至10重量%
の割合で添加することができ、好適な割合は0.05乃至4
重量%である。
As the metal, Ga, Zn, Ti, Cd, Ni, Cu, Pd, Re, Fe, Ge, Cr, Pt and the like can be used, but Ga, Zn, Pd are particularly preferable. Of course, two or more of these may be used in combination at an appropriate ratio. By thus containing the specific metal in the form of a compound or an ion, the catalyst has excellent aromatic selectivity. The metal content is 0.05 to 10% by weight of zeolite.
Can be added in a ratio of 0.05 to 4 and a preferable ratio is 0.05 to 4
% By weight.

上記触媒を充填した反応器に前記原料と混合炭化水素ガ
スとの混合物を予熱器で所望の温度まで加熱気化後導入
して反応させる。反応温度は450-650℃、好ましくは500
-600℃、反応圧力は常圧乃至50Kg/cm2G、好ましくは1-
10Kg/cm2Gである。脱水素を伴なう反応であるので反応
圧力は低い程芳香族選択性は向上するが、スペースタイ
ムイールド(空時収率)の観点から上記範囲をえらぶの
が望ましい。反応器の型式としては設備の規模、触媒の
性質に応じて固定層、移動床、流動床などを選択するこ
とができ、逆に云えば、その型式に応じて触媒の粒径お
よび粒径分布を選択することができる。また、反応器は
1基であってもよいが、直列に数基を使用することもで
き、後者の場合、主としてメタン、エタンおよびプロパ
ンからなる混合炭化水素ガスは、通常その全量を原料と
混合後予熱器を経て第1段目の反応器に導入するが、場
合によっては第2段目以後の反応器に導入してもよい
し、あるいは各段の反応器に分割導入してもよい。
The mixture of the raw material and the mixed hydrocarbon gas is heated and vaporized by a preheater to a desired temperature in a reactor filled with the above catalyst, and then introduced and reacted. Reaction temperature is 450-650 ° C, preferably 500
-600 ° C, reaction pressure is atmospheric pressure to 50 kg / cm 2 G, preferably 1-
It is 10 kg / cm 2 G. Since the reaction is accompanied by dehydrogenation, the lower the reaction pressure, the higher the aromatic selectivity, but it is desirable to select the above range from the viewpoint of space time yield (space time yield). As the reactor type, a fixed bed, a moving bed, a fluidized bed, etc. can be selected according to the scale of the equipment and the properties of the catalyst. Conversely, the particle size and particle size distribution of the catalyst can be selected according to the model. Can be selected. Further, the number of reactors may be one, but it is also possible to use several reactors in series. In the latter case, the mixed hydrocarbon gas mainly consisting of methane, ethane and propane is usually mixed in its entire amount with the raw materials. Although it is introduced into the reactor of the first stage through the post-preheater, it may be introduced into the reactors of the second stage and thereafter, or may be dividedly introduced into the reactors of each stage.

反応生成物を凝縮器に導入し、0乃至50℃に冷却するこ
とにより主としてC6乃至C10の芳香族炭化水素よりな
り、C5以上の非芳香族炭化水素を少量不可避的に同伴す
る製品が凝縮してくるので、これを気液分離器で分離し
て系外にとり出し、ガソリン混合用基材や石油化学原料
として広く用いることが出来る。尚少量同伴凝縮してい
るC5以上の非芳香族炭化水素は、必要に応じて精留分離
して原料系に循環再使用してもよい。
A product which mainly comprises C 6 to C 10 aromatic hydrocarbons by introducing the reaction product into a condenser and cooling to 0 to 50 ° C, and inevitably carries a small amount of C 5 or more non-aromatic hydrocarbons. Since it will be condensed, it can be separated with a gas-liquid separator and taken out of the system, and can be widely used as a base material for gasoline mixing and a petrochemical raw material. Incidentally, the non-aromatic hydrocarbon having a C of 5 or more, which is condensed with a small amount, may be rectified and separated, if necessary, and recycled to the raw material system.

未凝縮のガス状生成物は前述の通り水素、メタン、C2
C3炭化水素および少量のC4−C5炭化水素からなってお
り、これは石油化学原料、燃料などに用いることができ
るが、本発明の好ましい実施態様では膜分離装置により
透過ガスと未透過ガスとに分離し、未透過ガスを循環し
て原料と混合することは前述の通りである。
Uncondensed gaseous products are hydrogen, methane, C 2
It is composed of C 3 hydrocarbons and a small amount of C 4 -C 5 hydrocarbons, which can be used for petrochemical feedstocks, fuels, etc. It is as described above that the gas is separated into gas and the unpermeable gas is circulated to mix with the raw material.

この好ましい実施態様は具体的には次の様に実施され
る。すなわち未凝縮ガスを圧縮機および予熱器を通し
て、温度0乃至150℃、圧力0乃至50Kg/cm2Gの条件下
でガス膜分離装置に導入する。使用する膜としては酢酸
セルロース、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルアクリレ
ート膜等の非多孔性膜の他、他孔質ガラス(たとえばコ
ーニング社のバイコールガラス)のような多孔質膜でも
よい。分離膜はH2/CH4の分離係数すなわち(透過側H2
/CH4分圧比)/(供給側H2/CH4分圧比)が70以下とな
る性能のものが望ましく、膜分離ユニットはホローファ
イバー型、スパイラル型等、適宜のものが用いられる。
This preferred embodiment is specifically carried out as follows. That is, the uncondensed gas is introduced into the gas membrane separator through the compressor and the preheater under the conditions of temperature 0 to 150 ° C. and pressure 0 to 50 kg / cm 2 G. The membrane to be used may be a non-porous membrane such as cellulose acetate, polyimide, polysulfone, polyethylene, polyethylene terephthalate or polymethyl acrylate membrane, or a porous membrane such as other porous glass (for example, Corning Vycor glass). . The separation membrane has a separation coefficient of H 2 / CH 4 , that is (H 2
/ CH 4 partial pressure ratio) / (supply side H 2 / CH 4 partial pressure ratio) is preferably 70 or less, and an appropriate membrane separation unit such as a hollow fiber type or a spiral type is used.

なお、膜分離装置は分離膜を内臓した容器(モジュー
ル)を処理量に応じて流路に複数個並列に設置したり、
また分離目的に応じて多段に設置したりして使用しても
よく、これらすべての態様のものを本発明では膜分離装
置と称する。
In addition, the membrane separation device may have a plurality of containers (modules) containing separation membranes installed in parallel in the flow path according to the throughput,
It may be installed or used in multiple stages depending on the purpose of separation, and all of these aspects are referred to as a membrane separation device in the present invention.

膜の透過側は50Torr乃至10Kg/cm2Gになっており、水素
と、メタンの一部および不可避的に随伴する少量のC2
C3炭化水素が透過ガスとなって系外に排出除去され、メ
タン、エタンおよびプロパンを主成分とする残余のガス
はメタンとエタンがモル比10:90ないし90:10で、メタン
とエタンの合計が全体の70%以上でその他少量の低級炭
化水素(主としてブタン)および水素を微量含有してお
り、これを循環して原料と混合使用するのが本発明の好
ましい実施態様である。この未透過ガスを反応器に循環
する効果について本発明者らの検討の結果から判断する
と、メタンは直接反応に関与しないと思われるが、反応
時にクラッキングによるメタンの生成を抑制する効果を
果しているとみられ、また水素とともに触媒活性の経時
劣化を抑制する効果も果していると推定される。従っ
て、本発明における別の実施態様としては、上記膜分離
装置からの循環ガスでなくとも、別の出所から得たメタ
ン、エタンおよびプロパンを主成分とする混合ガスを原
料とともに反応系に導入してもよいことは前述の通りで
ある。
The permeation side of the membrane is 50 Torr to 10 Kg / cm 2 G, and hydrogen and a small amount of C 2-
The C 3 hydrocarbon becomes a permeate gas and is discharged to the outside of the system, and the remaining gas containing methane, ethane and propane as the main components has a molar ratio of methane to ethane of 10:90 to 90:10. A total of 70% or more of the total and a small amount of other small amounts of lower hydrocarbons (mainly butane) and hydrogen are contained, and it is a preferred embodiment of the present invention to circulate this and mix it with the raw material. Judging from the results of the examination by the present inventors regarding the effect of circulating this unpermeated gas in the reactor, it seems that methane does not directly participate in the reaction, but it has the effect of suppressing the production of methane due to cracking during the reaction. It is presumed that, together with hydrogen, it also has the effect of suppressing the deterioration of catalyst activity over time. Therefore, as another embodiment of the present invention, a mixed gas containing methane, ethane, and propane as main components obtained from another source is introduced into the reaction system together with the raw materials, even if the circulating gas from the membrane separation device is not used. It may be as described above.

従来技術では水素、メタンおよび大部分のエタンはガス
状生成物から分離されて系外に除去されており、これら
を反応系に循環する効果については検討されていなかっ
た。特開昭60-156793にはエタンを利用することに言及
しているが、この場合はC3,C4成分が過半を占める原料
を使用する系での例であって本発明とは異なる技術であ
る。
In the prior art, hydrogen, methane, and most of ethane were separated from the gaseous product and removed outside the system, and the effect of circulating these into the reaction system was not examined. JP-A-60-156793 mentions the use of ethane, but in this case, it is an example of a system using a raw material in which the C 3 and C 4 components account for the majority, and is a technique different from the present invention. Is.

本発明はC5および/またはC6脂肪族および/またはナフ
テン系炭化水素を主成分とする原料に、主としてメタ
ン、エタンおよびプロパンからなる混合炭化水素ガスを
混合して反応させることにより、メタンの副生を抑制
し、エタンの芳香族化を促進すること等の総合的な効果
により芳香族化収率を向上させ、更に触媒活性の経時劣
化を抑制してその高活性を比較的長時間保持することが
できる。
In the present invention, a raw material containing C 5 and / or C 6 aliphatic hydrocarbons and / or naphthenic hydrocarbons as a main component is mixed with a mixed hydrocarbon gas mainly composed of methane, ethane and propane to cause a reaction. It suppresses by-products and enhances the aromatization yield by the overall effects such as promoting the aromatization of ethane, and further suppresses the deterioration of the catalytic activity over time and retains its high activity for a relatively long time. can do.

更にその実施態様として前述の膜分離技術を用いれば、
一般に用いられる精留法、深冷分離法等の分離法による
よりもエネルギー消費が少なくてすむし、設備の維持管
理も容易であるばかりでなく、副生ガスの循環使用によ
りオーバーオールの芳香族化率も向上し、その経済的効
果はきわめて大きい。
Further, if the above-mentioned membrane separation technique is used as an embodiment,
It consumes less energy than the commonly used separation methods such as rectification method and cryogenic separation method, and it is not only easy to maintain and manage the equipment, but also the aromatization of overalls by recycling by-product gas. The rate is also increasing, and the economic effect is extremely large.

原料と混合炭化水素ガスとの混合比は、前者1重量部に
対して後者中のメタン、エタンおよびプロパンの合計量
が0.05乃至1.0重量部であることが望ましい。0.05重量
部未満ではエタンは充分に反応しないまま系外に排出さ
れる。一方1重量部を越える場合は本発明の前記効果が
飽和点に達し、膜分離技術を用いるガス循環の実施態様
の場合、ガス循環のために無用に設備を大とし無駄なエ
ネルギーを消費することとなり望ましくない。
Regarding the mixing ratio of the raw material and the mixed hydrocarbon gas, it is desirable that the total amount of methane, ethane and propane in the latter is 0.05 to 1.0 part by weight with respect to 1 part by weight of the former. If it is less than 0.05 part by weight, ethane is discharged out of the system without sufficiently reacting. On the other hand, when the amount exceeds 1 part by weight, the above-mentioned effect of the present invention reaches the saturation point, and in the case of the embodiment of gas circulation using the membrane separation technique, the equipment is unnecessarily enlarged for gas circulation and wasteful energy is consumed. Is not desirable.

〔実施例〕〔Example〕

以下の実施例は、第1図にそのフローの概略を示す試験
装置によって実施したので、第1図を参照しながら説明
する。
The following examples were carried out by the test apparatus whose flow is outlined in FIG. 1, and will be described with reference to FIG.

実施例1 第1表に示す組成の原料ライトナフサが1.0kg/時で導管
2から供給され、膜分離装置14から導管3により循環す
る第1表に示す組成の未透過ガス0.693Nm3/時(0.833k
g/時)と混合され(未透過ガス中のメタンとエタンの合
計量は原料ガス1重量部当り0.793重量部となる)予熱
器1で560℃まで加熱気化されて導管4を通じてGa-ZSM-
5触媒(英国特許1561590実施例5に準じて製造した直径
約1.6mm(1/16インチ)長さ10mmの押出成形品;Ga3.0Wt
%含有;SiO2/Al2O3モル比=50)0.8kgを充填し、560
℃に保たれた反応器5に導入され、反応圧力3Kg/cm2
で反応後、反応生成物は導管6を通って凝縮器7に入
り、ここで6℃まで冷却されたのち分離器8で凝縮液と
未凝縮ガスに分離され、凝縮液は導管9を経て減圧弁10
により減圧後、0.643kg/時が製品として抜液された。そ
の液組成は第1表に示すように殆ど大部分が芳香族炭化
水素であった。
Example 1 Raw light naphtha having the composition shown in Table 1 is supplied at 1.0 kg / hour from the conduit 2 and is circulated from the membrane separation device 14 through the conduit 3 Unpermeable gas having the composition shown in Table 1 0.693 Nm 3 / hour (0.833k
g / h) (the total amount of methane and ethane in the unpermeated gas is 0.793 parts by weight per 1 part by weight of the raw material gas), heated to 560 ° C. in the preheater 1 and passed through the conduit 4 to Ga-ZSM-
5 catalyst (extruded product having a diameter of about 1.6 mm (1/16 inch) and a length of 10 mm manufactured according to British Patent 1561590 Example 5; Ga3.0Wt
% Content; SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio = 50) 0.8 kg was filled, 560
Introduced into the reactor 5 kept at ℃, reaction pressure 3Kg / cm 2 G
After the reaction, the reaction product enters the condenser 7 through the conduit 6, is cooled to 6 ° C. here, and is separated into the condensed liquid and the uncondensed gas by the separator 8, and the condensed liquid is reduced in pressure through the conduit 9. Valve 10
After depressurization, 0.643 kg / hour was drained as a product. As shown in Table 1, the liquid composition was mostly aromatic hydrocarbons.

未凝縮ガスは導管12を経て圧縮機11に入り4Kg/cm2Gに
昇圧され、次いで予熱器13で60℃まで昇温後膜分離装置
14に入った。膜分離装置14は酢酸セルロース製ホローフ
ァイバーの膜面積5m2のモジュールからなっており、透
過ガスの組成も第1表に示してある。未透過ガスは導管
3により予熱器1の入口に循環された。
The uncondensed gas enters the compressor 11 via the conduit 12 and is pressurized to 4 kg / cm 2 G, then heated to 60 ° C by the preheater 13 and then the membrane separation device.
I entered 14. The membrane separator 14 comprises a module of hollow fiber made of cellulose acetate having a membrane area of 5 m 2 , and the composition of the permeated gas is also shown in Table 1. The retentate gas was circulated by conduit 3 to the inlet of preheater 1.

液収率は64.3Wt%であり、反応を8日間続けたが、その
間の液収率の低下は3Wt%に過ぎなかった。
The liquid yield was 64.3 Wt%, and the reaction was continued for 8 days, but the decrease in the liquid yield during that period was only 3 Wt%.

実施例2 実施例1における導管3からの循環ガスの代りに、第2
表に示す組成のC2,C3混合ガス1.1452kg/時を原料ライト
ナフサ1.0kg/時と混合し、実施例1と同じ条件で反応
後、反応生成物を同様に冷却して液状生成物と未凝縮ガ
スに分離した。それぞれの組成を第2表に示す。なお原
料と混合ガスの合計モル数は実施例1の場合と等しくし
た。
Example 2 Instead of the circulating gas from the conduit 3 in Example 1, a second
1.1452 kg / hour of C 2 and C 3 mixed gas having the composition shown in the table was mixed with 1.0 kg / hour of raw light naphtha and reacted under the same conditions as in Example 1, and then the reaction product was cooled in the same manner to obtain a liquid product. And separated into uncondensed gas. The respective compositions are shown in Table 2. The total number of moles of the raw material and the mixed gas was the same as in Example 1.

液収率は58.0Wt%であったが、8日間反応を続けたとこ
ろ、触媒活性低下のため液収率はその間9Wt%低下し
た。
The liquid yield was 58.0 Wt%, but when the reaction was continued for 8 days, the liquid yield was reduced by 9 Wt% during that period due to the decrease in catalytic activity.

実施例3 実施例2のC2,C3混合ガスの代りにプロパン1.3618kg/時
を使用したほかは比較例1と同様に操作した。実験結果
を第3表に示す。なお原料とプロパンの合計モル数は実
施例1の場合と等しくした。
Example 3 The same operation as in Comparative Example 1 was carried out except that 1.3618 kg / hr of propane was used instead of the C 2 and C 3 mixed gas of Example 2. The experimental results are shown in Table 3. The total number of moles of the raw material and propane was the same as in Example 1.

液収率は55.4Wt%であったが、8日間反応を続けたとこ
ろ、触媒活性低下のため液収率はその間15Wt%も低下し
た。
The liquid yield was 55.4 Wt%, but when the reaction was continued for 8 days, the liquid yield decreased by 15 Wt% during that period due to the decrease in catalytic activity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施態様の一例を示すフローの概略図
である。図中、実線は液体を示し、破線は気体を示す。 1……予熱器、5……反応器、7……凝縮器、8……分
離器、10……減圧弁、11……圧縮機、13……予熱器、14
……膜分離装置。
FIG. 1 is a schematic diagram of a flow showing an example of an embodiment of the present invention. In the figure, the solid line indicates liquid and the broken line indicates gas. 1 ... Preheater, 5 ... Reactor, 7 ... Condenser, 8 ... Separator, 10 ... Pressure reducing valve, 11 ... Compressor, 13 ... Preheater, 14
...... Membrane separation device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の成分、すなわち A:C5脂肪族炭化水素、C6脂肪族炭化水素およびナフテン
炭化水素の一種以上を少なくも80重量%含有する炭化水
素1.0重量部 B:メタン、エタン、エチレンおよびプロパンからなる混
合炭化水素0.05ないし1.0重量部 の混合物を、温度450ないし650℃、圧力常圧ないし50kg
/cm2Gの条件で、 Ga,Zn,Pd,Pt,Ti,Cd,Ni,Cu,Re,Fe,GeおよびCrの一種また
は二種以上を、化合物またはイオンの形で含有するゼオ
ライトと接触反応させて得られる反応生成物を、 以下の工程、すなわち (1)0ないし50℃に冷却し、芳香族を主成分とする凝
縮液を分離する工程 (2)前記工程(1)による未凝縮の残余のガス状生成
物を膜分離装置に導入し、該ガス状生成物を、水素およ
びメタンからなり該装置分離膜を透過する成分と透過し
ない成分とに分離する工程 (3)前記工程(2)による分離膜を透過しない成分を
前記成分Bに混合する工程 により処理することを特徴とする芳香族炭化水素の製造
方法。
1. A hydrocarbon containing at least 80% by weight of at least one of the following components: A: C 5 aliphatic hydrocarbon, C 6 aliphatic hydrocarbon and naphthene hydrocarbon. B: methane, ethane. , A mixed hydrocarbon consisting of ethylene and propane in an amount of 0.05 to 1.0 part by weight at a temperature of 450 to 650 ° C and a pressure of atmospheric pressure to 50 kg.
contact with zeolite containing one or more of Ga, Zn, Pd, Pt, Ti, Cd, Ni, Cu, Re, Fe, Ge and Cr in the form of compound or ion under the condition of / cm 2 G The reaction product obtained by the reaction is subjected to the following steps: (1) cooling to 0 to 50 ° C to separate a condensate containing an aromatic as a main component (2) uncondensation by the above step (1) The step of introducing the residual gaseous product of 1. into the membrane separation device, and separating the gaseous product into a component consisting of hydrogen and methane that permeates the device separation membrane and a component that does not permeate the device separation membrane (3) A process for producing an aromatic hydrocarbon, which comprises treating the component B which does not pass through the separation membrane according to 2) with the component B.
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