JPH0321694A - 炭化水素の製造方法 - Google Patents

炭化水素の製造方法

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JPH0321694A
JPH0321694A JP2120166A JP12016690A JPH0321694A JP H0321694 A JPH0321694 A JP H0321694A JP 2120166 A JP2120166 A JP 2120166A JP 12016690 A JP12016690 A JP 12016690A JP H0321694 A JPH0321694 A JP H0321694A
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carbon monoxide
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JP2120166A
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Martin Franciscus Maria Post
マーチン・フランシスカス・マリア・ポスト
Erp Willibrord A Van
ウイリブロード・アデルベルト・ウアン・エルプ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一酸化炭素と水素との接触反応による炭化水
素の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
H./CO混合物から、高められた温度および圧力にて
この混合物を適する触媒と接触させて炭化水素を製造す
ることは、フィッシャ・トロプシュ炭化水素合戒法とし
て文献から公知である.製造しうる生底物は一般に極め
て広い分子量分布を有すると共に、分技鎖および非分技
鎖のパラフィンの他にしばしば相当量のオレフィンおよ
び酸素含有有機化合物を含有する.一般に、得られる生
戒物の掻く僅かな部分がいわゆる中間留分で構威される
。「中間留分」という用語は、主として原油の慣用の周
囲温度範囲の蒸留で得られるケロシンおよびガス油フラ
クションの沸点に対応する沸とう温度範囲を有する炭化
水素混合物を意味する.中間留分の温度範囲は、実質的
に約150〜360℃の範囲にある.収率の他に、これ
ら中間留分の流動点も最適でない。したがって、フィッ
シャ・トロプシュ法によるHt/Co混合物の直接的変
換は、中間留分の製造につき工業規模にて特に魅力的な
ルートでない. 最近、極めて少量のみのオレフィンと酸素含有有機化合
物とを含有しかつ実質的に非分技鎖のバラフィンのみか
ら完全に構或されてその実質的部分が中間留分の範囲よ
りも高い沸点を有する生戒物を与える性質を持った種類
のフィッシャ・トロプシェ触媒が見出された.この生或
物の高沸とう部分は、水添熱分解により中間留分まで高
収率で変換しうることか判明した.水添熱分解処理につ
き選択される供給原料は、少なくとも初期沸点が最終製
品として望まれる最重質の中間留分の最終沸点よりも高
いような部分である.極めて低い水素消費を特徴とする
水添熱分解処理は、フィッシャ・トロプシュ法によるH
./CO混合物の直接的変換で得られるよりも相当良好
な流動点を有する中間留分をもたらす。
上記種類に属するフィッシャ・トロブシュ触媒はたとえ
ばシリカ、アル逅ナ、もしくはシリカーアルミナのよう
な多孔質キャリヤを含有すると共に、触媒活性金属とし
てコバルトをジルコン、チタンおよび/またはクロムと
一緒に触媒がキャリヤ100重量部当り3〜80重量部
のコバルトと0.1〜100重量部のジルコン、チタン
および/またはクロムとを含有するような割合で含有す
る。これら触媒は、混線および/または含漫により金属
をキャリヤに施して製造することができる.混練および
/または含浸によるこれら触媒の製造に関する他の情報
については、本出願人によるヨーロッパ特許出願第12
7,220号公報が参照される。
英国特許第2. 161, 177号公報には、フィッ
シャ・トロプシュ触媒を用いる同様な炭化水素合或法が
開示されている。Cs+選択性として表わされる中間留
分の収率は、特定組威を有する触媒(すなわち5〜70
cm2/mlの外部表面積と10〜400 nf/II
Iiの内部表面積(St)とを有し、ただし10’ >
Se” X  Si−2. 5  X  10’である
触媒)を用いれば改善される。
今回、これらのコバルト促進触媒のC,゛選択性は、特
定の外部触媒表面積(Se)を有する同様な触媒を固定
床にて特定の水素/一酸化炭素の供給比(F)にて接触
させれば、さらに向上させうることか突き止められた。
〔発明の要点〕 したがって本発明は、一酸化炭素と水素との接触反応に
より炭化水素を製造するに際し、(a) (i)多孔質
キャリヤ100重量部当り3〜80!量部のコバルトと
、 ( ii )多孔質キャリヤ100重量部当り0.1〜
100重量部のジルコン、チタンおよびクロムから選択
される少なくとも1種の金属と、 (ui)外部表面積(Se): Se  <  70c+f/af とからなる触媒を選択し、 (b)この触媒を活性化させ、かつ (c)活性化された触媒を固定床型にて水素/一酸化炭
素の供給比(F): F<1.9 を有する一酸化炭素と水素との混合物に対し、S e 
/ F  −≧− 12.5 となる条件下で接触させる ことを特徴とする炭化水素の製造方法に関するものであ
る. 外部触媒表面積Seは、内部に存在する触媒粒子のそれ
ぞれの外部表面積(cdとして表わす)を測定し、測定
された外部表面積を合計し、かっこの合計を試料の容積
により割算することにより、所定容積(dで表わす)の
代表的試料につき決定することができる. 本発明の方法に使用すべき多孔質キャリヤは好ましくは
シリカ、アルミナ、シリカーアルミナもしくはチタニア
、特にシリカである.触媒粒子の平均寸法は、好適には
0.2〜5閣、好ましくは0.5〜3帥、より好ましく
は1〜2.5箇である. 本発明の方法に使用するコバルト促進触媒は、好ましく
は次の方法の1つにより製造される:(a)コバルトを
先ず最初に1つもしくはそれ以上の工程での含漫により
施し; (b)他の金属を先ず最初に含漫により1つもしくはそ
れ以上の工程で施し、次いでコバルトを同様に1つもし
くはそれ以上の工程で施し、(c)コバルトを先ず最初
に混線により1つもしくはそれ以上の工程で施し、次い
で他の金属を含漫により1つもしくはそれ以上の工程で
施し(d)コバルトおよび他の金属を混練により単一の
工程で施し;或いは (e)キャリヤ材料を押出し、次いでこれにコバルトお
よび/または他の金属を含浸させる.本発明による方法
において、コバルト促進触媒は好ましくは100重量部
のキャリヤ当り15〜50重量部のコバルトを含有する
.他の金属の量は、存在させる場合、特にこれら金属を
施す方法に依存する.上記方法(a)において、触媒は
最終的にキャリヤ100重量部当り0.1〜5重量部の
他の金属を含有する.方法(b)においては、触媒は好
ましくはキャリヤ100重量部当り約5〜40重量部の
他の金属を含有する.他の金属としてはジルコンを用い
、かつキャリヤとしてはシリカを使用するのが好適であ
る. C,+選択性が1.9未満の供給比にて特定の外部触媒
表面積(Se)で向上するのを見出したことは驚異的で
あった.何故なら、供給比が低下すると、特に反応器の
下流部分にて、いわゆるブードールト反応の発生が増大
して一酸化炭素から二酸化炭素および炭素への変換をも
たらすからである.炭素が触媒上に沈着し、この沈着は
触媒活性に対し悪影響を及ぼす。本発明による方法に用
いる炭化水素/一酸化炭素混合物の供給は、1.9未満
または最高1.  9に等しい水素/一酸化炭素の供給
比を有すべきである。好ましくは、供給比は1.75未
満、より好ましくは1.5未満、さらに好ましくは約1
.1〜1.2の供給比である.反応器から流出するガス
混合物の水素/一酸化炭素の比は少なくとも0.  4
 (a分条件)であることが好ましい. 好適には、コバルト促進触媒の外部表面積Seは50c
4/Ri未満である。約20 〜50cif/dの外部
表面積Seを有する触媒により最良の結果が得られる. 本発明による反応の空間速度は好適には50〜5 0 
0 0NE/1/h、好ましくは300〜150 0 
Nil/It/hである。
本発明の方法に適する一酸化炭素と水素との混合物は、
たとえばメタンのような軽質炭化水素を水蒸気リホーミ
ングもしくは部分酸化にかけて得ることができる。供給
原料としては、特に天然ガスの使用を挙げることができ
る. 本発明による接触法は、一般に125〜350℃の温度
、好ましくは約180〜250℃の反応温度、より好ま
しくは200〜230″Cにて行なわれる.反応圧力は
一般に5〜500バール(絶封圧)、好ましくは15〜
50バール(絶対圧)、より好ましくは20〜40バー
ル(絶対圧)である。
本発明による方法で触媒を使用するに先立ち、コバルト
促進触媒は活性化せねばならない。この活性化は、好適
には触媒を150〜500℃の温度にて水素もしくは水
素含有ガスと好ましくは200〜350℃の温度で接触
させて行なうことができる. 触媒床の高さは1〜20m,好ましくは5〜14mの範
囲で変化することができる. 中間留分の製造においてはコバルト触媒で得られる生或
物に関し初期沸点が最終生成物として望ましい最重質中
間留分の最終沸点よりも高い生或物の部分を水添熱分解
処理用の供給原料として使用すれば充分であるが、この
目的でコバルト触媒により製造された生或物の全Cs+
フラクシッンを使用するのが好適である.何故なら、接
触水素処理の作用下で、そこに存在するガソリン、ケロ
シンおよびガス油フラクシッンには、品質向上が生ずる
ことが判明したからである。
水添熱分解処理は、処理すべきフラクションを高められ
た温度および圧力にて水素の存在下に第■族の1種もし
くはそれ以上の貴金属をキャリヤ上に含有する触媒と接
触させて行なわれる。使用する水添熱分解触媒は、好ま
しくはキャリヤ上に0.2〜1重量%、特に0.2〜1
重量%の1種もしくはそれ以上の第■族の貴金属を含有
する触媒である.好ましくは、第■族の貴金属として白
金もしくはパラジウムを含有し、かつキャリヤとしてシ
リカーアルくナを含有する触媒が挙げられる.水添熱分
解処理は、好ましくは200〜400℃の温度、特に2
75〜375℃の温度かつ5〜200バール、特に10
〜75バールの圧力で行なわれる. 〔実施例〕 以下、実施例により本発明をさらに説明する。
球状シリカキャリヤにコバルトおよびジルコン化合物の
溶液を含浸させて、10種のC o / Z r/ S
 i O z触媒(触媒1〜10)を作威した.各含漫
工程において、所定量の溶液を使用し、そのキャリヤの
容積は実質的に関連するキャリヤの気孔容積に対応する
.各含浸工程の後、加熱により溶剤を除去し、かつ物質
を500℃にて焼威した.最終焼戒の後、組或物を次の
ように水素中で活性化させた: 触媒1および4は250℃1触媒2、3および5〜lO
は260℃。触媒1〜10は、次のように作威した. 触幕」』ムlL土 硝酸コバルトの水溶液によるシリカキャリヤの1工程の
含漫に続く、硝酸ジルコンの水溶液によるコバルト充填
キャリヤの1工程の含浸。
2 3 ゛よび5〜10 n−プロパノールとトルエンとアセチルアセトンとの混
液におけるジルコンテトラーn−プロポキシドの溶液に
よるシリカキャリヤの2工程含漫に続く、硝酸コバルト
の水溶液によるジルコン充填キャリヤの1工程含漫. 触媒1〜10の詳細につき後記の表に示す。触媒1〜1
0を、表中に示したH./Coモル比を有する一酸化炭
素と水素との混合物から炭化水素を製造するために用い
た。
各種の触媒を用いる反応は、所定の一酸化炭素と水素と
の混合物につき空時収率〔C,゛生産(g/l/h))
が100となるように行なった。
表から明らかなように、触媒1〜7および9を用いて行
なった実験は本発明によるものであって80重量%より
高いCs+選択性を示したのに対し、触媒8および10
で行なった実験はずっと低いC,+選択性(72〜78
重量%)を示した。
Cs+選択性の向上には特定の外部触媒表面積Seと特
定の水素/一酸化炭素供給比Fとの組合せが決定的であ
り、これら数値の比(Se/F)は12.5より大もし
くはそれに等しくすべきであり、好ましくは20より大
、特に好ましくは20〜40の範囲とすべきである.

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一酸化炭素と水素との接触反応により炭化水素を
    製造するに際し、 (a)(i)多孔質キャリヤ100重量部当り3〜80
    重量部のコバルトと、 (ii)多孔質キャリヤ100重量部当り0.1〜10
    0重量部のジルコン、チタンおよびクロムから選択され
    る少なくとも1種の金属と、 (iii)外部表面積(Se): Se≦70cm^2/ml とからなる触媒を選択し、 (b)この触媒を活性化させ、かつ (c)活性化された触媒を固定床型にて水素/一酸化炭
    素の供給比(F): F≦1.9 を有する一酸化炭素と水素との混合物に対し、Se/F
    ≧12.5 となる条件下で接触させる ことを特徴とする炭化水素の製造方法。
  2. (2)供給比Fが1.75未満である請求項1記載の方
    法。
  3. (3)供給比Fが1.5未満である請求項1記載の方法
  4. (4)供給比Fが約1.1〜1.2である請求項1記載
    の方法。
  5. (5)外部表面積Seが50cm^2/ml未満である
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. (6)外部表面積Seが約20〜50cm^2/mlで
    ある請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  7. (7)Se/Fが20より大である請求項1〜6のいず
    れか一項に記載の方法。
  8. (8)Se/Fが約20〜40である請求項1〜6のい
    ずれか一項に記載の方法。
  9. (9)多孔質キャリヤがシリカ、アルミナ、シリカ−ア
    ルミナもしくはチタニアである請求項1〜8のいずれか
    一項に記載の方法。
  10. (10)反応圧力が約15〜50バール(絶対圧)であ
    る請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. (11)反応温度が約180〜250℃である請求項1
    〜10のいずれか一項に記載の方法。
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