JPH0344055B2 - - Google Patents

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JPH0344055B2
JPH0344055B2 JP59071046A JP7104684A JPH0344055B2 JP H0344055 B2 JPH0344055 B2 JP H0344055B2 JP 59071046 A JP59071046 A JP 59071046A JP 7104684 A JP7104684 A JP 7104684A JP H0344055 B2 JPH0344055 B2 JP H0344055B2
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methanol
alpha
olefin
zsm
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Daiton Changu Kurarensu
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ExxonMobil Oil Corp
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Mobil Oil Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルコールからの低級オレフインの製
造に関する。
最近二、三十年の間に、合成繊維、樹脂及びゴ
ムの生産のめざましい生長が起つた。この生長は
安価な石油化学原料、例えば、エチレン、プロピ
レン及びC4及びC5オレフイン、の増加している
供給によつて大部分支持され促進されていた。こ
の際立つた発展と並行して、高オクタン・ガソリ
ン成分として使用する目的でのアルキレート、オ
レフインをイソブタンと反応させて製造する、の
増加一方の需要が存在していた。ガソリンの加鉛
量を制限する環境上の要素がアルキレート及びそ
の他の高オクタンガソリン調合材に対する必要性
を増大させる可能性がある。
オレフイン類、特にエチレン、プロピレン及び
ブテン類、に対する急生長する需要は勿論、適当
な原料の供給不足によるか又は生産能力の限界に
よる、不足時期を招していた。いずれにせよ、石
油以外の原料をオレフイン及び/又は高オクタン
ガソリンに転化する有効な手段を提供することが
望ましい。
結晶性アルミノシリケート・ゼオライト触媒に
よるアルコール及び又はそれらに対応するエーテ
ルからのオレフイン性物質の製造は多くの特許刊
行物、例えば米国特許第3244766号;3931349号;
4025576号;4052479号;4058576号及び4083889号
に記載されている。
低級アルコール及びエーテルのオレフインへの
転化方法は一般に触媒の固定床を用いる。例えば
メタノール及びジメチルエーテル、含有原料を、
その中で低級炭化水素への転化を実施する反応帯
の一端に導入し、そして所望の低級オレフイン含
有流出物流を床から分離する。
本発明は1μmより小さい結晶サイズを有し且つ
スチーム処理を行つてそのアルフアー値を減少さ
せたゼオライトは等しいアルフアー値のスチーム
処理を施さないゼオライトに比較して、アルコー
ルのオレフインへの転化に対して劇的にすぐれた
活性を有するという発見に基づいている。
本発明によれば、低級アルコールを含んだ原料
を、5〜30のアルフアー値を持つ結晶性アルミノ
シリケート・ゼオライトと接触させることより成
るオレフインに富む炭化水素混合物の製造方法に
於て、該結晶性アルミノシリケート・ゼオライト
が1μmより小さい結晶サイズを有し且つ、原料と
の接触に先立つて、スチーム処理が施されており
そのアルフアー値が50以下に減少していることを
特徴とする炭化水素混合物の製造方法が提供され
る。
このプロセスの出発物質として使用されるアル
コールは合成ガス(石炭又は天然ガスからのCO
とH2の混合物)から製造可能で、発酵によつて
も製造可能で、又は石油留分からも製造可能であ
る。このプロセスで製造されたオレフイン炭化水
素は、次にアルキレート又は芳香族に転化しそし
てガソリンに調合することが可能で、又は分離
し、石油化学製品として使用することも可能であ
る。従つて本発明は石油以外の原料から炭化水素
石油化学製品及び燃料を製造する新規な手段を提
供する。
この方法で製造されたオレフイン混合物は少量
のペンタン分を伴つた殆んどはエチレン、プロピ
レン及びブテン類から成つており、そして出発原
料がメタノール、エタノール又は他のアルコール
に関係なくこれが成り立つ。従つて本方法は、製
造したオレフインがアルコール出発原料と絶対的
に関係している古典的脱水(反応)と明確に異な
る。
オレフインと共に極めて望ましい炭化水素副生
物が形成されることが本発明の注目に値する特徴
である。特にC5+パラフイン、オレフイン、ナ
フテン及び芳香族より成り、ペンタン類、ペンテ
ン類及び高沸点物質を含む、ガソリン沸点範囲の
成分が、選定された反応条件に応じて、より多量
に又はより少量に形成される。実質上、これらの
生成物はすべて約215℃以下の温度の沸点で、そ
れでガソリン沸点範囲の副生物を、本方法のオレ
フイン製造時に、回収可能である。このガソリン
副生物は芳香族炭化水素及びイソパラフインに富
む傾向があり、従つて高オクタン価の特徴を有す
る。回収した時、C5 +から215℃の留分は直接ガ
ソリンとして又は高オクタンガソリン調合材とし
て使用可能である。
本発明の方法で生成したオレフインは、ガソリ
ンへの又はガソリン+中間留分への転化を含め
た、例えば米国特許第4025576号及び4227992号に
記載されている方法による、多種多様な方法で利
用出来る。
主としてZSM−5型のゼオライト触媒を利用
した低級アルコールの接触転化によるオレフイン
の製造は当業界でよく知られている。一般に、過
酷度の低い操業条件、低触媒活性をも含めた、で
の操業によりオレフインの生成が増加し、一方、
芳香族の生成は過酷度を増した条件が好ましいこ
とも当業界で公知となつている。この関連でドイ
ツ出願P2935863.2は本来低いアルフアー値を持つ
であろう高いシリカ/アルミナ比のZSM−5型
物質でのメタノールの転化を記載している。
それとは異なり、本発明の基礎となつた驚くべ
き発見は、アルコール原料からのオレフインの生
成が、特定の結晶サイズを持ち且つスチーム処理
を施してそのアルフアー活性を高い値から低い値
へと減少させたゼオライト触媒の使用によつて大
巾に増加することである。
本発明の方法で出発原料として使用可能の低級
アルコールにはメタノール、エタノール、プロパ
ノール及びイソプロパノールが包含される。原料
は比較的純粋な単一のアルコール、又はそれらの
アルコールの他の成分例えば高級アルコール、と
の混合物より成ることが可能である。一般には、
メタノール又はエタノール又はプロパノール又は
イソプロパノールを含む如何なる混合物も使用可
能である。
好ましい出発原料はエタノール及びメタノール
である。特に好ましいのは25wt%以上のメタノ
ールを含んだ混合物、格別にはメタノールとジメ
チルエーテルとの混合物である。
上述の如く、本発明の方法ではそのアルフアー
値を35以下にスチーム処理により減少させてある
結晶性ゼオライトを使用する。
一切の酸触媒反応に対するゼオライト触媒の活
性度は“アルフアー(α)値”を用いて現わすこ
とが出来る。アルフアー値は高活性シリカ−アル
ミナ・クラツキング触媒と比較したその触媒の相
対活性を表わす。本明細書中で用いられている意
味でのアルフアー値の測定方法は、約290℃乃至
540℃の適切な温度、好ましくは540℃でのn−ヘ
キサン転化率の測定である。転化率は空間速度を
変えると変るので、測定した約60%迄のn−ヘキ
サン転化率を単位容積当りの速度定数に変換し、
そして540℃の対照活性に正規化された(1とし
てある)シリカ−アルミナ触媒の速度定数と比較
する。触媒の活性はシリカ−アルミナ標準触媒の
何倍として表現される。シリカ−アルミナ対照触
媒は約10%のAl2O3と残余のSiO2を含む。上述の
如く改訂されたアルフアーの決定方法は更に詳し
くThe Journal of Catalysis第6巻,278〜287
頁1966年に記載されている。
かくして求めたアルフアー値はアルコール及び
エーテルの炭化水素への転化に対するゼオライト
の活性の直接的尺度では無いことを銘記すべきで
あり、そして事実、本発明の基礎となつた驚くべ
き発見の一つは同一のアルフアー値を持つ物質が
異なる挙動をとることであり、そして他の驚くべ
き発見はスチーム処理が1μmより大なる結晶サイ
ズを持つゼオライト類とは丁度正反対に、1μmよ
り小さい結晶サイズを持つゼオライトの本プロセ
スの活性を増加させることである。従つてゼオラ
イトはスチーム処理を施されそのアルフアー値を
低い値へと減少させなければならないのは事実で
あるが、増大させた活性の触媒を手に入れるため
にはゼオライトが適切な結晶サイズでなければな
らぬという絶対的な事実が残されている。
ゼオライトをスチーム処理して所望ののアルフ
アー値を得る方法は当業界で良く知られている。
処理雰囲気がスチームの時は、スチーム圧によ
つて温度を約260℃乃至約985℃とすることがで
き、高圧の使用では低い温度が必要である。この
処理は所望のアルフアー減少に有効な充分な時間
の間、実施する。一般に、かかる時間は約0.5乃
至100時間であろう。処理雰囲気は100%スチーム
のもの又はゼオライトに対して実質上不活性なガ
スと混合したスチームのものを使用することが可
能である。処理は一般に常圧で実施されるであろ
うが、減圧から数百気圧迄の範囲の圧力も使用可
能である。高い圧力を用いる場合は上述の範囲の
低い方の温度が処理を受けるゼオライトのアルフ
アー値の所望の減少を達成するために一般には用
いられるであろう。従つて、高いスチーム圧力で
は、同一の変性度を達成する処理温度を実質上下
げることが出来る。
結晶性ゼオライトを、プロセスで使用される温
度及び他の諸条件に耐える他物質より成るマトリ
ツクスに包含させることも有効であろう。かかる
マトリツクス物質はバインダーとしても有用であ
りそして、プロセスで遭遇する過酷な温度、圧力
及び反応原料流速条件に対して触媒に大きな耐性
を賦与する。
有用なマトリツクス材料には合成並びに天然産
物質、特に無機材料、例えば白土、シリカ及び/
又は金属酸化物が包含される。無水物基準の、ゼ
オライト成分とマトリツクス物質との相対比率
は、ゼオライト成分含量を乾燥組成物の約1乃至
約99重量%に、及びより普通には約5乃至約80重
量%に大巾に変えることが可能である。
ゼオライト物質をマトリツクス中に包含させた
時は、得られた組成物は1μmより大なる粒径を持
つことが出来ることを理解されたい。本発明の方
法の実施に必要なのはマトリツクスに包含されて
いるゼオライト自身が1μmより小さい結晶サイズ
を持つていることである。
メタノールの転化は簡単な反応速度論モデルに
より満足する様に記述することが出来、そして次
式で表現可能で、 Ak1 ―→ Bk2 ―→ C 但し、A=含酸素化合物、B=オレフイン、C=
パラフイン+芳香族、そして速度定数k1及びk2
それぞぜオレフイン生成及び芳香族生成に関する
ものであり、異なる触媒のメタノールをオレフイ
ン及び芳香族への変換する能力の便利な比較がか
かる異なつた触媒のそれぞれの速度定数を比較す
ることにより得ることが出来る。かかる比較は本
発明を例示する次の実施例中で記述されている。
実施例 9.5mmステンレス鋼マイクロリアクター中で、
スチーム処理してある及びスチーム処理してない
条件のゼオライト触媒を用いて反応実験を行つ
た。試験は常圧、1.0から300のLHSVで実施しそ
して原料は純メタノールであつた。温度は500℃
であつた。すべての場合、触媒は水素交換した
ZSM−5ゼオライトであつた。ある場合はZSM
−5をスチーム処理せず、一方他の場合には
ZSM−5を538℃で16時間から140時間の間1気
圧のスチームでスチーム処理した。
小さな結晶サイズ(1μmより小)及び大結晶サ
イズ(1μm以上)のZSM−5を評価しそして結
果をアルフアー値を変えて図1,2に図示した。
スチーム処理前のアルフアー値は小結晶サイズ
(1μmより小)について174〜340アルフアーの範
囲であり、そして大結晶サイズ(1μm以上)につ
いては163アルフアーであつた。
添付図面の図1、k1対アルフアー値のプロツト
である、から読み取ることが出来る如く、スチー
ム処理は小結晶ZSM−5のオレフイン生成速度
k1だけを増大させる。
図2、これはk2対アルフアー値のプロツトであ
り、スチーム処理が小及び大雙方の結晶ZSM−
5の芳香族化速度k2を増大させることを示してい
る。
【図面の簡単な説明】
図1はメタノール転化反応のオレフイン生成速
度k1とアルフアー値のプロツト、図2はメタノー
ル転化反応の芳香族生成速度k2とアルフアー値の
プロツトである。 各図中で記号、
【式】…小結晶(< 1μm)ZSM−5、
【式】…スチーム処理し た小結晶(<1μm)ZSM−5、
【式】…ス チーム処理した大結晶(≧1μm)ZSM−5を表
わす。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 低級アルコールを含んだ原料を、1μmより小
    さい結晶サイズを有し且つ、原料との接触に先立
    つて、スチーム処理が施されておりそのアルフア
    ー値が5〜35に減少しているZSM−5型ゼオラ
    イトと接触させることを特徴とするオレフインに
    富む炭化水素混合物の製造法。 2 原料がメタノールである特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。 3 ゼオライトが水素型である特許請求の範囲第
    1項に記載の方法。 4 ゼオライトをマトリツクス中に包含させた特
    許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載
    の方法。
JP59071046A 1983-04-22 1984-04-11 スチーム処理したゼオライト触媒を用いるアルコールのオレフィンへの転化方法 Granted JPS59199639A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US48754983A 1983-04-22 1983-04-22
US487549 1983-04-22

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JPS59199639A JPS59199639A (ja) 1984-11-12
JPH0344055B2 true JPH0344055B2 (ja) 1991-07-04

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JP59071046A Granted JPS59199639A (ja) 1983-04-22 1984-04-11 スチーム処理したゼオライト触媒を用いるアルコールのオレフィンへの転化方法

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JP (1) JPS59199639A (ja)
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