JPH0365230B2 - - Google Patents

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JPH0365230B2
JPH0365230B2 JP59232477A JP23247784A JPH0365230B2 JP H0365230 B2 JPH0365230 B2 JP H0365230B2 JP 59232477 A JP59232477 A JP 59232477A JP 23247784 A JP23247784 A JP 23247784A JP H0365230 B2 JPH0365230 B2 JP H0365230B2
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zeolite
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は低級炭化水素製造用の触媒に関するも
のである。更に詳しくは、合成ガスなどの主とし
て一酸化炭素と水素からなる混合ガスを原料とし
て、化学工業の基幹原料たるエチレンやプロピレ
ンなどの低級オレフインを合成するために使用す
る新規な触媒に関するものである。 [従来の技術およびその問題点] 合成ガスから炭化水素を合成する反応は、いわ
ゆるフイツシヤー−トロプシユ反応と言われ古く
から知られている。この合成方法は、日本、西ド
イツ、アメリカ合衆国などで嘗て企業化された
が、現在は南アフリカ共和国で商業プラントが稼
動している。フイツシヤー−トロプシユ反応は、
出発原料である合成ガスを生成するための石炭を
安価に得易いという立地条件が必要であり、近時
の石油資源の高騰に伴ない、再度評価されつつあ
る。 この反応における炭化水素の選択率は、その反
応機構から、シユルツ−フロリー則によつて規制
されC20以上の長鎖炭化水素も必然的に生成する
ので低級炭化水素を得る目的には適当でない。 また、最近、シユルツ−フロリー則に従うこと
なく低級オレフインを高い選択率で得る方法が発
表されている。中でも、ルールヘミー社の技術
(特開昭51−131807および特開昭52−23005号)は
最も注目されているが、この方法で使用する触媒
は、Fe−Ti−ZnO−K2Oからなる四元系触媒で
あり、反応ガスを循環させており、1回の反応の
有効転化率は低く、高々2〜3%程度と考えられ
る。 一方、アルミナやゼオライトに鉄カルボニル等
の錯体を担持させ、これを熱分解することによつ
て、極めて微細な金属鉄粒子を分散させ、これを
触媒としてフイツシヤーー−トロプシユ反応を行
なうと、高い選択性で低級オレフインが生成する
ことが知られている。しかし、この方法では触媒
活性が極めて低く(転化率6%以下)、かつ反応
開始後数時間以内に触媒の顕著な矢活がみられる
など、工業的に有利な方法とは言い難い。 以上に説明したように、フイツシヤー−トロプ
シユ反応において、低級オレフインを選択的に製
造する技術は未だ満足すべきものが存在しない。 従つて、本発明の目的は、合成ガスを原料とし
て、化学工業の基幹原料たるエチレンやプロピレ
ンなどの低級オレフインを合成するための新規な
触媒を提供することである。 更に本発明の目的は、合成ガスを原料として、
高い活性および選択率で、エチレンやプロピレン
などの低級オレフインを合成するための新規な触
媒を提供することである。 更に本発明の他の目的は、合成ガスを原料とし
て低級オレフインを合成するに際し、長時間にわ
たり活性を維持し得る、新規な触媒を提供するこ
とである。 [問題点を解決するための手段] 発明者らは、容易かつ安価に調製することが可
能なM′HFen(CO)o型(m=1、2、3;n=
4、8、11;M′=Na、K、Rb、Cs等のアルカ
リ金属)の錯体を、ゼオライトの規則的な表面ま
たは細孔内に担持させ、これを加熱分解するとに
よつて、微細でかつシンタリングを起し難いアル
カリ金属を含む鉄クラスターが生成することに着
目し、種々検討を行つた結果、十一カルボニル三
鉄酸水素セシウム〔CsHFe3(CO)11〕−ゼオライ
ト系の触媒が、著しく活性が高く、かつ長時間の
反応後においても極めて僅かな失活しか認められ
ないことを見出し、本発明を完成したものであ
る。 すなわち、本発明はゼオライトに、CsHF3
(CO)11を担持させてなる、一酸化炭素と水素か
ら低級炭化水素を合成するための触媒に係るもの
である。 以下に本発明を更に説明する。 (触媒の調製) 本発明の触媒の調製は不活性ガス雰囲気下で次
のようにして行なう。 先ずCsOHをメタノール等のアルコールに溶解
し、これにCsOHの1/3〜1/4倍モルのFe3(CO)12
を加えて常温で1〜3時間撹拌すると、CsHFe3
(CO)11およびCs2CO3が生成する。次に副生した
Cs2CO3を別し、必要に応じこのCs2CO3をアル
コールで洗浄し洗液を液に合一する。一方、ゼ
オライトをアルコールに懸濁させ、これに前記の
液を加え、常温で2〜4時間撹拌した後、減圧
下に溶媒を留去して乾燥し、これを触媒として反
応に供する。 上記の触媒調製において起る反応は以下の通り
である。 Fe3(CO)12+3CsOH→ CsHFe3(CO)11+Cs2CO3↓+H2O 上記の調製法においてFe3(CO)12をCsOHの1/
3倍モルよりも少なく加えた場合には、過剰の
CsOHが残存する触媒になるが、本発明において
はこれらのものも好適に使用できる。なお、ゼオ
ライトのCsHFe3(CO)11担持量は0.05〜0.70g/
g−ゼオライトの範囲が好適であり、これよりも
CsHFe3(CO)11Aの量が少ないと有効な触媒活性
が得られず、またこれより多いと却つて触媒活性
が低下するのでいずれも好ましくない。 なお、触媒の坦体としては、前記のように、ゼ
オライトを使用する。ゼオライトとしては天然ゼ
オライトおよび合成結晶質アルミノシリケートゼ
オライトがあり、これらは、3次元骨組構造を持
ち、約4〜15Åの範囲の均一な細孔径を有する多
孔質物質である。 天然ゼオライトの例としては、グメリナイト、
シヤバサイト、ダキアルドフツ石、クリノプチロ
ライト、ホージヤサイト、キフツ石、ホウフツ
石、レビナイト、エリオナイト、ソーダライト、
カンクリナイト、フエリエライト、ブリユースタ
ーフツ石、オフレタイト、ソーダフツ石、モルデ
ナイト等がある。また合成ゼオライトの例として
は、X型,Y型,A型,L型,ZK−4型,B型,
E型,F型,HJ型,M型,Q型,T型,W型,
Z型,アルフア型,ベータ型、ZSM型,オメガ
型などがある。 本発明の触媒の坦体としては、これらのゼオラ
イトのいずれでも使用することができるが、その
うち、Y型ならびにZSM型、さらにこれらをイ
オン交換したH−Y型ならびにH−ZSM型など
が特に好適である。 また、上記のゼオライトの粒子径には特に制限
はないが、一般に5〜50μ程度である。上記化合
物を担持させて得た触媒は、そのまま使用するこ
ともでき、あるいは、カオリン、ベントナイト等
の天然産粘土、もしくはシリカゾル、アルミナ等
の合成品などのバインダーを用いて適宜の形状に
造粒して使用することもできる。 (触媒の活性化) 触媒は使用前に、常圧の水素を200〜300℃、空
間速度500〜4000/hrで1〜3時間処理し、使用
した溶媒などが完全に水素化分解された後に原料
ガスを流通する。 なお、前記の触媒の調製および活性化方法は、
好ましい一例を示したものであり、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 (触媒の使用法−フイツシヤー−トロプシユ反
応) 本発明の触媒によつて反応させるべき原料は、
一酸化炭素と水素との混合ガスである。工業的に
は、いわゆる合成ガス(水性ガス)を使用するこ
とが有利である。その組成例を示すと、一酸化炭
素50%、水素40%、炭酸ガス5%、窒素4%およ
びメタンその他微量である。また、本発明の触媒
は上記組成の合成ガスのみでなく、一酸化炭素/
水素比が0.3〜2.0の範囲内にある各種の混合ガス
に適用できる。 上記の一酸化炭素および水素からなる原料ガス
を反応させるに当り、従来から知られている適宜
の接触反応装置を使用することができ、その反応
温度は260〜300℃、接触時間は空間速度で200〜
5000/hr、反応圧力は1〜20Kg/cm2の範囲が好適
である。 [作用] 上記のような条件下に本発明の触媒を調製し、
一酸化炭素および水素の混合ガスを反応させるこ
とにより、低級オレフイン系炭化水素を、高選択
率で、かつ収率良く製造することができ、しかも
触媒活性を長期に持続させることができる。 [実施例] 以上に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 (触媒の調製) アルゴン雰囲気下で以下の通り各種の触媒を調
製した。 (イ) 本発明の触媒I CsHFe3(CO)11−CsOH
〔Fe10wt%,Cs16wt%,wt/wt−ゼオライ
ト〕CsCH0.60g(4mmol)を4mlのメタノー
ルに溶解し、これにFe3(CO)12を0.5g(1mm
ol)加えて、室温(20℃)で2時間撹拌した。 上記処理によつて生成したCs2CO3を別し、
メタノール2.5mlで2回洗浄を行ない、洗液と
液とを合一した(計10ml)。これをA液とする。 一方、HY−ゼオライト0.30gを5mlのメタノ
ールに懸濁させ、A液1.8mlを加えて室温で3時
間撹拌した後、減圧下に溶媒を留去し、乾燥させ
た。 (ロ) 本発明の触媒 CsHF3(CO)11〔Fe10wt%,
Cs8wt%,wt/wt−ゼオライト〕 上記(イ)の調製法のうちCsOHの量を0.45gにし
た他は同様にして触媒を調製した。 (ハ) 比較例の触媒M′HFe3(CO)11−M′OH 上記(イ)の調製法に準じ、鉄カルボニル化合物と
してFe(CO)5、Fe2(CO)9およびFe3(CO)12を使
用し、水酸化アルカリとしてNaOH、KOH、
RbOHおよびCsOHを使用し、第1表の比較例に
示すような各種の触媒を調製した。 これらの触媒の赤外線吸収スペクトルは、それ
ぞれM′HFen(CO)o自体の値と完全に一致した。
〔CsHF3(CO)11の場合、波数2002、1962、1948、
1935cm-1〕。 (反応装置) 固定床加圧流通式反応装置を使用した。反応管
は、内径4mmφ、長さ100mmのステンレス鋼製で
あり、縦型にして用い、触媒層の長さは約4cmで
あつた。 (触媒の活性化) 合成ガスを通じる前に常圧の水素を260℃、S.
V.=3500/hrで2時間流通し、使用した溶媒な
どが完全に水素化分解され、痕跡のメタンのみが
検出されることを確認した後、合成ガスを流通し
た。 (フイツシヤー−トロプシユ反応) CO/H2=1〜1.5の合成ガスを用い、反応温度
260〜300℃、圧力14Kg/cm2およびS.V.=2000/hr
で6〜62時間反応を行ない、生成物をガスクロマ
トグラフにより定量した。 なお、実施例1〜5において前記触媒を使用
し、実施例6において触媒を使用した。また、
合成ガスのCO/H2は、実施例4は1.2、実施例5
は1.5であり、他の実施例および比較例において
は1である。 (反応結果) 上記の反応試験の結果を第1表に示す。 反応生成物は大部分が炭化水素と二酸化炭素で
あり、その他の含酸素化合物は極めて少量であつ
た。 転化率は一酸化炭素から炭化水素への有効転化
率(%)を示し、括弧内の値は二酸化炭素を含む
値である。 炭化水素分布は炭化水素中の炭素量を基準とし
て表わした。また、括弧内の値は、C2、C3のエ
チレンおよびプロピレンの含有率(オレフイン選
択率)をそれぞれ示す。 第1表に示す結果から解るように、四カルボニ
ル鉄酸アルカリ金属塩(比較例1〜5)はいずれ
も転化率が低い。その内セシウム塩はやや高い値
を示している。 2核化合物の八カルボニル二鉄酸アルカリ金属
塩(比較例6)および3核化合物の十一カルボニ
ル三鉄酸アルカリ金属塩(実施例1〜6および比
較例7〜9)においても、セシウム塩以外の化合
物は転化率が低く10%以下である。また、比較例
10は、十二カルボニル三鉄自体を前記と同様にし
てゼオライトに担持させ比較したものであるが、
転化率は非常に低かつた。 なお、実施例1〜3に示されるように、反応温
度を高くすると転化率が向上する傾向がある。ま
た、一酸化炭素対水素の比を1.2(実施例4)およ
び1.5(実施例5)にした場合にも高い転化率を示
し、かつC2およびC3オレフインの選択率も良好
である。 実施例6は触媒によるものであるが、転化率
が更に高く、またC3の他にC7より上のC11にも炭
化水素分布のピークがあり、長鎖の炭化水素も必
要に応じて得られることが解つた。 更に、単核体(比較例1〜5)の触媒を使用し
た場合には、24時間の間に緩やかな触媒活性の低
下が認められたが、本発明の触媒においては、比
較例よりも反応時間が長いにも拘らず触媒活性の
低下は殆ど認められなかつた。
【表】
【表】 [発明の効果] 以上の説明から解るように、本発明の触媒は、
合成ガスなどの一酸化炭素および水素からなる混
合ガスを原料として、高い活性および選択率で、
エチレンやプロピレンなどの低級オレフインを合
成するために好適である。また、低級オレフイン
の合成に際し、長時間にわたり触媒活性を維持し
得るなどの優れた効果を有する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ゼオライトに十一カルボニル三鉄酸水素セシ
    ウム〔CsHFe3(CO)11〕を担持させてなる、一酸
    化炭素と水素から低級炭化水素を合成するための
    触媒。
JP59232477A 1984-11-06 1984-11-06 低級炭化水素製造触媒 Granted JPS61111143A (ja)

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JP4773116B2 (ja) * 2005-03-24 2011-09-14 新日本製鐵株式会社 合成ガスから炭化水素を製造する触媒の製造方法、並びに当該触媒を用いた合成ガスから炭化水素を製造する方法
JP5595401B2 (ja) * 2008-09-10 2014-09-24 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア カルボニル鉄粉及び炭化水素を製造するための一体化された方法

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