JPH0438732B2 - - Google Patents

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JPH0438732B2
JPH0438732B2 JP61109676A JP10967686A JPH0438732B2 JP H0438732 B2 JPH0438732 B2 JP H0438732B2 JP 61109676 A JP61109676 A JP 61109676A JP 10967686 A JP10967686 A JP 10967686A JP H0438732 B2 JPH0438732 B2 JP H0438732B2
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catalyst
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methane
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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

Landscapes

  • 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〕 本発明はメタンを原料としてエタン、エチレン
等の炭素数2以上の炭化水素を製造する方法に関
する。 〔従来の技術〕 メタンは天然ガスの主成分として豊富に存在す
るが、その反応性の低さが化学工業原料としての
使用を困難にしている。そこで、従来、メタンを
酸化カツプリングすることにより、より活性の高
いエタンやエチレンなどに転換する方法の開発が
試みられてきた。酸素の存在下、天然ガスなどメ
タンを含有するガスからエタン、エチレン等の炭
素数2以上の炭化水素を製造する方法として、リ
チウム固溶MgO触媒(Li/MgO)を用いる方法
(触媒学会誌27、6、p199、1985)、Mn、Sn、
Pb、Sb、Bi、Tl、Cdを触媒として用いる方法
(J.Catalysis73、9−19、1982)などが知られて
いる。 しかしながら、これらの方法においては、メタ
ンのエタン、エチレンへの選択率の点で、未だ満
足しうる結果は得られていない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、これまでメタンの酸化カツプリング
用の触媒として知られていなかつた触媒を用いる
ことにより、メタンのエタン、エチレンへの選択
率を向上させたエタン、エチレンの製造方法を提
供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者は、メタンの酸化カツプリング用の触
媒について種々検討した結果、特定の金属化合物
を含有する触媒を用いることにより、メタンから
極めて高い選択率でエタン、エチレンを製造し得
ることを見出し、この知見に基づき、本発明を完
成するに至つた。 すなわち、本発明の炭化水素の製造方法は、メ
タンを酸素ガスの存在下に触媒と接触させて炭素
数2以上の炭化水素を製造するにあたり、触媒と
して炭酸カルシウム、酸化カルシウム、炭酸バリ
ウム、酸化バリウム、炭酸ストロンチウムおよび
酸化ストロンチウムから選ばれた1種以上の金属
化合物、あるいは更に1種以上のアルカリ金属を
含有する前記の金属化合物の1種以上からなる触
媒を用いることを特徴とする。 本発明で使用される触媒は、例えば次のように
して調製することができる。炭酸カルシウム、酸
化カルシウム、炭酸バリウム、酸化バリウム、炭
酸ストロンチウムおよび酸化ストロンチウムから
選ばれた1種以上の金属化合物が粉体である場合
には、これに水を添加して湿つた状態とする。こ
れを湿つた状態のままペレツト化し、次いで300
〜900℃で0.5時間〜30時間焼成する。上記化合物
が固体である場合には、これを適当な大きさに粉
砕したのち、空気中で300〜900℃で0.5時間〜30
時間焼成する。 また、本発明の触媒は、カルシウム、バリウム
およびストロンチウムの他に、一種以上のアルカ
リ金属を含有することができる。含有することの
できるアルカリ金属としては、例えばリチウム、
カリウム、ナトリウム、ルビジウムを挙げること
ができる。これら金属を含有せしめると、エタ
ン、エチレンへの選択率の上昇、および収率の向
上という点で有利である。アルカリ金属の含有量
は0.1〜50モル%が好ましい。 前記アルカリ金属の化合物としては、例えばリ
チウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム等の
ハロゲン化合物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等が
用いられる。 カルシウム、バリウムおよびストロンチウムに
加えてアルカリ金属を含有する触媒は、例えば含
浸法により、次のようにして調製することができ
る。1種以上のアルカリ金属の化合物の水溶液ま
たは懸濁液に、上記のカルシウム、バリウムおよ
びストロンチウムの化合物を添加することによ
り、アルカリ金属の化合物をカルシウム、バリウ
ムおよびストロンチウムの化合物に含浸させ、こ
れを蒸発乾固させ、100〜200℃に加熱して乾燥す
る。次いで空気中で300〜900℃で0.5時間〜30時
間焼成する。 得られた触媒は、必要に応じ、粉砕され、ある
いは圧縮法によりペレツト化されて用いられる。 また、本発明の触媒は、シリカゲル、アルミナ
等、通常用いられる担体に常法によつて担持させ
て使用することもできる。 このようにして得られた触媒に、メタンを500
〜1000℃で酸素ガスの存在下に接触させると、メ
タンより炭素数の高い炭化水素が得られる。 反応温度が500℃未満でほとんど反応が進行せ
ず、反応温度が1000℃を越えると触媒の劣化が激
しくなる。 本発明の炭化水素の製造方法に用いられるメタ
ンはメタンそのものだけでなく、天然ガス中のメ
タンも使用することができる。また、酸素ガスは
空気中の酸素ガスも使用することができる。メタ
ンと酸素反応系中に、CH4/O2(モル比)=0.1〜
100に存在させ、接触的部分酸化反応を行う。ま
た、メタン、酸素ガスの他に、ヘリウムやアルゴ
ン等の不活性ガスを存在させておいてもよい。反
応は通常、常圧流通法により行われるが、必要に
応じ、減圧下または加圧下でも行われ、好ましく
は0.1〜100Kg/cm2−Gで行われる。この反応にお
けるメタン、酸素ガスのガス空間速度は反応温度
および所望する転化率に応じ、30hr-1
400000hr-1までの範囲で決められる。 また、本発明において触媒は、固定床、流動床
もしくは移動床のいずれの態様でも用いることが
できる。 本発明方法によつてメタンをエタン、またはエ
チレンに転換することにより、エチレンオキシ
ド、エチルベンゼン、エチルクロリド、エチレン
ジクロリド、エチルアルコール、ポリエチレン等
の製造のための石油化学原料とすることができ、
これらからさらに多くの最終製品を得ることが可
能となる。 〔実施例〕 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によりなんら限定さ
れるものではない。 実施例 1 炭酸バリウムを湿つた状態でペレツトにしたも
のを500℃で1時間、800℃で2時間焼成して触媒
とした。これを20メツシユに粉砕し、この触媒2
gを石英ガラス製の反応管に入れ、電気炉で800
℃に加熱しながら、メタン、空気、ヘリウムの混
合ガスを、それぞれ1.5ml/min、3.75ml/min、
50ml/minで、全圧1atmとして流通させ、反応
させた。得られた生成物をガスクロマトグラフイ
ーで分析した。その結果を表1に示す。 実施例 2 実施例1におけるメタン、空気、ヘリウム混合
ガスをそれぞれ12.9ml/min、1.70ml/min、50
ml/minに変え、全圧を1atmとして反応を行つ
た。結果を表1に示す。 実施例 3 実施例1におけるメタン、空気、ヘリウム混合
ガスをそれぞれ12.9ml/min、1.70ml/min、50
ml/minに変え、全圧を1atmとし、反応温度を
750℃に変えて反応を行つた。結果を表1に示す。 実施例 4 実施例2における炭酸バリウムを炭酸ストロン
チウムに変え、反応を行つた。結果を表1に示
す。 実施例 5 実施例3における炭酸バリウムを炭酸ストロン
チウムに変え、反応を行つた。結果を表1に示
す。 実施例 6 実施例3における炭酸バリウムを炭酸ストロン
チウムに変え、反応温度を700℃に変えて反応を
行つた。結果を表1に示す。 実施例 7 市販の酸化バリウムを20メツシユの大きさにく
だいたものを500℃で1時間、800℃で2時間焼成
して触媒とした。この触媒2gを石英製の反応管
に入れ、電気炉で800℃に加熱しながら、メタン、
空気、ヘリウムの混合ガスをそれぞれ1.5ml/
min、3.75ml/min、50ml/min、全圧を1atmと
して流通させ、反応させた。その結果を表1に示
す。 実施例 8 実施例7における反応温度を750℃に変えて反
応を行つた。結果を表1に示す。 実施例 9 実施例7における酸化バリウムを酸化ストロン
チウムに変えて反応を行つた。なお、酸化ストロ
ンチウムはSr(OH)2・8H2Oを400℃で4時間焼
成して調製した。結果を表1に示す。 実施例 10 実施例7における酸化バリウムを酸化カルシウ
ムに変えて反応を行つた。結果を表1に示す。 実施例 11 実施例1における炭酸バリウムの代わりに、炭
酸バリウムに硝酸リチウム2モル%を含浸法にて
担持させた触媒を使つて反応を行つた。結果を表
1に示す。 実施例 12 実施例11における硝酸リチウムの代わりに、硝
酸カリウム2モル%を炭酸バリウムに含浸法にて
担持させた触媒を使つて反応を行つた。結果を表
1に示す。 実施例 13 実施例12における反応温度を800℃から750℃に
変えて反応を行つた。結果を表1に示す。 実施例 14 実施例13における硝酸カリウムの代わりに、硝
酸ナトリウム2モル%を炭酸バリウムに含浸法に
て担持させた触媒を使つて反応を行つた。結果を
表1に示す。 実施例 15 実施例13における硝酸カリウムの代わりに、硝
酸ルビジウム2モル%を炭酸バリウムに含浸法に
て担持させた触媒を使つて、反応を行つた。結果
を表1に示す。 実施例 16 実施例1における炭酸バリウムの代わりに、硝
酸カリウム2モル%を含浸法にて担持させた炭酸
ストロンチウムを触媒として使つて、反応を行つ
た。結果を表1に示す。 実施例 17 実施例16における硝酸カリウム2モル%の代わ
りに、硝酸ルビジウム10モル%を炭酸バリウムに
含浸法にて担持させた触媒を使つて、反応を行つ
た。結果を表1に示す。 比較例 1 市販の酸化亜鉛を湿つた状態でペレツトにした
ものを500℃で1時間、750℃で2時間焼成して触
媒とした。この触媒2gを石英ガラス製の反応管
にいれ、電気炉にて750℃に加熱しながらメタン、
空気、ヘリウムをそれぞれ1.5ml/min、3.75ml/
min、50ml/minで、全圧を1atmとして流通させ
て反応させた。結果を表1に示す。 比較例 2 比較例1で酸化亜鉛の代わりに酸化ジルコニア
を触媒として反応を行つた。結果を表1に示す。 比較例 3 比較例1における酸化亜鉛を酸化ケイ素に変え
て反応を行つた。結果を表1に示す。
〔発明の効果〕
本発明の製造方法は、メタンのエタンおよびエ
チレンへの選択率が非常に高く、その工業的価値
は極めて大である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 メタンを酸素ガスの存在下に触媒と接触させ
    て炭素数2以上の炭化水素を製造するにあたり、
    触媒として炭酸カルシウム、酸化カルシウム、炭
    酸バリウム、酸化バリウム、炭酸ストロンチウム
    および酸化ストロンチウムから選ばれた1種以上
    の金属化合物、あるいは更に1種以上のアルカリ
    金属を含む前記の金属化合物の1種以上からなる
    触媒を用いることを特徴とする炭化水素の製造方
    法。
JP61109676A 1986-05-15 1986-05-15 炭化水素の製造方法 Granted JPS62267243A (ja)

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JPS62267243A JPS62267243A (ja) 1987-11-19
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