JPH0452314B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0452314B2
JPH0452314B2 JP13325683A JP13325683A JPH0452314B2 JP H0452314 B2 JPH0452314 B2 JP H0452314B2 JP 13325683 A JP13325683 A JP 13325683A JP 13325683 A JP13325683 A JP 13325683A JP H0452314 B2 JPH0452314 B2 JP H0452314B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acid
catalyst
reaction
sio
ammonium
Prior art date
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Expired
Application number
JP13325683A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6026087A (en
Inventor
Kunyuki Tada
Takehisa Inoe
Kimio Sato
Norio Hayakawa
Masami Fujii
Shigeo Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUJI SEKYU KK
TORE KK
Original Assignee
FUJI SEKYU KK
TORE KK
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Filing date
Publication date
Application filed by FUJI SEKYU KK, TORE KK filed Critical FUJI SEKYU KK
Priority to JP13325683A priority Critical patent/JPS6026087A/en
Publication of JPS6026087A publication Critical patent/JPS6026087A/en
Publication of JPH0452314B2 publication Critical patent/JPH0452314B2/ja
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  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、炭化水素留分の芳香族化法に関し、
さらに詳しくは、パラフインおよび/又はオレフ
インを含む比較的沸点の低い炭化水素留分の芳香
族化法に関するもである。 芳香族炭化水素は、ガソリン或いはBTX原料
として、石油工業で重要な位置を占めている。こ
の様な芳香族炭化水素は、主に、ナフサを接触改
質して得られる改質油、及びナフサの熱分解によ
り別生する分解ガソリンから得られているが、近
年、原油の高騰による石油製品の需要構成比率の
変化が大きくなつて来たことに伴い、改質反応用
重質ナフサの不足、或いはエチレン分解装置の稼
動率低下など既存技術による芳香族生産は問題が
表面化しつつあり、新しい芳香族化技術の開発が
強く望まれている。この様な背景から、石油精製
或いは石油化学工場で余剰気味の軽質ナフサ、ラ
フイネート、接触分解オフガス等の比較的軽質の
炭化水素留分を芳香族化させる技術が注目されて
おり、ゼオライトを触媒として用いる方法がいく
つか提案されている。この様な例として、特公昭
56−42639、特公昭58−23368、特開昭50−4029、
特開昭50−82023などが挙げられる。これらの方
法は、アルキルアンモニウム陽イオンを含む溶液
を結晶化させて得られる新規なZSM−5型ゼオ
ライトを触媒成分として用い、芳香族化反応にお
いて平衡論的に不利となる水素を供給せず、パラ
フイン又はオレフイン類により芳香族を高収率で
得ようとするものである。しかしながら、これら
従来の技術は、触媒活性の経時的劣化が大きく、
工業的に安定して芳香族を製造するには未だ不十
分であり、又触媒成分であるゼオライトが高価で
あるという欠点がある。かかる状況に鑑み、本発
明者等は炭化水素留分の芳香族化法について鋭意
研究を重ねた結果、シリカ源、アルミナ源、アル
カリ源およびカルボキシル基を含む有機化合物を
所定の組成にて反応させて得られる結晶性アルミ
ノシリケートを含む触媒に、水素の存在下、炭化
水素留分を接触せしめることにより、本反応が効
率的に進行することを見い出し、本発明に到達し
た。 本発明において使用される触媒は、水素の存在
により芳香族収率が殆んど低下せず、活性の経時
的劣化が大きく抑えられ、むしろ水素を若干加圧
する方が長時間に亘り芳香族収率を高くすること
ができるという挙動を示す。 又本発明の触媒は、C1,C2炭化水素ガスへの
分解活性が小さく、C3以上の炭化水素の芳香族
化活性が高いので、触媒量の増加などにより芳香
族収率を高めることが可能であり、得られる
BTX留分中のキシレン含有率が比較的高いとい
う特長を有する。 本発明に使用する結晶性アルミノシリケートは
次のようにして合成できる。即ちシリカ源、アル
ミナ源、アルカリ源およびカルボキシル基を含む
有機化合物(それぞれSiO2,Al2O3,OH-および
Aで表示する)からなる水性反応混合物をモル比
で表わして下記組成範囲 (より好ましい範囲) SiO2/Al2O3 10〜200 20〜100 H2O/SiO2 5〜100 5〜100 OH-/SiO2 0.01〜1.0 0.05〜0.40 A/Al2O3 0.05以上 0.10〜200 に入るように調整し、結晶が生成するまで反応さ
せることにより製造できる。 シリカ源としては例えばシリカゾル、シリカゲ
ル、シリカエローゲル、シリカヒドロゲル、ケイ
酸、ケイ酸塩エステル、ケイ酸ソーダ等が使用さ
れる。 アルミナ源としては、アルミン酸ソーダ、硫酸
アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミナゾ
ル、アルミナゲル、活性化アルミナ、ガンマーア
ルミナ、アルフアーアルミナ等が使用される。 アルカリ源としては,カセイソーダ、カセイカ
リ等が使用されるが、好ましくはカセイソーダで
ある。 これらアルカリ源は系中にOH-が好ましくは
上記組成で存在するように添加される。 カルボキシル基を含む有機化合物としては、芳
香族、脂肪族、脂環族等の各種カルボン酸類が使
用される。これらは反応系内でアルカリ金属塩に
なるものと考えられるが、予めアルカリ金属塩と
しておいて用いることができることは言うまでも
ない。カルボキシル基を有する有機化合物は、そ
のアルカリ金属塩が水に可溶性のものであること
が好ましい結果を与える。 カルボキシル基を有する有機化合物にはカルボ
キシル基以外の他の官能基、例えば水酸基やアミ
ノ基などが含まれていてもよい。 カルボキシル基を有する有機化合物として好ま
しく用いられるのは、芳香環を含まないものにあ
つては、炭素数3〜6の脂肪族カルボン酸であ
る。カルボキシル基の1分子中に含まれる数は通
常1〜3個のものが好ましく用いられる。かかる
脂肪族カルボン酸の具体例としては、一塩基オキ
シカルボン酸であるグリコール酸、乳酸、ヒドロ
アクリル酸、オキシ酪酸もしくはそれらの誘導
体、二塩基および多塩基オキシカルボン酸である
タルトロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸もし
くはそれらの誘導体、一塩基カルボン酸例えばプ
ロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリ
ル酸、クロトン酸、メタクリル酸もしくはそれら
の誘導体、二塩基および多塩基カルボン酸、例え
ばマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン
酸、マレイン酸、フマル酸もしくはそれらの誘導
体を挙げることができる。一方、芳香環を有する
ものとしては、炭素数が7〜8個である芳香族カ
ルボン酸が使用される。かかる化合物の具体例と
しては、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サ
リチル酸、パラヒドロキシ安息香酸、トルイル酸
もしくはその誘導体などを挙げることができる。
これらカルボキシル基を含む有機化合物もしくは
その誘導体は、適宜一種又は二種以上を併用して
もよい。 かくの如くして調整された水性反応混合物は出
来るだけ均一なスラリー状にし、密閉容器、例え
ば鉄製、ステンレス製、或いはテフロンで内張り
したオートクレーブのなかに入れて結晶化され
る。結晶化のための反応条件は、反応温度80〜
250℃、好ましくは100〜200℃であり、反応時間
は5時間から30日間、好ましくは10時間から10日
間である。反応混合物は、結晶化を行なつている
間、連続的に、あるいは定期的に撹拌し、均一な
状態に保つのが望ましい。結晶化した反応生成物
は冷却後、密閉容器から取り出され、水洗、ロ過
され、必要によつて乾燥される。このようにして
合成された結晶性アルミノシリケートの代表的な
X線回折パターンは表1のとおりである。 X線回折パターンの測定は通常の方法に従つて
行なつた。すなわち、X線照射は銅のk−α線に
より記録装置付のガイガーカウンター分光器を用
い、回折パターンを得る。この回折パターンから
相対強度100I/MAX(MAXは最も強い線)
および格子面間隔d(単位オングストロームÅ)
を求める。 表 1 X線回折パターン d(Å) 100I/Io 11.2±0.2 S 10.1±0.2 S 9.8±0.2 M 6.37±0.1 W 6.00±0.1 W 5.71±0.1 W 5.58±0.1 W 4.37±0.08 W 4.27±0.08 W 3.86±0.08 VS 3.82±0.08 VS 3.75±0.08 S 3.72±0.08 S 3.66±0.05 M 3.00±0.05 M 2.00±0.05 W 但し、相対強度(100I/Io)は、VS=非常に
強い、S=強い、M=中級の強さ、W=弱い、で
表わした。 このようにして合成された結晶性アルミノシリ
ケートは、そのままでは固体酸性をもたない。本
発明の反応に用いるにあたつて、結晶性アルミノ
シリケートに固体酸性を付与せしめ、酸型にする
ことが必要である。酸型の結晶性アルミノシリケ
ートは、よく知られるように、結晶性アルミノシ
リケート中のカチオンとして水素イオン、アンモ
ニウムイオン又は希土類イオン等の2価以上の多
価カチオンを有するものであり、これらは通常ナ
トリウム等の1価のアルカリ金属イオンを有する
結晶性アルミノシリケートのアルカリ金属イオン
の少なくとも一部を水素イオン、アンモニウムカ
チオン又は多価カチオンでイオン交換することに
より得られる。このようなイオン交換処理は、し
ばしば脱アルカリ処理と呼ばれる。 本発明においては、酸および/又はアンモニウ
ム塩化合物を含む溶液で処理し、結晶性アルミノ
シリケートに水素イオンおよび/又は水素イオン
先駆体を導入するイオン交換処理が好ましい。イ
オン交換処理は、一般に水溶液で行なわれる。使
用できる酸としては無機酸あるいは有機酸である
が、無機酸がより一般的である。無機酸としては
塩酸、硝酸、リン酸、炭酸等が例として挙げられ
るが、勿論これ以外のものでも水素イオンを含有
するものであればよい。無機酸を使用する場合、
あまりに高濃度の溶液で処理すると、構造の変化
が起こるので好ましくない。好ましく用いられる
酸の濃度は、酸の種類により大きく変化するの
で、一義的には定めにくく使用にあたつては、大
きな構造の変化が起こらないように充分注意する
必要がある。 アンモニウム塩化合物としては、硝酸アンモニ
ウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭
酸アンモニウム、アンモニア水等の如き無機アン
モニウム塩あるいはギ酸アンモニウム、酢酸アン
モニウム、クエン酸アンモニウム等の如き有機酸
のアンモニウム塩も同様に使用できるが、より好
ましくは無機アンモニウム塩である。使用される
アンモニウム塩は好ましくは0.05から4規定の溶
液として用いられるが、より好ましくは約0.1か
ら2規定の溶液として用いられる。酸および/又
はアンモニウム塩酸液により結晶性アルミノシリ
ケートをイオン交換処理する方法として、バツチ
式あるいは流通式いずれの方法も好ましく用いら
れる。バツチ式で処理する場合には、固液比は結
晶性アルミノシリケートが液と充分接触できる量
以上、具体的には約1/Kg以上が好ましい。処
理時間は、約0.1から72時間で充分であり、好ま
しくは約0.5から24時間である。処理温度は沸点
以下であればよいが、イオン交換速度を促進する
ために加温するのが好ましい。流通式で処理する
場合には、固定床方式、流動床方式等が利用でき
るが、流体の偏流が起きないように、あるいはイ
オン交換処理が不均一にならないように工夫する
必要がある。イオン交換処理された結晶性アルミ
ノシリケートは、その後水洗される。水洗液とし
ては好ましくは蒸留水が使用され、水洗はバツチ
式あるいは流通式いずれでもよい。このようにし
て結晶性アルミノシリケートに水素イオンおよ
び/又は水素イオン先駆体であるアンモニウムイ
オンが導入され、固体酸性が付与される。結晶性
アルミノシリケートには水素イオンおよび/又は
その先駆体以外のカチオンが存在していてもよ
く、その種類および量には特に限定されない。 本発明に係る反応に使用できる装置は、固定
床、流動床いずれでもよいが、固定床方式の方
が、装置が簡単であり、運転操作も容易な点から
好ましく用いられる。固定床方式の場合、触媒粒
径は触媒有効係数の点からは小さい程好ましい
が、粒径が小さくなりすぎると逆に圧力損失が増
大し、好ましくない。したがつて、触媒粒径には
好ましい範囲が存在する。好ましく用いられる粒
径は0.05〜10mmであり、さらに好ましくは0.1〜
3mmである。合成された結晶性アルミノシリケー
トは、通常、粉末状態である。したがつて、この
ような好ましい範囲を有する触媒とするために、
成型することが必要となる。成型法としては、圧
縮成型、押出し成型等を挙げることができる。特
に押出し成型の場合、その成型性を改善するた
め、あるいは成型体の強度を付与するためバイン
ダーを用いるのが好ましい。もちろん、バインダ
ーなしで充分成型できれば、バインダーを使用す
る必要がないのは言うまでもない。バインダーと
しては例えばカリオン、ベントナイト、モンモリ
ロナイトの如き天然産粘土あるいはシリカゾル、
アルミナゾル、アルミナゲル等の合成品を挙げる
ことができる。バインダーの添加量は70重量%以
下、好ましくは30重量%以下である。このような
成型は結晶性アルミノシリケートをイオン交換処
理する前に行つてもよいし、成型後イオン交換を
行つてもよい。本発明の触媒は、活性、選択性、
寿命を向上させるために、周期表によるb族、
a族、b族、b族、a族、a族、族
又は希土類などの金属成分を添加しても良い。こ
れら金属成分の添加方法は、イオン交換法、混練
法、含浸法、粉体同志の物理的混合法等を挙げる
ことができるが、必ずしもこれらの方法に限定さ
れる必要はない。しかし触媒全体に、これら成分
をより均一に分散させることが、活性と選択性に
とつて、より好ましい。 以上、これまで述べてきたようにして調整され
た触媒は使用に先だつて乾燥され、それに引き続
き焼成される。乾燥は50〜250℃で0.1時間以上、
好ましくは0.5〜48時間行なわれる。焼成は空気、
窒素又はヘリウムなどの雰囲気中で300〜700℃で
0.1時間以上、好ましくは400〜600℃で0.5〜24時
間行なわれる。焼成された触媒は活性の経時的劣
化を抑制するために、更に水蒸気雰囲気中で加熱
処理することが好ましい。水蒸気処理の条件は、
水蒸気分圧50mmHg〜5気圧、温度400〜700℃で
0.5〜24時間程度が適当である。水蒸気分圧50mm
Hg以下、又は温度400℃以下では活性の安定化効
果が充分でなく、水蒸気分圧5気圧以上、又は温
度700℃以上では触媒活性の低下が大きく実用的
でない。特に好ましい水蒸気処理の条件は、水蒸
気分圧100mmHg〜760mmHg、温度500〜600℃であ
る。水蒸気処理は焼成と同時に行なつてもよく、
又焼成後に行なつても良い。 以上、述べたようにして調整された触媒は、次
のような反応条件のもとで使用される。即ち、反
応操作温度は200〜700℃、好ましくは300〜600℃
である。反応操作圧力は大気圧〜50Kg/cm2・G、
好ましくは1Kg/cm2・G〜30Kg/cm2・Gである。
反応の触媒時間を意味する重量時間空間速度
(WHSV)は0.1〜10hr-1、好ましくは0.5〜
4.0hr-1である。水素対炭化水素の比率は0.1〜
10mol/mol、好ましくは0.5〜4mol/molであ
る。 本発明の反応においては、芳香族の生成にとも
ない、水素が発生するが、触媒活性の経時的劣化
を抑制するためには、原料炭化水素に予め水素を
混合し、触媒と接触させる必要がある。供給炭化
水素に対する供給水素の割合が0.1mol/mol以下
の場合は、触媒活性の経時的安定性が不十分であ
り、又10mol/mol以上では既に触媒活性の経時
的安定化効果が十分に達成されており、用役費の
不必要な増加につながるので好ましくない。供給
原料としては軽質ナフサ、BTX抽出分離後のラ
フイネート、接触分解生成ガス、接触又は熱分解
ガソリンなど、C3〜沸点250℃のパラフインおよ
び/又はオレフイン系炭化水素を含む比較的沸点
の低い各種炭化水素留分が使用できる。 以下本発明を実施例をもつて詳細に説明する。 実施例 1 固形カセイソーダ11.5グラム、酒石酸12.7グラ
ムを水343.4グラムに溶解した。この溶液にアル
ミン酸ソーダ溶液10.5グラムを加えて均一な溶液
とした。この混合液にケイ酸68.3グラムを撹拌し
ながら徐々に加え、均一なスラリー状水性反応混
合物を調整した。この反応混合物の組成比(モル
比)は次のとおりであつた。 SiO2/Al2O3 50 H2O/SiO2 20 OH-/SiO2 0.17 A/Al2O3 4.2 この混合物を500ml容のオート・クレーブに入
れ、密閉した。その後撹拌しながら160℃に加熱
し、72時間結晶化させた。結晶化終了後冷却し、
その後生成分をオート・クレーブから取り出し、
蒸留水でpHがほぼ中性になるまで水洗、ロ過し、
110℃で1夜乾燥した。得られた生成物は表1に
示したX線回折パターンを有するゼオライトであ
つた。この様にして得られたゼオライト粉末を
0.75規定の塩化アンモニウム水溶液で固液比5
(/Kg)にて、80〜90℃に加温し、30分間バツ
チ的にイオン交換処理した。この後蒸留水で充分
水洗し、110℃で1夜乾燥した。この脱アルカリ
処理したゼオライト粉末にアルミナゾルをバイン
ダーとしてアルミナ(Al2O3)換算で15重量%添
加し、充分混練した。混練後10〜24メツシユ
(JISフルイ)の大きさの粒子に成型し、110℃で
1夜乾燥し、その後200mmHgの水蒸気を含む空気
中で550℃、2時間焼成した。この様にして得ら
れた触媒の触媒性能は、固定床流通式反応装置を
用いて軽質ナフサの芳香族化反応により評価を行
つた。 反応は、重量時間空間速度(WHSV)2.0hr-1
反応温度470℃、H2/原料比300N−ml/ml、反
応圧力2.0Kg/cm2・Gの条件で行い、軽質ナフサ
の組成及び本発明によるガス成分の経時的変化の
結果を表2に示した。 尚、実施例中に記載の芳香族収率Aは、製品中
の芳香族分から原料中の芳香族分を差引いた実質
的転化割合を示し、芳香族収率Bは製品中の芳香
族分含有割合を示すものである。
The present invention relates to a method for aromatizing hydrocarbon fractions,
More specifically, the present invention relates to a method for aromatizing a relatively low-boiling hydrocarbon fraction containing paraffins and/or olefins. Aromatic hydrocarbons occupy an important position in the petroleum industry as raw materials for gasoline or BTX. Such aromatic hydrocarbons are mainly obtained from reformed oil obtained by catalytic reforming of naphtha and from cracked gasoline produced separately through thermal decomposition of naphtha. As the demand composition ratio for products has changed significantly, problems are beginning to surface in aromatic production using existing technologies, such as a shortage of heavy naphtha for reforming reactions and a decline in the operating rate of ethylene cracking equipment. The development of new aromatization technology is strongly desired. Against this background, a technology to aromatize relatively light hydrocarbon fractions such as light naphtha, raffinate, and catalytic cracking off-gas, which are surplus to oil refineries or petrochemical plants, is attracting attention. Several methods have been proposed. As an example of this,
56-42639, JP 58-23368, JP 50-4029,
Examples include JP-A-50-82023. These methods use a new ZSM-5 type zeolite obtained by crystallizing a solution containing alkylammonium cations as a catalyst component, do not supply hydrogen, which is disadvantageous in equilibrium theory in the aromatization reaction, The aim is to obtain aromatics in high yield using paraffins or olefins. However, these conventional techniques suffer from significant deterioration of catalyst activity over time.
It is still insufficient to produce aromatics in an industrially stable manner, and zeolite, which is a catalyst component, is expensive. In view of this situation, the present inventors have conducted intensive research on a method for aromatizing hydrocarbon fractions, and as a result, the present inventors have developed a method in which a silica source, an alumina source, an alkali source, and an organic compound containing a carboxyl group are reacted in a predetermined composition. We have discovered that this reaction can proceed efficiently by bringing a hydrocarbon fraction into contact with a catalyst containing crystalline aluminosilicate obtained in the presence of hydrogen, and have arrived at the present invention. In the catalyst used in the present invention, the aromatic yield hardly decreases due to the presence of hydrogen, and the deterioration of activity over time is greatly suppressed.In fact, slightly pressurizing hydrogen allows aromatic yield to continue for a long time. This behavior shows that the rate can be increased. In addition, the catalyst of the present invention has a low decomposition activity into C 1 and C 2 hydrocarbon gases and a high aromatization activity for C 3 or higher hydrocarbons, so it is possible to increase the aromatic yield by increasing the amount of the catalyst. is possible and can be obtained
It is characterized by a relatively high xylene content in the BTX fraction. The crystalline aluminosilicate used in the present invention can be synthesized as follows. That is, an aqueous reaction mixture consisting of a silica source, an alumina source, an alkali source, and an organic compound containing a carboxyl group (represented by SiO 2 , Al 2 O 3 , OH - , and A, respectively) is expressed in molar ratio as follows: Preferred range) SiO 2 /Al 2 O 3 10-200 20-100 H 2 O/SiO 2 5-100 5-100 OH - /SiO 2 0.01-1.0 0.05-0.40 A/Al 2 O 3 0.05 or more 0.10-200 It can be produced by adjusting it so that it enters the crystals and allowing the reaction to occur until crystals form. As the silica source, for example, silica sol, silica gel, silica airgel, silica hydrogel, silicic acid, silicate ester, sodium silicate, etc. are used. As the alumina source, sodium aluminate, aluminum sulfate, aluminum nitrate, alumina sol, alumina gel, activated alumina, gamma alumina, alpha alumina, etc. are used. As the alkali source, caustic soda, caustic potash, etc. are used, and caustic soda is preferred. These alkaline sources are added so that OH - is present in the system preferably in the above composition. As the organic compound containing a carboxyl group, various types of carboxylic acids such as aromatic, aliphatic, and alicyclic acids are used. It is thought that these become alkali metal salts within the reaction system, but it goes without saying that they can be used as alkali metal salts in advance. Preferably, the alkali metal salt of the organic compound having a carboxyl group is soluble in water. The organic compound having a carboxyl group may contain a functional group other than the carboxyl group, such as a hydroxyl group or an amino group. As the organic compound having a carboxyl group, an aliphatic carboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms is preferably used as long as it does not contain an aromatic ring. The number of carboxyl groups contained in one molecule is usually 1 to 3. Specific examples of such aliphatic carboxylic acids include monobasic oxycarboxylic acids such as glycolic acid, lactic acid, hydroacrylic acid, oxybutyric acid and derivatives thereof, dibasic and polybasic oxycarboxylic acids such as tartronic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid or derivatives thereof, monobasic carboxylic acids such as propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, acrylic acid, crotonic acid, methacrylic acid or derivatives thereof, dibasic and polybasic carboxylic acids such as malonic acid, Mention may be made of succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid or derivatives thereof. On the other hand, as the one having an aromatic ring, an aromatic carboxylic acid having 7 to 8 carbon atoms is used. Specific examples of such compounds include benzoic acid, phthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, parahydroxybenzoic acid, toluic acid, and derivatives thereof.
These carboxyl group-containing organic compounds or derivatives thereof may be used alone or in combination of two or more. The aqueous reaction mixture thus prepared is made into a slurry as uniform as possible and crystallized in a closed container, such as an autoclave made of iron, stainless steel, or lined with Teflon. The reaction conditions for crystallization are a reaction temperature of 80~
The temperature is 250°C, preferably 100-200°C, and the reaction time is 5 hours to 30 days, preferably 10 hours to 10 days. The reaction mixture is preferably kept in a homogeneous state by stirring continuously or periodically during crystallization. After cooling, the crystallized reaction product is taken out from the closed container, washed with water, filtered, and dried if necessary. Typical X-ray diffraction patterns of the crystalline aluminosilicate thus synthesized are shown in Table 1. Measurement of the X-ray diffraction pattern was carried out according to a conventional method. That is, X-ray irradiation is performed using a Geiger counter spectrometer equipped with a recording device using copper k-α rays to obtain a diffraction pattern. From this diffraction pattern, the relative intensity is 100I/MAX (MAX is the strongest line)
and lattice spacing d (unit angstrom Å)
seek. Table 1 X-ray diffraction pattern d (Å) 100I/Io 11.2±0.2 S 10.1±0.2 S 9.8±0.2 M 6.37±0.1 W 6.00±0.1 W 5.71±0.1 W 5.58±0.1 W 4.37±0.08 W 4.27±0.08 W 3. 86 ±0.08 VS 3.82±0.08 VS 3.75±0.08 S 3.72±0.08 S 3.66±0.05 M 3.00±0.05 M 2.00±0.05 W However, the relative strength (100I/Io) is as follows: VS=very strong, S=strong, M= Intermediate strength, expressed as W=weak. The crystalline aluminosilicate synthesized in this way does not have solid acidity as it is. When used in the reaction of the present invention, it is necessary to impart solid acidity to the crystalline aluminosilicate to make it into an acid form. As is well known, acid type crystalline aluminosilicate has polyvalent cations of divalent or higher valence, such as hydrogen ions, ammonium ions, or rare earth ions, as cations in crystalline aluminosilicate, and these are usually sodium ions. It can be obtained by ion-exchanging at least a part of the alkali metal ions of a crystalline aluminosilicate having a monovalent alkali metal ion, such as, with hydrogen ions, ammonium cations, or polyvalent cations. Such ion exchange treatments are often referred to as dealkalization treatments. In the present invention, ion exchange treatment is preferred in which hydrogen ions and/or hydrogen ion precursors are introduced into the crystalline aluminosilicate by treatment with a solution containing an acid and/or an ammonium salt compound. Ion exchange treatment is generally performed in an aqueous solution. Inorganic acids or organic acids can be used, with inorganic acids being more common. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, carbonic acid, etc., but of course other acids may be used as long as they contain hydrogen ions. When using inorganic acids,
Treatment with a solution of too high concentration is not preferable because it causes structural changes. Since the concentration of the acid preferably used varies greatly depending on the type of acid, it is difficult to determine it unambiguously, and during use, sufficient care must be taken to avoid major structural changes. As ammonium salt compounds, inorganic ammonium salts such as ammonium nitrate, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium carbonate, aqueous ammonia, etc., or ammonium salts of organic acids such as ammonium formate, ammonium acetate, ammonium citrate, etc. can be used, but more Inorganic ammonium salts are preferred. The ammonium salt used is preferably used as a 0.05 to 4N solution, more preferably about 0.1 to 2N solution. As a method for ion exchange treatment of crystalline aluminosilicate with an acid and/or ammonium hydrochloric acid solution, either a batch method or a flow method is preferably used. In the case of batch treatment, the solid-liquid ratio is preferably at least an amount that allows the crystalline aluminosilicate to come into sufficient contact with the liquid, specifically at least about 1/Kg. A treatment time of about 0.1 to 72 hours is sufficient, preferably about 0.5 to 24 hours. The treatment temperature may be below the boiling point, but it is preferable to heat it to promote the ion exchange rate. In the case of flow treatment, a fixed bed method, a fluidized bed method, etc. can be used, but it is necessary to take measures to prevent uneven flow of the fluid or non-uniform ion exchange treatment. The ion exchange treated crystalline aluminosilicate is then washed with water. Distilled water is preferably used as the washing liquid, and the washing may be carried out in batches or in a flow manner. In this way, hydrogen ions and/or ammonium ions, which are hydrogen ion precursors, are introduced into the crystalline aluminosilicate to impart solid acidity. Hydrogen ions and/or cations other than their precursors may be present in the crystalline aluminosilicate, and the type and amount thereof are not particularly limited. The apparatus that can be used for the reaction according to the present invention may be either a fixed bed or a fluidized bed, but a fixed bed type is preferably used because the apparatus is simpler and the operation is easier. In the case of a fixed bed system, the smaller the catalyst particle size is, the more preferable it is from the point of view of the catalyst effectiveness coefficient, but if the particle size becomes too small, pressure loss increases, which is not preferable. Therefore, there is a preferable range for the catalyst particle size. The particle size preferably used is 0.05 to 10 mm, more preferably 0.1 to 10 mm.
It is 3mm. The synthesized crystalline aluminosilicate is usually in a powder state. Therefore, in order to obtain a catalyst having such a preferable range,
It will be necessary to mold it. Examples of the molding method include compression molding and extrusion molding. Particularly in the case of extrusion molding, it is preferable to use a binder in order to improve the moldability or to impart strength to the molded product. Of course, it goes without saying that there is no need to use a binder if it can be sufficiently molded without a binder. Examples of binders include natural clays such as carrion, bentonite, and montmorillonite, or silica sol;
Examples include synthetic products such as alumina sol and alumina gel. The amount of binder added is 70% by weight or less, preferably 30% by weight or less. Such molding may be performed before ion exchange treatment of the crystalline aluminosilicate, or ion exchange may be performed after molding. The catalyst of the present invention has activity, selectivity,
Group B according to the periodic table, to improve lifespan
Metal components such as group a, group b, group b, group a, group a, group or rare earth metals may be added. Methods for adding these metal components include an ion exchange method, a kneading method, an impregnating method, a method of physically mixing powders together, but are not necessarily limited to these methods. However, a more uniform distribution of these components throughout the catalyst is more desirable for activity and selectivity. The catalyst prepared as described above is dried prior to use and subsequently calcined. Drying at 50-250℃ for 0.1 hour or more.
Preferably it is carried out for 0.5 to 48 hours. Firing in air,
At 300-700℃ in an atmosphere such as nitrogen or helium
It is carried out for 0.1 hour or more, preferably 0.5 to 24 hours at 400 to 600°C. The calcined catalyst is preferably further heat-treated in a steam atmosphere in order to suppress deterioration of activity over time. The conditions for steam treatment are:
Water vapor partial pressure 50mmHg to 5 atm, temperature 400 to 700℃
Approximately 0.5 to 24 hours is appropriate. Water vapor partial pressure 50mm
If the temperature is below Hg or 400°C, the stabilizing effect on the activity is not sufficient, and if the water vapor partial pressure is 5 atm or above or the temperature is 700°C or above, the catalyst activity is greatly reduced and is not practical. Particularly preferable steam treatment conditions are a steam partial pressure of 100 mmHg to 760 mmHg and a temperature of 500 to 600°C. Steam treatment may be performed at the same time as firing,
Alternatively, it may be carried out after firing. The catalyst prepared as described above is used under the following reaction conditions. That is, the reaction operation temperature is 200 to 700°C, preferably 300 to 600°C.
It is. Reaction operating pressure is atmospheric pressure ~ 50Kg/cm 2・G,
Preferably it is 1Kg/cm 2 ·G to 30Kg/cm 2 ·G.
The weight hourly space velocity (WHSV), which refers to the catalytic time of the reaction, is between 0.1 and 10 hr -1 , preferably between 0.5 and 10 hr -1
It is 4.0hr -1 . Hydrogen to hydrocarbon ratio is 0.1~
It is 10 mol/mol, preferably 0.5-4 mol/mol. In the reaction of the present invention, hydrogen is generated as aromatics are produced, but in order to suppress deterioration of catalyst activity over time, it is necessary to mix hydrogen into the raw material hydrocarbon in advance and bring it into contact with the catalyst. . If the ratio of supplied hydrogen to supplied hydrocarbon is less than 0.1 mol/mol, the stability of catalyst activity over time is insufficient, and if it is more than 10 mol/mol, the effect of stabilizing catalyst activity over time has already been sufficiently achieved. This is not desirable as it will lead to an unnecessary increase in utility costs. Feedstocks include light naphtha, raffinate after BTX extraction and separation, catalytic cracking product gas, catalytic or pyrolysis gasoline, and various carbonized materials with relatively low boiling points, including paraffinic and/or olefinic hydrocarbons with a boiling point of C 3 to 250°C. Hydrogen fraction can be used. The present invention will be explained in detail below using examples. Example 1 11.5 grams of solid caustic soda and 12.7 grams of tartaric acid were dissolved in 343.4 grams of water. 10.5 grams of sodium aluminate solution was added to this solution to make a homogeneous solution. 68.3 grams of silicic acid was gradually added to this mixture with stirring to prepare a homogeneous slurry-like aqueous reaction mixture. The composition ratio (molar ratio) of this reaction mixture was as follows. SiO 2 /Al 2 O 3 50 H 2 O/SiO 2 20 OH /SiO 2 0.17 A/Al 2 O 3 4.2 This mixture was placed in a 500 ml autoclave and sealed. Thereafter, the mixture was heated to 160° C. with stirring and crystallized for 72 hours. Cool after crystallization,
Then, remove the product from the autoclave and
Wash with distilled water until the pH is almost neutral, filter,
It was dried at 110°C overnight. The resulting product was a zeolite having the X-ray diffraction pattern shown in Table 1. The zeolite powder obtained in this way is
Solid-liquid ratio of 5 with 0.75 normal ammonium chloride aqueous solution
(/Kg), heated to 80 to 90°C, and subjected to ion exchange treatment in batches for 30 minutes. Thereafter, it was thoroughly washed with distilled water and dried at 110°C overnight. To this dealkalized zeolite powder, alumina sol was added as a binder in an amount of 15% by weight in terms of alumina (Al 2 O 3 ), and thoroughly kneaded. After kneading, the particles were formed into particles having a size of 10 to 24 meshes (JIS sieve), dried at 110°C overnight, and then calcined at 550°C for 2 hours in air containing 200 mmHg of water vapor. The catalytic performance of the catalyst thus obtained was evaluated by aromatization reaction of light naphtha using a fixed bed flow reactor. The reaction has a weight hourly space velocity (WHSV) of 2.0hr -1 ,
The reaction temperature was 470°C, the H 2 /raw material ratio was 300 N-ml/ml, and the reaction pressure was 2.0 Kg/cm 2 G. Table 2 shows the composition of light naphtha and the changes in gas components over time according to the present invention. Indicated. Note that the aromatic yield A described in the examples indicates the actual conversion ratio obtained by subtracting the aromatic content in the raw material from the aromatic content in the product, and the aromatic yield B indicates the aromatic content in the product. It shows the percentage.

【表】 比較例 1 ゼオライトZSM−5の合成を特公昭46−10046
号に記載の方法に準じて行つた。合成条件を以下
の表に示した。 出発成分(g) A:含水ケイ酸 68.3 B:アルミン酸ソーダ溶液 10.5 C:テトラプロピルアンモニウムハイドロ オキサイド水溶液(25%水溶液) 439.4 反応混合物組成比(モル比) SiO2 1.00 Al2O3 0.02 Na2O 0.034 〔(CH3HC3CH24N〕2O 0.31 H2O 20 出発成分CにBを加え均一な溶液とした。この
混合溶液に出発成分Aを徐々に加え、撹拌して均
一なスラリー状の反応混合物を調整した。この反
応混合物をオート・クレーブに仕込んで撹拌しな
がら160℃に加熱し、72時間結晶化を行つた。結
晶終了後、中性になるまで水洗し、その後120℃
で15時間乾燥した。得られたゼオライトはX線回
折パターンよりZSM−5であつた。 この様にして得られたZSM−5ゼオライトを
実施例1と同様に成型、焼成、アンモニウムイオ
ン交換、焼成を行い触媒とし、軽質ナフサの芳香
族化反応を行つた。結果を表3に示した。
[Table] Comparative example 1 Synthesis of zeolite ZSM-5
The procedure was carried out according to the method described in No. The synthesis conditions are shown in the table below. Starting components (g) A: Hydrous silicic acid 68.3 B: Sodium aluminate solution 10.5 C: Tetrapropylammonium hydroxide aqueous solution (25% aqueous solution) 439.4 Reaction mixture composition ratio (molar ratio) SiO 2 1.00 Al 2 O 3 0.02 Na 2 O 0.034 [(CH 3 HC 3 CH 2 ) 4 N] 2 O 0.31 H 2 O 20 B was added to starting component C to form a homogeneous solution. Starting component A was gradually added to this mixed solution and stirred to prepare a homogeneous slurry-like reaction mixture. This reaction mixture was charged into an autoclave and heated to 160° C. with stirring, and crystallization was performed for 72 hours. After crystallization, wash with water until neutral, then heat at 120℃
and dried for 15 hours. The obtained zeolite was ZSM-5 according to the X-ray diffraction pattern. The thus obtained ZSM-5 zeolite was molded, calcined, ammonium ion exchanged, and calcined in the same manner as in Example 1, and was used as a catalyst to perform an aromatization reaction of light naphtha. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例 2 実施例1において、水性反応混合物の組成比
(モル比)を以下の様に変えてゼオライトの合成
を行つた。 SiO2/Al2O3 95 H2O/SiO2 25 OH-/SiO2 0.32 A/Al2O3 7.0 得られた生成物は表1と基本的に同じX線回折
パターンを有するゼオライトであつた。 この様にして得られたゼオライトを実施例1と
同様な方法で酸型化、成型、焼成し触媒となし、
n−ヘキサンの芳香族化反応をWHSV=5.0hr-1
で行つた。結果を表4に示した。 比較例 2 実施例2において触媒を実質的に水蒸気を加え
ない空気中で550℃、2時間焼成を行つたものに
代え、反応は水素を添加せず、n−ヘキサンのみ
を大気圧下で反応させた結果を表4に示した。 比較例 3 比較例1において、水性反応混合物の組成比
(モル比)を以下の様に変えてゼオライトの合成
を行つた。 SiO2 1.00 Al2O3 0.010 Na2O 0.017 〔(CH3HC3CH24N〕2O 0.309 H2O 20 得られた生成物はX線回折パターンよりZSM
−5であつた。 この様にして得られたZSM−5ゼオライトを
実施例1と同様に成型、焼成、アンモニウムイオ
ン交換し、実質的に水蒸気を加えない空気中で
550℃、2時間焼成し触媒とし、水素を添加せず
n−ヘキサンのみを大気圧下で反応させた。結果
を表4に示した。
[Table] Example 2 In Example 1, zeolite was synthesized by changing the composition ratio (molar ratio) of the aqueous reaction mixture as follows. SiO 2 /Al 2 O 3 95 H 2 O/SiO 2 25 OH - /SiO 2 0.32 A/Al 2 O 3 7.0 The product obtained is a zeolite with an X-ray diffraction pattern basically the same as in Table 1. Ta. The zeolite thus obtained was acidified, shaped, and calcined in the same manner as in Example 1 to be used as a catalyst.
Aromatization reaction of n-hexane at WHSV=5.0hr -1
I went there. The results are shown in Table 4. Comparative Example 2 In Example 2, the catalyst was calcined at 550°C for 2 hours in air without substantially adding water vapor, and the reaction was carried out using only n-hexane under atmospheric pressure without adding hydrogen. The results are shown in Table 4. Comparative Example 3 In Comparative Example 1, zeolite was synthesized by changing the composition ratio (molar ratio) of the aqueous reaction mixture as follows. SiO 2 1.00 Al 2 O 3 0.010 Na 2 O 0.017 [(CH 3 HC 3 CH 2 ) 4 N] 2 O 0.309 H 2 O 20 The obtained product was determined by ZSM from the X-ray diffraction pattern.
It was -5. The ZSM-5 zeolite obtained in this way was molded, calcined, and ammonium ion exchanged in the same manner as in Example 1, and was then heated in air without substantially adding water vapor.
The mixture was calcined at 550°C for 2 hours to form a catalyst, and only n-hexane was reacted at atmospheric pressure without adding hydrogen. The results are shown in Table 4.

【表】【table】

【表】 実施例 3 実施例1と同様な方法で、酒石酸の代りに下記
のカルボン酸を用いてゼオライトの合成を行つ
た。反応混合物の組成比(モル比)は次のとおり
であつた。
[Table] Example 3 Zeolite was synthesized in the same manner as in Example 1 using the following carboxylic acid instead of tartaric acid. The composition ratio (molar ratio) of the reaction mixture was as follows.

【表】 得られた生成物は表1と基本的に同じX線回折
パターンを有するゼオライトであつた。 この様にして得られたゼオライトを実施例1に
示したのと同様な方法で酸型化、成型、焼成し触
媒となし、軽質ナフサの芳香族化反応を行つた。
結果を表5に示した。
[Table] The product obtained was a zeolite having essentially the same X-ray diffraction pattern as in Table 1. The zeolite thus obtained was acidified, shaped, and calcined in the same manner as shown in Example 1 to be used as a catalyst, and the aromatization reaction of light naphtha was carried out.
The results are shown in Table 5.

【表】【table】

【表】 実施例 4 実施例1で得られたゼオライト粉末を0.75規定
の塩化アンモニウム水溶液で固液比5(/Kg)
にて80〜90℃に加温し、30分間バツチ的に4回イ
オン交換した。その後蒸留水で充分水洗し、0.2
モル濃度の硝酸亜鉛水溶液で固液比3(/Kg)
にて80〜90℃に加温し、2時間バツチ的にイオン
交換し、更に蒸留水で充分水洗した。その後実施
例1と同様な方法で成型し、500mmHgの水蒸気を
含む空気中で550℃、2時間焼成し触媒となし、
プロパン/プロピレン混合ガスの芳香族化反応を
WHSV2.0hr-1で行つた。原料ガスの組成はプロ
パン22.4、プロピレン74.4、イソブタン3.2、各
mol%で結果を表6に示した。 実施例 5 実施例4において、硝酸亜鉛を硝酸銅に代えて
触媒を調整、接触分解ガソリンの芳香族化反応を
WHSV1.0hr-1で行つた。原料組成及び反応結果
を表6に示した。
[Table] Example 4 The zeolite powder obtained in Example 1 was mixed with a 0.75N ammonium chloride aqueous solution at a solid-liquid ratio of 5 (/Kg).
The mixture was heated to 80 to 90°C and ion exchanged four times in batches for 30 minutes. After that, wash thoroughly with distilled water, and
Solid-liquid ratio 3 (/Kg) with molar zinc nitrate aqueous solution
The mixture was heated to 80 to 90°C, ion exchanged in batches for 2 hours, and thoroughly washed with distilled water. Thereafter, it was molded in the same manner as in Example 1, and calcined at 550°C for 2 hours in air containing 500 mmHg of water vapor to form a catalyst.
Aromatization reaction of propane/propylene mixed gas
I did it with WHSV2.0hr -1 . The composition of the raw material gas is propane 22.4, propylene 74.4, isobutane 3.2, each
The results are shown in Table 6 in mol%. Example 5 In Example 4, the catalyst was adjusted by replacing zinc nitrate with copper nitrate, and the aromatization reaction of catalytic cracking gasoline was carried out.
I did it with WHSV1.0hr -1 . Table 6 shows the raw material composition and reaction results.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリカ源、アルミナ源、アルカリ源および炭
素数が3〜6である脂肪族カルボン酸および/ま
たは炭素数が7〜8である芳香族カルボン酸から
成る水性反応混合物をモル比で表わして SiO2/Al2O3 10〜200 H2O/SiO2 5〜100 OH-/SiO2 0.0〜1.0 A/Al2O3 0.05 以上 (但しAは上記炭素数が3〜6である脂肪族カ
ルボン酸および/または炭素数が7〜8である芳
香族カルボン酸を示す)からなる組成比にて反応
させて得られる結晶性アルミノシリケートを含む
触媒に、水素の存在下、C3から沸点250℃までの
炭化水素留分を接触させることを特徴とする炭化
水素留分の芳香族化法。
[Scope of Claims] 1. A mole of an aqueous reaction mixture consisting of a silica source, an alumina source, an alkali source, and an aliphatic carboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms and/or an aromatic carboxylic acid having 7 to 8 carbon atoms. Expressed as a ratio, SiO 2 /Al 2 O 3 10-200 H 2 O/SiO 2 5-100 OH - /SiO 2 0.0-1.0 A/Al 2 O 3 0.05 or more (However, A has the above carbon number of 3-6 In the presence of hydrogen, C. A method for aromatizing hydrocarbon fractions, characterized by contacting hydrocarbon fractions with a boiling point of 3 to 250°C.
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