JPH0543484A - 芳香族炭化水素の製造方法 - Google Patents

芳香族炭化水素の製造方法

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JPH0543484A
JPH0543484A JP22963391A JP22963391A JPH0543484A JP H0543484 A JPH0543484 A JP H0543484A JP 22963391 A JP22963391 A JP 22963391A JP 22963391 A JP22963391 A JP 22963391A JP H0543484 A JPH0543484 A JP H0543484A
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JP
Japan
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catalyst
crystalline
crystalline silicate
activity
aromatic hydrocarbon
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JP22963391A
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English (en)
Inventor
Tadami Kondo
忠美 近藤
Kazuo Hirabayashi
一男 平林
Fumio Igarashi
文穂 五十嵐
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Research Association for Utilization of Light Oil
Original Assignee
Research Association for Utilization of Light Oil
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 芳香族化反応における結晶性シリケート触媒
の活性低下を抑制する方法を提供する。 【構成】 結晶性シリケートを含む触媒組成物の存在
下、炭素数2〜7のパラフィン及び/又はオレフィンを
主成分とする軽質炭化水素を温度350℃〜650℃、
水素分圧5kg/cm2以下の条件で脱水素環化させて
芳香族炭化水素を製造するに際して、該軽質炭化水素供
給原料に20〜200wtppmの水分を溶存させるこ
とを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は芳香族炭化水素を主成分とする高
オクタン価ガソリン基材の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術及びその問題点】炭素数2〜7のパラフィン
及び/又はオレフィンを主成分とする脂肪族炭化水素を
芳香族炭化水素に転化させる方法は知られている。この
方法においては、触媒として、各種の結晶性シリケート
触媒、例えば、水素型のZSM−5や、Gaを含浸及び
/又は交換した水素型のMFI構造のアルミノシリケー
ト、水素型のMFI構造のガロシリケート、MFI構造
の水素型又はアンモニウム型のガロアルミノシリケート
をスチーム処理により変性したもの、特開昭62−25
4847号公報に記載されている水素型のMFI構造ア
ルミノガロシリケート等が用いられる。このような結晶
性シリケート触媒を用いる反応においては、反応を連続
して行っていくうちに、その触媒上にコークが付着し、
その触媒活性が劣化し、触媒再生が必要になる。このよ
うなコークの付着した使用済み結晶性シリケート触媒の
再生は、一般的には、そのコークを燃焼処理することに
より行われるが、この場合、触媒再生回数が多くなる
と、その触媒活性が徐々に低下するという問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、芳香族化反
応における結晶性シリケート触媒の活性低下を抑制する
方法を提供することをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、結晶性シリケートを
含有する触媒組成物の存在下、軽質炭化水素供給原料を
脱水素環化させて芳香族炭化水素を製造するに際し、該
軽質炭化水素に水分を約20〜200wtppm溶存さ
せることを特徴とする芳香族炭化水素の製造方法が提供
される。本発明における結晶性シリケート(ゼオライ
ト)触媒には、従来公知のものの他、各種のメタロシリ
ケートが包含される。メタロシリケートにおける金属分
としては、アルミニウムの他、ガリウム、亜鉛、鉄、チ
タン、クロム、ホウ素、ロジウム、インジウム、スカン
ジウム等が挙げられる。メタロシリケートの具体例とし
ては、アルミノシリケート、ガロシリケート、アルミノ
ガロシリケート、アルミノジンクシリケート、アルミノ
鉄シリケート、ガロ鉄アルミノシリケート等が挙げられ
る。これらの結晶性シリケートの具体的成分組成や性状
については、従来良く知られている。
【0005】本発明の方法は、脂肪族炭化水素の芳香族
化用触媒として用いられている結晶性ガロシリケートや
結晶性アルミノガロシリケートとバインダーからなる触
媒組成物に対して好ましく適用される。結晶性アルミノ
ガロシリケートは、SiO4、AlO4及びGaO4が骨
格中において四面体配位をとる構造のもので、水熱合成
によるゲル結晶化や、アルミノシリケートゼオライト結
晶の格子骨格中にガリウムを挿入する方法又は結晶性ガ
ロシリケートの骨格構造中にアルミニウムを挿入する方
法で得ることができる。また、結晶性アルミノガロシリ
ケートは、必要に応じ、慣用の変性化や活性化処理を施
すことができる。
【0006】前記脂肪族炭化水素の芳香族化反応用触媒
を調製するに用いる好ましい結晶性アルミノガロシリケ
ートは、骨格構造中に0.1〜2.5重量%のアルミニ
ウム、0.1〜5.0重量%のガリウムを含有し、Si
2/(Al23+Ga23)のモル比が17〜60
6、好ましくは19〜200であり、かつSiO2/A
23のモル比が32〜870、好ましくは35〜30
0であり、SiO2/Ga23のモル比が36〜200
0、好ましくは40〜500であり、さらに、その組成
が、500℃以上の焼成物の酸化物のモル比で表わし
て、次式で示されるものである。
【0007】 aMxO・bAl23・Ga23・cSiO2 前記組成式中、Mはアルカル金属又はアルカリ土類金
属を表わし、xはMがアルカリ金属のときは2を示し、
Mがアルカリ土類金属のときは1を示す。また、a〜c
は次の数値を示す。 a:(b+1)±3.0、好ましくは(b+1)±2.0の正数。 b:0.04〜62.5、好ましくは0.1〜14。 c:36〜2000、好ましくは40〜500。
【0008】この結晶性アルミノガロシリケートはMF
Iタイプ及び/又はMELタイプの結晶構造体である。
MFIタイプ、MELタイプの結晶性アルミノガロシリ
ケートは、The Structure Commission of the Internat
ional Zeolite Associationにより公表された種類の公
知ゼオライト構造型に属する〔Atlas of ZeoliteStruct
ure Types,W.H.Meiyer and D.H.Olson(1978). Distribu
ted byPolycrystal Book Service, Pitisburgh, PA, US
A〕。
【0009】前記結晶性アルミノガロシリケートにおい
ては、その粒子の大きさは、通常、約0.05〜20μ
mの範囲に分布する。また、この結晶性アルミノガロシ
リケートの粒子は、約0.02〜2μmの1次粒子の集
合体(2次粒子)からなるものであり、その80重量%
以上が、0.1〜10μm、好ましくは0.5〜5μ
m、さらに好ましくは1〜3μmの粒径を有する粒子で
あることが好ましい。
【0010】本発明における結晶性シリケート触媒は、
一般に結晶性シリケートと結合剤(バインダー)との混
合物からなる。この場合、結合剤とは、触媒の機械性質
(強度、耐摩耗性、成形性)を高めるための物質をい
う。このようなものには、例えば、アルミナ、アルミナ
ボリア、シリカ、シリカアルミナ等の無機酸化物が挙げ
られる。その添加量は、触媒組成物中に10〜70重量
%となるように加えられる。また、これらの無機結合剤
に燐を添加することにより成形体の機械的強度を更に向
上させることができる。
【0011】結晶性シリケートと結合剤との混合物は、
押出し成形、スプレードライ、打錠成形、転動造粒、油
中造粒等の方法で粒状、球状、板状、ペレット状等の各
種成形体とすることができる。また、成形時には、成形
性を良くするために有機化合物の滑剤を使用するのが望
ましい。
【0012】本発明における結晶性シリケート触媒は、
所望に応じ、ゼオライトに施される種々の活性化処理を
施すことができる。例えば、結晶性シリケートを塩化ア
ンモニウム、弗化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の
アンモニウム塩を含む水溶液中でイオン交換してアンモ
ニウム型とした後に、アルカリ金属やアルカリ土類金属
以外の他の金属イオンを含む水溶液でイオン交換した
り、あるいはその水溶液を含浸させてアルカリ金属やア
ルカリ土類金属以外の所望金属を導入することができ
る。また、前記アンモニウム型のものを空気、窒素又は
水素及び/又は窒素と水素の混合雰囲気中で200〜8
00℃、好ましくは350〜700℃の温度で3〜24
時間加熱することによりアンモニアを除去して酸型のも
のに活性化することができる。
【0013】結晶性シリケートを含有する触媒組成物に
対して、高温下での多量の水分はスチーミング作用で触
媒の活性点に悪影響を与え、脱水素環化活性を極端に低
下させるように作用する。本発明においては、少量の水
分を反応原料中に溶存させ、これにより触媒活性低下を
小さくするものである。この理由は定かでないが、次の
ように推定される。高温下にさらされた触媒に於て、触
媒上のブレンステッド酸(B酸)点の一部はルイス酸
(L酸)点に変化する。炭化水素共存下での少量の水分
は、スチーミングによる活性点の脱離を引き起こすこと
なくL酸点の一部をB酸点に戻し、それが効果を及ぼし
て環化脱水素活性の低下を抑制しているものと思われ
る。しかし、いくら炭化水素共存下でも水分が多くなる
と、初期活性の段階から活性低下が認められる。例え
ば、メタン、エタンを主成分とする炭化水素ガスに水分
を約1800volppm含ませた気流で触媒を処理す
ると、芳香族化活性の若干の低下が認められ、水分を3
〜4%にすると大巾な活性低下を引き起こすことを認め
ている。炭化水素供給原料に溶存する水分量は、一般的
には、20〜200wtppm、好ましくは30〜18
0wtppmであるが、それ上限は飽和水分で十分であ
る。炭化水素の飽和水分は、常温・常圧で軽質ナフサ約
150wtppm、n−ヘキサン約70wtppm、ブ
タン約50wtppmである。軽質炭化水素供給原料に
飽和量の水分を溶存させておくと、芳香族化反応と触媒
上のコーク燃焼除去のサイクルの繰返し毎に起る脱水素
環化活性の低下を小さくすることができる。本反応(軽
質炭化水素の芳香族化反応)に用いる結晶性アルミノガ
ロシリケート含有触媒組成物は、最高活性を発現するよ
うに活性化処理されたものであるが、コークの燃焼除去
再生を繰返すと芳香族化活性は徐々に低下してくる。本
発明によれば、この活性低下を小さくすることができ
る。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、芳香族化反応における
結晶性シリケート触媒の活性低下を効果的に抑制し得る
他、触媒再生時における触媒の脱水素環化活性低下を効
果的に抑制することができる。
【0015】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
【0016】実施例1 触媒として、SiO2/Al23モル比73.0、Si
2/Ga23モル比185.0、SiO2/(Al23
+Ga23)モル比52.4の組成を有し、結晶粒子径
範囲0.1〜5μmである結晶性アルミノガロシリケー
トを含有する触媒組成物(バインダー:アルミナ)を活
性化処理して酸型にしたものを用いた。飽和水分約70
wtppmを溶存するn−ヘキサンを、前記触媒を充填
した流通反応装置に、平均温度:538℃、LHSV
(1/hn):2、常圧の条件で24時間流通させてn
−ヘキサンの芳香族化反応を行った。次に、前記24時
間流通反応を行った後、触媒上に堆積したコークを燃焼
除去した。コーク燃焼除去の条件は次の通りであった。 酸素濃度:8vol% 水分 :0% GHSV(1/hr):500 温度 :520〜570℃ 圧力 :常圧 次に、触媒再生後、再び前記と同一条件で芳香族化反応
を24時間行った後、前記と同様にしてコーク燃焼除去
を行った。このようにしてn−ヘキサンの芳香族化反応
とコーク燃焼除去とを繰返し行った。その結果を表1に
示す。
【0017】比較例1 実施例1と同様にしてn−ヘキサンの芳香族化反応とコ
ーク焼燃除去を繰返し行った。この場合n−ヘキサン
は、モレキュラシーブ5Åにて脱水し、その水分量を約
7wtppmとした。
【0018】
【表1】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶性シリケートを含む触媒組成物の存
    在下、炭素数2〜7のパラフィン及び/又はオレフィン
    を主成分とする軽質炭化水素を温度350℃〜650
    ℃、水素分圧5kg/cm2以下の条件で脱水素環化さ
    せて芳香族炭化水素を製造するに際して、該軽質炭化水
    素供給原料に20〜200wtppmの水分を溶存させ
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 該結晶性シリケートが結晶性アルミノガ
    ロシリケートである請求項1の方法。
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