JPH0970544A - 脱水素触媒 - Google Patents
脱水素触媒Info
- Publication number
- JPH0970544A JPH0970544A JP7226301A JP22630195A JPH0970544A JP H0970544 A JPH0970544 A JP H0970544A JP 7226301 A JP7226301 A JP 7226301A JP 22630195 A JP22630195 A JP 22630195A JP H0970544 A JPH0970544 A JP H0970544A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- supported
- dehydrogenation catalyst
- platinum
- catalyst
- tin
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高活性及び高選択性であるとともに、特に劣
化速度が従来の触媒にくらべてはるかに小さい脱水素触
媒を提供する。 【解決手段】 表面積150m2/g以上、細孔容積
0.55cm3/g以上、平均細孔径90〜200オン
グストロームであり、かつ細孔径90〜200オングス
トロームの細孔が全細孔容積の60%以上を占めるγ−
アルミナ担体に酸化亜鉛を5〜50重量%担持してなる
複合担体に、白金及びスズが担持されている脱水素触
媒。
化速度が従来の触媒にくらべてはるかに小さい脱水素触
媒を提供する。 【解決手段】 表面積150m2/g以上、細孔容積
0.55cm3/g以上、平均細孔径90〜200オン
グストロームであり、かつ細孔径90〜200オングス
トロームの細孔が全細孔容積の60%以上を占めるγ−
アルミナ担体に酸化亜鉛を5〜50重量%担持してなる
複合担体に、白金及びスズが担持されている脱水素触
媒。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカンの脱水素
触媒に関する。
触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカンの脱水素によりアルケンを製造
することはよく知られている。従来、アルカンの脱水素
触媒としては、シリカ、アルミナ、ゼオライト、活性炭
などの担体上に金属、金属酸化物などの活性物質を担持
させたものがよく用いられている。そのような触媒の具
体例としては、酸化クロム/アルミナ触媒が古くから用
いられているが、触媒活性(転化率)があまり高くない
上に触媒寿命が短く活性を維持するには頻繁に再生を行
う必要があるという問題を抱えていた。
することはよく知られている。従来、アルカンの脱水素
触媒としては、シリカ、アルミナ、ゼオライト、活性炭
などの担体上に金属、金属酸化物などの活性物質を担持
させたものがよく用いられている。そのような触媒の具
体例としては、酸化クロム/アルミナ触媒が古くから用
いられているが、触媒活性(転化率)があまり高くない
上に触媒寿命が短く活性を維持するには頻繁に再生を行
う必要があるという問題を抱えていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を解決せんと
して、亜鉛のアルミン酸塩に白金やスズ等の金属を担持
したもの、あるいはアルミナ担体にスズ、白金及びアル
カリ金属もしくはアルカリ土類金属を担持したものが開
発されたが、触媒活性あるいは特定アルケンへの選択性
についてはかなりの改善が見られるものの、触媒寿命の
長さ(劣化速度の低減)という点では十分に満足できる
ものは得られていない。本発明は、この点に鑑み、高活
性及び高選択性であるとともに、特に劣化速度が従来の
触媒にくらべてはるかに小さい触媒を提供することを目
的としている。
して、亜鉛のアルミン酸塩に白金やスズ等の金属を担持
したもの、あるいはアルミナ担体にスズ、白金及びアル
カリ金属もしくはアルカリ土類金属を担持したものが開
発されたが、触媒活性あるいは特定アルケンへの選択性
についてはかなりの改善が見られるものの、触媒寿命の
長さ(劣化速度の低減)という点では十分に満足できる
ものは得られていない。本発明は、この点に鑑み、高活
性及び高選択性であるとともに、特に劣化速度が従来の
触媒にくらべてはるかに小さい触媒を提供することを目
的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面積が15
0m2/g以上、細孔容積が0.55cm3/g以上、平
均細孔径が90〜200オングストロームであり、かつ
細孔径90〜200オングストロームの細孔が全細孔容
積の60%以上を占める、γ−アルミナ担体に酸化亜鉛
を5〜50重量%担持してなる複合担体に、白金及びス
ズが担持されていることを特徴とする脱水素触媒を提供
することにより、上記課題を解決する。これは以下のよ
うな知見に基づくものである。
0m2/g以上、細孔容積が0.55cm3/g以上、平
均細孔径が90〜200オングストロームであり、かつ
細孔径90〜200オングストロームの細孔が全細孔容
積の60%以上を占める、γ−アルミナ担体に酸化亜鉛
を5〜50重量%担持してなる複合担体に、白金及びス
ズが担持されていることを特徴とする脱水素触媒を提供
することにより、上記課題を解決する。これは以下のよ
うな知見に基づくものである。
【0005】
【発明の実施の形態】固体触媒を用いたアルカンの脱水
素反応は本質的に気固系接触操作であるから、活性を高
めるためには活性金属の選択とともに触媒表面積を大き
くすることが重要である。また、選択性を高め、かつ活
性劣化を抑制するためには、異性化反応あるいは分解反
応を制御して目的化合物を優先的に形成し、かつコーク
スの沈着を抑制するような表面特性を与えることが重要
である。したがって、活性や選択性の低下を防止するた
めには、上記表面積や表面特性の変化が小さいことが重
要となる。本願発明では、特定のγ−アルミナ担体に特
定量の酸化亜鉛を担持してなる複合担体を用い、これに
白金及びスズを担持することによって大きな表面積及び
好ましい表面特性を長期にわたって維持するものであ
る。
素反応は本質的に気固系接触操作であるから、活性を高
めるためには活性金属の選択とともに触媒表面積を大き
くすることが重要である。また、選択性を高め、かつ活
性劣化を抑制するためには、異性化反応あるいは分解反
応を制御して目的化合物を優先的に形成し、かつコーク
スの沈着を抑制するような表面特性を与えることが重要
である。したがって、活性や選択性の低下を防止するた
めには、上記表面積や表面特性の変化が小さいことが重
要となる。本願発明では、特定のγ−アルミナ担体に特
定量の酸化亜鉛を担持してなる複合担体を用い、これに
白金及びスズを担持することによって大きな表面積及び
好ましい表面特性を長期にわたって維持するものであ
る。
【0006】上記特定の多孔性γ−アルミナ担体は、表
面積が150m2/g以上、細孔容積が0.55cm3/g
以上、平均細孔径が90〜200オングストロームであ
り、かつ細孔径90〜200オングストロームの細孔が
全細孔容積の60%以上を占めるものである。平均細孔
径が90オングストロームより小さいと、アルカン分子
やアルケン分子の細孔内拡散が律速になり全触媒表面積
を有効に利用することができない。一方、平均細孔径が
200オングストロームより大きいと、表面積が大きく
とれなくなる。上記条件を満足するγ−アルミナ担体
は、アルミニウム塩の中和により生成した水酸化アルミ
ニウムのスラリーを濾過洗浄し、これを脱水乾燥した
後、400〜800℃で1〜6時間程度焼成すればよい
ものが得られる。
面積が150m2/g以上、細孔容積が0.55cm3/g
以上、平均細孔径が90〜200オングストロームであ
り、かつ細孔径90〜200オングストロームの細孔が
全細孔容積の60%以上を占めるものである。平均細孔
径が90オングストロームより小さいと、アルカン分子
やアルケン分子の細孔内拡散が律速になり全触媒表面積
を有効に利用することができない。一方、平均細孔径が
200オングストロームより大きいと、表面積が大きく
とれなくなる。上記条件を満足するγ−アルミナ担体
は、アルミニウム塩の中和により生成した水酸化アルミ
ニウムのスラリーを濾過洗浄し、これを脱水乾燥した
後、400〜800℃で1〜6時間程度焼成すればよい
ものが得られる。
【0007】上記特定の多孔性γ−アルミナ担体には、
酸化亜鉛[ZnO]を5〜50重量%担持させる。この
酸化亜鉛はアルミナ表面にアルミナとの複合体を形成
し、好ましい表面特性を与える役割を果たすと思われ
る。担持量が5重量%以下ではγ−アルミナ担体表面を
アルミナと酸化亜鉛との複合体が均一に覆うことができ
ないため十分な効果が得られず、一方、担持量が50重
量%を越えるとアルミナと酸化亜鉛との複合体の表面特
性が変化するとともに表面積自体の減少が著しいものと
なる。γ−アルミナ担体上に酸化亜鉛を担持させるに
は、硝酸亜鉛などの水溶液を担体に含浸させた後、乾燥
して焼成すればよい。
酸化亜鉛[ZnO]を5〜50重量%担持させる。この
酸化亜鉛はアルミナ表面にアルミナとの複合体を形成
し、好ましい表面特性を与える役割を果たすと思われ
る。担持量が5重量%以下ではγ−アルミナ担体表面を
アルミナと酸化亜鉛との複合体が均一に覆うことができ
ないため十分な効果が得られず、一方、担持量が50重
量%を越えるとアルミナと酸化亜鉛との複合体の表面特
性が変化するとともに表面積自体の減少が著しいものと
なる。γ−アルミナ担体上に酸化亜鉛を担持させるに
は、硝酸亜鉛などの水溶液を担体に含浸させた後、乾燥
して焼成すればよい。
【0008】上記複合担体上には白金を好ましくは0.
05〜1.5重量%担持させる。そのためには、当該複
合担体に塩化白金酸などの白金の塩素化物の水溶液を含
浸させ、次いでこれを焼成した後、還元するという工程
をとる。上記白金の還元には一般に水素による気相還元
が用いられるが、本発明では必ずしも水素還元ではなく
他の還元方法を用いてもよい。
05〜1.5重量%担持させる。そのためには、当該複
合担体に塩化白金酸などの白金の塩素化物の水溶液を含
浸させ、次いでこれを焼成した後、還元するという工程
をとる。上記白金の還元には一般に水素による気相還元
が用いられるが、本発明では必ずしも水素還元ではなく
他の還元方法を用いてもよい。
【0009】所望により、白金担持還元後、熱水洗浄を
行う。特に水素ガス等による気相還元を行った場合に
は、熱水洗浄を行うことが好ましい。気相還元では出発
原料に含まれる塩素が残留しやすく、これが活性低下の
原因になるからである。この残留塩素は上記複合担体及
び白金の焼結を促進し、活性表面積を減少させることに
より触媒活性を低下させると思われる。上記熱水洗浄
は、白金の担持還元後の複合担体を好ましくは50℃以
上の熱水で1〜10時間洗浄することにより行う。これ
には当該複合担体をカラムに充填して熱水を流してもよ
いし、当該複合担体を熱水中に浸漬して弱く攪拌しても
よい。本発明における複合担体は比較的均一な細孔分布
を有するため、このような熱水洗浄により触媒中の塩素
残存量が大きく減少し、触媒の活性低下がより有効に防
止される。
行う。特に水素ガス等による気相還元を行った場合に
は、熱水洗浄を行うことが好ましい。気相還元では出発
原料に含まれる塩素が残留しやすく、これが活性低下の
原因になるからである。この残留塩素は上記複合担体及
び白金の焼結を促進し、活性表面積を減少させることに
より触媒活性を低下させると思われる。上記熱水洗浄
は、白金の担持還元後の複合担体を好ましくは50℃以
上の熱水で1〜10時間洗浄することにより行う。これ
には当該複合担体をカラムに充填して熱水を流してもよ
いし、当該複合担体を熱水中に浸漬して弱く攪拌しても
よい。本発明における複合担体は比較的均一な細孔分布
を有するため、このような熱水洗浄により触媒中の塩素
残存量が大きく減少し、触媒の活性低下がより有効に防
止される。
【0010】担体上には白金とともにスズを担持させ
る。スズの担持量は0.5〜10重量%が好ましい。こ
こで用いるスズ化合物は、水溶性のもの及び/又はアセ
トン等の有機溶媒に可溶のものが好ましい。このような
スズ化合物としては、臭化第一スズ、酢酸スズ、塩化第
一スズ、塩化第二スズ、及びそれらの水和物や、塩化第
二スズアセチルアセトナート錯体、テトラメチルスズ、
テトラエチルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニル
スズ等が挙げられる。スズの担持は、上記還元工程後の
当該担体にスズ化合物の水溶液及び/又は有機溶媒溶液
などを含浸させて水または有機溶媒を乾燥除去した後、
水素ガス中にて高温で還元すればよい。
る。スズの担持量は0.5〜10重量%が好ましい。こ
こで用いるスズ化合物は、水溶性のもの及び/又はアセ
トン等の有機溶媒に可溶のものが好ましい。このような
スズ化合物としては、臭化第一スズ、酢酸スズ、塩化第
一スズ、塩化第二スズ、及びそれらの水和物や、塩化第
二スズアセチルアセトナート錯体、テトラメチルスズ、
テトラエチルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニル
スズ等が挙げられる。スズの担持は、上記還元工程後の
当該担体にスズ化合物の水溶液及び/又は有機溶媒溶液
などを含浸させて水または有機溶媒を乾燥除去した後、
水素ガス中にて高温で還元すればよい。
【0011】
【実施例】実施例1 特公平6−72005号公報中の実施例1に記載される
ようにして、γ−アルミナ担体を製造した。この方法の
あらましを述べると、熱希硫酸中に激しく攪拌しながら
瞬時にアルミン酸ソーダ水溶液を加えることにより水酸
化アルミニウムスラリーの懸濁液(pH10)を得、こ
れを種子水酸化アルミニウムとして、攪拌を続けながら
熱希硫酸とアルミン酸ソーダ水溶液を交互に一定時間お
いて加える操作を繰り返し、濾過洗浄してケーキを得、
これを押し出し成形して乾燥した後、500℃で3時間
焼成するというものである。こうして得られたγ−アル
ミナの性状は典型的には次の通りである。
ようにして、γ−アルミナ担体を製造した。この方法の
あらましを述べると、熱希硫酸中に激しく攪拌しながら
瞬時にアルミン酸ソーダ水溶液を加えることにより水酸
化アルミニウムスラリーの懸濁液(pH10)を得、こ
れを種子水酸化アルミニウムとして、攪拌を続けながら
熱希硫酸とアルミン酸ソーダ水溶液を交互に一定時間お
いて加える操作を繰り返し、濾過洗浄してケーキを得、
これを押し出し成形して乾燥した後、500℃で3時間
焼成するというものである。こうして得られたγ−アル
ミナの性状は典型的には次の通りである。
【表1】 平均細孔径 119 オングストローム 細孔容積 0.713 cm3/g 表面積 240 m2/g 全細孔容積に占める 90〜200オング ストロームの細孔の 割合 88%
【0012】上記γ−アルミナ担体27.5gを取り、
これにZnO/Al2O3比が30/70の割合になるよ
うに30%硝酸亜鉛[Zn(NO3)2]水溶液を含浸さ
せ、水分除去後、400℃で3時間焼成して複合担体を
調製した。この複合担体に、Pt担持量が0.3%にな
るように2.0%塩化白金酸[H2PtCl6]水溶液を
含浸させ、乾燥後400℃で3時間焼成し、その後40
0℃で3時間水素気流中にて還元した。次いで、この還
元後の白金担持複合担体にSn担持量が3.5%になる
ように3%塩化第一スズ[SnCl2] 水溶液を含浸さ
せ、乾燥後に400℃で30分間、水素還元を行って所
望の触媒を得た。なお、上記%の値はすべて重量%であ
る。
これにZnO/Al2O3比が30/70の割合になるよ
うに30%硝酸亜鉛[Zn(NO3)2]水溶液を含浸さ
せ、水分除去後、400℃で3時間焼成して複合担体を
調製した。この複合担体に、Pt担持量が0.3%にな
るように2.0%塩化白金酸[H2PtCl6]水溶液を
含浸させ、乾燥後400℃で3時間焼成し、その後40
0℃で3時間水素気流中にて還元した。次いで、この還
元後の白金担持複合担体にSn担持量が3.5%になる
ように3%塩化第一スズ[SnCl2] 水溶液を含浸さ
せ、乾燥後に400℃で30分間、水素還元を行って所
望の触媒を得た。なお、上記%の値はすべて重量%であ
る。
【0013】上記で得られた触媒を直径18mmの石英
製反応管につめ、イソブタンを原料として温度560
℃、空間速度はGHSV=350hrー1で脱水素反応試
験を行った。反応開始1時間後のイソブタン転化率は4
6%であり、イソブチレン選択率は88%であった。ま
た、反応開始7時間経過後においても転化率45%、選
択率89%を維持し、活性及び選択性の低下はほとんど
見られなかった。
製反応管につめ、イソブタンを原料として温度560
℃、空間速度はGHSV=350hrー1で脱水素反応試
験を行った。反応開始1時間後のイソブタン転化率は4
6%であり、イソブチレン選択率は88%であった。ま
た、反応開始7時間経過後においても転化率45%、選
択率89%を維持し、活性及び選択性の低下はほとんど
見られなかった。
【0014】実施例2 白金担持還元後の複合担体を、ソックスレー抽出器を用
いて6時間熱水洗浄したことを除き、実施例1と同様に
操作を行って所望の触媒を得た。かくして得られた触媒
を直径18mmの石英製反応管につめ、イソブタンを原
料として温度560℃、空間速度はGHSV=350h
rー1で脱水素反応試験を行った。反応開始5時間後のイ
ソブタン転化率は32%であり、イソブチレン選択率は
90%であった。そして本例では、反応開始15時間経
過後においても転化率30%、選択率87%を維持し、
長期間にわたる使用においても活性及び選択率の低下が
ほとんどなかった。
いて6時間熱水洗浄したことを除き、実施例1と同様に
操作を行って所望の触媒を得た。かくして得られた触媒
を直径18mmの石英製反応管につめ、イソブタンを原
料として温度560℃、空間速度はGHSV=350h
rー1で脱水素反応試験を行った。反応開始5時間後のイ
ソブタン転化率は32%であり、イソブチレン選択率は
90%であった。そして本例では、反応開始15時間経
過後においても転化率30%、選択率87%を維持し、
長期間にわたる使用においても活性及び選択率の低下が
ほとんどなかった。
【0015】比較例1 上記γ−アルミナ担体に代えて市販のアルミナ担体(水
沢化学製)を用いた以外、実施例1と同様にして触媒調
製及び脱水素反応試験を行った。用いたアルミナ担体の
性状は次の通りである。
沢化学製)を用いた以外、実施例1と同様にして触媒調
製及び脱水素反応試験を行った。用いたアルミナ担体の
性状は次の通りである。
【表2】 平均細孔径 111 オングストローム 細孔容積 0.615 cm3/g 表面積 220 m2/g 全細孔容積に占める 90〜200オング ストロームの細孔の 割合 49%
【0016】反応開始1時間後の転化率は25%であ
り、選択率は78%であったが、3時間後には転化率は
10%、選択率は75%となり、初期活性及び選択率が
実施例1あるいは実施例2の触媒に比べて低いことに加
え、使用による活性の低下が著しかった。
り、選択率は78%であったが、3時間後には転化率は
10%、選択率は75%となり、初期活性及び選択率が
実施例1あるいは実施例2の触媒に比べて低いことに加
え、使用による活性の低下が著しかった。
【0017】比較例2 実施例1で用いたγ−アルミナ担体25gを取り、Cr
2O3/Al2O3比が10/90になるように、10%の
無水クロム酸溶液を含浸させた。水分乾燥除去後に50
0℃で8時間焼成し、その後3時間水素還元してクロミ
ナ/アルミナ担体を得た。この触媒を実施例1と同様に
して脱水素反応試験を行った。反応開始1時間後の転化
率は51%とかなり高かったが、選択率は69%であっ
た。また、反応開始7時間後には転化率21%、選択率
76%となり、特に使用による活性の低下が著しかっ
た。
2O3/Al2O3比が10/90になるように、10%の
無水クロム酸溶液を含浸させた。水分乾燥除去後に50
0℃で8時間焼成し、その後3時間水素還元してクロミ
ナ/アルミナ担体を得た。この触媒を実施例1と同様に
して脱水素反応試験を行った。反応開始1時間後の転化
率は51%とかなり高かったが、選択率は69%であっ
た。また、反応開始7時間後には転化率21%、選択率
76%となり、特に使用による活性の低下が著しかっ
た。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明の脱水素触媒は、
アルカンの脱水素によるアルケンの製造において、高活
性かつ高選択性を示すとともに、従来の触媒にくらべて
活性の低下が著しく少ない。
アルカンの脱水素によるアルケンの製造において、高活
性かつ高選択性を示すとともに、従来の触媒にくらべて
活性の低下が著しく少ない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 小林 治人 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 南雲 篤郎 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 表面積150m2/g以上、細孔容積
0.55cm3/g以上、平均細孔径90〜200オン
グストロームであり、かつ細孔径90〜200オングス
トロームの細孔が全細孔容積の60%以上を占めるγ−
アルミナ担体に酸化亜鉛を5〜50重量%担持してなる
複合担体に、白金及びスズが担持されていることを特徴
とする脱水素触媒。 - 【請求項2】 該複合担体上の白金の担持量が0.05
〜1.5重量%である請求項1記載の脱水素触媒。 - 【請求項3】 該複合担体上のスズの担持量が0.5〜
10重量%である請求項2記載の脱水素触媒。 - 【請求項4】 該複合担体上に、白金担持還元後、熱水
にて洗浄処理した後にスズを担持還元して得られたもの
である請求項1〜3のいずれか記載の脱水素触媒。 - 【請求項5】 50℃以上の熱水で1〜10時間洗浄処
理したものである請求項4記載の脱水素触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226301A JPH0970544A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 脱水素触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226301A JPH0970544A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 脱水素触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0970544A true JPH0970544A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16843072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7226301A Withdrawn JPH0970544A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | 脱水素触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0970544A (ja) |
-
1995
- 1995-09-04 JP JP7226301A patent/JPH0970544A/ja not_active Withdrawn
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |