JPS5982319A - メタノ−ルの軽質オレフイン類への接触的転化 - Google Patents

メタノ−ルの軽質オレフイン類への接触的転化

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JPS5982319A
JPS5982319A JP58180992A JP18099283A JPS5982319A JP S5982319 A JPS5982319 A JP S5982319A JP 58180992 A JP58180992 A JP 58180992A JP 18099283 A JP18099283 A JP 18099283A JP S5982319 A JPS5982319 A JP S5982319A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変性ZSM−12ゼオライト上でのメタノー
ルの軽質オレフィン類への転化方法に関する。
最近数十年の間に合成繊維、合成樹脂、合成ゴムの生産
のめざましい生長が起っている。この生長は、例えばエ
チレン及びプロピレンの様な安い石油系原料の拡大する
供給によって大きく支持され且つ促進されて来た。然し
これらの軽質オレフィンに対する増大する需要は時とし
て、適轟な原料留分の供給の落込みか、装置能力限界の
ために不足時期に遭遇する。ともかく、石油以外の原料
から軽質オレフィン類を効率的に供給する手段が今や極
めて望ましいと考えられている。
か\る非石油系軽質オレフィン源の一つは石炭からのメ
タノールである。この点に関しては、ある条件下で特定
なタイプの結晶性ゼオライトと接紗させることに依ジメ
タツールがオレフィン含有炭化水素混合管に接触的に転
化出来ることが知られている。例えば米国時W[第4,
025.575号及び第4,083,889号はいずれ
もZSM−5タイプ(拘束係数1〜12)ゼオライh 
/Q’l・aす上でオレフィン含有生成物にメタノール
及び/又はジメチルエーテルを転化出来るプロセスを記
載している。つまり、ZSM−5は比較的高直置の軽質
(C2及びC3)オレフィンを含有する炭化水素類にメ
タノール及び/又はジメチルニーデルを転化する。
例えばシリカ、燐、金属イオン及び金属酸化物を用いる
ゼオライト・メタノール転化触媒の変性はl1ilL質
オレフイン類の生成に対するメタノール転化反応の選択
性を増大出来る。例えは米国特許第4,247,751
号は、メタノール/ジメチルエーテル転化触媒として使
用された時にエチレンを選択的に増大させるための、マ
ンガンを用いる及び任意的にマグネシウムの様な追加成
分を用いるゼオライ)Xの様カゼオライド類の変性を記
載している。メタノールの接触的転化に依る軽質オレフ
ィン類、殊にエチレン、の生成が一個又は二個以上の反
応パラメーターを変えることによって最適化出来ること
も又知られている。例えば反応温度、圧力及び反応物の
空間速度の変更は、メタノール転化反応の選択性を変え
て、例えば軽質オレフィンの生成邦を最大にする様に、
異なる釉類の炭化水素生成物を生成させることが出来る
。同様に、稀メタノール原刺又は不活性稀釈剤の使用は
エチレン及び軽質オレフィンの生成に向けて選択率を増
加させる傾向がある。メタノールを高収率で軽質オレフ
ィン類に転化するのに適したプロセスが存在するにも拘
らず、改善されたオレフィン選択性を有し、及び特にエ
チレン同様に価値ある物質であるプロピレンに対する改
善された選択性を有する、メタノールより成る有機原料
を軽質オレフィン生成物に転化するのに達した新たな接
触的方法の開発についてたえざる要求がある。
本発明はプロピレンについて窩フ叉;択冷を持って、メ
タノール厚相をオレフィン含有生成物に転化(変換)す
るプロセスを提供することを目的とするっ 本発明によれば、メタノール含有原料を転化伜件下でZ
SM−12ゼオライト含有触媒と接触させることより成
る、プロピレンに富むオレフィン名有炭化水素生成物へ
のメタノール含有原料の転化方法に於て、fck奴が少
弁のマグネシウム及び又はマンガンを含有することを特
徴とするオレフィン含有生成物へのメタノール含楢原料
の転化方法が提供される。本発明によれはメタノール含
有原料は接触的にオレフィン含有炭化水素生成物に転化
される。メタノール含有原料は、勿論、メタノールを含
有するであろうが然し又ジメチルエーテル及び/又は水
又は他の稀釈剤の様な追加の成分を含むこともあろう。
メタノールは水と相溶するので、メタノールは比較的多
量の水を含むことが可能である。
メタノール含有原料は然し、少くとも60wt、%のメ
タノールを含むべきである。工業用規格の無水メタノー
ルの様な実質上純粋なメタノールは大いに適したもので
あるし、通常12乃至20wt、%の水を含む粗メタノ
ール、又はさらに稀釈した溶液も使用可能である。
メタノール含有原料中の高級アルコール、アルデヒド又
は他の含酸素化合物の様な不純物の少量は本発明のプロ
セスに伜かな影響しか及ぼさない。メタノール含有原料
はジメチルエーテルを含むことも可能である。実際上、
本プロセスの原料は100%のジメチルエーテルである
こと迄も可能であるが、然し全原料の20wt、%を越
えない成分がジメチルエーテルである事が好ましい。が
\る移)量のジメチルエーテルがプロセス中で生成する
可能性のある時は、然しこれを回収し、新用メタノール
原料と共に再循環させ、且つ循環及び新規原料全体から
計pしたジメチルエーテル含量を好寸しくは20wt、
%を越えさせ力いことが可能である。
本発明の一態様によれは、プロセスの原料はメタノール
及び関連含酸素化合物だけより成る。第二の、好捷しい
、態様によれば軽質(C2〜C3)オレフィン生成に対
するメタノール転化の選択率は、原料メタノール1モル
当り2Omol迄及び好−jL<4−11乃至10モル
のスチームの共存下でメタノール原料を以下に詐述する
触媒と接触させることに依って、増加する。スチームは
所妥量の水又はスチームを反応帯に直接的に注入するこ
とに依り供紹するとともTol能であシ;別の方法とし
て、水のメタノールに対するモル比か20:1迄、好ま
しくは1:1乃至10:y)メタノール含有原料中に存
在する水によって、スチームを全部又H一部伊、給する
ことも可能である。原料中の水はプロセス条件下にある
反応帯中でスチームと々る。
本発明によノ1ば、ゼオライ)ZSM−12より成る変
性師奴と接触させることに依り、プロピレンに富む軽質
オレフィン含有炭化水素生成物にメタノール含有原料が
転化される。ZSM−12は米国特許第3,832,4
49号中で詳細に記述されており且つ同米国特許中に示
された杵にX紳回折図に依って特徴刊けられている。本
発明の方法で使用するZSM−12ゼオライトは好まし
くは0.02乃至05ミクロンの結晶サイズを持つもの
である。本発明の方法で使用するZSM−12ゼオライ
ト含有触媒は好ましくは、アルファー(α〕値で示して
25乃至250及び好ましくは50乃至150の活性に
依り特徴付けられるものである。
アルファー値は、高活性シリカ−アルミナ・クラッキン
グ舶媒に対する触媒の相対活性を示している。アルファ
ー値の測定法はThe Journal of Cat
alysis Vol、  M、278〜287頁(1
’966年)に記載されている′。
本発明の方法では、ZSM−12ゼオライトを好ましく
は、プロセス中で用いる温度及び仙の島条件に耐える物
質より成るマトリックス中に包含させる。かヌるマトリ
ックス物質はバインダーとしても有効であり且つプロセ
ス中で遭遇する温度、圧力及び反応原料流速条件に対し
て大きな面1性を触媒に付与する。有効なマトリックス
物質には白土、シリカ及び/又は金槁酸化物の株な剣伍
物佃と共に、合成及び天然産の月利のいずれも含まれて
おυ、当業界ではよく知られている。無水の状態でのゼ
オライト成分とマトリックス物質の相対的割合は1乃至
99wt、%、及びより当選には乾燥組成物基準で5乃
至80wt、係のゼオライトとすることが可能である。
本発明は、マグネシウム及び/又はマンガンを用いるZ
SM−12ゼオライト制媒の変性が、炭化水素へのメタ
ノール及び/又はジメチルエーテルの転化で、がメる釉
媒のC2−C4軽9jオレフイン類の生成、特にプロピ
レンの生成に対する遥択性を顕著に増大させることが出
来るとの観察に基づいている。
ZSM−12ゼオライト含有触奸、は少量の割合のマグ
ネシウム及び少量の割合のマンガンを包含させることに
依って変性される。変性触媒組成物り1、ZSM−12
ゼオライト含有組成物をマグネシウム及び/又はマンガ
ンの1fiI]又り2批以」二の化合物又は錯体と接触
させることに依り且つついで好ましくは変性元素を酸化
物の形に変俟するために組成物を加熱することに依って
、調製出来る。導入はイオン交換又り、“詰込み(st
uffing )”即ち吸着及び/又は含浸のメカニズ
ムに依って起る。変性金跣をゼオライト中に導入するた
めにイオン交換を使用出来るが、イオン交換たけでは、
ゼオライト触奴中に導入するマグネシウム及びマンガン
の夕要量又は好寸しい形態(PlちC!化物の形態)を
−船′的にす惧できないであろう〕)を分級すべきであ
る。
一般にけゼオライト、l、E(酸物け、マグネシウム及
び/又はマンガンの適切な化合物の溶液と組成物とを接
触させることに依り、変性出来る。か\る溶油は金属含
有化合物及びゼオライトに刻して不活性の如(”1なる
適当な溶媒、水、芳香族及び脂肪族炭化水素、アルコー
ル、及び(酢nペギ醒及びプロピオン酸の様な)有機1
1〜、/・ロゲン什炭化水素、ケトン及びエーテルがこ
れに属する、を用いてit!、j合可能であるう一般に
最も有用な溶媒は水であろう。
適当なマグネシウム含有化合物jKは、顛離壇、硝酸塩
、安息香酸塩、2−エチルヘキザン4ir、’ti、、
炭G1.!:堵、、ギ酊琲、シュウ酸塩、アミド、臭化
物、水≠−化セ−・、乳酸堵、ラウリン酸塩、オレイン
酪堵、パルミチン酸塩、サリチル酸塩、ステアリン酸塩
及び硝化物が含まれる。適当なマンガン含有化合物には
、酢酸塩、植酸塩、乳酸塩、シュウ酸塩、炭酸塩、クエ
ン酸塩、酒石rg、塩、臭化物、塩化物、硫酸塩及び髄
、化物;か含捷れる。
ゼオライトa酸物に導入される変性金属の量は、勿論、
例えば反応時間、反応温度、反応混合物中の処理化合物
濃度、金属含有化合物との反応に先立ってのゼオライト
組成物の乾燥度、処理化合物との反応援のゼオライト組
成物の乾燥条件及びセオライl−Ml成物中に導入され
ているバインダーの量及びタイプの様な色々の因子によ
って変るであろう0 所望の割合に、ゼオライト組成物中に変性のためのマグ
ネシウム及びマンガン化合物を導入して後、金属含有組
成物を、例えば空気中の様な酸素の共存下で加熱する。
加熱する。加熱は約150℃の温度に於て実施が可能で
あるが、以上に延すことも可能である。約500℃以上
の加熱漂度も用いることは可能であるが、−・般にその
ような温度は必要ではない。高い温度に於て空り、中で
金属含有組成物を加熱して後は、変性のための金属は、
少くとも一部分−MgO及びMnOの様な酸化状態でゼ
オライト組成物中に実際に存在する。
一般に、変性のための金x1′4※化物は、元素状の金
属として割洞−して、ゼオライト組成物の0.1wt、
%乃至10wt、%及び好ましくはゼオライト組成物の
1wt、%乃至10wt、%の量を導入する。酸化マグ
ネシウムは、マグネシウムとして計算して、好ましくは
0.1wt、チ乃至10wt、%、より好ましくはα1
wt、チ乃至5wt、チの旬゛を導入する。酊゛什マン
ガンは、マンガンとして引算して、好ましくけ[]、1
1wt%至10wt、%、好i 1,7(11i’、 
1 wt、%乃至10 wt、%の隼を導入する。
本発明によれば、メタノール、ジメチルエーテル、メタ
ノール/ジメチルエーテル混合物又−が\る有機物質と
水との混合物はり成る原料をオレフィン類へのメタノー
ル及び/にはジメチルエーテルの転化に有効な適当な反
応条件下で、マグネシウム及び/又はマンガン変性ZS
M−12触婢物aと気相中で接触させる。が\る条件に
は260℃乃至540℃、好才しくけ400℃乃至11
50℃の操作源1!J ; 101<Pa乃至3000
 kPa、好1しくは500 kPa乃至1000kP
a(7)圧力;及びol乃至3o、好ましくは1乃至1
0の治樟反応物の升量空間速1m(Wl(SV )が含
まれるっ例えば水素、窒素、ヘリウム、水、−酸化炭素
、二酸什炭素又dそれらのガスの混合物の様々、キャリ
ヤー・ガス又は稀釈剤を反応帯中に注入することが可能
である。
有機の原料と共に水をずっと使用する時は、水の邦″リ
一般に有磯反LE物1モル肖り少くとも025モルの水
である。
好1しくけ汐加した水の鄭は不俳反LF、Itノ・1モ
ル当り05モル以上の水である。当初に有機反応物に添
加する水の量は通常、有t:壌反応物1モル当り40モ
ルを厭えないであろう。
これだけの邦の水を一般に、1乃至20の、より好甘し
くは2乃至20の藺(SVで反応、螢を通過させる。
稀釈剤の右動をも含めた反応条f4ニ炭化水素生成物へ
の有枦反足、物1の転化率と共に幹鎖オレフィン及びプ
ロピレン生成にり・」する)恥セスのユυ択率に影駿を
及はす可能性かある。然し反応条件のD[定の糾合わせ
に対して、マグネシウム及び/又はマンガン変性したZ
SM−12飾妖は、仙のゼオライトを用いる類似のプロ
セスに比セソして改良されたメタノール転化率及び、/
又はプロピレン蕉択率を与えることが見出されたつ 本プロセスは固定、流動又は竪型I・味触媒系を用いて
バッチ式、半連続又は連続操作で実7ii1i出来る。
好捷しいプロセスでd粒子形態の触媒の流動又は移動床
中をアルコール又はエーテルの供給原料が、所望に依り
添加した水と共に、91流又は向流で通過する触媒帯を
使用する必要がある。後者では、使用後、例えば空気の
様な酸素含有雰囲気中で高温に於て触媒からコークを焼
去させる再生帯に導くであろうし、その後、杓生済の触
婢をメタノール及び/又はエーテル−含有原料と再接触
させるために転化(変換)帯に再循環つるであろう。
本ン°ロセスの生成物流はスチーム及び(実質上芳香族
の無い)パラフィン及びオレフィン炭化水素混合物を含
む。
混合e<+tJ:4fに軒伸オレフィンに富み、及び格
別にプロピレンに臨む。従って主な炭化水素生成物は価
値ある石油化学製品を栴成する。スチーム及び炭化水素
生成物は当業界周知の方法によって相互に分離すること
が可能である。好ましくは、少くとも生成物の一音1分
の水と共に、未反応のメタノール及び/又はジメチルエ
ーテルを反応帯に再循甲さぜるっ り、下の実於1f11は本発明を例示するだめのもので
を)るり実施例 1 ゼオライトZSM−12は以下の方法で調製した:52
のアルミン酵ナトリウム(418%A、]203 )を
、3007の水の中に96.29のデトラエチルアンモ
ニウムブロマイド及び17.5 ?c!NaOHを溶解
した溶液に、加えノ乙。コロイダル命シリカ、例えはル
ドツクス(Ludox )、の5002をこの溶液に加
え、15分nif混合したツ僅られた混合物を100℃
で84日間、t!、i:4″l−ラること無く結晶化さ
せた。X線回折による分相から生h′)・牧1は82の
5i02/Al2O3比を持つZSM−12として同定
されたつ生成物を洗汗し、110℃で乾燥した。乾燥し
た粉末を空気中670℃で6時間予備か焼し、次にデシ
ケータ−中で室温に冷却した。
次に、か焼した粉末12肖シ各5’%NH4Clの10
rneとの90℃、1時間の接触を4回行った。各接触
は攪拌しつつ実′Mliシた。生成物を宇温でCI″′
イオンが無くなる迄洗浄し、次に110℃で乾燥した。
この段階でのゼオライトのナトリウム含量Ho、oll
ljより少なかった。次に乾燥した粉末を空気中538
℃で10時間か焼し、ついでデシケータ−中で冷却した
この一般的な方法で製造されたゼオライ)ZSM−12
は色々のシリカ/アルミナ(8i 0x/’Ah Os
 )比で合成することが出来且つ、例えばスチーミング
に依る前処理を施して種々のアルファー値のゼオライト
とすることが出来る。
実施例 2 実施例1記載の一般的方法で調製したZSM−120試
料を、アンモニウム交換させた型で、マグネシウムとマ
ンガンとを包含させ変性した。35%のアルミナ・バイ
ンダー中のNH,−ZSM−12の組成物を1MのMn
(OAc)2及び0.2 MのMg(OAc)2の水溶
液で還流下で2時間の洗浄を2回行った後、水洗、乾燥
及び空り、中で500℃でか焼した。この方法で調製し
た試料は重量にして42%のMn及び05%のMgを含
んでいた。
マグネシウムのみを含んだ触媒転科及びマンガンのみを
含んだ触媒試料も、酢酸 マグネシウムの1M溶液か酢
酸マンガンの1M溶液かを用いて同様な方法で腔造した
。この方法で調製したMg−変性ゼオライドは3.0w
t、%のMgを含んでいたし、この方法で調製したMn
−変性ゼオライドは約3.9%のMnを含んでいた。
実施例 3 実施例1及び2の一般的方法で調製した触媒試料を用い
て、メタノール/水混合物を炭化水素に接か的に転化さ
せ、刊られた炭什水素生成物を分析した。このやり方で
、常圧実験に関しては、固定床の、中央温度計保護管付
きの下向流石英反応管を使用した。液体はシリンジ・ポ
ンプで送入した。ガスは手動式低流量調節器で調整した
。力[旺実験に1M=I しては、中央温度計保護管付
きの12.7mmステンレス鉢1反応管を下向流方式で
使用した。反応管中に157の、I’flj媒を使用し
、生成物を1時間の期間ごとに捕集した。ガスは水銀シ
ールした浮きを持つ乾式ガスタワーで4量し、熱伝樽、
型デテククーを用いてシリカゲル・カラムで分析した。
液体は氷水冷却で凝縮させた。メタノール/ジメチルエ
ーテル転化率は炭素モル基準(犬約CH,基準に相当す
る)で初、出しプヒ。
数計1+の型のZSM−,12ゼオライト触媒を用いて
メタノール転化実験を実施した。触媒の特記事項、反応
条件及び得られたメタノール転化率を表1に斤」一つ\ 表1のデータにマグネシウムとマンガンの両方を包含さ
せて変性し′に、ZSM−12触媒でのメタノール転化
反応が主な1佃オレフィン生成物がプロピレンでを)っ
て特に軽aオレフィンの生成に対して選択的であること
を示しているう実施例 4 実施例3に記11jl;、した一般的試験法を用いて、
実施例5で使用したMg/Mn −Z SM −12を
用いて神々の反応温度に於て追加の転化実験を行った。
反応条件及び転化結果を表2に示ずつ 表  2 実y1イン゛う1114号         1254
56WH8VMeOH2,12,12,12,12,1
2,lH2O3,53,53,55,53,53,5湿
 度(’C)350 370 390 420 450
 475Cox      0  0  0  0  
0  0C+       0.5  0.5  0.
4  0.3  0.4  0.5C2゜     0
.  0  0  0  0.1  0.IC2=  
   0.7 0.7 1.1 21 37 5.3C
3°     1.1 1.0 1.4 1.8 2.
1 2.IC3=     39.3 34,5 40
,2 45,4 49,6 52.IC4°    1
0.4 9.0 9.5 7.9 5.8 4.7C4
=     18.7 20,5 19,0 19.0
 1a3 1a6C516,413,713,912,
811,811,4C61,4+、5 1.8 1.7
 1.5 1.4液体    11.4 18,4 1
2.B  8.7 6.6 5.6C2〜C4’=  
 58.8 55,8 60.3 66.5 71,6
 76.0表2のデータはより高い温度では、Mg /
Mn −Z S M−12が、 [4にC2〜C4オレ
フインの生成により高い選択性を持ってメタノールの炭
化水素へのより大きな転化を促進している事を示してい
る。すべての温度に於て、プロピレンが主力軽質オレフ
ィン生成物であった。
実施例 5 実施例3に記iト(シた一般的試験法を用いて異なった
温度、メタノール及び水に対する異なった空間速度及び
−例として柴累稀釈を用いてMg/Mn−ZSM−12
上で別のメタノール転化反応実験を行った。反応条件及
び転化結果な表5に示す。
藩   5 実験番号       1  2   ろ  45wT
(SVMeOH2,22,12,12,22,2H20
−3,53,56,2− N2−  −  −     2.8 温 53. (℃)    362 362 450 
41!+0 450Cox     −−000 c、      0.6   [10,4[1,40,
7C2°     o   o   o、i   o 
   。
C2=     1.6   i、0  5.7 5.
6  1.5C3°         1.3    
0.9    2.1   1.ろ    1.4C3
=     17.4 2&7 49,6 55.1 
44.404°    14.5  7.8  5.8
 3.8  7.3C4=     15.2 26,
0 18.3 18,9 22.DC328,925,
8N、8 11.3 18.6C628,925゜8 
 1.5 1.8  2.0液体    20.5  
9  6.6 3.6  0C2〜C4,=  34.
2 55.7 71677、/+  67q表3はMg
/Mn−ZSM−12上でのメタノール転化反応につい
て、一般に軽質メレフイン及び判にプロピレンへの選択
性を示している。
出JXi’−人   モービルオイル コーポレーショ
ン代理人 弁理士 用瀬良治 代理人 弁理士 斉藤、載彦 −1゜ 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 メタノール含有原料を転化条件下でZSM−12
    ゼオライト含有触媒と接融させることよシ成るメタノー
    ル含有原料のプロピレンに富むオレフィン含有炭化水素
    生成物への転化方法であって、触媒が少量のマグネシウ
    ム及び/又はマンガンを含有することを%徴とするメタ
    ノール含有原料の、オレフィン含有炭化水素生成物への
    転化力ンノニ。 2、マグネシウム及び/又はマンガンを少くとも一部分
    、その酸化物の形で触媒中に存在させる特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 3、触媒が0.1 wt %乃至10wt%のマグネシ
    ウムを含む特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法
    。 4、触媒が0.1 wt%乃至10wt%のマンガンを
    含む特許請求の範囲第1項乃至第3頷のいずれかに記載
    の方法。 5 転化条件が400℃乃至450℃の反応湖度及O:
    so。 乃至1000 kPaの圧力を名む特許請求の範囲第1
    項乃至第4項のいずれかに記載の方法。 6、転化条件が01乃至30のメタノール含有原料の有
    機反応物の重量空間速度を含む特許請求の範囲2−1 
    gq乃至第5項のいずれかに記載の方法。 Z メタノール含有原料が有機反応物1モル当り1乃至
    20モルの量の水を含む堝許請求の範囲第1項乃至第6
    項のいずれかに記載の方法っ & 重量空間速度が1乃至20である特許請求の範囲第
    7項記載の方法。
JP58180992A 1982-09-30 1983-09-30 メタノ−ルの軽質オレフイン類への接触的転化 Pending JPS5982319A (ja)

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EP0105591B1 (en) 1986-07-16
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