JP2018177750A - 不飽和炭化水素の製造方法及び脱水素触媒の再生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<脱水素触媒A−1の調製>
市販のγ−アルミナ(水澤化学工業製、ネオビードGB−13)20.0gと、硝酸マグネシウム六水和物(和光純薬工業製、Mg(NO3)2・6H2O)25.1gを水(約150ml)に溶解した水溶液とを混合し、エバポレータにて約50℃で水を除去した。その後、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行い、続けて800℃で3時間焼成を行った。得られた焼成物と、硝酸マグネシウム六水和物(和光純薬工業製、Mg(NO3)2・6H2O)25.1gを水(約150ml)に溶解した水溶液とを混合し、エバポレータにて約50℃で水を除去した。その後、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行い、続けて800℃で3時間焼成を行った。これにより、スピネル型構造を有するアルミナ−マグネシア担体を得た。なお、得られたアルミナ−マグネシア担体は、X線回折測定により、2θ=36.9、44.8、59.4、65.3degにMgスピネルに由来する回折ピークが確認された。
1.0gの脱水素触媒A−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は52%であった。
1.0gの脱水素触媒A−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、450℃にて40分間の水素還元した後、反応温度570℃、常圧にて1−ブテンを4.5g/h、窒素を20cc/minで30分間フィードした。その後、窒素に切り替えて450℃まで降温した後、空気と窒素の混合ガスを90分間流して再生を行った。この操作を5回繰り返した後の脱水素触媒A−1のコーク量を熱重量天秤にて測定した。なお、熱重量天秤で窒素下300℃、10分間保持した後、空気下で600℃に昇温して10分間保持した後の重量(W)に対する、空気下で減少した重量(w)の比率をコーク量(%)とした。再生後の脱水素触媒A−1のコーク量は0%であった。
再生試験後の脱水素触媒A−1を0.9g取り、内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は43%であった。また、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率の比は、0.83であった。
再生試験における再生温度を400℃に変更したこと以外は、実施例A−1と同様にして、再生試験及び脱水素反応試験(2)を行った。脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率は52%であり、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する比は1.0であった。
再生試験における再生温度を550℃に変更したこと以外は、実施例A−1と同様にして、再生試験及び脱水素反応試験(2)を行った。脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率は26%であり、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する比は0.50であった。
再生試験における再生温度を500℃に変更したこと以外は、実施例A−1と同様にして、再生試験及び脱水素反応試験(2)を行った。脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率は34%であり、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する比は0.65であった。
再生試験における再生温度を300℃に変更したこと以外は実施例A−1と同様にして再生試験を行ったが、脱水素触媒上にコークの堆積が確認され、コークを十分に除去できなかった。
<脱水素触媒B−1の調製>
市販のγ−アルミナ(水澤化学工業製、ネオビードGB−13)10.0gと、スズ酸ナトリウム(昭和化工製、Na2SnO3・3H2O)1.65gを約50mlの水に溶解した水溶液とを混合し、エバポレータにて約50℃で水を除去した。その後、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行った。次いで、テトラアンミン白金(II)硝酸塩の水溶液(田中貴金属工業製、[Pt(NH3)4](NO3)2)を用いて、白金担持量が約1質量%になるよう白金を含浸担持し、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行い、脱水素触媒B−1を得た。
1.0gの脱水素触媒B−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は59%であった。
1.0gの脱水素触媒B−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、450℃にて40分間の水素還元した後、反応温度570℃、常圧にて1−ブテンを4.5g/h、窒素を20cc/minで30分間フィードした。その後、窒素に切り替えて400℃まで降温した後、空気と窒素の混合ガスを90分間流して再生を行った。この操作を5回繰り返した後の脱水素触媒B−1のコーク量を熱重量天秤にて測定したところ、コーク量は0%であった。
再生試験後の脱水素触媒B−1を0.9g取り、内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は48%であった。また、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率の比は、0.81であった。
<脱水素触媒C−1の調製>
実施例A−1と同様にしてアルミナ−マグネシア担体を調製した。得られたアルミナ−マグネシア担体3.0gに、79.6mgのH2PtCl6・2H2Oを16mLの水に溶解させた水溶液を加えた。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて、40℃、0.015MPaAで30分間撹拌し、40℃、常圧で30分間撹拌した。その後、混合液を撹拌しながら減圧下で水を除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。得られた固体に0.311gのSnCl2・2H2Oを20mLのEtOHに溶解させた溶液を加えた。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて、40℃、常圧で1時間撹拌し、その後減圧下でEtOHを除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。更に550℃で2時間の水素還元を行い、脱水素触媒C−1を得た。
1.0gの脱水素触媒C−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は60%であった。
1.0gの脱水素触媒C−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、450℃にて40分間の水素還元した後、反応温度570℃、常圧にて1−ブテンを4.5g/h、窒素を20cc/minで30分間フィードした。その後、窒素に切り替えて400℃まで降温した後、空気と窒素の混合ガスを90分間流して再生を行った。この操作を5回繰り返した後の脱水素触媒C−1のコーク量を熱重量天秤にて測定したところ、コーク量は0%であった。
再生試験後の脱水素触媒C−1を0.9g取り、内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度550℃、常圧にてブタンの脱水素反応を行った。原料にはブタンを用い、原料ガス組成はブタン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブタン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は39%であった。また、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率の比は、0.65であった。
<脱水素触媒D−1の調製>
実施例A−1と同様にしてアルミナ−マグネシア担体を調製した。得られたアルミナ−マグネシア担体10.0gに対し、スズ酸ナトリウム(昭和化工製、Na2SnO3・3H2O)3.7gを約100mlの水に溶解した水溶液を混合し、エバポレータにて約50℃で水を除去した。その後、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行った。次いで、ジニトロジアンミン白金(II)の硝酸溶液(田中貴金属工業製、[Pt(NH3)2(NO2)2]/HNO3)を用いて、白金担持量が約1質量%になるよう白金を含浸担持し、130℃で一晩乾燥させ、550℃で3時間焼成を行い、脱水素触媒D−1を得た。
1.0gの脱水素触媒D−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度600℃、常圧にてブテンの脱水素反応を行った。原料には2−ブテン(trans−2−ブテンとcis−2−ブテンの混合物)を用い、原料ガス組成は2−ブテン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブテン転化率を求めた。その結果、ブテン転化率は38%であった。
1.0gの脱水素触媒D−1を内径10mmφの流通式リアクターに充填し、450℃にて40分間の水素還元した後、反応温度600℃、常圧にて1−ブテンを4.5g/hで60分間フィードした。その後、窒素に切り替えて400℃まで降温した後、空気と窒素の混合ガスを90分間流して再生を行った。この操作を5回繰り返した後の脱水素触媒D−1のコーク量を熱重量天秤にて測定したところ、コーク量は0%であった。
再生試験後の脱水素触媒D−1を0.9g取り、内径10mmφの流通式リアクターに充填し、550℃にて3時間の水素還元した後、反応温度600℃、常圧にてブテンの脱水素反応を行った。原料には2−ブテン(trans−2−ブテンとcis−2−ブテンの混合物)を用い、原料ガス組成は2−ブテン:窒素:水=1.0:5.3:3.2(モル比)とした。WHSVは、1.0h−1とした。反応開始から4時間後に、それぞれ生成ガスを採取し、ガスクロマトグラフ(Agilent社GC−6850、FID+TCD検出器)にて分析し、ブテン転化率を求めた。その結果、ブタン転化率は38%であった。また、脱水素反応試験(1)におけるブタン転化率に対する脱水素反応試験(2)におけるブタン転化率の比は、1.0であった。
Claims (8)
- アルカン及びオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種の炭化水素を含む原料ガスを、第14属金属元素及びPtを含む脱水素触媒に接触させて、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る脱水素工程と、
前記脱水素工程を経た前記脱水素触媒に、310〜450℃の温度条件下で、分子状酸素を含む再生ガスを接触させる再生工程と、
を備える、不飽和炭化水素の製造方法。 - 前記第14属金属元素がSnを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記脱水素触媒が、塩素原子を含まない金属源を用いて前記第14属金属元素及びPtを担体に担持させた触媒である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記原料ガスが、炭素数2〜10のアルカンを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記原料ガスが、炭素数4〜10のオレフィンを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 炭化水素の脱水素反応に使用された、第14属金属元素及びPtを含む脱水素触媒を再生する方法であって、
前記脱水素触媒に、310〜450℃の温度条件下で、分子状酸素を含む再生ガスを接触させる再生工程を備える、脱水素触媒の再生方法。 - 請求項6に記載の再生方法で再生された脱水素触媒を用いてアルカンの脱水素反応を行い、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を得る工程を備える、不飽和炭化水素の製造方法。
- 請求項6に記載の再生方法で再生された脱水素触媒を用いてオレフィンの脱水素反応を行い、共役ジエンを得る工程を備える、不飽和炭化水素の製造方法。
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