JP2799902B2 - アルカン類の液相異性化 - Google Patents
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Description
る。
であり、そのうちn−ブタンは配合成分として直接に使
用され、イソブタンはハイオクタンアルキレートの製造
用、又はメチル第三ブチルエーテルをつくるためのイソ
ブチレン製造用に使用される。化学用は全ブタンの更に
6−8%を占めている。ハイオクタンガソリン需要の最
近の増加と、連邦規制によるガソリン蒸気圧の低減化の
ため、ノルマルブタンをイソブタンへ効果的に転化し
て、ハイオクタン配合成分の製造を究極的に高めるため
の方法を得る必要がある。
白金を用いた現行のブタン異性化法は、高い操作温度を
必要とし、クラッキング抑制剤として水素を使用してい
る。このため、商業的方法は蒸気相でしか操作できな
い。我々は、ノルマルブタンをイソブタンへ異性化する
ための液相法を発見した。液相操作は慣用の気相法に比
べて、工学設計上及び操作コスト上の利点を提供してい
る。プロセス設計の分野において、液体含有ラインの規
模低下、ポンプエネルギー必要量の低下と、プロセスで
の圧力損失を克服するために気相法で必要な圧縮機の排
除、及びブタン仕込みの気化を避けることによる入熱用
設備の低コスト化のため、コスト削減が可能となる。こ
れらの設備簡易化は、ポンプや圧縮機の駆動装置に対す
るユーティリティ必要量の低下をもたらし、燃焼気化熱
の必要と擬縮用冷却水の必要を排除する。更に、液相操
作は、気相操作でより低い触媒不活性化速度のような他
の利点をも提供している。
ゼオライト上の白金触媒により、気相で行なわれてい
る。液相ペンタン異性化での設計及びコスト上の利点
は、ブタンの液相異性化について上に述べたものと同様
である。C6及びC7アルカン類も、本発明によって異性化
できる。
stein)、ウェイ(Wei)及びスー(Hsu)の係属中の特
許出願(未国出願番号247,225号平成2年4月27日公開
の特開平2−115042に対応している)に明らかにされ、
特許請求されている非常に活性のある固体スーパーアシ
ッド触媒系の最近の発見によって、液相アルカン異性化
の可能性は高くなっている。
第IV族からなる第一群からの金属の酸化物又は水酸化
物、(2)第V族、第VI族又は第VI族金属からなる第二
群からの金属の酸化物又は水酸化物、及び(3)第VIII
族金属の酸化物又は水酸化物、の硫酸化され焼成された
固体混合物を含めてなる。第二群からの金属と第VIII族
金属との重量比は0.1:1ないし2.0:1、好ましくは0.2:1
ないし1.0:1の範囲にある。触媒は好ましくは主要量の
第一群からの金属の酸化物又は水酸化物と、好ましくは
0.02〜15.0重量%、より好ましくは0.1〜4.5重量%の範
囲の副次量の第二群金属と第VIII族金属との合計を含有
する。
第IV族元素の酸化物又は水酸化物である。このような適
当な元素の例はアルミニウム、ガリウム、インジウム、
タリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、珪素、
ゲルマニウム、錫及び鉛である。好ましいものは珪素、
アルミニウム、ジルコニウム、及びそれらの二つ以上の
ものの混合物である。
族からの金属は、砒素、アンチモン、ビスマス、バナジ
ン、ニオブ、タンタル、セレン、テルル、クロム、モリ
ブデン、タングステン、マンガン、及びレニウム、並び
にそれらの二つ以上のものの混合物を包含する。
鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、オスミウム、イリジウム、及び白金、並びにそ
れらの二つ以上のものの混合物を包含する。
金属類の化合物類を含有する水溶液で、第III族又は第I
V族金属酸化物又は水酸化物の支持体を含浸することに
よってつくられる。その代わりに、第VII族金属化合物
の溶液と第VIII族金属化合物の溶液とで支持体を別個に
含浸させることができる。
属、(2)第V族、第VI族、又は第VII族の金属、及び
(3)第VIII族の金属、の固体水酸化物を、このような
金属の化合物類を含有する水溶液から共沈させることに
よっても、つくることができる。このような方法におい
ては、第VIII族金属水酸化物の量は、典型的には全沈殿
水酸化物の0.01〜10.0重量%の範囲にある。第III族と
第IV族金属酸化物又は水酸化物の混合物、又は第V族、
第VI族及び第VII族金属酸化物又は水酸化物のうち二つ
以上のものの混合物を使用できる。
用できる金属化合物類の溶液は、この技術で知られてい
る。例えば、クロロ白金酸やテトラアミン−白金錯体の
水溶液は、触媒中に白金を取り入れるのに使用できる。
鉄及びマンガンの硝酸塩は、例えば触媒にそれらの金属
を取り入れるのに使用できる。オキシ塩化ジルコニウム
や硝酸ジルコニルの溶液は、例えば本発明による触媒用
のジルコニウム支持体をつくるのに使用できる。必要に
応じて、種々のその他の溶液を使用できる。
0.1−5N硫酸で処理することにより、本発明による触媒
に硫酸塩イオンを供給できる。硫酸塩イオンを提供でき
る硫酸アンモニウムのような、その他の化合物類も使用
できる。焼成により硫酸塩イオンを形成できる硫化水素
や二酸化硫黄又はメルカプタン類のような化合物類も使
用できる。本発明に従って使用するのに好ましい触媒
は、硫酸アンモニウムで硫酸化された触媒類である。
0.5〜20重量%、より好ましくは5〜15重量%の量の、
実質量の硫酸塩イオンを含有する。
好ましくは550−700℃の範囲の温度で、30分ないし3時
間の範囲の時間に焼成される。温度と時間の組合わせ
は、所望の転化率を提供するように選択できる。例え
ば、550℃で12時間の焼成は、n−ブタンのイソブタン
への転化で、575℃で4時間の焼成と同じ初期転化率を
提供する。
アルカン類、すなわちブタン、ペンタン、ヘキサン、及
びヘプタンを異性化し、直鎖炭化水素類を分枝鎖炭化水
素類へ転化して、自動車ガソリンとして使用される、よ
り高いオクタン価をもった炭化水素類、またブタンの場
合には、第三ブチルアルコールやハイオクタンアルキレ
ートのような生成物の中間体として強化された価値をも
った炭化水素類を得るために使用される。
範囲、好ましくは20〜175℃の範囲の温度と、1−75気
圧、より好ましくは10−50気圧の範囲の圧力で、固体触
媒と接触させることによって実施される。異性化は水素
の存在下又は不在下に実施できる。水素の存在下に実施
する場合は、水素と炭化水素とのモル比は、好ましくは
0.1:1ないし10:1の範囲にある。窒素、ヘリウム、又は
アルゴンのような不活性ガスを使用できる。異性化を添
加ガスの不在下に実施するのが好ましい。添加ガスを使
用する場合、添加量は液体炭化水素仕込みの気化を避け
るほど少なくする。概して、温度は、所望の反応速度を
得るのに十分な高さではあるが、気化とそれに続く触媒
の急速な不活性化を生ずるほど高くない温度が、異性化
に使用される。
とn−ブタン50gを仕込み、200psigと50℃の反応条件下
にn−ブタンの液相異性化を行なった。1時間ごとに液
体試料を採取し、ガスクロマトグラフィ分析にかけて、
反応を監視した。結果を第1表に示す。
の反応に使用したが、但し触媒量を5.0gに高めた。結果
を第2表に示す。
媒5.0mlを含有する固定床反応器に通して流下させた。
反応条件は50℃及び293psigであった。50℃でのブタン
蒸気圧は57.3psigであり、蒸気圧の計算は、これが液相
反応であることを示している。反応生成物のガスクロマ
トグラフィ分析は、LHSV(液体時間空間速度)=0.44の
時にイソブタンの収率が11%であり、LHSV=0.88の時に
イソブタン収率が5.1%であることを示した。結果を第
3表に示す。
と220psigの圧力で液体n−ブタンをポンプで吸上げて
通した。反応器温度を75℃に徐々に高め、反応をこの温
度で約70時間実施した。反応試料をオンラインのガスク
ロマトグラフィ分析のため1時間ごとに採取した。第4
表に示すガスクロマトグラフィの結果は、この反応が75
℃でイソブタンの平均収率35%を与えることを示してい
る。
応条件を使用したが、反応を気相に保つために反応圧力
を50psigに低下させた。ガスクロマトグラフィ分析から
得られた第5表に示す結果は、気相反応が平均20%の収
率のイソブタンを生ずることを示した。
反応器を用いて、92psig及びLHSV=1.2の条件下に実施
された。結果を第6表に示す。
た固体スーパーアシッドであった。後に示す濃度の溶液
(A)1.0リットルをつくるために、適当な量の硝酸ジ
ルコニウム及び硝酸第二鉄及び硝酸マンガンを脱イオン
水中に溶解し、また、溶液(B)を1リットルをつくる
ために、130gの濃水酸化アンモニウムを十分量の脱イオ
ン水で希釈する。次に、500mlの脱イオン水を5リット
ルとモルトンフラスコに加える。同時に溶液(A)と溶
液(B)を2つの添加ろうとからよくかき混ぜながら上
記モルトンフラスコにゆっくりと加える。生じる反応混
合物をpH約7.0に保つ。反応スラリーを濾過し、濾液か
ら硝酸塩がなくなるまでフィルターケーキを脱イオン水
で数回洗浄する。湿ったケーキを穴あきプレートに広げ
て、トレイ中に入れて150℃で一夜乾燥させる。生じた
ペレットをトイレから取りだし、磁気製の皿に移して50
0℃で4時間焼成する。焼成したペレットを室温の1規
定硫酸を含有しているビーカーにゆっくりと加えれ。硫
酸の量はペレットグラムあたり1規定硫酸15mlに比とな
るように決める。ぺレットを2.0時間浸漬した後に硫酸
溶液を傾斜して除く。ペレットを500℃で4時間再び焼
成する。
コニア又はSbF5などのスーパーアシッド触媒を用いて上
記と同様な結果が得られる。そのような触媒製造自体は
知られている。
Claims (12)
- 【請求項1】分子当たり4−7個の炭素原子をもったア
クリル炭化水素類を含めてなる仕込みを異性化する方法
であって、(1)第III族又は第IV族元素からなる第一
群からの元素の酸化物又は水酸化物、(2)第V族、第
VI族又は第VII族金属からなる第二群からの金属の酸化
物又は水酸化物、及び(3)第VIII族金属の酸化物又は
水酸化物、の硫酸化され焼成された固体混合物からなる
触媒で、上記の第二群からの金属と第VIII族金属との比
が0.1:1ないし2.0:1の範囲にある場合のものに、0〜25
0℃の範囲の温度と1〜75気圧の範囲の圧力で、液相中
の上記仕込みを接触させることを含めてなる方法。 - 【請求項2】触媒が第一群から、珪素、アルミニウム、
ジルコニウム、又はその二つ以上のものを含めてなる混
合物を含有する、特許請求の範囲第1項による方法。 - 【請求項3】上記の第一群からの元素がジルコニウムで
ある、特許請求の範囲第2項による方法。 - 【請求項4】上記の第VIII族金属が鉄、コバルト、ニッ
ケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウ
ム、イリジウム、又は白金、又はそれらの二つ以上のも
のを含めてなる混合物である、特許請求の範囲第1項に
よる方法。 - 【請求項5】上記の金属が鉄である、特許請求の範囲第
4項による組成物。 - 【請求項6】上記の金属がコバルトである、特許請求の
範囲第4項による組成物。 - 【請求項7】上記の第二群からの上記金属がマンガン、
レニウム、クロム、モリブデン、タングステン、バナジ
ン、ニオブ、砒素、アンチモン、又はビスマス、又はそ
れらの二つ以上のものを含めてなる混合物である、特許
請求の範囲第1項による組成物。 - 【請求項8】上記の金属がマンガンである、特許請求の
範囲第7項による組成物。 - 【請求項9】上記の金属がモリブデンである、特許請求
の範囲第7項による組成物。 - 【請求項10】上記の触媒が硫酸アンモニウムで硫酸化
されたものである、特許請求の範囲第1項による組成
物。 - 【請求項11】上記の触媒が5〜15重量%の硫酸塩イオ
ンを含有する、特許請求の範囲第1項による組成物。 - 【請求項12】接触が添加ガスの不在下にある、特許請
求の範囲第1項による方法。
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