JP7064896B2 - 不飽和炭化水素の製造方法 - Google Patents
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Description
<触媒A-1の調製>
Pt濃度100g/Lのジニトロジアミン白金硝酸溶液0.101mLを0.995mLの水で希釈した溶液Aを用意し、この溶液Aに1.0gのZrO2-CaO担体(Z-2986、第一稀元素化学工業株式会社、第一の金属酸化物:90.1質量%(ZrO2が約88質量%、HfO2が約2質量%)、第二の金属酸化物:9.9質量%(CaOが9.9質量%))を加え、混練した。その後、130℃のオーブン中で一晩乾燥させ、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。次いで、スズ酸ナトリウム三水和物66.6mgを1.083mLの水に溶解させた溶液Bを用意し、この溶液Bに焼成後の固体1.0gを加え、混練した。その後、130℃のオーブン中で一晩乾燥させ、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。次いで、得られた固体中に含まれるナトリウム化合物をイオン交換水で除去した。最後に、550℃で2時間の水素還元を行い、Pt及びSnが担持された触媒A-1を得た。なお、触媒A-1において、Ptの担持量は1.0質量%、Snの担持量は2.6質量%であった。
<触媒A-2の調製>
ZrO2-CaO担体に代えてZrO2-La2O3担体(Z-1799、第一稀元素化学工業株式会社、第一の金属酸化物:90.9質量%(ZrO2が約89質量%、HfO2が約2質量%)、第二の金属酸化物:9.1質量%(La2O3が9.1質量%))を用いたこと、溶液Aに代えて希釈水の量を1.105mLとした溶液を用いたこと、及び、溶液Bに代えてスズ酸ナトリウム三水和物の溶解に用いた水の量を1.193mLとした溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒A-2を得た。得られた触媒A-2において、Pt及びSnの担持量は、触媒A-1におけるPt及びSnの担持量と同様であった。
<触媒B-1の調製>
ZrO2-CaO担体に代えてMgAl2O4担体を用いたこと、溶液Aに代えて希釈水の量を0.601mLとした溶液を用いたこと、及び、溶液Bに代えてスズ酸ナトリウム三水和物の溶解に用いた水の量を0.689mLとした溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒B-1を得た。得られた触媒B-1において、Pt及びSnの担持量は、触媒A-1におけるPt及びSnの担持量と同様であった。
<触媒B-2の調製>
ZrO2-CaO担体として組成の異なる担体(Z-2920、第一稀元素化学工業株式会社、第一の金属酸化物:98.2質量%(ZrO2が約96質量%、HfO2が約2質量%)、第二の金属酸化物:1.8質量%(CaOが1.8質量%))を用いたこと、溶液Aに代えて希釈水の量を1.299mLとした溶液を用いたこと、及び、溶液Bに代えてスズ酸ナトリウム三水和物の溶解に用いた水の量を1.387mLとした溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒B-2を得た。得られた触媒B-2において、Pt及びSnの担持量は、触媒A-1におけるPt及びSnの担持量と同様であった。
<触媒B-3の調製>
ZrO2-CaO担体に代えてZrO2-Y2O3担体(Z-2987、第一稀元素化学工業株式会社、第一の金属酸化物:60.1質量%(ZrO2が約58質量%、HfO2が約2質量%)、第二の金属酸化物:39.9質量%(Y2O3が39.9質量%))を用いたこと、溶液Aに代えて希釈水の量を1.357mLとした溶液を用いたこと及び溶液Bに代えてスズ酸ナトリウム三水和物の溶解に用いた水の量を1.445mLとした溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒B-3を得た。得られた触媒B-3において、Pt及びSnの担持量は、触媒A-1におけるPt及びSnの担持量と同様であった。
1.0gの触媒A-1を管型反応器に充填し、反応管を固定床流通式反応装置に接続した。次に、水素及びN2の混合ガス(水素:N2=1:1(mol比))を125mL/minで流通させながら、反応管を550℃まで昇温し、当該温度で2時間保持した。続いて、反応管を550℃に保持しながら、N2及びスチーム(水)の混合ガス(N2:スチーム=5.3:3.2(モル比))を54.5mL/minで20分間流通した。その後、n-ブタン、N2及びスチーム(水)の混合ガス(原料ガス)を反応器に供給し、原料ガス中のn-ブタンの脱水素反応を行った。ここで、原料ガスにおけるn-ブタン、N2及びスチームのモル比は、1.0:5.3:3.2に調整した。管型反応器への原料ガスの供給速度は、60.9mL/minに調整した。触媒全量に対するWHSVは1.0h-1に調整した。管型反応器の原料ガスの圧力は大気圧に調整した。
R1=(1-M1/M0)×100 (1)
R2=(1-M2/M0)×100 (2)
式(1)におけるR1は、60分経過時点のブタン転化率であり、M0は、原料ガス中のn-ブタンのモル数であり、M1は、60分経過時点の生成ガス中のn-ブタンのモル数である。式(2)におけるR2は、240分経過時点のブタン転化率であり、M0は、原料ガス中のn-ブタンのモル数であり、M2は、240分経過時点の生成ガス中のn-ブタンのモル数である。
触媒A-1に代えて触媒A-2を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で72.4%、240分経過時点で58.9%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.814であった。
触媒A-1に代えて触媒B-1を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で58.0%、240分経過時点で46.6%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.803であった。
触媒A-1に代えて触媒B-2を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で72.4%、240分経過時点で45.7%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.631であった。
触媒A-1に代えて触媒B-3を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で72.3%、240分経過時点で50.4%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.697であった。
触媒A-1に代えて触媒B-4を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で46.4%、240分経過時点で42.8%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.922であった。
触媒A-1に代えて触媒B-5を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n-ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。ブタン転化率は、反応開始時から60分経過時点で19.8%、240分経過時点で17.2%であり、後者を前者で割った触媒の耐久性を示す値は0.869であった。
Claims (5)
- アルカン及びスチームを含む原料ガスを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を備え、
前記脱水素触媒が、担体と、当該担体に担持されたスズ及び白金を含む担持金属と、を含有し、
前記担体が、第4族元素を含む第一の金属酸化物と、第2族元素及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二の金属酸化物と、を含有し、
前記第一の金属酸化物が、ZrO 2 及びHfO 2 を含み、
前記担体における前記第二の金属酸化物の含有量が、前記担体の全量基準で2.0質量%以上20質量%以下である、
不飽和炭化水素の製造方法。 - 前記第二の金属酸化物が、CaOを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記第二の金属酸化物が、La2O3を含む、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記担体における前記第二の金属酸化物の含有量が、前記担体の全量基準で5.0質量%以上10質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記アルカンがブタンを含み、前記オレフィンがブテンを含み、前記共役ジエンがブタジエンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
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