JPH03501942A - 脱水素及び脱水素環化触媒、その合成及び用途 - Google Patents
脱水素及び脱水素環化触媒、その合成及び用途Info
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- JPH03501942A JPH03501942A JP63509559A JP50955988A JPH03501942A JP H03501942 A JPH03501942 A JP H03501942A JP 63509559 A JP63509559 A JP 63509559A JP 50955988 A JP50955988 A JP 50955988A JP H03501942 A JPH03501942 A JP H03501942A
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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】
脱水素及び脱水素環化触媒、その合成及び用途本発明は、脱水素及び脱水素環化
触媒、その合成及び用途に関する。
天然及び合成結晶性微孔質材料は、種々の型の炭化水素転換のための触媒的性質
を示すことを立証してきた。
これらの材料に関して用いられる用語「結晶性」は、独特であってそれ故特徴的
なX線回折パターンにより同定可能な材料の秩序のある一定の結晶性構造に関す
る。
用語「微孔質」は、それがこのような材料に関するとき、20オングストローム
より小さい直径を有する孔又はチャンネ/l/に関する。これら微孔質結晶性材
料の例は、結晶性シリケート、結晶性アルミノシリケラト、結晶性アルミノホス
フェ−) (ALPO)、結晶性シリコホスホアルミナ−)(SAPO)及び関
連のある組成物及び粘土から誘導された層関鉱柱材料、層状シリケート及びチタ
ナートを含む。結晶性シリケート、アルミノシリケ−)、ALPO及び5APO
は、材料の単位構造により独特に決定されるチャンネル系及び均一な大きさの孔
を有する。均一の孔の大きさ及び/又はチャンネル系は、このような材料をして
成る寸法及び形状の分子を選択的に吸収せしめる。
20オングストロームより小さい孔又はチャンネルを有する微孔質結晶性材料は
、これらの孔又はチャンネルの直径により小さい孔、中位の孔及び大きな孔に分
けら特表千3−501942 (2)
れる。小さい孔の材料の孔は、5オングストロームより小さい平均直径を有し:
中位の大きさの孔は5〜7オングストロームの平均直径K及び、そして大きな孔
の材料は7オングストロームより大きい直径を示す。用語「平均」は、孔が楕円
状であるものを包含する直径に関して用いられる。一方、小、中及び犬の孔の材
料間の境界は、下記の収着性(0,1ミクロンの最小寸法を有する微結晶につい
て室温で測定)に基づく。
L 小さい孔:約10より大きいn−C・/ i −C@収着比。
2 中位の孔:n−Ca/i−C@は10より小さく、約5より大きいn−C@
/メシチレン収着比。
1 大きな孔:約5より小さいn −C@/メシチレン収着比。
技術的には、ゼオライトは結晶性微孔質シリケートの下位群である。ゼオライト
は、けい素とともにアルミニウムを含む。成るゼオライトでは、けい素/アルミ
ニウムの原子比の上限は制限がない。ZSM−5は、けい素/アルミニウムの原
子比が少(ともz5であって無限であるこれらの例の一つである。説明のため、
RE2Q948として再発行された米国特許第3941871号は、故意に加え
られたアルミニウムを含まずしかもZSM−5ゼオライトのX線回折パターンの
特徴を示す反応混合物から製造された多孔質結晶性クリケートを開示している。
ゼオライトは、構成するアルミニウム含量及び補償する陽イオン例えばNa”、
K+などの量に応じて酸性又は非酸性である。米国特許第4310440号に
記載したALPOは、中性である。例えば米国特許第4440871号に記載し
た5APOは、その構成At:Pの比及び補償陽イオン例えばNa 、K (プ
ロトン以外イオン及びプロトン形成イオン例えば昌以外)K応じて酸性又は非酸
性である。ELAPOは米国特許第4500651号に記載されているが、Me
APOは米国特許第4544143及び4567029号に記載されている。
選択された金属修飾剤及び脱水素金属を含む成る非酸性結晶性微孔質材料が、パ
ックインの脱水素及び/又は脱水素環化に高い選択率を示すことが見い出された
。その上、パラフィンに対する高い選択率を示しつつ、これらの組成物は、修飾
金属が存在しないそれらの相当物に関して水素化分解(%にメタン形成)につい
て低下した選択率を示す。
従って、本発明は、一つの態様において、水素化/脱水素化金属釜にインジウム
、錫、タリウム又は鉛を含む非酸性結晶性微孔質材料を含む触媒組成物にある。
本発明の触媒は、水素化/脱水素化金属釜にインジウム、錫、鉛及びタリウムか
ら選ばれる金属修飾剤を含む非酸性結晶性微孔質材料を含む。触媒としてこれら
の非酸性組成物は、パックインの脱水素及び/又は脱水素環化の反応に非常に高
い選択率を示す。
触媒中の脱水素化金属の量は、修飾した結晶性材料のα01〜30重量%好まし
くは0.1〜10重量%に及ぶ。
好ましい態様では、白金が水素化/脱水素化金属である。
しかし、水素化/脱水素化金属は、白金族のもの(即ち白金、バラクロム、オス
ミウム、ルテニウム、イリジウム及びロジウム)、クロム及びバナジウムを含む
任意の第■族金属である。
結晶性材料の金属修飾剤の含量は、α01〜20重量−好ましくは0.1〜10
重量−に及ぶ。修飾剤は、インジウム、錫、鉛及びタリウムから選ばれる。好ま
しくは、存在する少くとも一部の修飾剤は、元の結晶性材料の構成の一部分を形
成する。
本発明の微孔質結晶性材料は、それらが独特のX線粉末回析倫により特徴付けら
れる同定可能な構造を有するという意味で、結晶性である。代表的には、微孔質
結晶性材料は、ゼオライト、シリコホスホアルミナート(SAPO)又は7#ミ
/lX7m−) (ALPO)K相当するX線回折像を有する。好ましくは、結
晶性材料は、ZSM−5,ZSM−11,ZSM−12,ZSM−23,28M
−48,ZSM−50,ゼオライトベータ。
ZSM−20,5APO−5又はALPO−5の構造を有する。これらの材料は
、8オンゲストp−ム以内の孔径を有し、特許文献から周知のX線回折像を有す
る。好ましい態様において微孔質結晶性材料の孔径は5〜8オングストロームに
及ぶ。
本発明の結晶性材料がアルミノシリケートゼオライトである場合、それは一般に
少(とも12のシリカ/アルミナのモル比を有するが、成る場合には1000以
下又はそれ以上のシリカ/アルミナのモル比を有する。好ましくはゼオライトは
、α1重量%より少いアルミニウムを含む。その上、ゼオライトは、金S修飾剤
及び基本的な構造元素硅素及びアルミニウム以外の元素例えば硼素、鉄、クロム
及びガリウムを含む。結晶性材料中のこれらの他の元素の含量は、0〜10重量
%に及ぶ。
本発明の結晶性材料がゼオライトのとき、好ましくは脱水素金属の少くともある
ものはインド2ゼオライト的即ちその金属の成るものは結晶の孔構造内にあるが
、金属の成るものは結晶の表面上にある。例えばZSM−5の場合ptがイント
ラゼオライトか又はエキトラゼオライトかを決めるテストは、R,M、 Des
sau、 J、 CATAL。
89巻、520ページ(1984)K報告されている。
テストは、オレフィンの選択的水素化に基づく。
金属で修飾した多孔質結晶性材料と組合わさった水素化/脱水素化金属を含む本
発明の触媒組成物は、認められうる酸活性を欠くことにより特徴付けられる。そ
れ故これらの触媒は、Davfs及びVenuto、 J、 CATAL。
15巻、363ページ(1969)Kより記述された非酸性触媒の基準に合致す
る。従って、キシレンの非平衡混合物は、n−オクタン又はそれぞれの個々のメ
チルへブタン異性体の何れかから形成され、n−オクタンは主として0−キシレ
ンを生成しそして2−メチル−ヘプタンは主としてm−キシレンを生成し、転換
率は10−60チの間である。本発明の触媒組成物の非酸性の特性をテストする
追加の方法は、アルゴン雰囲気のような不活性雰囲気(即ちCChを欠く)下に
保たれた30−の蒸留した脱イオン水(pH7)に100tの触媒を加え、それ
により本発明の非酸性組成物により水は少くとも6そして好ましくは7より大き
いpHを有することである。
例えば芳香族へのパラフィンの脱水素を行うのに用いるとき、本発明の触媒組成
物は原料の水素含量を低下させて、原料と同じ数の炭素原子を有する生成物を生
成する。対照的に1修飾剤のない同じ触媒組成物は、又主要な競合する副反応と
して例えばメタンへのパラフィンの水素化分解を触媒化し、それ故後者の組成物
は、パラフィンの芳香族化に対して低下した選択率を示すが、C1〜C,パラク
イ/製造に関して増大した選択率を示す。前述の触媒の成るものは、窒素希釈剤
の存在下538℃のへブタンの芳香族化についてスクリーニングされた。結果は
、下記の表AK示される。
表A
非酸性Pt /Z S M −5(a)によるヘプタンの芳香族化Sn 99.
3 910チ L5% α4チIn 9&2 9L7% 18チ α5チPb
9&7 95.4qb 11% (14%TL 99.6 85.7S a7%
L7%None 96.3 4a9% 19.4% 9.3%B 94.7
30.2% 3S8% 20.7%Cr 95.5 44−4% 2α4チ 3
.44Ti 96.1 31.8% 316% 19.7%Sc 96.3 3
&9% 40.61 1&0チAu 90.7 2L1% 45.1% 20.
8%Ni 94.3 414チ 19.7% 7.2−Ge 9a3 47.O
lt 19.9% a6sZr(470℃) 9a8 49.0チ 1&3%
7.9%(a)s3s℃及び全圧1気圧(100kPa )におけるNl中の3
0トー#(4kPa ) n−ヘプタ/;選択率はaSのない重量基準である。
In、So、Pb及びTtにより修飾されたZSM−5から製造した非酸性白金
触媒は、調べた他の触媒のすべてよりも遥かに高い芳香族の選択率をもたらした
。ヘプタンからのトルエンの選択率は、99チの転換率(Hf)ない炭素基準)
で85−より大きかった。Pt/B−ZSM−5及びPr/高シリカ:アルミナ
比ZSM−5を含む他の触媒は、又認めうる酸活性を示さず、白金の反応が主な
ものであった。しかし、これらの他の触媒では、顕著な金属触媒による芳香族化
が観察されたが、メタンへの水素化分解が、主な競合する副反応を構成した。観
察されたn−へブタンからの最高のトルエン選択率は50%より低く、多くの場
合その選択率はかなり低かった。
本発明の金属修飾結晶性材料は、種々の方法で製造され、便宜のため、下記の記
述はインジウム含有材料の製造に関する。しかし、同様な手法は1.錫、鉛及び
/又はタリウムを含む材料を製造するのに用いることができる。
インジウムの添加は、合成中又は合成後であり、そして材料は、インジウムの工
程毎又は同時の何れかの添加により製造でき、又は結晶化反応生成物への水素化
/脱水素化の機能により製造できる。脱水素の機能は、先ず次のインジウムの添
加に合成生成物に導入されるか又はその逆である。工程毎の製造は、共結晶化(
結晶性材料を生成するのに用いられる合成混合物中のインジウム化合物の包接に
よる)、含浸又はイオン交換の技術を含む。
同時添加は、合成(即ち結晶化)中又は結晶性材料の合成後同時に脱水素化/水
素化の機能とインジウムとの組合わせを含む。
インジウムのない材料は、高温度でインジウム化合物により処理できる。このよ
うな処理が行われるには、インジウムの源は気体相(例えば塩化インジウム)又
は水性相を含む液体相(例えば硝酸インジウム)の何れかである。一方、インジ
ウムのない結晶性材料は、単にインジウム源により含浸され次に400℃以上の
温度でか焼できる。
本発明の材料では、すべての陽イオン交換可能な部位は、水素以外の陽イオン及
び水素以外のプレカーサー例えば虱により占められる。脣に、このような部位は
、Na 、 K 、 Cs 、 Ca 、 Mg 、 Ba 、 Sr 又はそ
の混合物により占められるが、成る部位はもちろん金属修飾剤又は水素化/脱水
素化金属により占めることができる。アルカリ金属は、構成アルミニウムによつ
すべての酸度を中和するのに働く。アルカリ金属陽イオンの源は、そのアルミニ
ウム含量の過剰で、合成中添加される陽イオ/から誘導できる。一方、例えば米
国特許第4652360号明細iFK記載されたように1使用前に最後の工程と
してアルカリ金属水酸化物の塩基性溶液により最終生成物を処理することができ
る。
本発明の金属修飾剤及び脱水素化金属含有材料は、マトリックス又は結合剤材料
と組合わされて、それらを摩耗抵抗性にさせ、そしてそれらが炭化水素転換の応
用における使用中に曝される条件九対してさらに抵抗性にさせる。合わせた組成
物は、本発明の材料及びマ) IJソックス結合剤)の合わせた重量に基づいて
本発明の材料の1〜99東量チを含むことができる。脱水素及び/又は脱水素環
化で用いられるとき、本発明の材料は、好ましくは低#R夏マトリックス又は結
合剤材料例えば周期律表のν人及びNB族の酸化物最も好ましくはシリカと組合
わされるだろう。
本発明の触媒組成物は、少くとも2個の炭素原子を有する炭化水素の脱水素、!
に少くとも6個の炭素原子を含む脂肪族の脱水素環化に有用である。このような
反応の例は、下記で論じられる。
リホーミング
接触リホーミングは、触媒の存在下炭化水素分子が転位又は改質される周知の方
法である。分子転位は、原料のオクタン価を増大させる。従って、リホーミング
中ガソリン沸点範囲の低オクタン炭化水素は、ナフテンの脱水素及びパラフィン
の異性化、脱水素環化及び水素化分解くより高オクタン成分に転換される。
リホーミングが本発明の触媒組成物により行われるとき、用いる条件は、一般に
427〜595℃(800〜11007)好ましくは482〜566℃(900
〜10507)の温度; 100〜3550 kPa (1気圧〜soOpsi
g)好ましくは300−1825 kPa (30〜2sopsig)の圧力ニ
20以下そして実施例において議論されているような零(リホーミング中の水素
生成のためユニット中に水素の分圧がある)の注入Hz/炭化水素;そしてα1
〜20好ましくは0.1−10 f)LH8V(液体毎時空間速度)を含む。
本発明の触媒組成物により改質される原料は、nC・パラフィンを含むために好
都合には65〜205℃(150〜400ア)の汚点範囲を有する直留熱分解又
は触媒化分解ナフサである。好ましくは、原料は、n01〜0丁パラフィンを含
むような80〜120℃(180〜2507)の汚点を有する軽質す7す7:7
クシミンである。競合する異性化及び水素化分解の反応により、このような軽質
ナフサ7ラクシヨンは、従来のリホーミング触媒により芳香族に選択的に転換す
るのは薙しい。リホーミング前に、ナフサ原料は従来のやり方で水素処理されて
虞黄及び/又は窒素混在物を低下できる。
ナフサ原料は、又非水素希釈剤(リホーミング条件下で芳香族化に対して不活性
でありそしてそれKよりリホーミング反応器中の水素分圧を低下させる)ととも
に供給できる。適当な希釈剤は、ヘリウム、窒素、二酸化炭パン、ブタン、ペン
タン、エチレン、フロピレン、ブテン、ペンテン及びその混合物を含む。共供給
物としてのC,−C,炭化水素の使用は、それらが芳香族化反応中に生成する水
素から容易に分離できる点で、特に望ましい。
希釈剤は、又芳香族に富む改質物の一部又はすべての再循環物でもよい。従って
、希釈剤は、芳香族化合物よりなる。希釈剤対炭化水素供給物のモル比は、1〜
20に及び、最良の結果は2:1−10:1の範囲で得られる。
後リホーミング
50〜90好ましくは70〜90のリサーチオクタンを有しさらにかなりの量の
C,及びC1パラフィンを含む改質物例えば多くの従来のリホーミング法により
製造されるものは、本発明の触媒組成物と接触することにより好都合にグレード
アップされる。このような後リホーミングは、改質物にリサーチオクタン及び芳
香族含量を増大させることが分る。後リホーミングの条件は、本発明のリホーミ
ング法について前述したものと好都合に同じ本発明の触媒組成物は、結晶性材料
が中間の孔のゼオライト好ましくはZSM−5のとき、正ヘキサン及び/又は正
へブタンをベンゼン及び/又はトルエンに転換するのに用いることができる。こ
の方法の適当な条件は、下記の通りである。
広い範囲 400〜600℃ α1〜1α0 5〜500psi龜(30−34
50kPa)
n−ヘキサン及び/又はn−へブタンの原料は、実質的に「異性体不存在」(即
ちn−ヘキサンの場合、原料は2及び3−メチルペンタン及び42及び2.3−
ジメチルブタンを欠くものでなければならない)でなければならない。同様に、
原料は環状化合物例えばメチルシクロペンタンを実質的に含んではならない。そ
れはかなりの量のこれらの材料の存在は触媒のエージングを増大させることが分
ったからである。
実質的に異性体のない正ヘキサン又は正へブタンは、天然ガソリンの蒸留留分か
ら得られる。正パラフィンを分離する適当な方法は、超精留、尿素付加及びタイ
プ5人分子ふるいによるバルク分離を含む。好ましい方法は、分子ふるい分離で
ある。数種のこのような方法は、精製流からの正パラフィンg)回収について工
業的に用いられている。このような分離の吸着工程中、溶離液はイソパラフィン
及び環状炭化水素を含む。高純度正パラフィンは、脱着により又はより軽質の正
パラフィン例えばプロパンによる置換により回収される。本発明の目的のため、
5重量−以下好ましくはz5重量−以下のイソパラフィン及び環状化合物が原料
中に存在しなければならない。
正へキサン、ヘプタン又はその混合物は、原料中の全CI炭化水素の少くとも9
0重量%好ましくは95重量%を占めなければならない。
本発明の一つの態様において、正へキサン、ヘプタン又はその混合物は、脱着剤
としてプロパンを用いるタイプ5人分子ふるい分離により回収され、そして脱着
した溶離液を含むプロパンは、プロパンの前分離なしに接触的に回収される。プ
ロパンによるベンゼン及び/又はトルエン生成物の分圧の低下は、その形成を好
む。従って、正パラフィンに加えて、原料は希釈剤例えば水素、不活性気体例え
ば尿素又は5個より少い炭素原子を含む脂肪族炭化水素を含むことができる。転
換は、たとえ添加した水素がなくても高い選択率及び遅い触媒エージングで生ず
るのが、少量の水素の存在は、さらにエージングを低下させるのに用いることが
できる。水素が用いられるとき、それが前述の不活性気体又は希釈剤とともに用
いられることが好ましい。
本発明の触媒組成物は、又好都合には不活性気体希釈剤例えば窒素の存在下少く
とも500℃の温度でn−オクタンをスチレンに転換するのに用いられる。
C:〜01炭化水素又は部分は、本発明の触媒組成物を用いて脱水素されてそれ
らの不飽和類似体を生成する。
従って適当な群の反応物は、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン
及び2−メチルブタンを含む2〜5個の炭素原子のアルカンを含む。脱水素に当
って、これらはそれぞれエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチン、ペンテン
及びインペンテyを生ずるだろう。他の群の反応物は、2〜5個の炭素原子のオ
レフィン例えばエチレン、ブテン、ペンテン及びインペンテンを含む。
エチレンの脱水素はアセチレンを生成し、ブテンの脱水素はブタジェンを生成し
そしてメチルブテンの脱水素はイソプレンを生成するだろう。
他の群の反応物は、アリール及びアルキルアリール置換脂肪族を含む。好ましく
は、アルキルアリール置換脂肪族のアルキル基は1〜4個の炭素原子を含む。ア
リール置換脂肪族反応物は、未置換アリール脂肪族及びアルキル置換アリール脂
肪族を包含し、そして同様に該アルキル置換アルキルアリールのアルキルのそれ
ぞれは好ましくは4個より少い炭素原子を含む。説明のため、反応物fil 、
t ハエチルベンゼン、ジエチルベンゼン、エチルトルエン及びクメンは、これ
ら化合物の代表例である。脱水素に当り、エチルベンゼンはスチレンを生成し、
p−エチルトルエンはp−メチルスチレンを生成し、クメンはインプロペニルベ
ンゼンを生成しそしてジエチルベンゼンはジビニルベンゼンを生成する。
本発明により、接触脱水素条件は、10〜3550kPa (α1気圧−500
psig )の圧力、300−700℃好ましくは300〜600℃最も好まし
くは400〜600℃の温度、5以下の反応器注入Hz/JiC料比(たとえ零
の反応器注入比でも、水素が脱水素の副生物であるため反応器内に水素分圧が存
在する)、そして0.1〜50好ましくはα5〜10の液体毎時空間速度を含む
。
脱ワツクス化
本発明の触媒組成物は又用いられて、Cxmパラフィンを含む炭化水素原料を脱
ワツクスし、それKより後者は蒸留範囲の生成物に転換されて原料の流動点及び
ワックス含量を低下させる。処理される代表的なワックス状の原料は、180〜
550℃(350〜10257)の範囲で沸騰しそして一1℃(+30?)より
高い流動点を有するもの例えばガスオイル、ケロセン、真空ガスオイルそしてタ
ールサンド、けつ岩及び石炭から誘導された全組成物及びオイルを含む。
代表的な脱ワツクス化条件は、下記の通りである。
圧力(広い範囲) O=100psig(100”700kPa)圧力(好まし
い範囲) 20〜500psig(240−3550kPa)温度(広い範囲)
500〜1200ア(260〜650℃)温度(好ましい範囲) 800−10
507(430〜565℃)WH8V α1〜20
WH8V(好ましい範囲) α2〜10馬ニオイル O〜20:1
本発明は下記の実施例及び添付図面に関して特に記述されよう。
第1図は、実施例10例陳8で生成したIn−ZSM−5のX@回析儂である。
第2図は、実施例1の何階13で生成したIn−ZSM−12のX@回折像であ
る。
第3図は、実施例10例隊6で生成したIn−ZSM−48のXIR回折像であ
る。
第4図は、従来の塩化物Pt/At!O3触媒を用いるリホーミングに比べた実
施例19によるリホーミングに関す+
るCs RON jM K対するC1収率(重量S)をプロットしたグラスであ
る。
第5図は、実施例34のP t/S n Z S M −5触媒に関するナフサ
リホーミング中の流れの時間対べ/ゼ/及びトルエンのガスクロマドグー)7分
析(GC面積チ)をプロットしたグラフである。
インジウムを含みセしてZSM−5、ZSM−11,28M−12、ZSM−2
3、ZSM−48及びZSM−50に相半する構造の1#微的なXIm回折像を
示す結晶性シリカ生成物を製造した。表1は、これら生成物の合成に用いられる
組成物の範囲をまとめたものである。生成物はAt、O,の故意に加えられた源
を含まない反応混合物から合成されたことに注目すべきである。
表1
Sif!HzOOH−NA+ R
□□□□ □ 時間 ゼオライト
例Ha In2O55ift 5ins 5iO1SiOx (B)生成物1a
500 48 Q、26 0.27 0.10’ 3 ZSM−52b500
48 026 0.27 (110’ 3 ZSM−53” 300 48 0
.26 G、28 0.10’ 3 28M−54b300 48 026 0
.28 (1101ZSM−55d300 48 026 0.28 020b
I 28M−56b200 48 026 0.30 aloe4 ZSM−4
87b200 48 0.26 0.30 0.10’ 4 ZSM−118b
150 48 026 0.31 010° 2 ZSM−59b150 48
026 0.31 Q、10° 2 ZSM−510b!50 48 026
0.31 0.10 2 ZSM−512b150 48 (L26 0.3
1 (LIOo 2 ZSM−513b100 48 0.26 α34 0.
08g3 ZSM−1214h76 48 α26 Q、59 010 6 Z
SM−515’ 70 40 0.20 α23 0.10’ 3 ZSM−5
16b70 40 (L26 0.37 alOc3 ZSM−517” 60
48 (L26 0.39 0.10’ 3 ZSM−520b300 40
(L20 Q、23 (LIOk3 ZSM−50a・・・シリカ源はテトラ
エチルオルトシリケート(gtasto4)である。
b−・・シリカ源は5PEX Industriesの沈降S iOxである。
C・・・R=TPA (テトラプロピルアンモニウム陽イオン)。
d−・・シリカ源はDeGussaの75−一ム5i01である。
e −R= (CHs)iN (CHs)iN (ends。
f−・・R=TB人 (テトラブチルアンモニウム陽イオン)。
h−Qブランド硅酸ナトリウム
i・・・シリカ源はキーゼルザウレ沈降S iolであるj ”” R= (C
Hs)sN (CHI)7N (CHs)s。
k−R=ジベンジルジメチルアンモニウムイオン。
表2は、インジウム含有生成物の成るものの化学分析をまとめたものである。こ
れらの生成物はインジウム含量が036〜a20重量−Inで変化する。ゼオラ
イト生成物の式は、Ingos1モル当りの酸化物の比として表2に示される。
それぞれの生成物のS i(h/A40s モル比は490を超えそして例14
を除い【常K100Oを超えることに注意すべきであろう。
代表的なIn含有ゼオライト生成物のX線粉末回析偉は第1〜3図に示される。
第1図は、In728M−5(例N11I8のサンプル)に関する回折像であり
、第2図は111/ZSM−12(例Na13からのサンプル)K関する回折像
でありそして第3図はIn/Z8M−48(例m6からのサンプル)K関する像
である。
実施例2
例Na12のI n / Z S M −5は下記のよ5KH造された。
アルミニウム混在物が非常に少い市販のシリカゲル(5PEX Ind、 )を
In−ZSM−5の合成に用いた。先ず、α85fのIn(NOI)3及びZ6
6fのNaOHベレットを18022の脱イオン水に溶解し、次に五64tのテ
トラプロピルアンモニウムプロミド(TPABr)をこの塩基性溶液に溶解した
。この溶液を30〇−容のステンレス鋼オートクレーブに移し、15.02のシ
リカゲル(SPEX)を加えた。オー トクレープを次に密封し、攪拌及び加熱
を開始した。この反応混合物により形成されるとドロゲルは、下記のモル比によ
り記述される。
S ios/ In1O1150
H30/510g 48
0H/SiO冨 0.26
Na/5tO1α31
TP人 / S l 02 α10
ヒドロゲルを、冷却前に40 Orpmの攪拌速度で2日間160℃で反応させ
た。得られた結晶性生成物を戸遇し、洗いそして乾燥した。X!!粉末回折分析
は、従来のZSM−5の回折像と比べたとき、生成物が100チ結晶性のZSM
−5であることを示した。ZSM−5生成物の元素分析は、C= 7.93%、
N=α74チ、N、1=0.56%、In=Z26%、 At=α005 %
、5iOx=8λ85引灰分=8 &05%(すべて重量)であった。
モル比で表示したこれらの結果は次の通りであった。
C/N=I Z5. モh1モル、In、O,: N、0=Z6 LNazO=
L 23 、 AlxCh =α009. 5iOx=142゜白金の添加は
、次のようKして行われた。合成したままのゼオライトを1’C/分で窒素中5
20℃に加熱しそしてその温度に6時間保った。それを次に同様なやり方で空気
中でか焼した。か焼したゼオライトは分析して4tO5%のSi、 2.21
’IsのIn (S i / Inx= 152 )及び120 pprnf)
ALを含み、90Cでlα4sのn−ヘキサンを吸収した。か焼したゼオライ
)(3F)を1晩室温で10100lの水中の150qのPt(NHs)ict
冨の溶液中で攪拌した。洗浄、P遇及び乾燥後、イオン交換したゼオライトは灰
分12当りα41 meqのNH,を含むことが分り、それはサンプル上L89
チpBc相当する。
白金テトラアミンゼオライトを次にα5℃/分で酸素中350℃に加熱すること
くよりか焼し、その温度に1時間保った。元素分析は、最終触媒上に185%の
ptの存在を示した。
非常に高いヘキサン転換率(99チ)で、ベンゼンが94%以上の収率で形成さ
れた。同様KS n−へブタンが96チのトルエンを生じた。この白金触媒の非
酸性の性質と一致して、n−オクタンは主としてエチルベンゼン及びオルトキシ
レン
主としてメタキシレンを生じ、モして3−メチルへブタンは主としてエチルベン
ゼン、パラキシレン及びオルトキシレンを形成した。
実施例3
実施例Iにおいて、インジウム修飾ゼオライトを結晶化反応混合物中KIn(N
Ox)sを導入することにより合成した。下記の実施例において、インジウムを
後合成に導入した。
高シリカ/アルミナ(IQOOO:1モル比)のZSM−11を窒素中でか焼し
次に空気中で538℃でか焼した。InCl4蒸気な窒素の流れ中でゼオライト
の上に通し、一方それを1007分で5oocに加熱した。ゼオライトをL5時
間500℃に保った。冷却後、触媒を、NH4OHによりpH9,5に調節した
200−のIM■江tに加えた。混合物を室温で20分間攪拌し次にF遇した。
ゼオライトを、pH7,6へ調節したI M NH4Clにより3時間再交換し
た。熱重量分析は、ゼオライト中にα325meq/fのアンモニウムイオンの
存在を示した。
白金を室温でPi(fl、)4Ct、とのイオン交換により導入した。白金ゼオ
ライトを次にα5℃/分で350℃に酸素中でか焼した。
芳香族化の条件下、触媒は高収率でトルエンへのn −ヘプタ/の芳香族化を行
った。約soo℃(約538℃以内)及び30トル(4kPa )の窒素中のへ
ブタンにより、トルエンを90チより高い転換率で94%の選択率で形成した。
実施例4
硼硅酸塩ZISM−5を、IZ4fの高純度クリ力(SPEX)、105fの2
0チTEA水酸化物及びα8tの鋤酸の混合物から170℃で合成した。合成し
たままのゼオライトを次に520℃で窒素中法に空気中でか焼した。か焼したゼ
オライトは、4L39チのS i s O,015−のAL及び0.44%のB
を含んだ。
2tのか焼した硼硅酸塩を135Wの” ” (NOs)s Kより含浸し、2
時間500℃で空気中でか焼した。−18Fのこの材料を次に室温でZoomの
水中で283IPのP t (NHs )4 C11によりイオン交換した。水
素中のTGA分析は、α87チのptに相当するαl 8 meq N/ fの
存在を示した。白金交換したゼオライトを次にα5℃/分で350℃に酸素中で
か焼した。
前記の組成物の触媒活性を調べた。触媒の「非酸性」の性質は、高収率のトルエ
y”J)n−へブタンを芳香族化するその能力により確められた。窒素中のso
o℃及び30)ル(4kPa)のへブタンで、トルエンが95%の収率で形成さ
れた。その上、生成した少量の両方のメタン及びプロy 、−$形成したエタン
より少く、触媒の低い水素化分解及び酸活性を示した。
96 α4 α6 L3 92(96チ)99 α5 LOL5 95(96チ
)インジウム含有ゼオライ)ZSM−20を下記の方法により合成した。
12−751のアルミン酸ナトリウム(Naんω、)及び6.02fの硝酸イン
ジウムを57.96 fの脱イオン水に溶解し、4841mの!88Nテトラエ
チルアンモニウムヒドロオキシド(TEAOH)を溶液に加えた。得られた溶液
を次に3115fのテトラエチルオルトシリケート中に攪拌し、次に加水分解反
応が完了するまで攪拌を1時間続けた。得られたヒドロゲルをlt容ポリプロピ
レン瓶に移した。
ポリプロピレン瓶の蓋を緩(シ、スチームボックス(100℃)K置いてゼオラ
イトの結晶化を促進した。
次の朝、瓶をスチームボックスから取り出しそして瓶の蓋をかたくしめた。瓶を
激しく振盪し、次にスチームボックス中で置き換えた。インジウム含有ZSM−
20の合成について形成した最初のヒ?ロゲルの反応混合物は、下記のモル比に
より記述される。
S io冨/I n1o1 150
迅0/510g10
0H7/SiO寞 □α9
Na /Sign O,09
TEA /SiO茸 α93
S jot /A401 3 Q
固体生成物のサンプルを毎日X巌回析(XRD)分析についてポリプロピレン瓶
から取り出して生成物の結晶度をメタ。XRD分析は、ZSM−20M晶化が1
4日で完了したことを示した。ポリプロピレン瓶をスチームボックスから取り出
し、固体生成物をプツ7ナー漏斗で濾過した。濾過後、生成物であるゼオライト
を脱イオン水中で煮沸しそして再び一過しそして赤外線加熱ランプ下で乾燥した
。乾燥後、生成物のサンプルをXRD及び化学分析Kかゆた。XRD分析は生成
物がゼオライトZSM−20であることを示した。イノジウム含有ZSM重量%
CN Na In Sing At@03灰分lαI L23.03.085&
51L475.1それは以下のようになる。
モルN NzO: Nano : A40s : Siftg、7 119 4
.86 &33 7λ7笑施例6
インジウム含有ゼオライトベータを下記のやり方で合成した。
5.95Fのアルミン酸ナトリウム及び4.68tの硝酸インジウムを85.1
4 tの脱イオン水に溶解した。塩を溶解後10五OmtvλINTEAOHを
溶液に加えた。得られた溶液を300m容ステンレス鋼オートクレーブに移した
。
次に4 a67 tの固体シリカゲル(5PEX Industries)をオ
ートクレーブに注ぎ、オートクレーブを密封しモし【攪拌及び加熱を直ちに開始
した。反応を攪拌(400rpm)しつつ160℃で行った。
インジウム含有ゼオライトベータの合成のための最初の反応混合物をモル比によ
り記述した。
5ift/ Into) 90
馬0/SiO鵞 12
0H−/SiO雪 α4O
Na /Stag α09
Tム/8i0茸 α45
8 ion /A kos 30
4日後水プラス氷の浴中で冷却して反応を停止した。
固体生成物を濾過し、水中で煮沸し再び一過した。XRD分析は結晶性生成物が
ゼオライトベータであることを示した。インジウム含有ゼオライトベータの化学
分析は、次の穎果を与えた。
重量−
CN Na In 5i02 A40g 灰分lα841.71141569.
8 4.279.92それは次の通りである。
モルN NzO: Nano : A403 : Si0g7.4 5.61
179 178 6Z8実施例フ
インジウム含有結晶性アルミノホスフェート分子フルいALPO−5を以下のよ
うKして合成した。
23.19の浸燐elk (8a3 %烏PO4)を30.Ofの脱イオン水に
より希釈した。次に10.0SFのKaiserアルミナをこの酸溶液に攪拌し
つつ加えそして混合物を、連続して攪拌しつつ90℃で45分間処理した。処理
期間後、4LOPの脱イオン水中に溶解した硝酸イン゛ジウムL18j’を含む
溶液を攪拌しつつゲルに加えた。最後に、37、 Ofの40重量%TEAOH
溶液をゲルに攪拌しつつ加えそして均一なゲルが生成するまで攪拌を続けた。こ
のゲルを30(ld容ステンレス鋼オートクレーブ忙移した。得られた反応混合
物ゲルは、下記のモル比により記述される。
PzOy/ALzOs LO
迅0/A40暑 59
H” /A40s 7.2
In103/A40s α02
TEA /A40s LO
オートクレーブを密封し、加熱しそして攪拌を直ちに始めた。反応を攪拌(4o
orpm)しっつ160Cで行った。
4口径オートクレーブを水+氷浴中で冷却して結晶化を停止した。固体生成物を
戸遇し、水中で煮沸しそして再びF遇した。生成物を乾燥後、XRD分析は材料
がムLPO−5と名付ゆられた結晶性アルミノホスフェートであることを示した
。化学分析は次の通りであった。
重量%
α66 α840.482LO51&OI L448(L45それは以下の通り
である。
モルCIn1031モル当りモル
モA/N 1%o : Nap : P2O6: A4019.2 4.78
L66 542 47.3実施例8
インジウム含有結晶性シリコアルミノホスフェート分子ふるい5APO−5を実
施例7に似たやり方で合成した。
4(s、2fのmflJfl& (8a 3 % HsPOa )を先ず6α0
1の脱イオン水により希釈し久に2αorのKaiserアルミナを溶液に加え
た。この混合物を、連続的に攪拌しつつ45分間90℃で熱板上で温浸した。温
浸期間の終りに、82.、Ofの脱イオン水に溶解した硝酸インジウム2.36
tを含む溶液をゲル中に攪拌しつつ加えた。次に740tの40重量−TEAO
1ill液をゲル中に攪拌しつつ加えた。均一なヒドロゲルが生成するまでこの
混合物を呈温で攪拌した。得られたヒドロゲルを16容ステンレス鋼オートクレ
ーブに移した。オートクレーブを密封する前に、’;LO4tのテトラエチルオ
ルトシリケートをオートクレーブに移した。オートクレーブを次に密封しそして
加熱且つ攪拌を直ちに始めた。得られた反応混合物は下記のモル比により記述で
きる。
Pg Os /Atz Os L O
H* O/A40x 59
H”/A40s 7.2
In203 /A40s O,02
SiO鵞/A!40s α10
TEA /At寞03LO
インジウム含有5APOの結晶化を攪拌(400rpm)しつつ150℃で行っ
た。
4口径オートクレーブを水+氷浴で冷却して結晶化を停止した。固体生成物を戸
遇し、水中で煮沸しそして再濾過した。加熱ランプ下で乾燥後、XRD分析は生
成物がシリコアルミノホスフェート5APO−5に相当することを示した。
化学分析は次の通りであった。
重量%
CNNa P AtInSi 灰分
a320.60α4819.881&、711.45α66 g5.00それは
次の通りであった。
モルCIn冨Os 1モル当りモル
モルN Neo : Na30 : P)OS : k40s : Si0g1
2、.3 3.39 L65 50.8 4&、1 λ7冥施例9
ZSM〜5構造のインジウム金回シリケートへの白金導入は、下記のよ5にゼオ
ライト合成反応混合物への白金化合物の直接添加により行われた。
71α281の脱イオン水中KZOOfの硝酸インジウム及び1107FのNa
OHベレットを溶解することにより溶液を製造した。固体な溶解した後、26.
6Fのテトラフロビルアンモニウムプロミド(TPABr )を溶液lC泪解し
た。最後にL292の白金テトラアミンニトレー) (P t (N& )4
(NOx )x )を浴液Kl解し、溶液を1を容のステンレス鋼オートクレー
ブに移した。オートクレーブを密封する前に、6a67fの市販のシリカゲル(
5PEX Industries )をオートクレーブに注いだ。オートクレー
ブを次に密封し、加熱及び攪拌を直ちに開始した。反応混合物であるヒドロゲル
は、下記のモル比により記述できる。
S ion / In意Os 300
HxO/SiOズ 40
OH−/SiO!Q、3O
Na /Sing 0.33
TPA /Stow al。
Sing/Pt 300
結晶化を攪拌(400rpm ) シっつ170uで行った。
4口径オートクレーブを水十氷浴中で冷却して結晶化を停止した。固体生成物を
P:Aし、水中で煮沸しそして最後に加熱2ンプ下の乾燥前に再びP適した。固
体生成物のXRD分析は、材料が結晶性ゼオライ)ZSM−5であることを示し
た。
インジクム含有ZSM−5生成物の化学分析は次の通りてあった。
CN Na In Pt Sing k40s 灰分&27 α74 L3 L
I Q、52 8Z7 α0265 85.05それは次の通りであった。
モルNN、O: Nano : At103 : Sing : Pt13.1
α52 5.90 0.05 288 α55実施例10
帰素含有ゼ第2イトベータを合成し次に先ずN1中でlθ℃/分で530tl:
に加熱し6時間保ち、次に空気中でlO℃/分で530tl:に加熱し6時間保
つことによりか焼して有機型板を除いた。
252のか色したゼオライトを、1晩呈温で400*のH2O中の750岬のP
t (NHJ)aC4Kよりイオン交換した。乾燥した材料な次に流動する酸
素(100cc、7分)中で31/分で350℃に加熱し1時間保持した。
10Fのか焼したpt含有ゼオライトを次に1晩呈温で200−のH,O中のα
9tのIn(NOx)sTooにより処理した。
ゼオライトを戸遇しそして洗った。
In含有pt/ゼオライトを150−のH鵞0に加えセしてα5 M CsOH
によりpH9,0とした。材料を濾過し、洗いそして乾燥した。最終の生成物は
α76チのpt。
11%のcs、11%のIn及びα08チのBを含んだ。
ZSM−5の構造を有する二成分酸化物ゼオライトの合成な二相系で行った。二
相系の水性相は、35rの水中に溶解しそれに63 f (7)TPAOH(H
zO中40チ)を加えた2−8t f) I n CNOx )3xHsOを含
んだ。有機相は、35tの1−ヘキサノールに溶解した7、 70 fの5i(
OCHs)4よりなった。混合物を24時間180℃で核形成させそして144
時間200℃で結晶化した。最終の生成物を濾過しモして洗りた。乾燥した材料
のX線回折儂はそれが十分に結晶化した28M−5であることを証明した。
サンプルをアンモニウム交換(I M NHaCL、2回。
60℃、20st/lゼオライト)シモしてか焼した。
1000℃にか焼したサンプルの灰分の化学組成は、7g、3重量−のSing
及びL5重量%のIn1O1であった。
灰残渣は又少量即ち85 ppmのアルミニウムを含んだ。
アンモニアの温度プログラム脱着は、この実施例の生成物についてα09 me
q /lの交換容量を示した。
T P A DからのS i / I n比は19α5であった。サンプルはL
Oのアルファ値を有した。
実施例11の合成を繰返したが、ただし混合物は水性相中で3.6tのIn(N
(h)sxHloを含んだ。生成物材料は濾過し乾燥した。それは、実施例11
の生成物と同じ特徴的なZSM−5のX線ラインを有した。材料を実施例11に
記載したようにか焼しそしてアンモニウム交換した。1ooocでか焼した?y
プルの灰分の化学組成は、7g2重量%のSiO鵞及び11重量−のIn2O2
であった。灰分の残渣は又少量即ち18029mのアルミニウムを含んだ。
アンモニアの温度プログラム脱着は、この実施例の生成物についてα21meq
/fの交換容量を示した。
TPADからのS i / I n比は77.9であった。サンプルはz5のア
ルファ値を有した。
実施例13〜17
実施例11の合成を繰返したが、ただし混合物は変化した量のI n (NOs
)m xH,oを含んだ。5種の製品を製造し、それらは下記の組成を有した
。
実施例 13 14 15 16 17H,04α0 40.0 35.0 4
α040.OIn(Hog)sXHzo O,97,2L8 18 16TPA
OH,40% 63.0 610 610 6&0 63.01−ヘキサノ−#
6(106Q、0 35.0 6Q、0 60.08i(OCRs)n 77
.0 77.0 77.0 77.0 77.0生成物材料を濾過し乾燥した。
それらはZSM−5と同じ特徴的なX線ラインを有した。材料を実施例11にお
けるようKか焼しアンモニウム交換した。それらの性質は次の通りであった。
S iox e重量% 840 77.5 8(157a78Z5InzOst
重量% α67 5.I L58 131 Z92A4ppm 105 65
130 85 60−交換容量
meq/f O,09α17 α17 α12 α21Si/In
(TPADより> 193 99 95 138 77アル7ア値 L5 L6
10 LOI111j定せず実施例18
水素化処理アラプ直留(LSR)す7tを、13重量−の白金、288重量%の
インジウム、α45チのナトリウム及び360 ppow以下のアルミニウム及
び残りがシリカを含むインジウム含有28M−5触媒により改質した。用いたア
ラブ軽質LSRす7?は、Cs−210’F(99℃)7ラクシヨンであり、4
&5m[(量−のC@パラフィン、3z9重量−の0丁パラフィン及び51(計
算)のgoN+oを含んだ。追加の性質及び組成の詳細は、下記の表に記述され
る。
原料の性質
API比重 7λ5
硫黄t pprn’vr Q、06
輩素、ppmw α2
オクタンRON+0 51
蒸留、D−86
5−容量、ア(C) 157 (69)50チ容量、?(C) 171(77)
95チ容量、y(℃) 203(95)組成(重量%)
C[パックイン 3.3
06)寸ラフイン 4L4
C・す7テン z4
C−芳香族 2−1
Cy ノ’eラフイア 313
Cγナフテン LI
Cy芳香族 λI
C畠+PNA λ3
白金・インツク128M−5触媒によるアラブ軽質LSRナフサのリホーミング
は、540℃(1000”F)、44sicpa(sopsig)、L、0LH
8V及び反応器の入口で5:ll50/ECモル比で行われた。これらの条件の
下、リホーミングは% 93.6RON+OでC,ガソリンを849!1量饅の
収率で生じた。C,ガソリンは、5a8蔦量チの芳香族を含んだ。
実施例19
前記の実施例18におけるのと同じ反応条件下であるが添加した水素の不存在下
で、CsガソリンのROM+0は10 L8に増大し、一方収率は8418重量
%で殆んど一定に保たれた。C,ガソリンの芳香族含量は729重量−に増大し
た。ZSM−5触媒の性能において変化は、s 3.sx量チの収率で平均10
1 RON+Oc、ガソリンを連成する一方1.540℃(10007)% 4
46kPa (s o psig )及びtor、asvで操業137−192
時間で添加した水素の不存在下で観察されなかったことを注目すべきである。触
媒の安定性に関するデータは下記の通りである。
触媒の安定性
操業時間(時) 1368 19ZO
CJガソリン収率(重量%) 811 84.IC−ガソリン収率(重量%)
7α6 7L6オクタン、ROM+0 10α0 1018生成1.たHs、5
CFA3(Ni7m”)1980(352) 1990(354)実施例18及
び19の結果は、塩素化白金/アルミナ触媒を用いる従来の半再生リホーマ−中
のLSRナフサの処理について予想される結果と比較したとき、顕著な収率及び
オクタンの利点を構成する。代表的には、このナフサの従来のリホーミングは、
540℃(1ooo″F)、1724 kPa (250psig )、LOL
H8V及び10: 1 & /HC−T:/l/比の反応条件で61重量%の収
率で93 RON+OC−ガソリンをもたらし、Cs+ガソリン生成物は唯5L
2重量%の芳香族を含むだろう。比較のための追加の詳細は、下記の表3に示さ
れる。
触 媒 Pt−c4/アルミナ Pt/In28M−5方法の条件
温度、F (’C) 1000(540) 1000(540) 1000(5
40)圧力、pSig(kPa) 250(1724) 50(446) 50
(446)LH8V、27時 LOLOLO
Is /HCモル比 10 5 一
方法の収率1重量%
水素 α6 λ34.6
(4−Ca 3&3 1 L8 1 L3+
C,ガソリン 611 84.9 841C−生成物の品質
オクタ7、ROM+0 93L0 93..6 10L8芳香風重量−SL2
56.8 7Z9反応圧力及び水素循環の低下は、又従来のリホーミンジングレ
ートをもたらすだろう。添加した水素の不存在下で操作する白金含有インジウム
Z8M−5触媒の能力は、従来の触媒を用いる半再生ばかりでなく循環のリホー
ミング方法と比べたとき、顕著な利点をもたらすように見える。
第4図は、従来の塩化物化Pt/At、O,触媒と比べたとき実施例19のリホ
ーミング方法を用いて得た収率対ROM曲線を示す。
実施例20
実施例18を繰返したが、反応器中の水素の分圧はヘリウム希釈剤の添加により
低下した。下記のデータは、実施例18〜20の結果を比較している。
実施例18 実施例19 実施例20
人ロ気体/HC原料モル比5:IHz/HCHs無添加 5:IHe/HC水素
1重量% λ3 、L6 S、7
C1〜C41L8 1 L3 λ8
+
C,ガソリン 849 84.1 9α5+
C修ROM+0 9ふ6 10L8 103.3芳香族1重量% 4&0 61
0 6&7反応器中の水素の分圧を低下させるために1この実施例ではヘリウム
である不活性担体を導入することは、さらに芳香族の選択率を改善することによ
り、追加の収率及びオクタンの上昇をもたらす。c、 −C,をもたらす水素化
分解及び水素化分解反応は、抑制される。水素の収率及び純度の両者が結果とし
て上昇する。
実施例21
この実施例では、前述の実施例で用いた予め処理した軽質パラフィン性ナフサを
、水素及びプロパンをともに供給しつつ、シリカ結合Pt/In Z S M
−5触媒により処理した。ナフサとの共供給物としてのみ水素を用いる第二の実
験は、比較のため示される。反応条件は、540C(1000ア)、446 k
Pa (50psig )及びナフサ原料に基づいてLOLH8Vであり、反応
器入口で12:1の水素又−は水素+プロパン対す7すのモル比であった。それ
故ナフサ分圧(4psi又はzskpa)は、両者の実験において同一であった
が、水素の分圧は希釈剤としてプロパンをともに供給することにより317kp
a(46psi)から83kPa(12psi)K低下した。
プロパン共供給による低圧リホーミング原料 H3単独 H雪+C1
H!/CI ICモル比 12:1 3:IC,/C修HCモル比 −−9=1
ナフサに対するC3容量% 577.0 11.1 546.0c3=収率、容
量% −0,733,0CJガンリΔ区率、容量チ lOαO75,38LO水
素の純度、モ/L/−−79,09&9芳香族1重量% 5.2 2g、4 4
4.9水素分圧を低下させるためにプロパンをともに供給することは、芳香族化
の選択率を改善しそして増大したガソリンの収率及びより高い(計算した)オク
タンの両者をもたらす。プロピレン及び水素にともに供給されるプロパンの脱水
素は、選ばれた反応条件で熱力学的平衡に近づく。水素の純度(水素、メタン及
びエタンの全モルに対する水素のモルとして規定)及び生成した水素の品質の顕
著な増加がある。プロパン希釈剤及びより高い炭化水素は、生成した水素から容
易に分離され、それKより高純度の水素の経済的な回収を可能にすることに注目
すべきである。
この実験で用いる触媒は、米国特許第4582815号の方法に従ってシリカと
ともに合成したままのTPM軸(In)ZSM−550150を押出すことによ
り製造された。押出し物は538℃で窒素中法に空気中でか焼され、次いで白金
ナト2アミンクロリド溶液とイオン交換し、それを次にα5℃/分で25Cから
350 CKI!l!累中でか焼し、そして1時間350℃に保った。得られた
か焼した触媒は、α48重量%の白金、α49重量−のインジウム、α11重量
−のアルミニウム及びα12重量−のナトリウムを含んだ。
実施例22
28M−5のX線回折像を有する白金インジウムクリケートによる7 0 RO
N十〇の改質物の後処理を行った。
原料として用いた改質物は、リホーミング触媒が従来の塩化物化白金触媒である
3個の反応器リホーミング法の第二の反応器をサンプリングすることにより得ら
れた。
そして第三の反応器で転換したであろうパラフィンは残り、比較的低いオクタン
数を生じた。この改質物は、67.7のリサーチオクタン数及び13.75−の
合わせた水素含量により特徴付けられ、セして17重量%のCsパラフィン、5
24重量−のCsパラフィン、1a6重量%のす7テン及び3λ7重量%の芳香
族を含んだ。
用いた白金含有インジウム28M−5触媒は、約18日の操業期間後貢施例18
で用いたものであった。
下記の比較は、540℃(1000?)、446 kPa(50psig )及
び10 LH8Vで、入口で水素又はヘリウムの何れかとともに低オクタン改質
物を後処理するとき観察した結果を示す。
後処理改質物
原料5 : l Hz/HC5: I He/HC水素1重量% −−α2 L
6
C1”C41!lx5 L9
+
C,ガソリン 100.0 845 96.5c:RoN+o 67.7 89
.0 93.2Cs+芳香族2重量% 34.6 4a、9 57.4上記の結
果から、白金含有インジウム28M−5触媒による低オクタンパラフィン性改質
物の後処理は明らかにガソリンオクタンを改善することが分る。希釈流を共供給
することKより反応器中の水素分圧を低下させることは、芳香族の選択率を改善
し、より高いガソリンの収率及びオクタンの両者をもたらす。
実施例23
実施例2のP t /I n −Z S M 5を用いて、スチレンを含む芳香
族への窒素希釈剤中のn−オクタンの転換を触媒化した。より高い温度及びより
大きな希釈は、下記に示すように改善したスチレンの収率な生じた。
オクタンの圧力 温度2℃ 転換率 スチレンの収率10トル(L3kPa)
450 993 % 4−8%500 9a4% 17.9チ
538 9a4% 3λ2チ
lトル(133Pa) 550 99.4% 64.3%実施例24
実施例18で用いたPt/In28M−5触媒の他のサンプル(4a42%Si
、Z88チIn、α45%Na。
358 ppm At、Z3 %Pt )を用いて、流動点49℃(120?)
を有する重質中性2フイネート原料を脱ワツクスした。原料の性質を表4に示す
。
装入原料
H−NMRPCT 14.3
窒素−化学発光 7 ppm
塩基性窒素−TITN 31)pm
XRFによる硫黄、α002〜5チ PCT O,02API比重 3L5
屈折率液体 L458
引火点CLEVEオープンカップ 505動粘性率(100℃) 9.648
動粘性率(3001F)(149℃) 3.991シリカゲルによる芳香族
回収したチ 8λ98
残渣−15,44
損失−α58
非芳香族チ 8447
芳香族−1!1lL53
真空蒸留
最初の沸点 714’F(379℃)
5容量チ蒸留 8537(456℃)
lO容量チ蒸留 878?(470℃)20 t 890’F(477℃)
30 l 9057(485℃)
40 I 9217(494℃)
50 1 936?(502℃)
60 # 954下(512℃)
70 I 9797(526℃)
80 1 10107(543C)
90 I 1053”F(567℃)
95 I 1086ヱ(586℃)
回収チ 9&0
終 点 1126ア(608℃)
脱ワツクス化は、約538℃、1480kPa(200pstg )及びα5W
H8Vで連続流マイクロ反応器中で行われた。H3二油比はL9であった。生成
物の収率は以下の表5に示される。
表 5
脱ワツクス化からの生成物の収率
操業日数=48
潤滑油収率(650+F)(343+C)=615%ケロシン収率(330〜6
50?)(166〜343℃)=14.5%す7す収率(125−3307)(
52−166℃) = 19.0%全液体収率=96.(1
潤滑油及びケロシンの72クシヨンのクロマト/、FAは、ワックス状のパラフ
ィンが343十〇(650+7)範囲から蒸留物範囲に転換したことを示した。
343+c(sso+”F)の潤滑材料の流動点は、49℃(120″F)の原
料の流動点に比べて、−6℃(22?)であった。
その上、パラフィン性材料の蒸留物範吐への転換は、55の推定オクタン数を有
する高品質蒸留物を生成した。
実施例25
静的系中で合成した。4o02の2&5チ硅酸す) IJウム(Q−ブランド)
を、22501(1)水中の601の50%テトシメチルアンモニウムクロリド
、isrの5nC4115H2O,30t098 % &SO4及び60Fのテ
トラプロピルアンモニウムプロミドの溶液に加えた。混合物を攪拌し次に5日間
オートクレーブ中のポリプロピレン瓶に入れた。生成物は85チ結晶性ZSM−
5でありそして大きな5〜lOミクロンの結晶よりなった。この及び以下の製造
において、生成したゼオライトシリケートは、少くともα5ミクロンである少く
とも1個の結晶の大きさを有するという特徴を有し、それは8α4チ5i01、
α30 %A40xs 178 %Sn、200%Na。
Z70%C及びLO5%Nと分析された。
実施例26
他の錫含有28M−5サンプルを、170Fの脱イオン水にα699の5n(1
)Sonを溶解し次に&39 fのNaOHを加えることにより合成した。これ
に、a38tのテトラプロピルアンモニウムプロミドを加えた。混合物を300
m容ステンレス鋼オートクレーブに移し、16、Orの低アルミニウム含量シリ
カゲル(SPEXInd、)を攪拌しつつ加えた。この反応混合物により形成し
たとドロゲルを次のモル比により記述する。
S ion/Sn : Ego/Sn : OH−/B i(% : Na”/
S ion : TPA”/Sigh75:40: α30 : α35 :
αlOヒドロゲルを、冷却前攪拌(400rpm)L、つり5日間160℃で反
応させた。得られた結晶性生成物を濾過、洗浄及び乾燥により通常のやり方で処
理した。生成物ゼオライトのx!1回折分析は、それが100チ結晶性ZSM−
5であることを示した。SEMは、2ミクロンより大きい平均の結晶の大きさな
示した。
実施例27
方で合成したが、ただしS i 02 / S n比は150であり、そしてN
a”/SiO2はα31であった。結晶性28M−5生成物は、136%のSn
、α0025%のAt。
α93%のNa及び89.31チの灰分を含んだ。
実施例28
錫含有28M−5サンプルを実施例26と同様なやり方で合成したが、ただし5
iO1/Sn比は50であり、Na”/5iO1はα38であり、そして合成時
間は4日間錫含有ZSM−5サンプルを、38の3i01/Sn比、α40のN
a” / S i Ox比で合成し、合成時間は3日であった。
錫の導入は、実施例25〜19のゼオライト合成中に達成され、即ち錫塩は高シ
リカZSM−5合成混合物に直接加えられた。81Mゲータは、顕著な割合の錫
が形成した大きな結晶の外側に存在することを示唆している。
それにもかかわらず、若干の錫はZSM−5結晶の内側にあるのに違いない。そ
れは、それがそれ自体結晶内である白金の選択率を修飾するからである。
実施例30
実施例25−29のシリケートへの白金の導入が行われた。合成したままの錫シ
リケートを520℃で先ず窒素申送に空気中でか焼した。か焼した材料は室温で
水性”CNHs)acL雪とイオン交換した。代表的には、シリケ−ト12当り
15〜20岬を非酸性水性媒体中に用いた。
白金テトラミン含有シリケートを次にα5℃/分で350℃に酸素中でか焼した
。
白金導入後の実施例26の錫シリケートの元素分析は、pt=α92%、5n=
2−7’4.Na=α89%を示した。
白金導入後の実施例25の錫シリケートの元素分析は、pt=α65チ、Sn
ミ2〜7 %、Na 〜0.89チを示した。
白金導入後の実施例27の錫クリケートの元素分析は、pt=α80%、5n=
154%、At=311)pmであった。
実施例31
100−のメタノール中の11.3fの5nC41争H!Oの溶液を形成した。
その溶液に、H−ZSM−5(70:1のシリカ:アルミナ比)20fを加えた
。次にZ5MtのH*PtC4(13f )の水溶液な又溶液に加えた。混合物
を4時間放置した。生成物をデカンテーションし、10X100ad3−A変性
アルコールにより洗いそして100dの3−A下1晩放置した〔3−AはLin
deによる除湿剤である〕。生成物をデカンテーションし、100dの3−AK
より洗いそして100℃でオーブン中で乾燥した。
実施例31の組成物は酸性であり従って本発明の一部ではなかった。5!厖例3
1の組成物は、下記に示すよ5に本発明の非酸性白金dZsM−5とは異る性質
を示した。
上記の組成物において、ヘキサンが原料でありそして前記の表においてアルファ
として示された数値は、ヘキサン転換活性の目安として用いられる。前記の結果
から、本発明による組成物は実施例31の組成物よりも大きなヘキサン転換活性
を示し、そしてアルファ値テス)において本発明の触媒はベンゼンへのへキサン
の転換について大きな選択率を示したことが注目される。
実施例32
n−へブタ/をトルエンへに芳香族化するための実施例30の触媒のあるものの
能力を、音素中リヘプタンで538℃及び30トル(4kPa )で評価した。
ヘプタンを、15〜20℃でヘプタンを含む蒸発器を通る窒素流中で反応器に導
入した。これらのPt728M−5触媒中の錫の存在は、トルエン収率な非常に
増大させそして形成するメタンの量を抑制した。得られたデータの成るものを下
記に示す。スカンジウム、チタン及び硼素含有P t /Z S M −5触媒
(同様なやり方で製造された)を比較の目的で含む。示した収率は、水素のない
重量基準による。
Pt/ljn ZSM−5実施例27 9L’7% 65% 53157.89
6Pt/Sn ZSM−5t 25 95.1% L5% 823% 8a5チ
Pt/SnZSM−5 # 26 97.7% α3% 99% 97.7%P
t/SnZSM−5 # 2899.7% 0.6’ip 945% 94J3
チPt/SnZSM−5 129 9&49J α2% 9a4チ 9&1チP
t/ScZ’%!−5 5に3% 154% 37.54 3%9%Pt/’r
i ZaM−59%1% l&956 3α6チ 31J3チPt/B−ZSM
−594,7’ir 19.6 % 2%6% 3α2%実施例33
実施例26及び29の白金交換触媒を用いて、窒素中540℃(1000?)及
び大気圧(i 00 kPa )で沸点範囲82〜121tl:(180−25
0?)の水素処理アラブ軽質す7?のリホーミングを行った。結果を下記に示す
。
触媒 Pt/Sn−ZSM−s Pt/Sn−ZSM−5SnZSM−5源 実
施例26 実施例29WH8V 4.Oz。
N雪/EC34
原料組成物 生成物(H−のない重量基準)C1−C400,74チ α69%
2−MeC5g、35% 5,75チ 5.31 %3−MeCs 7.11%
4.32% &88%n Ce 24.22% 127% 5.13%ベンゼ
ン 112% 24.35% 24.83チ2−MeC藝 a41% &24チ
4.69チ3−MeCl 7.22% 3.90% 3..52%n−C7i
7.05% L21チ 3.17%トルエン &23チ 2L62チ 24.2
1%芳香族への正パラフィンの選択的転換が観察された。
実施例34
伸長軽質ナフサリホーミング実験を、第5図に示すように実施例26のα9チP
t/Sn −Z S M −5触媒により行った。初めの入口温度は527℃で
あり、これは次第に550℃に上昇した。wnsvは初め135であり後でLO
であった。ベンゼン及びトルエンの両者のオンラインGC収率は第5図に示され
るe C)〜CI軽質気体の形成は全く低く、45時間の操業で、形成した軽質
気体は約α6チであり、そして300時間の操業で約15チであった。
実験を通して、液体生成物を約−40’CでCaC4−氷浴中に果めた。液体の
全回収は、原料の90〜92重量%であった。集めた種々の7ラクシヨンの測定
したりす−チオクタンの評点(ROM+O)は、操業1日後の97から12日後
の92以上に及んだ。エージングの速度は、1日当り%より低いオクタン数であ
った。液体生成物は、44〜33に及ぶそれらの臭素数により示されるように、
かなりの量のオレフィンを含んだ。
これらの白金/錫ZSM−5触媒の非常に高い芳香族化の選択率及び添加した水
素のないそれらの見掛けの安定性は、それらをリホーミング触媒の理想的な資格
のあるものとする。
実施例35
水素処理した06〜C7軽質ナフサの芳香族化を、大気圧及びIWH8Vで1の
H,/HC比で水素中L6%Pt/Sn−ZSM−5(その分析はL6%Pt;
&O8n;α64Na及び59 ppm以下のAt201を示した)により調べ
た。温度は14日間520〜538℃に及んだ。液体生成物は、原料に基づいて
90重量%より良い収率で回収された。集めた生成物のROMは97〜98であ
った。
上記の実験を°239 kPa (20psig )及び538〜550℃で続
けた。操業25日後に85重量%の収率で回収した液体生成物は、97のRON
及び83のMON(モーターオクタン数)を示した。
実施例36
7リカ結合押出し物Pt/Sn−ZSM−5を製造しナフサリホーミングに用い
た。高シリカ錫含有ZSM−5を前述のように合成した。それはα84チのC1
α61チのN、!L31%のSn1α0057−のAt%LO4チのNa及び7
g、9%の5iO1を含んだ。35%のシリカ結合剤を含むシリカ結合押出し物
は米国特許第4582815号により製造した。
乾燥押出し物を540℃(1000?)で窒素中でか焼し久K P t (NH
s )4C4によりイオン交換した。白金含有触媒を次に350cでO,中でか
焼した。最終の触媒組成物は、α78チのPt、3.66%のSn、α33チの
Na及びα23%のAt、03であった。
予め処理されたC@/ Cy軽質す7すを、IWH8V、大気圧及び538℃で
1のI(、/FIC比で水素中で上記の触媒により改質した。90重量%より高
い収率で回収した液体生成物は、95.6のROMを有する。
実施例37
25%のC$及び20%のCo)の混合物を、大気圧、1WH8V及び538℃
テ1 ノHz /HC比で水素中fPt/Sn−ZSM−5(その分析は15%
Pt ; 17チSn:α6%Na及び72 ppm At、O,を示した)触
媒により改質した。84%の収率で回収した液体生成物は11000ROを有し
た。Sn−ZSM−5は実施例26に従って製造した。
実施例38
n−へブタン及びメチルシクロペンタ/の3:1重を比よりなるモデル原料を、
15%のPt、17%のSn。
α63チのNa及び72 pりm ’) A−k(hを含む非酸性pt/Sn−
ZSM−5触媒により改質した。条件は、IWH8Vs 860 kPa (1
10pstg )及び538℃であった。用いた希釈剤の比は、4:1:1及び
6:1:1のNm : Hz : HCであった。希釈剤の比が増大したとき、
芳香族(トルエン)の収率は増加し一方残存する未反応へブタンの量は減少した
。同時に、CI”’CI軽質炭化水素への損失は6.5重量%から40重量%に
減少した。
実施例39
実施例36のPt/Sn−ZSM−5を用いて、L2fの触媒を含む流下ガラス
反応器を使用するn−ペンタンの脱水素を行った。ペンタンを、0℃でペンタン
を含む蒸発器を通る窒素流中で反応器に導入した。反応を538℃、1大気圧(
100kPa )の圧力及び窒素中の27kPa(200)ル)ペンタンで行っ
た。
約20時間の操業後、n−ペンタンの転換率は68チであり、C4炭化水素への
損失はL7チより少なかった。
操業15〜231時間で集めた液体の組成の分析は、下記の表6に示す。
表 6
液体生成物の組成
n−ペンタン 25.5%
イソ−ペンタン L3チ
ベンテン−16,7チ
トランスーベンテンー2 1日6%
シスーペンテンー2 9.3チ
3−メチルブテン−1α9%
2−メチルブテン−14,4チ
2−メチルブテン−2&0チ
シクロベンタン 0.4チ
シクロベンテン L5%
シクロペンタジェン z9%
非項状ジエン 1&O%
脱水素及び脱水素環化がこの触媒により水素化分解と有効に競合し、さらにそれ
らが又骨格異性化より優越していることを、結果は示疑する。
回収した液体生成物の測定したROMは97.1であった。ペンタンの脱水素生
成物の実際のROMは、全生成物がなお630ROMを有する25チのn−ペン
タンを含んだので、より高いはずである。
笑施例40
音素中のエチルベンゼン〔約10トル(L3kpa))の流れを、大気圧、a4
WH8V及び538℃テ、L8% P t/Sn −Z S M 5触媒の上に
通した。オンラインGC分析は、89チの選択率で74チのスチレン収率を実施
例40で用いた触媒のエージングしたサンプルを用いて、水素に関して4:1:
1の比でNX及びH,の混合物中で大気圧、1WHTV及び538℃で3−メチ
ルペンタンの脱水素を研究した。20チの転換率で、メチルベンテンへの選択率
は約65チであった。
実施例42
実施例41の触媒を用いて、同様な条件下でメチルシクロペンタンの脱水素を研
究したが、ただし全圧は790kPa (100psig )であった。18%
の転換率で、メチルシクロペンテンを約45−の選択率で主な生成物として観察
した。
非酸性錫修飾Pt/ZSM−5触媒によるオレフィン性及び環状のCs炭化水素
への脱水素を経るn−ペンタンの品質向上は、同時に全蒸気圧を低下させつつ、
このフラクションのオクタン向上の手段としてペンタン異性化の魅力のある別法
を提供するように見える。
インペンタン及びn−ペンタンの平衡混合物へのn −ペンタ/の異性化が約8
7のROMを有する混合物を生ずるが、脱水素及び脱水素環化は、25チのn−
ペンタンを含むのにかかわらず970RO?l’)液体を生成した。
Pi/SnZSM−5により形成した生成物の約10%は、シクロペンチル化合
物よりなり、33チは線状オレフィン、13チは枝分れしたオレフィン及び約1
6%は非環状ジエンであった。
実施例43
タリウムZSM−5は、17α6fの脱イオン水に0.85fのTtNOxを溶
解し次に’tostのNaOHベレットを加えることにより合成した。すべての
塩基が溶解した後、6.38Fのテトラプロピルアンモニウムプロミド(TPA
Br)を加えた。得られた溶液を300M!容のステンレス鋼オートクレーブに
移しそして16.Orのシリカゲル(5PEX Ind、 )を溶液中に攪拌し
つつ加えた。
生成したヒドロゲルは下記のモル比により記述できる。
S ioz /T40 : Ego/S ioz : OH−/S ion :
Na”/S ion :150 40 α20 α21
TPA”/SiO鵞
α10
ヒドロゲルを、400rpmで攪拌しつつ160℃で4日間オートクレーブ中で
加熱した。生成物を濾過し、洗いそして乾燥した。XMA回折分析は、それが1
00%結晶性ZSM−5であることを示した。
元素分析は、ZSM−5生成物中に&26チのC1L88チのH1α74%のN
1α34チのNa、433チの’rt% 80.65−のSiO鵞及び0.00
95チのAtの存在を示した。
触媒の製造は以下のように行われた。合成したままのタリウムクリケートを52
0℃で先ず窒素申送に空気中でか焼した。か凭したゼオライトは、z43チのA
t138 ppmのAt及び4:LIFlのSiを含んだ。
白金を室温でPt(Nus)ac4 (ls W / tゼオライト)とのイオ
ン交換により導入した。水素中のTGAアンモニア滴定は、0.67%のptの
存在を示した。白金含有ゼオライトを次に350℃に酸素中でQ、5℃/分で加
熱し、その温度で1時間保った。
実施例44
実施例43の触媒の「非酸性」の性質は、高収率でトルエンへのn−へブタンの
芳香族化のその能力により確められた。窒素中538℃及び4 kPa (30
)ル)のへブタンで、トルエンは99+チの転換率で83〜88%の選択率で形
成した。ベンゼン士トルエンの全収率&ま、90チより高かった。
実施例45
実施例43の触媒を用いて、沸点範囲82〜121℃(180〜250″F)の
水素処理アラブ軽質ナフサのリホーミングを研究した。反応をL8WH8V及び
z2のN、/He比で大気圧で538℃で行った。得た結果&1次の通りである
。
原 料 生成物 転換チ
C1〜c、 OQ、4
メチルペンタン 16,5 11.6 30チn−へキサ7 24.2 12−
2 50%メチルヘキサン 15.6 11.8 24チn−へブタン 17.
1 7.2 58%ベンゼン ml 14.0
トルエン 3.2 115
上述の結果は、非常に少いCI −C,気体生成とともに非常に選択的な芳香族
の形成を示す。
実施例46
鉛含有ZSM−5を合成した。溶液人は、33&8Fの脱イオン水に3.31P
のPb (Now )zを溶解することにより製造した。浴液Bは、300Fの
脱イオン水KIZ42のNaOHを溶解することにより製造した。2λ94fの
TPAプロミドを次に浴液BK溶解し、次に溶液AK注いて。6αOtのシリカ
ゲル(5PEX Ind、 )をIL容のステンレス鋼オートクレーブに入れた
。溶液をオートクレーブに移し、混合物をオートクレーブを密封する前に2分間
攪拌した。攪拌及び加熱を直ちに開始した。
形成したヒドロゲルの組成は、下記のモル比で記述される。
S ion/Pb : N2 O/S ion : O「/S ion : N
a”/S ioz : TPA”/S 1on90 40 α30 α34 α
10
ゼオライトの結晶化は、4日間400 rpmで攪拌しつつ160℃で行われた
。生成物Z8M−5の分析は、7、96 %のC5α7−のN1 α97−のN
a、40%のPb、8a4g%の灰分及び2351)pmの*4o=であった。
白金の導入は、実施例43におけるそれと同様なやり方で行われた。
−口
C5+YIELD、WT PCT
GCAREA PERCENT
手続補手続補正式)
%式%
1、事件の表示
PCT/US88103944
2、発明の名称
脱水素及び脱水素環化触媒、その合成及び用途3、補正をする者
事件との関係 “特許出願人
名称 モービル オイル コーポレーション4、代理人
6、補正の対象
7、補正の内容
国際調査報告
l″+waaw″′l“2°””” PCT/IJS8B103944特表千3
−501942 (19)
Claims (10)
- 1.水素化/脱水素金属及びインジウム、錫、タリウム又は鉛を含む非酸性結晶 性微孔質材料を含む触媒組成物。
- 2.該水素化/脱水素金属が組合わせの0.1〜20重量%を占め、そして該イ ンジウム、錫、タリウム又は鉛が組成物の0.05〜20重量%を占める請求項 1記載の組成物。
- 3.水素化/脱水素金属が第VII族金属、クロム及びバナジウムから選ばれる 請求項1記載の組成物。
- 4.水素化/脱水素金属が白金である請求項1記載の組成物。
- 5.非酸性結晶性微孔質金属がゼオライトである請求項1記載の組成物。
- 6.ゼオライトが0.1重量%より少いアルミニウムを含む請求項5記載の組成 物。
- 7.ゼオライトがZSM−5,ZSM−11,ZSM−12,ZSM−23,Z SM−35,ZSM−48,ZSM−50,ZSM−20及びゼオライトベータ から選ばれる請求項5又は6記載の組成物。
- 8.少くとも2個の炭素原子を有する炭化水素反応物を脱水素する方法において 、該反応物を水素化/脱水素条件下で請求項1記載の触媒組成物と接触させ、そ して反応物と同一の数の炭素原子をしさらに少くとも2個の水素原子により変化 されその元の水素含量を低下した生成物を生成することよりなる方法。
- 9.反応物が少くとも6個の炭素原子を有ししかも反応が少くとも或る脱水素環 化を含む請求項8記載の方法。
- 10.反応物がナフサでありそして生成物が反応物より大きいオクタン数を有す る請求項8又は9記載の方法。
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