JPH0639410B2 - プロピレンを主成分とする低級オレフィンの製造方法 - Google Patents

プロピレンを主成分とする低級オレフィンの製造方法

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JPH0639410B2
JPH0639410B2 JP1004185A JP418589A JPH0639410B2 JP H0639410 B2 JPH0639410 B2 JP H0639410B2 JP 1004185 A JP1004185 A JP 1004185A JP 418589 A JP418589 A JP 418589A JP H0639410 B2 JPH0639410 B2 JP H0639410B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、パラフィンを主体とする炭化水素の接触転化
方法に関する。さらに詳しくは、銀または銀およびリン
を担持した結晶性アルミノシリケートゼオライトを触媒
として用いることにより、パラフィンを主体とする炭化
水素を効率よく転化して、石油化学原料として価値のあ
るプロピレンを主成分とする低級オレフィンを製造する
方法に関する。
(従来の技術) 従来より種々の炭化水素原料を固体酸触媒、特に結晶性
アルミノシリケートゼオライトと接触させ、クラッキン
グ、異性化、不均化、ハイドロクラッキング等の反応を
用いて転化させることはよく知られている。
代表的なものとして、Y型ゼオライトを用いて重質油等
をガソリン留分に転化することは石油精製で広く実施さ
れている。また、近年、各種プロトン型ゼオライトを用
いて軽質石油留分を低級オレフィンに転化する方法が提
案されている。
例えば、特開昭51-57688号公報、特開昭60-178830号公
報などがある。また石油学会誌28巻、NO.3(1985)
“ゼオライト触媒による炭化水素の接触分解”にn−ペ
ンタンの接触分解を各種ゼオライト触媒を用いて、その
形状選択的触媒としての性質が広汎に解明されている。
さらに、特開昭59-148728号公報、特開昭59-152334号公
報および特開昭62-285987号公報では金属担持ゼオライ
ト触媒を用いて脂肪族炭化水素を芳香族炭化水素に転化
する際に、C〜Cのオレフィンも副生することを記
載している。
(発明が解決しようとする課題) 近年、樹脂原料としてプロピレンおよびプロピレンを主
成分とする低級オレフィンの需要が高まりつつある我国
において、これらの生産は主としてナフサの熱分解によ
るエチレンプラントからの副生物、あるいは接触分解ガ
ソリンを得るFCCプラントからの副生物等に頼ってい
るが、いずれも副生物であるために高い収率で得ること
は望めず低収率に限定されるので、主製品の需要が伸び
なければプロピレンおよびプロピレンを主成分とする低
級オレフィンが不足するという問題点があった。そこで
プロピレンを主成分とする低級オレフィンを効率良く製
造する方法が望まれるが、公知の方法は、いずれも満足
できるものではない。
例えば、Y型ゼオライト、フェリエライト、モルデナイ
トを用いる接触転化法では、メタン、エタン、プロパン
等の低級オレフィンが主に生成し、またZSM−5型ゼ
オライトを用いる方法では、メタン、エタン、プロパン
等の低級オレフィン、および芳香族炭化水素が主に生成
している。さらに、金属イオンによるイオン交換処理を
行うか金属酸化物を担持させたゼオライトを用いる芳香
族炭化水素を製造する方法(特開昭59-148728号公報、
特開昭59-152334号公報および特開昭62-285987号公報)
では、芳香族炭化水素が主生成物であって、オレフィン
も副生するとはいえ、芳香族炭化水路の選択率が比較的
低くオレフィンの副生率が比較的高い場合には転化率が
低下する傾向にある。このように、いずれの方法によっ
ても問題点は解決できなかった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、パラフィ
ンを主体とする炭化水素の接触反応により、プロピレン
を主成分とする低級オレフィンを高収率ですなわち高選
択率かつ高転化率で製造することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討を
行った結果、パラフィンを主体とする炭化水素原料の接
触反応において、特定の金属を特定量担持した結晶性ア
ルミノシリケートゼオライトを触媒とし、特定の接触時
間内で反応を行うと、驚くべきことにパラフィンや芳香
族炭化水素の生成が抑制されて、目的とするプロピレン
を主成分とする低級オレフィンが高収率、すなわち高選
択率かつ高転化率で得られることを見出した。
すなわち、本発明は、炭素数3〜10のパラフィンを主体
とする炭化水素の接触反応によりプロピレンを主成分と
する低級オレフィンを製造するに当り、0.1〜50重量%
の銀を担持した結晶性アルミノシリケートゼオライトを
触媒とすること、かつ原料パラフィンと触媒の接触時間
は1.0秒以下であること、または銀担持結晶性アルミノ
シリケートゼオライトがさらに0.1〜5.0重量%のリンを
担持していることを特徴とするプロピレンを主成分とす
る低級オレフィンの製造方法に関する。
さらに詳述すると、本発明の接触反応において原料とし
て用いられる炭化水素は、炭素数3〜10のパラフィンま
たは該パラフィンを主成分として含有する炭化水素であ
る。具体的には、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、
n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキ
サン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等のパラフ
ィン、これらの混合物を主体とするナフサ等で、炭素数
4以上であって沸点150℃以下のものが好ましい。
本発明に用いられる触媒の構成要素の1つである結晶ア
ルミノシリケートゼオライトとしては、X型ゼオライ
ト、Y型ゼオライト、モルデナイト、フェリエライト、
オフレタイト、エリオナイト、オフレタイトとエリオナ
イト構造が混在するゼオライト、ZSM−5型ゼオライ
トなど、またはこれらの水素イオン型が挙げられる。
特に好ましいものとしては、SiO2/Aモル比
(以下モル比を表す)25以上のZSM−5型ゼオライ
ト、およびオフレタイトとエリオナイト構造が混在する
ゼオライトが挙げられる。ZSM−5型ゼオライトを使
用する場合、反応生成物は結晶構造中のSiO2/A
比により左右され、SiO2/A比が小さいと高
活性のため、転化率は高いもののメタン、エタン、プロ
パン等の低級パラフィンや芳香族炭化水素の選択率が高
く、プロピレン等の低級オレフィンの選択率は低い。一
方、SiO2/A比が大きくなると低活性のため転
化率が低下する。従って本発明においてNaなどの陽イオ
ン状態のZSM−5型ゼオライト(以下NaZSM−5型ゼ
オライトと記す)を水素イオン型に変換したZSM−5
型ゼオライト(以下HZSM−5型ゼオライトと記す)
を用いる場合は、SiO2/A比は25〜800が好ま
しく、さらに好ましくは、35〜600である。
結晶性アルミノシリケートゼオライトに担持させる金属
は、一般にその担持量が少ない場合はエタン、プロパン
等の低級パラフィンが多く、逆に担持量が多い場合はメ
タンおよび芳香族炭化水素が主に生成する傾向がある。
従って本発明の目的であるプロピレンを主成分とする低
級オレフィンを多く生成させるためには金属の担持量の
調整が重要である。
本発明方法において、上記ゼオライトに担持される金属
は銀である。ゼオライトに対する銀の担持量は0.1〜50
重量%、好ましくは0.2〜20重量%である。原料炭化水
素と触媒との接触時間は通常1.0秒以下が適当である。
上記担持量および接触時間の範囲から若干はずされた条
件下で反応を行った場合でも、プロピレンを主成分とす
る低級オレフィンの収率はそう低くはならないが、本発
明の有する優れた効果、すなわち、50%以上の高収率を
維持するのは困難である。
銀を担持させる方法は、通常行われているイオン交換
法、含浸法、混練り法等の手段で行うことができる。使
用する金属塩は通常入手できるもの、例えば硝酸銀、酢
酸銀、硫酸銀が挙げられる。銀の担持処理を行った結晶
性アルミノシリケートゼオライトは、通常行われている
方法で焼成することができる。焼成温度は300〜800℃、
好ましくは400〜650℃、焼成時間は0.1〜20時間、好ま
しくは0.5〜10時間である。
なお、上記した銀の担持量はいずれも金属として計算し
た値である。
また結晶性アルミノシリケートゼオライトに、上記銀と
併わせてリンを担持させると、上記銀の特性をそこなう
ことなく、コークの生成を抑制することができ、また高
温度のスチームに対する安定性が向上する。このような
作用をするリンの担持量は元素として0.1〜5.0重量%の
範囲内である。リンの担持は結晶アルミノシリケートゼ
オライトに銀を担持する前に行ってもよいし、担持した
後に行ってもよい。担持方法は上記銀の場合と同様であ
る。使用するリン化合物としては、リン酸、リン酸水素
二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムおよびその
他の水溶性リン酸塩が好ましい。
また、結晶性アルミノシリケートゼオライトは多孔物
質、例えばアルミナ、シリカ、ケイソウ土、粘土、ジル
コニア、チタニア、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネ
シア、シリカ−ジルコニア、シリカーチタニア等と混合
して用いてもよく、この場合は、上記銀の担持前、また
は担持後のいずれの場合に混合処理を行ってもよい。
本発明方法の反応温度は350〜700℃、好ましくは400〜6
50℃、さらに好ましくは450〜600℃である。反応温度が
350℃に達しない場合は原料パラフィンの転化率が低
く、700℃を越えるとメタンおよび芳香族炭化水素が多
く発生し、かつコークの生成の急増するので好ましくな
い。
本発明方法は固定床式、流動床式あるいは気流搬送式等
反応様式は問わない。また、搬送用気流等としては、例
えば炭酸ガス、ヘリウム、チッ素、スチーム、酸素を実
質的に含まない煙道ガス等を用いるのが好ましい。
(発明の効果) 本発明方法においては、触媒を結晶性アルミノシリケー
トゼオライトとし、それに銀を特定の比率で担持させる
ことにより、低級パラフィンおよび芳香族炭化水素の生
成を抑えてプロピレンを主成分とする低級オレフィンの
選択率を55〜80重量%と著しく高め、しかも原料のC
〜C10パラフィンの転化率も常に70%以上に高めるこ
とができるので、プロピレンを主成分とする低級オレフ
ィンの収率を50%以上とすることができる。
また、銀とともにリンを担持した触媒を用いると、リン
を担持しない触媒を用いた場合に比し、コークの生成が
抑制され、また高温度のスチームに対する安定性が向上
し、例えば、原料が水分を含んでいる場合、スチームの
発生を伴う触媒の再生時または搬送気流として高温度の
スチームを使用した場合等にも、これらの触媒の寿命が
短縮されることはないので、かかる場合でもプロピレン
を主成分とする低級オレフィンを経済的に製造すること
ができる。
(実施例) 以下実施例などにより本発明をさらに具体的に説明する
が、これらによって本発明が限定されるものではない。
実施例1 HZSM−5型ゼオライト(SiO2/A=200)
を15重量%の硝酸銀溶液に浸漬した後乾燥し、空気中
550℃で5時間焼成して、銀を3.0重量%担持する触媒を
調整した。
石英反応管(内径4mmφ)に24〜32メッシュに整粒した
触媒0.3cc(200mg)を充填し、空気流通下において600℃
で1時間加熱した。次に大気圧でのヘリウムガス流通下
(5000m/hr、NTP、以下においても同じ)で550
℃にした後、n−ヘキサン1μを注入して接触時間0.
07秒で接触反応を行った。反応生成物は、ガスクロマト
グラフを用いて分析した。結果を以下の実施例2,3お
よび比較例1の結果とともに第1表に示す。
実施例2 HZSM−5型ゼオライト(SiO2/A=200)
を0.1N硝酸銀溶液を用いて90℃の温度において、50時間
処理を行った。水洗、乾燥後、空気中550℃、5時間焼
成して触媒を調製した。触媒は銀を1.6重量%担持して
いた。この触媒を用いて実施例1と同じ条件で接触反応
を行った。
実施例3 銀の担持量を0.2重量%に変えた他は実施例1と同じ条
件で接触反応を行った。
比較例1 実施例1で用いたゼオライトに銀を担持させることなく
触媒とし、実施例1と同じ条件で接触反応を行った。
実施例4 HZSM−5型ゼオライト(SiO2/A=50)に
銀を5.0重量%担持させ、反応温度を500℃に変えた他は
実施例1と同じ条件で接触反応を行った。結果を実施例
5および比較例2の結果とともに第2表に示す。
実施例5 銀の担持量を20.0重量%に変えた他は実施例4と同じ条
件で接触反応を行った。
比較例2 実施例4で用いたゼオライトに銀を担持させることなく
触媒とし、実施例4と同じ条件で接触反応を行った。
実施例6 オフレタイト−エリオナイト混在ゼオライト(東ソー株
式会社品、SiO2/A=8.0)の水素イオン型に
銀を5.0重量%担持させて触媒とし、実施例1と同じ条
件で接触反応を行った。結果を比較例3の結果とともに
第3表に示す。
比較例3 実施例6で用いたゼオライトに銀を担持させることなく
触媒とし、実施例1と同じ条件で接触反応を行った。
実施例7 HY型ゼオライト(SiO2/A=4.8)とシリカ
−アルミナ(38%A・62%SiO2)を20:80の割
合で混合し、銀を3.0重量%担持させたものを触媒と
し、反応温度を600℃に変えた他は実施例1と同じ条件
で接触反応を行った。結果を比較例4の結果とともに第
3表に示す。
比較例4 実施例7で用いたゼオライトに銀を担持させることなく
触媒とし、実施例7と同じ条件で接触反応を行った。
実施例8 原料の炭化水素をn−ペンタンに変え、触媒の銀担持量
を1重量%に変えた他は実施例1と同じ条件で接触反応
を行った。結果を以下の実施例9および10の結果とと
もに第4表に示す。
実施例9 原料の炭化水素をn−ヘプタンに変えた他は実施例1と
同じ条件で接触反応を行った。
実施例10 原料の炭化水素をナフサ(比重0.700、組成:パラフィ
ン81重量%、ナフテン12重量%、芳香族炭化水素7重量
%)に変えた他は実施例1と同じ条件で接触反応を行っ
た。
なお、転化率および生成物分布中のパラフィンおよび芳
香族は次のようにして求めた。転化率の計算に当っては
原料ナフサ中に存在するC〜Cパラフィンは少量で
あるので無視し、反応器から流出したガスの組成を分析
し、存在するC以上のパラフィンおよびナフテン(1
6.8%)は全量未転化分とし、反応器流出物中に存在す
る芳香族(18.0%)は原料中に存在した量よりも多いの
で原料中に存在した7%をそそまま未転化分としその合
計23.8%を未転化率とした。したがって転化率は76.2%
となる。次に生成物分布中のパラフィンは、したがって
反応器流出物から上記の未転化分を除外した系を基準に
してその中に含まれるC〜Cパラフィン量である。
芳香族は上記したように、この反応により生成した芳香
族量11.0%(反応器流出物中の芳香族分から未転化の芳
香族分7.0%を除いたもの)を生成物中の分布に換算す
るため0.762で除して求めた。
実施例11 HZSM−5型ゼオライト(SiO2/A=50)を
5重量%のリン酸水素二アンモニウム溶液に浸漬した後
乾燥し、空気中550℃で5時間焼成して、リンを1.0重量
%担持させた。これを実施例1と同じ条件で銀を5.0重
量%担持させた後24〜32メッシュに整粒し、これらを、
そのスチームに対する安定性を検討するために、ステン
レス反応管に充填して600℃の温度で25時間スチームの
処理をした後、実施例1と同じ条件で接触反応を行っ
た。結果を第5表に示す。
比較例4 HZSM−5型ゼオライト(SiO2/A=50)を
実施例13と同じ条件でスチーム処理した後、接触反応を
行った。結果を第5表に示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数3〜10のパラフィンを主体とする炭
    化水素の接触反応によりプロピレンを主成分とする低級
    オレフィンを製造するに当り、0.1〜50重量%の銀を担
    持した結晶性アルミノシリケートゼオライトを触媒とす
    ることを特徴とするプロピレンを主成分とする低級オレ
    フィンの製造方法。
  2. 【請求項2】該結晶性アルミノシリケートゼオライト触
    媒がさらに0.1〜5.0重量%のリンを担持している請求項
    1記載のプロピレンを主成分とする低級オレフィンの製
    造方法。
JP1004185A 1989-01-11 1989-01-11 プロピレンを主成分とする低級オレフィンの製造方法 Expired - Lifetime JPH0639410B2 (ja)

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