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JPH07116449B2 - 結晶性シリケートを用いた炭化水素の転化方法 - Google Patents

結晶性シリケートを用いた炭化水素の転化方法

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Publication number
JPH07116449B2
JPH07116449B2 JP5197624A JP19762493A JPH07116449B2 JP H07116449 B2 JPH07116449 B2 JP H07116449B2 JP 5197624 A JP5197624 A JP 5197624A JP 19762493 A JP19762493 A JP 19762493A JP H07116449 B2 JPH07116449 B2 JP H07116449B2
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JP
Japan
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crystalline silicate
metals
weight
hydrocarbon
catalyst
Prior art date
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JP5197624A
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JPH073272A (ja
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治仁 佐藤
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は結晶性シリケートを用い
た炭化水素の転化方法に関し、詳しくは原料混合物に特
定の結晶核を存在せしめることによって得られた結晶性
シリケートを触媒として用いて低級炭化水素を液状炭化
水素へ転化せしめる方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
ZSM−5系ゼオライトをはじめとして様々な組成,構
造の結晶性シリケートが開発されており、またその製造
法もいくつか知られている。しかし、これらの方法は、
シリケートの結晶を製造するにあたって、窒素,酸素含
有有機化合物等の結晶化剤を加えることが要求されてお
り、その結果、製造コストが上昇したり、あるいは得ら
れる結晶性シリケート中に窒素が残存し、様々な障害を
生じるなどの欠点があった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の如き結
晶化剤を使用することなく、代わりにモルデナイトおよ
び/またはX型ゼオライトからなる結晶核を用いること
により得られた結晶性シリケートを触媒として用いるこ
とを特徴とする炭化水素の転化方法である。
【0004】すなわち本発明は、低級炭化水素を触媒と
接触させて液状炭化水素に転化させる方法において、
(A)ケイ素化合物、(B)アルカリ金属および/また
はアルカリ土類金属の化合物、(C)周期律表第III,I
V, V,VIBおよびVIII族に属する金属から選ばれた1
種以上の金属(ただし、アルミニウム1種だけの場合を
除く。)の化合物および(D)水よりなる原料混合物を
モルデナイトおよび/またはX型ゼオライトからなる結
晶核の存在下で結晶性シリケートが生成するに必要な温
度および時間反応させて製造した、酸化物の形態の組成
が、一般式
【0005】
【化2】
【0006】(式中、Mは水素、アルカリ金属およびア
ルカリ土類金属から選ばれた1種以上の元素、Zは周期
律表第III,IV, V,VIBおよびVIII族に属する金属から
選ばれた1種以上の金属(ただし、アルミニウム1種だ
けの場合を除く。)を示す。またmはMの原子価、nは
Zの原子価を示し、a,bは次の範囲で選定されるもの
である。0<a≦0.1,0<b≦0.1)で表わさ
れ、かつ、後記第1表に示すX線回折パターンを示す構
造を有する結晶性シリケートを触媒として用いることを
特徴とする炭化水素の転化方法を提供するものである。
【0007】本発明の方法における原料混合物の(A)
成分であるケイ素化合物としては、通常の結晶性ゼオラ
イトの合成に用いられるものであれば特に制限はなく、
シリカ粉末,ケイ酸,コロイド状シリカ,溶解シリカな
どがある。溶解シリカとしては、Na2 OまたはK2
を1モルに対して、SiO2 1〜5モルを含有する水ガ
ラスケイ酸塩,アルカリ金属ケイ酸塩などがあげられ
る。
【0008】また、原料混合物の(B)成分は、アルカ
リ金属および/またはアルカリ土類金属の化合物である
が、ここでアルカリ金属化合物としては、一般に水酸化
ナトリウム,水酸化カリウムなどが用いられ、さらに、
ケイ酸ナトリウムとして(A)成分のケイ素化合物の供
給源を兼ねることもできる。特にアルカリ金属としては
ナトリウムが望ましく、このアルカリ金属はM2 Oとし
てシリカ(SiO2 )1モルに対して、0.01〜50
モル、好ましくは0.1〜10モルの割合で使用され
る。一方、アルカリ土類金属化合物としては、硝酸塩,
塩化物などの水溶性の化合物、例えば硝酸カルシウム,
塩化カルシウムなどがある。このアルカリ土類金属は、
MOとしてシリカ(SiO2 )1モルに対して、0.0
05〜25モルの割合で使用される。
【0009】続いて、(C)成分は周期律表第III,IV,
V,VIBおよびVIII族に属する1種以上の金属(ただ
し、アルミニウム1種だけの場合を除く。)の化合物で
ある。これらの金属の例としては、ホウ素,アルミニウ
ム,インジウム,白金,ヒ素,アンチモン,イットリウ
ム,ジルコニウム,バナジウム,クロム,モリブデン,
鉄,ルテニウム,パラジウムが好ましく、さらにガリウ
ム,ゲルマニウム,スズ,リン,ビスマス,ランタン,
チタン,タングステン,コバルト,ニッケル,ロジウ
ム,イリジウム,オスミウムなども使用することができ
る。これらの金属は、酸化物,水酸化物,塩化物,硝酸
塩あるいは硫酸塩として通常用いられる。これらの金属
はM2 3 として、シリカ(SiO2 )1モルに対し
て、0.01〜50モル、好ましくは0.1〜10モル
の範囲で使用される。
【0010】本発明の製造方法では、まず上記の
(A),(B),(C)成分に、(D)成分として適量
の水を加えて原料混合物とし、これに結晶核を存在せし
めて、結晶性シリケートが生成するに必要な温度および
時間にて加熱反応させる。ここで加える結晶核は、シリ
ケートの結晶が生成する際の核となるものであり、結晶
の成長を著しく促進するものである。この結晶核として
は、モルデナイトおよび/またはX型ゼオライトを用い
る。なお、この結晶核の添加量は特に制限はなく、要す
るに結晶化を促進するに充分な量であればよいが、通常
は最終的に生成する結晶性シリケートの量の0.01〜
15重量%、好ましくは0.05〜5重量%とすべきで
ある。
【0011】本発明における結晶性シリケートの製造
は、前記の(A),(B),(C),(D)成分よりな
る原料混合物を、結晶核の存在下で結晶性シリケートが
生成するに必要な温度および時間加熱することによって
行なわれるが、より具体的には反応温度は80〜300
℃、好ましくは120〜200℃の範囲であり、また、
反応時間は0.5〜10日間、好ましくは5時間〜5日
間である。圧力については特に制限はなく、通常は自己
圧力下で実施される。また、反応系は通常攪拌下におか
れ、雰囲気は必要により不活性ガスで置換してもよい。
【0012】製造反応は原料混合物を結晶核の存在下
に、所望の温度に加熱して結晶性シリケートが充分生成
するまで継続される。結晶性シリケートの生成が完了し
た反応混合物は、室温まで冷却した後、濾過,デカンテ
ーション,遠心分離などにより結晶を分離し、水で充分
に洗浄し結晶を得る。この結晶を通常100℃以上で数
時間程度乾燥することにより、結晶性シリケートを得る
ことができる。
【0013】さらに、この結晶性シリケートを、使用前
に空気中で400〜600℃の温度で2〜10時間程度
焼成して活性化したり、結晶性シリケート中に存在する
アルカリ金属イオン等のカチオンを水素イオン、アンモ
ニウムイオン等の他のカチオンでイオン交換することも
有効である。イオン交換後、400〜600℃にて2〜
10時間程度さらに焼成することも可能である。
【0014】このようにして得られた結晶性シリケート
は、前述した如く、酸化物の形態の組成が、一般式
(1)、すなわち
【0015】
【化3】
【0016】で表わされるものとなる。ここで上記一般
式(1)中のMは通常はアルカリ金属,アルカリ土類金
属であるが、上述した如く水素イオン、アンモニウムイ
オン等でイオン交換した場合には、アルカリ金属,アル
カリ土類金属の一部乃至全部が水素に置換されうる。
【0017】かくして得られた一般式(1)で表わされ
る結晶性シリケートは、後記第2表に示すように特有の
X線回折図を有するものである。
【0018】このような方法によれば、モルホリン等の
高価な結晶化剤を用いる必要がなく、そのため安価に効
率よく結晶性シリケートを製造できると同時に、窒素等
の残存のおそれがなく、高品質のものとなる。
【0019】本発明の方法は、このようにして得られた
一般式(1)で表わされる結晶性シリケートを触媒とし
て用い、これと低級炭化水素を接触させて、低級炭化水
素を液状炭化水素に転化する方法であるが、この転化方
法で原料として用いる低級炭化水素は、一般に常温,常
圧で気体状の炭化水素、具体的には炭素数4以下のパラ
フィン系あるいはオレフィン系炭化水素であり、好まし
くは炭素数2〜4のパラフィン系あるいはオレフィン系
炭化水素、つまりエタン,エチレン,プロパン,プロピ
レン,ブタン,ブテンである。
【0020】上記結晶性シリケートを触媒として用い
て、低級炭化水素を液状炭化水素に転化させる際の反応
条件は特に制限はないが、例えば原料である低級炭化水
素を温度100〜600℃、好ましくは200〜500
℃、圧力は常圧〜200kg/cm2G、好ましくは常圧〜2
0kg/cm2G、重量空間速度(WHSV)1〜100hr
-1、好ましくは2〜50hr-1の操作条件にて上記触媒
と接触させればよい。この際の接触反応は、バッチ式で
行なうこともできるが、流通式で行なうことが好まし
い。
【0021】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。 製造例1 硫酸アルミニウム(18水塩)6.6g、酸化ホウ素
3.4g、97%硫酸17.6gおよび水250mlよ
りなる溶液をI液とし、水ガラス(和光純薬(株)製、
SiO2 :37.6wt%、Na2 O:17.5wt
%、水分:44.9wt%)162gおよび水300m
lからなる溶液をII液とし、塩化ナトリウム79gおよ
び水122mlからなる溶液をIII 液とした。このIII
液中へ、I液およびII液を室温で攪拌しながら同時に徐
々に滴下して混合物を得た。次いで、この混合物中に結
晶核としてモルデナイト1gを添加した。
【0022】続いて、結晶核を添加した混合物1リット
ルをオートクレーブに入れ、170℃にて300r.p.m.
の回転数で攪拌し、自己圧力下で20時間反応させた。
その後、反応混合物を冷却し、生成した結晶性シリケー
トをデカンテーションにより約1リットルの水で5回洗
浄し、最後に濾過により結晶性シリケートを取り出し、
さらに120℃で3時間乾燥した。その結果、52gの
結晶性シリケートが得られ、その組成はSiO2 100
重量部あたり、Na2 Oが24重量部、B2 3 が1.
3重量部、Al2 3 が20重量部であった。また、上
記結晶性シリケートのX線回折パターンは第2表に示す
範囲に入った。
【0023】製造例2 製造例1において、結晶核としてのモルデナイトをゼオ
ライト13Xに代えたこと以外は、製造例1と同様の条
件で操作して、結晶性シリケート51.3gを得た。こ
のものの組成はSiO2 100重量部あたり、Na2
が2.2重量部、B2 3 が1.3重量部、Al2 3
が2.0重量部であった。また、この結晶性シリケート
のX線回折パターンは第2表に示す範囲に入った。
【0024】製造例3 製造例1において、I液を酸化ホウ素1.4g、97%
硫酸17.6gおよび水250mlよりなる溶液に代え
たこと以外は、製造例1と同様の条件で操作して、結晶
性シリケート49.5gを得た。このものの組成はSi
2 100重量部あたり、Na2 Oが1.4重量部、B
2 3 が0.9重量部であった。また、この結晶性シリ
ケートのX線回折パターンは第2表に示す範囲に入っ
た。
【0025】製造例4 製造例3において、結晶核としてのモルデナイトをゼオ
ライト13Xに代えたこと以外は、製造例3と同様の条
件で操作して、結晶性シリケート49.3gを得た。こ
のものの組成はSiO2 100重量部あたり、Na2
が1.3重量部、B2 3 が0.9重量部であった。ま
た、この結晶性シリケートのX線回折パターンは第2表
に示す範囲に入った。
【0026】製造例5 製造例3において、酸化ホウ素を三弗化アンチモン3.
57gに代えたこと以外は、製造例3と同様の条件で操
作して、結晶性シリケート52.1gを得た。このもの
の組成はSiO2 100重量部あたり、Na2 Oが1.
3重量部、Sb2 3 が2.9重量部であった。また、
この結晶性シリケートのX線回折パターンは第2表に示
す範囲に入った。
【0027】製造例6 製造例5において、結晶核としてのモルデナイトをゼオ
ライト13Xに代えたこと以外は、製造例5と同様の条
件で操作して、結晶性シリケート51.8gを得た。こ
のものの組成はSiO2 100重量部あたり、Na2
が1.4重量部、Sb2 3 が2.8重量部であった。
また、この結晶性シリケートのX線回折パターンは第2
表に示す範囲に入った。
【0028】製造例7 製造例1において、酸化ホウ素を加えなかったこと以外
は、製造例1と同様の条件で操作して、結晶性シリケー
ト53.2gを得た。このものの組成はSiO2 100
重量部あたり、Na2 Oが2.4重量部、Al2 3
2.2重量部であった。また、この結晶性シリケートの
X線回折パターンは第2表に示す範囲に入った。
【0029】
【表2】
【0030】θ:入射角;照射:Cu−Kα;波長:0
15418nm
【0031】実施例1 製造例1で製造した結晶性シリケートを550℃で6時
間焼成した後、1規定の硝酸アンモニウム溶液中で1日
攪拌した。その後、硝酸アンモニウム溶液を新しいもの
と取り替え、さらに1日攪拌した。次いで、このイオン
交換した結晶性シリケートを、約100倍の蒸留水で水
洗し、120℃で乾燥した後、550℃で焼成してH型
とした。続いて、このH型結晶性シリケートを触媒とし
て、温度300℃、圧力5kg/cm2G、WHSV3.0h
-1、反応時間5時間の条件にて、第3表に示す組成の
低級炭化水素の転化反応を行なった。結果を第4表に示
す。
【0032】実施例2 製造例3で製造した結晶性シリケートを、実施例1と同
様にイオン交換処理してH型とした。続いて、このH型
結晶性シリケートを触媒として、温度370℃、圧力大
気圧、WHSV3.1hr-1、反応時間4時間の条件に
て、第3表に示す組成の低級炭化水素の転化反応を行な
った。結果を第4表に示す。
【0033】実施例3 製造例5で製造した結晶性シリケートを、実施例1と同
様にイオン交換処理してH型とした。続いて、このH型
結晶性シリケートを触媒として、温度300℃、圧力5
kg/cm2G、WHSV3.1hr-1、反応時間6時間の条
件にて、第3表に示す組成の低級炭化水素の転化反応を
行なった。結果を第4表に示す。
【0034】参考例1 製造例7で製造した結晶性シリケートを、実施例1と同
様にイオン交換処理してH型とした。続いて、このH型
結晶性シリケートを触媒として、温度300℃、圧力5
kg/cm2G、WHSV3.0hr-1、反応時間5時間の条
件にて、第3表に示す組成の低級炭化水素の転化反応を
行なった。結果を第4表に示す。
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】本発明の転化方法によれば、比較的温和
な条件下で反応が効率よく進行し、低級炭化水素の転化
率が高く、また炭素数5以上の液状炭化水素の収率が非
常に高い。特にガソリン留分の選択率が著しく高いとい
う利点がある。従って、本発明の転化方法は、化学工
業,石油精製工業の分野等において広く利用することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10G 35/06 6958−4H // C07B 61/00 300

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低級炭化水素を触媒と接触させて液状炭
    化水素に転化させる方法において、(A)ケイ素化合
    物、(B)アルカリ金属および/またはアルカリ土類金
    属の化合物、(C)周期律表第III,IV, V,VIBおよび
    VIII族に属する金属から選ばれた1種以上の金属(ただ
    し、アルミニウム1種だけの場合を除く。)の化合物お
    よび(D)水よりなる原料混合物をモルデナイトおよび
    /またはX型ゼオライトからなる結晶核の存在下で結晶
    性シリケートが生成するに必要な温度および時間反応さ
    せて製造した、酸化物の形態の組成が、一般式 【化1】 (式中、Mは水素、アルカリ金属およびアルカリ土類金
    属から選ばれた1種以上の元素、Zは周期律表第III,I
    V, V,VIBおよびVIII族に属する金属から選ばれた1
    種以上の金属(ただし、アルミニウム1種だけの場合を
    除く。)を示す。またmはMの原子価、nはZの原子価
    を示し、a,bは次の範囲で選定されるものである。0
    <a≦0.1,0<b≦0.1)で表わされ、かつ、次
    のX線回折パターンを示す構造を有する結晶性シリケー
    トを触媒として用いることを特徴とする炭化水素の転化
    方法。 【表1】 θ:入射角;照射:Cu−Kα;波長:015418n
  2. 【請求項2】 低級炭化水素が、炭素数2〜4のパラフ
    ィン系あるいはオレフィン系炭化水素である請求項1記
    載の転化方法。
JP5197624A 1993-07-16 1993-07-16 結晶性シリケートを用いた炭化水素の転化方法 Expired - Lifetime JPH07116449B2 (ja)

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