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JPH10180102A - 脱水素触媒 - Google Patents

脱水素触媒

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Publication number
JPH10180102A
JPH10180102A JP8343156A JP34315696A JPH10180102A JP H10180102 A JPH10180102 A JP H10180102A JP 8343156 A JP8343156 A JP 8343156A JP 34315696 A JP34315696 A JP 34315696A JP H10180102 A JPH10180102 A JP H10180102A
Authority
JP
Japan
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catalyst
supported
platinum
dehydrogenation
pore size
Prior art date
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Granted
Application number
JP8343156A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3908314B2 (ja
Inventor
Yoshimi Okada
佳巳 岡田
Kenichi Imagawa
健一 今川
Susumu Yamamoto
進 山本
Sachio Asaoka
佐知夫 浅岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Chiyoda Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd, Chiyoda Corp filed Critical Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority to JP34315696A priority Critical patent/JP3908314B2/ja
Publication of JPH10180102A publication Critical patent/JPH10180102A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3908314B2 publication Critical patent/JP3908314B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3335Catalytic processes with metals
    • C07C5/3337Catalytic processes with metals of the platinum group

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカンの脱水素によるアルケンの製造に用
いられる脱水素触媒であって、高温での劣化の少ない安
定した脱水素触媒を提供する。 【解決手段】 表面積150m2/g以上、細孔容積0.
55cm3/g以上、平均細孔径90〜200オングスト
ロームであり、かつ細孔径90〜200オングストロー
ムの細孔が全細孔容積の60%以上を占めるγ−アルミ
ナ担体に酸化亜鉛を担持してなる複合担体に、白金およ
びスズが担持された触媒組成物を、還元性ガスの存在下
で高温還元処理してなることを特徴とする脱水素触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は脱水素触媒に関し、
より具体的にはアルカンの脱水素反応によりアルケンを
製造するのに用いる脱水素触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プロピレンやイソブチレンに代表
されるアルケンの需要が増えている。これは、プロピレ
ンを原料とするポリプロピレンの需要が包装材料や自動
車部品用樹脂として増大しており、また、イソブチレン
を原料として製造するガソリンの高オクタン価燃料用添
加剤メチル−t−ブチルエーテル(MTBE)の需要が
増大していること等によるものである。これらプロピレ
ンやイソブチレンは、ガソリン製造のための流動床式接
触分解(FCC)により得られ、あるいはエチレン製造
のための熱分解の副生物として得られるが、そのような
方法により得られる量には限度があり、他の製造方法の
確立が望まれている。このような状況下において、燃料
としての利用にとどまっているC3、C4類等のアルカン
を原料としてプロピレンやイソブチレン、あるいはn−
ブテン等のアルケンを製造することが各種試みられてい
る。このようにアルカンを原料としてアルケンを製造す
る方法としては、触媒存在下での接触脱水素反応による
方法が従来から有効な方法として知られている(例えば
特開平3−288548号公報参照)。そして、そのた
めの脱水素触媒としては、シリカ、アルミナ、ゼオライ
ト、活性炭などの担体上に金属や金属酸化物などの活性
物質を担持させたものが従来から用いられ、特に酸化ク
ロム/アルミナ触媒がよく用いられている(例えば米国
特許第4581339号参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脱水素
反応は吸熱反応であることから一般に反応は高温で行わ
れる。このためそのような高温においてより安定な触媒
が望まれている。すなわち本発明は、アルカンの脱水素
によるアルケンの製造に用いられる脱水素触媒であっ
て、高温での劣化の少ないより安定した脱水素触媒を提
供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面積150
2/g以上、細孔容積0.55cm3/g以上、平均細孔
径90〜200オングストロームであり、かつ細孔径9
0〜200オングストロームの細孔が全細孔容積の60
%以上を占めるγ−アルミナ担体に酸化亜鉛を担持して
なる複合担体に、白金およびスズが担持された触媒組成
物を、還元性ガスの存在下で高温還元処理することを特
徴とする脱水素触媒を提供することにより、上記課題を
解決する。
【0005】
【発明の実施の形態】固体触媒を用いたアルカンの脱水
素反応は本質的に気固系接触操作であるため、活性を高
めるためには活性金属の選択とともに触媒表面積を大き
くすることが重要である。また、選択性を高め、かつ活
性劣化を抑制するためには、異性化反応あるいは分解反
応を抑制して目的化合物を優先的に形成し、かつコーク
スの沈着を抑制するような表面特性を与えることが重要
である。したがって、活性や選択性の低下を防止するた
めには、上記表面積や表面特性の変化が小さいことが重
要となる。本発明では、特定のγ−アルミナ担体に特定
量の酸化亜鉛を担持してなる複合担体を用い、これに白
金およびスズを担持し、これを還元性ガスの存在下で高
温還元処理することによって、上記要請を実現するもの
である。
【0006】上記特定の多孔性γ−アルミナ担体は、表
面積が150m2/g以上、細孔容積が0.55cm3/g
以上、平均細孔径が90〜200オングストロームであ
り、かつ細孔径90〜200オングストロームの細孔が
全細孔容積の60%以上を占めるものである。平均細孔
径が90オングストロームより小さいとアルカン分子や
アルケン分子の細孔内拡散が律速になり、全触媒表面積
を有効に利用することができない。一方、平均細孔径が
200オングストロームより大きいと表面積が大きくと
れなくなる。上記条件を満足するγ−アルミナ担体は、
アルミニウム塩の中和により生成した水酸化アルミニウ
ムのスラリーを濾過洗浄し、これを脱水乾燥した後、4
00〜800℃で1〜6時間程度焼成することにより得
られる。
【0007】上記特定の多孔性γ−アルミナ担体には、
酸化亜鉛[ZnO]を好ましくは5〜50重量%担持さ
せる。この酸化亜鉛はアルミナ表面にアルミナとの複合
体を形成し、好ましい表面特性を与える役割を果たすと
思われる。担持量が5重量%以下ではγ−アルミナ担体
表面をアルミナと酸化亜鉛の複合体が均一に覆うことが
できないため十分な効果が得られず、一方、担持量が5
0重量%を超えるとアルミナと酸化亜鉛との複合体の表
面特性が変化するとともに表面積の減少が著しいものと
なる。γ−アルミナ担体上に酸化亜鉛を担持させるに
は、硝酸亜鉛などの亜鉛化合物の水溶液を担体に含浸さ
せた後、乾燥して焼成すればよい。
【0008】上記複合体上には白金を好ましくは0.0
5〜1.5重量%担持させる。ここで用いる白金化合物
としては、塩化白金酸、白金酸アンモニウム塩、臭化白
金酸、二塩化白金、四塩化白金水和物、二塩化カルボニ
ル白金二塩化物、ジニトロジアミン白金酸塩等が挙げら
れる。白金の担持は、当該複合担体に塩化白金酸等の白
金化合物の水溶液を含浸させ、次いでこれを焼成した
後、水素ガス中にて高温で還元する工程が通常用いられ
るが、本発明では必ずしも水素還元ではなく他の還元方
法を用いても良い。
【0009】上記複合担体上には白金とともにスズを担
持させる。スズの担持量は0.5〜10重量%が好まし
い。ここで用いるスズ化合物としては、水溶性のもの及
び/又はアセトン等の有機溶媒に可溶のものが好まし
い。このようなスズ化合物としては、臭化第一スズ、酢
酸スズ、塩化第一スズ、塩化第二スズ、及びそれらの水
和物や、塩化第二スズアセチルアセトナート錯体、テト
ラメチルスズ、テトラエチルスズ、テトラブチルスズ、
テトラフェニルスズ等が挙げられる。スズの担持は、上
記還元工程後の当該担体にスズ化合物の水溶液及び/又
は有機溶媒溶液等を含浸させて水又は有機溶媒を乾燥除
去した後、水素ガス中にて高温で還元する方法が通常用
いられるが、本発明では必ずしも水素還元でなく他の還
元方法を用いてもよい。
【0010】上記のようにして得られた触媒組成物は最
終的に還元性ガスの存在下で高温還元処理される。ここ
で用いる還元性ガスとしては水素または水素を含む混合
ガスが好ましく、水素ガスを単独で用いるのがより好ま
しい。通常、高温還元処理は500〜700℃、好まし
くは550〜650℃の温度で、1〜20時間程度行
う。なお、この高温還元処理は、必ずしも触媒を反応管
に充填する前に予め行う必要はなく、触媒を反応管に充
填した後、原料アルカンを導入して脱水素反応を行う前
に水素ガスを反応管に流通させればよい。
【0011】
【実施例】以下において、最終的な高温還元処理をした
本発明の脱水素触媒と、最終的な高温還元処理をしてい
ない従来の脱水素触媒を用いて、脱水素反応を行った例
を示す。なお以下において、%の値はすべて重量%であ
る。 (1)γ−アルミナ担体の製造 特公平6−72005号公報中の実施例1に記載される
ようにして、γ−アルミナ担体を製造した。この方法の
あらましを述べると、熱希硫酸中に激しく攪拌しながら
瞬時にアルミン酸ソーダ水溶液を加えることにより水酸
化アルミニウムスラリーの懸濁液(pH10)を得、こ
れを種子水酸化アルミニウムとして、攪拌を続けながら
熱希硫酸とアルミン酸ソーダ水溶液を交互に一定時間お
いて加える操作を繰り返して濾過洗浄ケーキを得、これ
を押し出し成形して乾燥した後、500℃で3時間焼成
するというものである。こうして得られるγ−アルミナ
の性状は典型的には下記の表1の通りである。
【表1】
【0012】(2)白金/スズ担持触媒の製造 上記γ−アルミナ担体27.5gをとり、これにZnO
/Al23比が30/70になるように30%硝酸亜鉛
[Zn(NO32]水溶液を含浸させ、水分除去後、4
00℃で3時間焼成して複合担体を調製した。この複合
担体にPt担持量が0.3%になるように2.0%塩化
白金酸[H2PtCl6]水溶液を含浸させ、乾燥後40
0℃で3時間焼成し、さらに水素気流中400℃で3時
間還元した。次いで、この還元後の白金担持複合担体に
Sn担持量が3.5%になるように3%塩化第一スズ
[SnCl2 ]水溶液を含浸させ、乾燥後に400℃で
30分間水素還元を行って白金/スズ担持触媒を得た。
【0013】(3)脱水素反応試験 [実施例] 上記で得られた白金/スズ担持触媒を直径
18mmの石英製反応管に充填し、水素流通下に600
℃で3時間の処理を行った後、窒素で十分なパージを行
った。次いで、イソブタンを原料として、温度560
℃、空間速度GHSV500hr-1で脱水素反応試験を
30時間行い、反応器出口ガスをガスクロマトグラフに
より分析した。結果を表2に示す。 [比較例] 600℃、3時間の水素流通処理を行わな
かった他は上記と同一の条件で脱水素反応試験を行っ
た。結果を表2に示す。
【表2】 表2から明らかなように、最終的に高温還元処理を行っ
た触媒によって脱水素反応を行ったところ、触媒活性及
び選択性の低下が著しく緩和された。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明の脱水素触媒を用
いれば、アルカンの脱水素反応によってアルケンを製造
する際に、触媒の高温での劣化が著しく緩和される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 11/02 C07C 11/02 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 山本 進 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 浅岡 佐知夫 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面積150m2/g以上、細孔容積0.
    55cm3/g以上、平均細孔径90〜200オングスト
    ロームであり、かつ細孔径90〜200オングストロー
    ムの細孔が全細孔容積の60%以上を占めるγ−アルミ
    ナ担体に酸化亜鉛を担持してなる複合担体に、白金およ
    びスズが担持された触媒組成物を、還元性ガスの存在下
    で高温還元処理してなることを特徴とする脱水素触媒。
  2. 【請求項2】 前記複合担体における酸化亜鉛の担持量
    が5〜50重量%である請求項1記載の触媒。
  3. 【請求項3】 前記複合担体上の白金の担持量が0.0
    5〜1.5重量%である請求項1または2記載の触媒。
  4. 【請求項4】 前記複合担体上のスズの担持量が0.5
    〜10重量%である請求項1〜3のいずれか記載の触
    媒。
  5. 【請求項5】 前記触媒組成物の高温還元処理が500
    〜700℃の温度で行われる請求項1〜4のいずれか記
    載の触媒。
  6. 【請求項6】 前記還元性ガスが水素である請求項1〜
    5のいずれか記載の触媒。
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