(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-21
(45)【発行日】2022-03-02
(54)【発明の名称】C5~C12炭化水素混合物からBTXを製造するためのプロセス
(51)【国際特許分類】
B01J 37/02 20060101AFI20220222BHJP
B01J 37/00 20060101ALI20220222BHJP
B01J 37/08 20060101ALI20220222BHJP
B01J 29/44 20060101ALI20220222BHJP
C07C 15/04 20060101ALI20220222BHJP
C07C 4/18 20060101ALI20220222BHJP
C07C 15/06 20060101ALI20220222BHJP
C07C 15/08 20060101ALI20220222BHJP
C07C 5/27 20060101ALI20220222BHJP
C10G 47/18 20060101ALI20220222BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20220222BHJP
【FI】
B01J37/02 101C
B01J37/00 A
B01J37/08
B01J29/44 M
C07C15/04
C07C4/18
C07C15/06
C07C15/08
C07C5/27
C10G47/18
C07B61/00 300
(21)【出願番号】P 2019520538
(86)(22)【出願日】2017-10-17
(86)【国際出願番号】 IB2017056442
(87)【国際公開番号】W WO2018073743
(87)【国際公開日】2018-04-26
【審査請求日】2020-09-15
(32)【優先日】2016-10-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】508171804
【氏名又は名称】サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】特許業務法人R&C
(72)【発明者】
【氏名】ゴーシュ,アシム・クマール
(72)【発明者】
【氏名】カンマメドーヴァ,アッラ
(72)【発明者】
【氏名】スティーヴンソン,スコット・エイ
【審査官】山本 吾一
(56)【参考文献】
【文献】特表2009-516015(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B01J
C07C
C10G
C07B
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素化分解触媒を調製するための方法であって:
(i)ゼオライトとバインダーとを含む成形体を提供することを含み、前記成形体は成形、焼成および冷却によって得られ、前記ゼオライトは25~75のシリカ(SiO
2)対アルミナ(Al
2O
3)モル比を有するZSM-5であり
;
(ii)水素化
活性を有する金属
の量が全触媒に対して0.010~0.30重量%となるように、最大2時
間、含浸させることによって前記成形体上に水素化
活性を有する金属を堆積させることを含み、
そして
(iii)前記金属堆積成形体を空気中、
270~290℃の温度で1~
3時
間熱処理することを含み、
前記触媒が、前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未
満のナトリウムおよびセシウムを含む、方法。
【請求項2】
ステップ(i)とステップ(ii)の間に、前記成形体を少なくとも1時間、100~300℃の温度で乾燥することを含まない、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
ステップ(ii)とステップ(iii)に間に、前記金属堆積成形体を水でリンスすることを含まない、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
ステップ
(iii)を27
0℃の温度で1~3時間実施する、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
触媒が、前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未
満のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記ゼオライトが、30~6
5のシリカ(SiO
2)対アルミナ(Al
2O
3)モル比を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記水素化
活性を有する金属
の量が
、全触媒に対して、0.015~0.095重量
%である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記水素化
活性を有する金属が白金である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
水素化分解触媒が(100重量部
の全触媒に基づいて
)0.01部未満のスズ、0.02部未満の鉛、0.01部未満のビスマス、および0.01部未満のモリブデンを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記水素化分解触媒中の前記バインダー
の量が全触媒に対して10~50重量%である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記水素化分解触媒が、0.1~15mmの平均直径を有する押出物である、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は水素化分解触媒を調製するための方法に関する。前記発明はさらに、前記供給流れを水素の存在下でかかる触媒と接触させることによる、C5~C12炭化水素を含む混合供給流れからBTXを製造するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
芳香族炭化水素化合物およびLPG(液化石油ガス;C2、C3、およびC4炭化水素の混合物)を、30~250℃の沸点を有する混合炭化水素供給原料から製造できることは、国際公開第02/44306号および国際公開第2007/055488号ですでに記載されている。したがって、30~250℃の沸点および水素を有する炭化水素供給原料を反応ゾーンに導入し、ここで、前記炭化水素供給原料は、触媒の存在下で、水添脱アルキル化および/またはアルキル交換反応によってBTXが豊富に含まれている芳香族炭化水素化合物に変換され、また水素化分解によってLPGが多く含まれる非芳香族炭化水素化合物に変換され、気液分離および蒸留によって前記芳香族炭化水素化合物およびLPGをそれぞれ回収する。国際公開第02/44306号及び国際公開第2007/055488号の前記方法は、BTXと同時沸騰(co-boil)して溶媒抽出法を使用せずに化学用BTXを製造することを不可能にする比較的大量の非芳香族炭化水素と、生成した前記LPGを犠牲にした比較的大量の燃料ガスとを含む生成物流れを製造する。
【0003】
米国特許出願公開第2009/0272672号明細書は、C4~C10脂肪族および脂環式生成物と混合されたC8~C13アルキル芳香族化合物を前記接触水添脱アルキル化し、これを芳香族化し、続いて水添脱アルキル化するプロセスを開示する。このプロセスでは、前記炭化水素を、400~650℃の温度、2~4MPaの圧力および3~6の範囲のH2/供給原料モル比で白金-モリブデン対を用いることによって修飾された5~100の前記SiO2/Al2O3モル比を有するZSM-5ゼオライトと反応させる。
【0004】
米国特許出願公開第2006/0287564号明細書は、炭化水素供給原料をC6以下の炭化水素流れとC7以上の炭化水素流れとに分離することを含む、炭化水素混合物からのベンゼンの前記生産量を増加させるためのプロセスを記載している。前記C6以下の炭化水素流れを、溶媒抽出プロセスによって非芳香族炭化水素流れと芳香族炭化水素流れとに分離する。前記C7以上の炭化水素流れを、白金/スズまたは白金/鉛を含む触媒の存在下で反応させる。
【0005】
米国特許第3957621号明細書は、ベンゼンおよび軽質成分がほとんど除去された重質改質油を加工するプロセスを記載している。前記除去された流れは前記装入物中の前記ベンゼンの前記大部分を含み、前記トルエンの実質的な部分を含み得る。
【0006】
国際公開第2013/182534号は、水素化分解/水素化脱硫触媒を使用してC5~C12炭化水素混合物からBTXを製造するためのプロセスを開示する。国際公開第2013/182534号によると、前記プロセスはBTXのコボイラー(co-boiler)を実質的に含まない混合物をもたらし、したがって化学用BTXを容易に得ることができる。
【0007】
国際公開第2013/182534号は有利なことに化学用BTXをもたらすが、より多くの量の、BTXおよびLPGなどの望ましい成分と、より少ない量の、メタンなどの成分とを含む組成を有する流出液を生じるプロセスに対する需要がある。
【0008】
米国特許出願公開第2004/082461号明細書は、モレキュラシーブ-バインダー押出物にVIII族金属を含浸させるための方法であって、前記バインダーが本質的にアルミナを含まない低酸性難溶性酸化物バインダー材料を含み、a)前記モレキュラシーブ-バインダー押出物を、8未満のpHを有する、対応するVIII族金属硝酸塩の水溶液と接触させ、この場合、前記溶液中の前記VIII族金属カチオンと、前記押出物中に存在する収着部位の前記数との間の前記モル比は1以上であり、そしてb)ステップa)から得られた前記モレキュラシーブ-バインダー押出物を乾燥することによる方法を開示している。
【0009】
米国特許出願公開第2014/0316179号明細書は、炭化水素芳香族化触媒の調製法を開示している。形成された触媒を作製する前記方法は、未焼成Ge-ZSM-5ゼオライトとバインダーとを混合して混合物を形成し;前記混合物からゼオライトを形成し;前記形成されたゼオライトを焼成して、0.1重量%以下の残留炭素を有する前記形成されたゼオライトを得て;前記形成されたゼオライトをセシウムとイオン交換して非酸性にし;白金を前記形成されたゼオライト上に堆積させ;そして前記形成されたゼオライトを加熱して最終触媒を得ることを含んでもよく;前記最終触媒は、4.0~4.8重量%のセシウムと0.4~1.5重量%の白金とを含む。
【0010】
米国特許出願公開第2014/039233号明細書は、1分子あたり3~12個の炭素原子を有するアルカンを芳香族炭化水素に変換するのに適した触媒組成物を開示し、前記触媒組成は:MN/MA/Ga-ゼオライトを含み、ここで、MNは一つ以上の貴金属を表し、そしてMAは一つ以上のアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を表す。MN/MA/Ga-ゼオライトは:前記全MN/MA/Ga-ゼオライトに関して0.01~10重量%のMN;前記全MN/MA/Ga-ゼオライトに関して0.01~10重量%のMA;および前記全MN/MA/Ga-ゼオライトに関して0.01~10重量%のGaを含むゼオライトである。
【0011】
公開されていない同時係属出願PCT/EP2016/069554では、水素化分解触媒を使用してBTXを製造するプロセスが記載され、前記水素化分解触媒は、ゼオライトとバインダーとを含む成形体と、前記成形体上に堆積した水素化金属とを含み、前記水素化金属の前記量は、前記全触媒に対して0.010~0.30重量%であり、前記ゼオライトは25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5である。この出願は、25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5を含む触媒が、少量のメタンを含み、かつBTXのコボイラーを実質的に含まない、充分に高いWHSVの水素化分解生成物流れをもたらすことを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】国際公開第02/44306号
【文献】国際公開第2007/055488号
【文献】米国特許出願公開第2009/0272672号明細書
【文献】米国特許出願公開第2006/0287564号明細書
【文献】米国特許第3957621号明細書
【文献】国際公開第2013/182534号
【文献】米国特許出願公開第2004/082461号明細書
【文献】米国特許出願公開第2014/0316179号明細書
【文献】米国特許出願公開第2014/039233号明細書
【文献】PCT/EP2016/069554
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
水素化分解触媒の調製は、ゼオライトとバインダーとを含む成形体を提供し、形成された前記成形体を焼成し、前記成形体をさらに乾燥させ、前記成形体上に水素化金属を堆積させ、前記水素化金属が堆積した前記成形体をリンスまたは洗浄し、そしてそれを熱処理する前記複数のステップを含み得る。
【0014】
望ましい活性を有する水素化分解触媒を、これらのステップの一つ以上で時間、エネルギーおよび材料を節約することによって効率的に提供することが望ましい。
【0015】
水素化分解触媒を調製するための方法およびC5~C12炭化水素フィード流れを、BTXを含み、上記および/または他の要求が満たされた生成物流れに変換するプロセスを提供することが、本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【0016】
したがって、本発明は、水素化分解触媒を調製するための方法であって:
(i)ゼオライトとバインダーとを含む成形体を提供することを含み、前記成形体は成形、焼成および冷却によって得られ、前記ゼオライトは、25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5であり、
(ii)任意に100~300℃の温度で少なくとも1時間の期間、前記成形体を乾燥することを含んでもよく、
(iii)前記水素化金属の前記量が前記全触媒に対して0.010~0.30重量%となるように、最大2時間の期間、含浸させることによって、水素化金属を前記成形体上に堆積させることを含み、
(iv)任意に前記金属堆積成形体を水でリンスすることを含んでもよく、そして
(v)前記金属堆積成形体を空気中で250~300℃の温度にて1~5時間の期間熱処理することを含む方法を提供する。
【0017】
本発明はさらに、前記発明による前記方法および以下の:
(a)C5~C12炭化水素を含む水素化分解フィード流れを提供し、
(b)前記水素化分解フィード流れを水素の存在下、425~580℃の温度、300~5000kPaゲージの圧力および3~30h-1の単位時間当たりの重量空間速度を含むプロセス条件下で水素化分解触媒と接触させて、BTXを含む水素化分解生成物流れを生成させ、そして
(c)前記BTXを前記水素化分解生成物流れから分離するさらなるステップにしたがって前記水素化分解触媒を調製することを含む、BTX製造するためのプロセスを提供する。
【0018】
前記発明にしたがってBTXを製造するための前記プロセスで使用される、前記発明による前記方法によって得られる前記水素化分解触媒は、ゼオライトとバインダーとを含む成形体と、前記成形体上に堆積した水素化金属とを含み、前記水素化金属の前記量は、前記全触媒に対して0.010~0.30重量%であり、前記ゼオライトは、25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5である。前記成形された触媒中の前記ゼオライトは前記水素形態である。
【0019】
前記発明者らは驚くべきことに、25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有する高性能触媒を、触媒の前記調製のために必要であると一般的に考えられていたある特定のステップの前記期間を省略または短縮することによって非常に効率的に調製することができることを見出した。
【0020】
前記先行技術では、ゼオライトとバインダーとを含む前記成形体を水素化触媒の前記堆積前に予備乾燥に供することが必要であると考えられてきた。前記所望の触媒性能を提供するために、前記発明によれば前記成形体にとってそのような予備乾燥は必要ではないことが判明した。
【0021】
前記水素化金属を前記成形体上に堆積させるために前記成形体を含浸させる。驚くべきことに、前記含浸の前記期間は劇的に、すなわち最大2時間の期間まで削減して前記所望の触媒性能を提供することができることが見いだされた。典型的には、前記従来のプロセスにおける前記含浸の前記期間は約60℃の温度で24時間の期間であった。
【0022】
前記金属堆積成形体を水でリンスまたは洗浄する前記ステップを省略できることも判明した。前記用語「リンス」および「洗浄」は、本明細書中では交換可能に用いられる。前記従来のプロセスにおける前記リンスまたは洗浄は大量のDI水を必要としたので、このステップの前記省略はコストを削減する。
【0023】
このようにして得られた前記生成物を次に、ここでも短時間、すなわち最大5時間焼成する。典型的には、前記従来プロセスにおける前記焼成の前記期間は20~24時間であった。
【0024】
したがって、前記発明による前記方法は、当該技術分野で公知の前記方法と比較して非常に短時間で触媒を提供し、それでもなお所望の触媒性能を有する触媒を提供する。
【0025】
このようにして得られた前記触媒を使用する前記発明による前記プロセスの結果、少量のメタンを含み、実質的にBTXのコボイラーを含まない、充分高いWHSVの水素化分解生成物流れを得る。少量のメタンとは、より多くのC2~C4炭化水素およびBTXなどの有益な成分が前記水素化分解生成物流れ中に存在することを意味する。前記生成物流れ中にBTXのコボイラーの前記不在は、前記生成物流れの単蒸留によって化学用BTXを得ることを可能にする。これは、比較的高レベルのWHSVで達成することができ、このことは、必要とするリアクター体積がより小さくて前記所望の生成物をより高い割合で得ることができ、設備投資額(CAPEX)が小さくなることを意味する。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本明細書中で使用する場合、前記用語「Cn炭化水素」は、n個の炭素原子を有するあらゆる炭化水素を記述することを意図し、ここで、「n」は、正の整数である。さらに、前記用語「Cn+炭化水素」は、n個以上の炭素原子を有するあらゆる炭化水素分子を記述することを意図する。したがって、前記用語「C5+炭化水素」は、5個以上の炭素原子を有する炭化水素の混合物を記述することを意図する。
【0027】
ステップa)
前記発明による前記プロセスのステップa)にしたがって、C5~C12炭化水素を含む水素化分解フィード流れを提供する。
【0028】
水素化分解フィード流れ
本発明の前記プロセスで使用する前記水素化分解フィード流れは、好ましくは30~195℃の前記範囲内の沸点を有するC5~C12炭化水素を含む混合物である。好ましくは、前記水素化分解フィード流れは、主にC6~C8炭化水素を含む。
【0029】
前記水素化分解フィード流れは、新鮮なフィード流れを提供し、任意に、所望によりトルエンなどの前記水素化分解生成物流れからリサイクルされた流れなどの別の流れと混合することによって、提供することができる。この別の流れとの混合は、任意である。例えばリサイクル流れとの混合を行わない場合、前記水素化分解フィード流れは前記新鮮なフィード流れと同じである。新鮮なフィード流れの好適な例としては、限定されるものではないが、第一段階もしくは多段階水素処理された熱分解ガソリン、直留ナフサ、水素化分解ガソリン、軽質コーカー(light coker)ナフサおよびコークス炉軽油、FCCガソリン、改質油またはそれらの混合物が挙げられ、これらは、任意に、水素化、モノ芳香族化合物の濃縮および/または脱ペンタン化(depentanization)などの処理の供したものである。
【0030】
例えば、第一段階水素処理された熱分解ガソリンの典型的な組成物は、10~15重量%のC5オレフィン、2~4重量%のC5パラフィンおよびシクロパラフィン、3~6重量%のC6オレフィン、1~3重量%のC6パラフィンおよびナフテン、25~30重量%のベンゼン、15~20重量%のトルエン、2~5重量%のエチルベンゼン、3~6重量%のキシレン、1~3重量%のトリメチルベンゼン、4~8重量%のジシクロペンタジエン、ならびに10~15重量%のC9+芳香族、アルキルスチレンおよびインデンを含み得る;例えば、Applied Heterogeneous Catalysis:Design,Manufacture,and Use of Solid Catalysts(1987)J.F.Le Pageの表E3.1を参照。
【0031】
本発明のプロセスで使用される前記水素化分解触媒を含む前記触媒床内での前記発熱を低減するために、前記水素化分解フィード流れに含まれる前記非芳香族種が(例えば、前記事前の水素化によって)飽和していることが好ましい。したがって、好ましくは、前記新鮮なフィード流れは水素化された流れである。前記水素化は有利なことに水素化脱硫のさらなる機能を有する。これは、前記結果として得られる新鮮なフィード流れが低い硫黄含有量を有する点で有利である。前記新鮮なフィード流れ中の前記低硫黄含有量は、前記発明に従って用いられる前記水素化分解触媒が水素化脱硫機能を有する必要がないという点で有利である。
【0032】
本発明の前記プロセスで使用される前記新鮮なフィード流れまたは前記水素化分解フィード流れは、300wppmまでの硫黄(すなわち、前記フィードの前記全重量に対する、任意の化合物中に存在する硫黄原子の前記重量)を含み得る。
【0033】
いくつかの実施形態において、本発明の前記プロセスで使用される前記新鮮なフィード流れは、モノ芳香族化合物を多く含むように処理された流れである。本明細書中で使用する場合、前記用語「モノ芳香族化合物」は、芳香環を一つだけ有する炭化水素化合物に関する。混合炭化水素流れ中のモノ芳香族化合物の前記含有量を濃縮するために適した手段および方法、例えば前記Maxeneプロセスは当該技術分野で周知であり;Bhirud(2002)Proceedings of the DGMK-conference 115-122を参照のこと。
【0034】
いくつかの実施形態において、本発明の前記プロセスで使用される前記新鮮なフィード流れは脱ペンタン化されている。好ましくは、前記新鮮なフィード流れは、最大5重量%のC5炭化水素、さらに好ましくは最大4重量%、最大3重量%、最大2重量%、最大1重量%、またはC5炭化水素を含む。
【0035】
好ましくは、前記水素化分解フィード流れは、ベンゼンの除去またはC6炭化水素の除去の前記ステップを含まないプロセスによって提供される。これは、ベンゼンの意図された除去が前記水素化分解フィード流れまたは前記新鮮なフィード流れを提供する際に実施されていないことを意味する。本発明によると、前記水素化分解フィード流れ中に存在する前記ベンゼンコボイラーは有利なことに有用なLPGに変換される。
【0036】
好ましくは、前記水素化分解フィード流れは、少なくとも10重量%のベンゼン、例えば少なくとも20重量%のベンゼン、少なくとも30重量%のベンゼンまたは少なくとも40重量%のベンゼン、および/または最大90重量%のベンゼン、例えば最大80重量%、最大70重量%、最大60重量%または最大50重量%のベンゼンを含み得る。
【0037】
好ましくは、前記新鮮なフィード流れは、少なくとも10重量%のベンゼン、例えば少なくとも20重量%のベンゼン、少なくとも30重量%のベンゼンまたは少なくとも40重量%のベンゼン、および/または最大90重量%のベンゼン、例えば最大80重量%、最大70重量%、最大60重量%または最大50重量%のベンゼンを含み得る。
【0038】
ステップb)
前記発明にかかる前記プロセスのステップb)にしたがって、前記水素化分解フィード流れを、前記発明の前記方法にしたがって調製した前記水素化分解触媒と、水素化分解リアクター中、水素の存在下で接触させる。
【0039】
本発明の前記プロセスの前記水素化分解ステップによって製造される前記生成物(水素化分解生成物流れ)は、LPG、BTXおよびメタンを含む。
【0040】
前記用語「LPG」は本明細書中で使用する場合、前記用語「液化石油ガス」の前記周知の頭字語である。LPGは概して、C2~C4炭化水素のブレンド、すなわち、C2、C3、およびC4炭化水素の混合物からなる。
【0041】
前記用語「BTX」は本明細書中で使用する場合、当該技術分野で周知であり、ベンゼン、トルエンおよびキシレンの混合物に関する。
【0042】
本明細書中で使用する場合、「化学用BTX」という前記用語は、ベンゼン、トルエンおよびキシレン以外の5重量%未満の炭化水素、好ましくはベンゼン、トルエンおよびキシレン以外の4重量%未満の炭化水素、さらに好ましくはベンゼン、トルエンおよびキシレン以外の3重量%未満の炭化水素、そして最も好ましくはベンゼン、トルエンおよびキシレン以外の2.5重量%未満の炭化水素を含む炭化水素混合物に関する。
【0043】
さらに、本発明の前記プロセスによって製造される前記「化学用BTX」は、1重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、好ましくは0.7重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、さらに好ましくは0.5重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、そして最も好ましくは0.2重量%未満の非芳香族C6+炭化水素を含む。前記最も重大な汚染物質はベンゼンに近い沸点を有する前記非芳香族種であり、限定されるものではないが、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、n-ヘキサン、2-メチルペンタンおよび3-メチルペンタンが挙げられる。トルエンに近い沸点を有する前記最も重要な非芳香族種としては、2.4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタンおよび2,2-ジメチルペンタンが含まれる。
【0044】
したがって、前記水素化分解生成物流れは、実質的に非芳香族C6+炭化水素を含まない。本明細書中で意味するように、前記用語「非芳香族C6+炭化水素を実質的に含まない水素化分解生成物流れ」とは、1重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、好ましくは0.7重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、さらに好ましくは0.5重量%未満の非芳香族C6+炭化水素、そして最も好ましくは0.2重量%未満の非芳香族C6+炭化水素を含む前記水素化分解生成物流れを意味する。
【0045】
前記用語「芳香族炭化水素」は当該技術分野で非常によく知られている。したがって、前記用語「芳香族炭化水素」は、仮想の局所的構造(例えば、ケクレ構造)のものよりも有意に大きな安定性(非局在化による)で環状的に共役した炭化水素に関する。所与の炭化水素の芳香族性を決定するための前記最も一般的な方法は、前記1H NMRスペクトルにおいてジアトロピシティー(diatropicity)が観察されること、例えばベンゼン環プロトンの7.2~7.3ppmの前記範囲内での化学シフトの存在である。
【0046】
本発明の前記プロセスにおいて生じる前記水素化分解生成物流れは、好ましくは5重量%未満のメタンを含む。好ましくは、本発明の前記プロセス中に生じる前記水素化分解生成物流れは、4重量%未満のメタン、さらに好ましくは3重量%未満のメタン、なお一層好ましくは2重量%未満のメタン、なお一層好ましくは1.5重量%未満のメタン、なお一層好ましくは1.4重量%未満のメタン、なお一層好ましくは1.3重量%未満のメタン、なお一層好ましくは1.2重量%未満のメタン、なお一層好ましくは1.1重量%未満のメタン、そして最も好ましくは1重量%未満のメタンを含む。
【0047】
好ましくは、前記水素化分解生成物流れはまた、C5炭化水素を実質的に含まない。本明細書中での意味するように、前記用語「水素化分解生成物流れはC5炭化水素を実質的に含まない」とは、前記水素化分解生成物流れが、1重量%未満のC5炭化水素、好ましくは0.7重量%未満のC5炭化水素、さらに好ましくは0.6重量%未満のC5炭化水素、そして最も好ましくは0.5重量%未満のC5炭化水素を含むことを意味する。
【0048】
本発明の前記方法の特別な利点は、前記水素化分解生成物流れが非芳香族C6+炭化水素を実質的に含まないことである。というのも、これらの炭化水素は、通常、C6+芳香族炭化水素の前記沸点に近い沸点を有するからである。したがって、蒸留によって前記水素化分解生成物流れ中に含まれる前記芳香族C6+炭化水素から前記非芳香族C6+炭化水素を分離することは困難であり得る。
【0049】
プロセス条件
前記供給流れの前記水素化分解を実施する前記プロセス条件は、前記水素化分解生成物流れの前記組成の重要な決定因子である。
【0050】
概して、前記空間速度が高すぎる場合、すべてのBTXのコボイラーが水素化分解されるとは限らず、したがって、前記生成物流れの単蒸留によって化学用BTXを得ることが可能ではない。しかしながら、低すぎる空間速度では、メタンの前記収率がプロパンおよびブタンを犠牲にして上昇する。また、空間速度が高いほど、必要なリアクター体積は小さくなり、したがってCAPEXが低くなる。したがって、BTXの実質的にすべてのコボイラーが水素化分解する高い空間速度で前記発明の前記プロセスを実施するのが有利である。
【0051】
前記触媒の前記高い活性のためにBTXの実質的に全てのコボイラーを水素化分解させつつ、前記水素化分解ステップ(b)を高い空間速度で有利に実施できることが判明した。前記発明の前記プロセスで使用する前記触媒において、理論によって拘束されることを望まないが、前記水素化金属および前記ゼオライトは互いにごく接近しており、このため前記2つの部位間の拡散距離は短くなる。これにより、BTXコボイラーが高い空間速度で水素化分解されることが可能になる。
【0052】
したがって、いくつかの好ましい実施形態では、前記ステップ(b)を3~30h-1、例えば少なくとも5h-1、少なくとも6h-1、少なくとも7h-1または少なくとも8h-1、および/または最大25h-1、最大20h-1、最大15h-1、最大10h-1の単位時間当たりの重量空間速度(WHSV)で実施する。少なくとも8h-1などの高いWHSVによって、特に小さなリアクター体積および低いCAPEXが可能になる。
【0053】
ステップ(b)を比較的低い温度で操作できることも判明している。これにより、より大きな操作柔軟性ならびにより低い必要熱量(heat duty)が可能になり、より長いサイクル長さが可能になり得る。したがって、いくつかの好ましい実施形態では、前記ステップ(b)を425~445℃の温度で実施する。他の実施形態では、前記ステップ(b)を450~580℃の温度で実施する。前記より高い温度範囲の結果、高い水素化分解変換速度が得られる。
【0054】
前記供給流れの前記水素化分解は、300~5000kPaゲージの圧力、さらに好ましくは600~3000kPaゲージの圧力、特に好ましくは1000~2000kPaゲージの圧力、最も好ましくは1200~1600kPaゲージの圧力で実施する。リアクター圧力を増加させることによって、C5+非芳香族の変換を増大させることができるが、より高い圧力はメタンの前記収率および分解してLPG種にすることができるシクロヘキサン種への芳香環の前記水素化も増大させる。この結果、前記圧力が増加するにつれ芳香族収率が減少し、一部のシクロヘキサンおよびその異性体であるメチルシクロペンタンは完全に水素化分解しないので、1200~1600kPaの圧力により、高純度の前記結果として得られるベンゼンを得ることができる。
【0055】
前記水素化分解ステップを、前記反応混合物中、過剰の水素の前記存在下で実施する。これは、水素化分解に供される前記反応混合物中に化学量論量を上回る水素が存在することを意味する。好ましくは、前記リアクターフィード中の水素の炭化水素種に対する前記モル比(H2/HCモル比)は、1:1~4:1、好ましくは1:1~3:1、そして最も好ましくは2:1~3:1である。前記生成物流れ中のより高いベンゼン純度は、比較的低いH2/HCモル比を選択することによって得ることができる。この文脈で、前記用語「炭化水素種」は、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの、前記リアクターフィード中に存在する全ての炭化水素分子を意味する。前記正確な水素供給速度を算出可能にするために、前記フィードの前記組成を知って、この流れの前記平均分子量を計算することが必要である。前記反応混合物中の前記過剰量の水素は、触媒失活に至ると考えられる前記コークス形成を抑制する。
【0056】
触媒
本発明の前記プロセスで使用する前記触媒は、前記発明の前記方法によって調製する。
【0057】
水素化分解触媒を調製するための前記発明の前記方法のステップ(i)において、ゼオライトとバインダーとを含む成形体を提供し、この場合、前記ゼオライトは25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5である。前記成形体は、前記ゼオライトおよび前記バインダーを成形して、例えば押し出して、前記所望の形状にし、空気中で、例えば400℃~600℃の温度で、例えば1~16時間の期間これを焼成し、これを室温まで冷却することによって得られた。成形(押出)およびその後の焼成と冷却によって得られたそのような成形体は市販されている。前記成形体をさらなる使用まで保存する。
【0058】
室温で保存した前記成形体を、ステップ(iii)の前に、前記成形体を100~300℃の温度で少なくとも1時間乾燥する前記乾燥ステップ(ii)に供してもよい。ステップ(ii)を実施する場合、前記乾燥を好ましくは200~300℃で1~2時間実施する。しかしながら、好ましくは、前記発明による前記方法はステップ(ii)を含まず、すなわち、ステップ(iii)をステップ(i)後に熱処理(100℃に達する)なしで実施する。
【0059】
ステップ(iii)において、前記成形体を、前記成形体上に前記水素化金属を堆積させるために湿式含浸させる。前記含浸を最大2時間の期間、例えば0.5~2時間または0.5~1.5時間実施し、これは従来のプロセスよりも劇的に短い。前記含浸は室温でも実施することができ、これはさらにコスト削減につながる。
【0060】
前記堆積した水素化金属と保存した前記成形体を、ステップ(v)の前にリンスまたは洗浄のステップ(iv)に供してもよい。前記リンスは、大量の水を用いて実施してもよいが、前記成形体を、比較的少量の水(例えば、前記成形体の前記体積の5倍)を入れた容器中に入れることによって実施してもよい。しかしながら、好ましくは、前記発明による前記方法はステップ(iv)を含まない。
【0061】
ステップ(v)において、前記堆積した水素化金属と保存された成形体を、空気中で短時間、すなわち1~5時間熱処理する。前記温度は250~300℃であり、好ましくは270~290℃である。好ましくは、前記熱処理は、270~290℃の温度で1~3時間実施する。
【0062】
前記発明の特に好ましい実施形態において、前記発明による前記方法はステップ(ii)を含まず、ステップ(iv)も含まない。
【0063】
本発明の前記プロセスで使用する前記水素化分解触媒は、水素化金属と、ZSM-5ゼオライトとバインダーとを含む成形体とを含み、前記水素化金属は前記成形体上に堆積している。前記成形体の例としては、限定されるものではないが、球状または円筒状のペレット、タブレット、粒子および押出物が挙げられる。前記成形体は、典型的には約0.1mm~約15mm、例えば約1mm~約7mm、典型的には1.4mm~3.5mmの平均直径を有する。前記直径は通常、ノギスで測定する。前記成形体は、典型的には3~8mmの平均長さを有する。前記平均は、本明細書で用いる場合、算術平均である。前記成形体の一具体例は、約1.6mm(1/16インチ)の平均直径、約3~8mmの平均押出物長さを有する円筒状押出物である。そのような触媒では、前記水素化金属と前記ゼオライト酸性部位との間の前記距離は、成形されたゼオライト体とバインダー上に担持された水素化金属との混合触媒における距離よりも短い。前記後者の例は、ZSM-5ゼオライト押出物と成形されたAl2O3上に堆積されたPtとの混合物である。
【0064】
本発明の前記プロセスにより、前記水素化分解生成物流れ中に所望のLPG組成が生じることがさらに観察された。多量のC2炭化水素を含むLPGは、概して、多量のC3炭化水素を含むLPGよりも有益であり得る。本発明で使用する前記水素化分解触媒は、前記水素化分解フィード流れがナフサである場合、ZSM-5ゼオライト押出物と成形されたバインダー上に堆積された水素化金属との混合物を含む水素化分解触媒よりも高いC2対C3比をもたらすことが観察された。したがって、水素化分解フィード流れがナフサである本発明の前記プロセスは、高いC2対C3比を含む水素化分解生成物流れを生成するために有利に使用できる。
【0065】
ゼオライトは、明確なチャネル、孔、明確な孔サイズを有する空洞を有する三次元構造を有するモレキュラシーブである。本明細書中で使用する場合、前記用語「ゼオライト」または「アルミノシリケートゼオライト」は、アルミノシリケートモレキュラシーブに関する。それらの特徴の概要は、例えば、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,Volume 16,p 811-853;in Atlas of Zeolite Framework Types,5th edition,(Elsevier,2001)においてモレキュラシーブに関する前記章によって提供されている。ZSM-5ゼオライトは、約5~6Åの孔サイズを有する中程度の孔サイズのゼオライトである。ZSM-5ゼオライトは10員環ゼオライトである、すなわち、前記孔は、10の[SiO4]および[AlO4]-四面体からなる環によって形成される。ZSM-5ゼオライトはMFI構造を有するゼオライトである。[AlO4]-から生じる前記負電荷は前記ゼオライト中のカチオンによって中和される。
【0066】
前記ZSM-5ゼオライトの前記シリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比は25~75の前記範囲内である。
【0067】
25~75のSiO2対Al2O3モル比を有するゼオライトの使用は、活性(WHSVによって測定)、前記生成物流れ中のベンゼンおよび全芳香族含有量(BTX、エチルベンゼン(EB)および重質物)およびメタンによって測定される前記至適触媒性能を示す。ゼオライトの前記SiO2対Al2O3モル比を定量化するための手段および方法は当該技術分野で周知であり、限定されるものではないが、AAS(原子吸光分析装置)、ICP(誘導結合プラズマ分光分析法)分析またはXRF(X線蛍光)が挙げられる。本明細書中で言及する前記SiO2対Al2O3モル比は前記成形体を形成するために前記バインダーと混合する前の前記ゼオライト中の前記比を意味することに留意する。好ましくは、前記SiO2対Al2O3モル比をXRFによって測定する。
【0068】
好ましくは、前記ZSM-5ゼオライトの前記シリカ対アルミナ比は30~65の前記範囲内、さらに好ましくは35~60、さらに好ましくは40~55の前記範囲内である。そのような比で、特に前記シリカ対アルミナ比が少なくとも35である場合、前記水素化分解生成物流れ中の芳香族およびメタン全含有量と所望のベンゼン純度について達成可能なWHSVとの前記最良のバランスが得られる。
【0069】
前記ゼオライトは前記水素形態であり、すなわち、少なくともH+イオンで置換された、それと関連する前記もとのカチオンの部分を有するものである。アルミノシリケートゼオライトを前記水素形態に変換する方法は当該技術分野で周知である。第1の方法は、酸、例えば鉱酸(HNO3、HClなど)を用いる直接処理を含む。第2の方法は、アンモニウム塩(例えば、NH4NO3)を使用して直接交換し、続いて焼成することを含む。
【0070】
前記ゼオライトは前記水素形態であるので、塩基交換されていない。例えば、前記ゼオライトはナトリウムまたはセシウムと塩基イオン交換されておらず、好ましくはアルカリまたはアルカリ土類金属(例えば、前記元素周期律表のIA族およびIIA族)と塩基イオン交換されていない。本発明の触媒は、前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未満、好ましくは0.04重量%未満、または0.01重量%未満のナトリウムおよびセシウムを含み得る。本発明の触媒は、前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未満、好ましくは0.04重量%未満、または0.01重量%未満のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含み得る。望ましくは、アルカリまたはアルカリ土類金属を前記ゼオライトに添加しない。
【0071】
本発明の前記プロセスで使用される前記触媒は、0.010~0.30重量%、好ましくは0.010~0.15重量%の水素化金属を含む。本発明に関連して、前記用語「重量%」は、触媒中に含まれる前記金属含有量に関連する場合、前記水素化金属、前記ゼオライトおよび前記バインダーの前記全重量に対する前記金属の前記重量%に関する。前記触媒中の前記水素化金属の前記量は、例えば、前記触媒をXRFに供することによって決定することができる。
【0072】
好ましくは、前記触媒は0.015~0.095重量%の水素化金属を含む。この範囲の前記水素化金属を含む前記触媒は、特に高いベンゼン収率を有することが判明した。なお一層好ましくは、前記触媒は、0.020~0.090重量%、0.035~0.080または0.040~0.075重量%の水素化金属を含む。そのような範囲内で、前記発明の前記プロセスおよび前記水素化分解生成物流れ中のメタンの前記量によるベンゼン損失の前記量(前記水素化分解フィード流れに対する前記水素化分解生成物流れ中のベンゼン量の減少)は特に低い。前記水素化分解生成物流れ中の前記全芳香族化合物(BTX、エチルベンゼン(EB)および重質物)の前記量は特に高い。
【0073】
好ましくは、前記水素化金属は、前記元素周期律表の10族またはロジウムもしくはイリジウムから選択された少なくとも一つの元素である。前記好ましい10族元素はパラジウムおよび白金、特に白金である。
【0074】
前記発明の前記プロセスで使用される前記水素化分解触媒は、充分な水素化活性を有さなくてはならない。したがって、前記触媒は、前記水素化金属の前記水素化活性を阻害する二次的金属、例えばスズ、鉛またはビスマスを含まないのが好ましい。好ましくは、本発明の前記プロセスで使用される前記水素化分解触媒は、したがって、0.01部未満のスズおよび0.02部未満の鉛および0.01部未満のビスマス(100重量部の前記全触媒に基づいて)、好ましくは0.005部未満のスズおよび0.01部未満の鉛および0.005部未満のビスマス(100重量部の全触媒に基づいて)を含む。
【0075】
さらに好ましくは、本発明の前記プロセスで使用する前記水素化分解触媒は、したがって、0.01部未満のモリブデン(100重量部の前記全触媒に基づいて)を含む。
【0076】
前記水素化分解触媒は、ZSM-5ゼオライトおよびバインダーを含む成形体を含む。前記水素化金属を前記成形体上に堆積させる。前記成形体における前記バインダーの前記存在は、より大きなリアクター中での前記圧力に耐えるための適切な圧潰強度を前記触媒に与える。
【0077】
前記バインダー材料は無機酸化物材料であり得る。前記バインダー材料は、アルミニウムまたはケイ素含有材料、例えばシリカ、アルミナ、クレイ、リン酸アルミニウム、シリカ-アルミナ、または前記の少なくとも一つを含む組み合わせを含み得る。アルミナ(Al2O3)が好ましいバインダーである。前記触媒は、前記触媒の前記全重量に基づいて99重量%まで、例えば1~99重量%、例えば10~50重量%または20~40重量%のバインダー材料を含み得る。
【0078】
ステップ(c)
前記水素化分解生成物流れは、メタン、LPG、BTXを含む。前記用語「LPG」は本明細書中で使用する場合、前記用語「液化石油ガス」の前記確立された頭字語である。LPGは、概して、C2~C4炭化水素のブレンド、すなわち、C2、C3、およびC4炭化水素の混合物からなる。前記プロセスは、BTXを前記水素化分解生成物流れから分離するステップ(c)を含む。ステップ(c)はまた、LPGを前記水素化分解生成物流れから分離することを含み得る。前記水素化分解生成物流れは、第1の独立した流れとして前記水素化分解生成物流れ中に含まれるメタンおよび未反応水素と、第2の独立した流れとして前記水素化分解生成物流れ中に含まれる前記LPGと、第3の独立した流れとしてのBTXとを分離するために適した標準的手段および方法による分離に供することができる。好ましくは、BTXを含む前記流れを、気液分離または蒸留によって前記水素化分解生成物流れから分離する。ベンゼンを、BTXを含む前記流れからさらに分離することができる。
【0079】
前記水素化分解生成物流れのそのような分離方法の非限定的な一例には、一連の蒸留ステップが含まれる。中程度の温度での前記第1の蒸留ステップは、前記水素、H2S、メタンおよびLPG種から前記芳香族種(液体生成物)の大部分を分離することである。この蒸留からの前記ガス状流れをさらに(約-30℃まで)冷却し、再度蒸留して、前記残りの芳香族種ならびに前記プロパンおよびブタンの大部分を分離する。前記ガス状生成物(主に水素、H2S、メタンおよびエタン)を次いでさらに(約-100℃まで)冷却して、前記エタンを分離し、前記水素、H2Sおよびメタンが前記ガス状流れ中に残り、これを前記水素化分解リアクターに戻してリサイクルする。前記リアクターフィード中のH2Sおよびメタンの前記レベルを制御するために、このリサイクルガス流れの一部を前記システムからパージとして除去する。パージされる材料の前記量は、前記リサイクル流れ中のメタンおよびH2Sの前記レベルに依存し、これは次に前記フィード組成に依存する。前記パージは主に水素およびメタンを含むので、燃料ガスとしての使用に好適であるか、または(例えば、圧力スウィング吸着ユニットにより)さらに処理して、高純度水素流れおよびメタン/H2S流れを別々に回収することができ、これを燃料ガスとして使用することができる。
【0080】
さらなる実施形態において、本発明は、C5~C12炭化水素を含む供給流れからベンゼンを製造するためのプロセスに関し、前記前記プロセスは、BTX(または製造される前記BTXの前記トルエンおよびキシレンフラクションのみ)を水素と、ベンゼンおよび燃料ガスを含む水添脱アルキル化生成物流れを製造するために適した条件下で接触させるステップをさらに含む、本発明のBTXを製造するための前記プロセスを含む。
【0081】
ベンゼンと燃料ガスとを含む水添脱アルキル化生成物流れを製造するために適した前記条件は周知であり、例えば、参照により本明細書中に組み込まれる国際公開第2013/182534号で詳細に記載されている。
【0082】
C6~C9芳香族炭化水素を含む炭化水素混合物の水添脱アルキル化のプロセスは熱水添脱アルキル化と接触水添脱アルキル化とを含む;例えば、国際公開第2010/102712A2号を参照。接触水添脱アルキル化は本発明の前記文脈で好ましい。というのも、この水添脱アルキル化プロセスは概して熱水添脱アルキル化よりもベンゼンに対して高い選択性を有するからである。好ましくは、接触水添脱アルキル化が用いられ、この場合、前記水添脱アルキル化触媒は、担持された酸化クロム触媒、担持された酸化モリブデン触媒、シリカまたはアルミナ上白金およびシリカまたはアルミナ上酸化白金からなる前記群から選択される。
【0083】
水添脱アルキル化に有用で、本明細書中で「水添脱アルキル化条件」とも記載される前記プロセス条件は、当業者が容易に決定することができる。熱水添脱アルキル化に使用される前記プロセス条件は、例えば独国特許第1668719(Al)号で記載され、600~800℃の温度、3~10MPaゲージの圧力および15~45秒の反応時間を含む。前記好ましい接触水添脱アルキル化のために使用される前記プロセス条件は、好ましくは500~650℃の温度、3.5~7MPaゲージの圧力および0.5~2h-1の単位時間当たりの重量空間速度を含む;Handbook of Commercial Catalysts: Heterogeneous Catalysts ed.Howard F.Rase(2000)loc.cit.も参照のこと。
【0084】
前記水添脱アルキル化生成物流れは、典型的には冷却および蒸留の組み合わせにより液体流れ(ベンゼンおよび他の芳香族種を含有)とガス流れ(水素、H2S、メタンおよび他の低沸点炭化水素を含有)とに分離される。前記液体流れをさらに、蒸留により、ベンゼン流れと、C7~C9芳香族流れと重質芳香族流れとに分離してもよい。前記C7~C9芳香族流れ、またはその一部を、リアクターセクションをリサイクルとして戻して、全体的変換率およびベンゼン収率を増大させることができる。ビフェニルなどのポリ芳香族種を含む前記重質芳香族流れは、好ましくは前記リアクターにリサイクルするのではなく、独立した生成物流れとして搬出してもよい。前記ガス流れは、かなりの量の水素を含み、リサイクルガスコンプレッサを介して、前記リアクターセクションに戻してリサイクルしてもよい。リサイクルガスパージを使用して、前記リアクターフィード中のメタンおよびH2Sの前記濃度を制御することができる。
【0085】
前記発明を説明の目的で詳細に記載してきたが、そのような詳細は、その目的のためだけであり、前記クレームに定義されるような前記発明の前記主旨および範囲から逸脱することなく当業者によって変更を加えることができると理解される。
【0086】
前記発明は本明細書中で記載する特徴のあらゆる可能な組み合わせに関し、特に好ましいのは、前記クレームに存在する特徴の組み合わせであることにさらに留意される。前記発明による前記組成に関連する特徴のすべての組み合わせ;前記発明による前記プロセスに関連する特徴のすべての組み合わせおよび前記発明による前記組成に関連する特徴と前記発明による前記プロセスに関連する特徴とのすべての組み合わせが本明細書中に記載されていると理解される。
【0087】
前記用語「含む」は、他の要素の前記存在を排除しないことにさらに留意する。しかしながら、ある特定の成分を含む生成物/組成物に関する記載が、これらの成分からなる生成物/組成物も開示することも理解すべきである。これらの成分からなる前記生成物/組成物は、前記生成物/組成物の前記調製のためのより簡単でより経済的なプロセスを提供する点で有利であり得る。同様に、ある特定のステップを含むプロセスに関する記載は、これらのステップからなるプロセスも開示することも理解すべきである。これらのステップからなる前記プロセスは、より簡単でより経済的なプロセスを提供する点で有利であり得る。
【0088】
前記発明を前記以下の実施例で説明するが、これに限定されるものではない。
【0089】
触媒合成の例
本明細書中で記載する前記実施例において、「ゼオライト押出物」とは、約50のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有する約80重量%のZSM-5ゼオライト粉末とバインダーとして約20重量%のAl2O3とで形成されたZSM-5押出物(Zeolyst Internationalから入手したCBV5524G CY(1.6))を指す。得られた押出物は、押出とその後の熱処理および冷却によって調製された。得られたZSM-5押出物は前記H形態であり、<0.05重量%のNa2Oを含む。
【0090】
基準触媒の調製
基準触媒A
得られた100gのZSM-5押出物を空気中、150℃にて一晩(15時間)予備乾燥し、デシケータ中で室温まで冷却した。
【0091】
82.1gの0.005M H2PtCl6・6H2O水溶液をフラスコ中、205gのD.I.水で希釈し、60℃に加熱した。100gの予備乾燥したZSM-5押出物を前記溶液に添加し、前記フラスコを被覆した。押出物を前記溶液中、60℃にて24時間ゆっくりと撹拌(マグネティックスターラーを使用)し;前記液体を次いでデカントした。
【0092】
押出物を次いで大量の水(5L)でリンスした。さらに、前記押出物を撹拌することによって1Lの水で洗浄し、分離した。
【0093】
前記温度を室温から90℃まで昇温(2°/分)することによって押出物を空気中で加熱し、90℃で15時間保持し、次いで90℃から280℃へ昇温(3°/分)し、6時間保持した。複数の触媒サンプルを、前記方法を使用して調製し、Pt含有量および触媒性能データを平均し、表2に示す。
【0094】
触媒例B。(iii)含浸、(iv)洗浄および(v)熱処理で削減。
【0095】
10gの押出物を空気中、300℃にて2時間乾燥(室温から300℃へ2°/分で昇温)し、前記乾燥押出物を冷却直後に使用した。
【0096】
8.21gの0.005M H2PtCl6・6H2O水溶液を20.5gのD.I.水で希釈した。10gの前記予備乾燥したZSM-5押出物を前記溶液に室温にて添加し、前記フラスコを被覆した。押出物を溶液中、室温にて1時間ゆっくりと撹拌(マグネティックスターラーを使用)し、そして前記液体を次いでデカントした。
【0097】
押出物を次いで50mlの水で満たした漏斗に入れ、前記水を制御された速度(100ml/h)で滴下した。
【0098】
押出物を、空気中、前記温度を室温から2°/分で90℃まで昇温して焼成し、90℃で3時間保持し、次いで3°/分で90℃から280℃まで昇温し、2時間保持した。
【0099】
触媒例C。(ii)乾燥、(iii)含浸、(iv)洗浄および(v)熱処理で削減。
【0100】
押出物を予備乾燥なしで使用した。
【0101】
8.21gの0.005M H2PtCl6・6H2O水溶液をフラスコ中、20.5gのD.I.水で希釈し、60℃に加熱した。10gの得られたZSM-5押出物を前記溶液に添加し、前記フラスコを被覆した。押出物を溶液中、室温にて1時間ゆっくりと撹拌(マグネティックスターラーを使用)し、前記液体を次いでデカントした。押出物を次いで50mlの水を満たした漏斗に入れ、前記水を制御された速度(100ml/h)で滴下させた。
【0102】
押出物を、空気中、前記温度を2°/分で室温から90℃まで昇温し、3時間90℃で保持し、次いで3°/分で90℃から280℃まで昇温し、2時間保持して、焼成した。
【0103】
触媒例D。(ii)乾燥、(iii)含浸、(iv)洗浄および(v)熱処理で削減。
【0104】
押出物を予備乾燥なしで使用した。
【0105】
8.21gの0.005M H2PtCl6・6H2O水溶液をフラスコ中、20.5gのD.I.水で希釈し、60℃に加熱した。10gの得られたZSM-5押出物を前記溶液に添加し、前記フラスコを被覆した。押出物を、溶液中、室温にて1時間ゆっくりと撹拌(マグネティックスターラーを使用)し、前記液体を次いでデカントした。押出物を空気中、前記温度を2°/分でRTから90℃まで昇温し、3時間90℃で保持し、次いで3°/分で90℃から280℃まで昇温し、2時間保持して、焼成した。
【0106】
【0107】
触媒試験
実施例1~4を参照して、本願で記載する前記触媒を、後述するようなステンレス鋼管型リアクターを使用する水素化分解に関して試験した。SiC(30グリット)と予備混合することにより0.10gの触媒(20~40メッシュのサイズに調整)を3mlに希釈し、リアクター中にロードした。
【0108】
リアクターの説明:1/4”インチのチューブ、0.028”の壁厚。1/8”スペーサーバーを有する1/16”熱電対;12”×1”の真鍮製オーバースリーブ;リアクター床はスリーブの中央で長さが約5~6インチである。
【0109】
前記触媒の前記予備活性化(乾燥、Pt還元)、前記水素化分解フィード流れの前記組成および前記リアクター中の前記条件を実施例1~4に記載する。
【0110】
すべての実験において、前記WHSVを調節して、前記生成物流れ中、99.82重量%の前記ベンゼン純度(ベンゼンの量/ベンゼン+C6-非芳香族の量)を達成した。
【実施例】
【0111】
実施例1
触媒A、重量0.10g
触媒前処理:(a)乾燥:50psigで40sccmH2、130℃にて2時間;(b)その後のH2S処理:50psigで40sccmH2(50ppmのH2Sを使用)、350℃にて30分
炭化水素フィード組成:70.0重量%のベンゼン、15.0重量%の3-メチルペンタン、15.0重量%のメチルシクロペンタン
炭化水素供給速度を20.6から24.7μl/分まで変えて、WHSV9.9~11.9h-1で運転した。
H2(+H2S)率:4:1のH2対HCモル比および全フィードに基づいて50ppmのH2S含有量を維持するように変えた。
触媒床温度470℃、圧力200psig
【0112】
実施例2
触媒B、重量0.10g
触媒前処理:実施例1に記載したのと同様。
炭化水素フィード組成および速度:実施例1に記載したのと同様。
炭化水素供給速度は18.5から22.7μl/分まで変えてWHSV8.9~10.9h-1で運転した。
H2(+H2S)率:実施例1に記載したとおりに変えた。
触媒床温度470℃、圧力200psig
【0113】
実施例3
触媒C、重量0.10g
触媒前処理:実施例1に記載したのと同様
炭化水素フィード組成および速度:実施例1に記載したのと同様。
炭化水素供給速度を18.9から22.7μl/分まで変えてWHSV9.1~10.9h-1で運転した。
H2(+H2S)率:実施例1で記載するように変えた。
触媒床温度470℃、圧力200psig
【0114】
実施例4
触媒D、重量0.10g
触媒前処理:実施例1に記載したのと同様
炭化水素フィード組成および速度:実施例1に記載したのと同様
炭化水素供給速度を18.9~22.7μl/分で変化させて、WHSV9.1~10.9h-1で運転した。
H2(+H2S)率:実施例1に記載のように変えた。
触媒床温度470℃、圧力200psig
【0115】
【0116】
前記発明にしたがって調製した前記触媒(B、C、D)は、多くの時間を要する方法で調製した前記触媒(A)に匹敵する触媒性能を示すことがわかる。
【0117】
本明細書中で記載する前記方法のいくつかの実施形態を以下に記載する。
【0118】
実施形態1:(i)ゼオライトとバインダーとを含む成形体を提供することを含み、前記成形体は、成形、焼成および冷却によって得られたものであり、前記ゼオライトは25~75のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有するZSM-5であり;(ii)任意に、前記成形体を100~300℃の温度で少なくとも1時間乾燥することを含んでもよく;(iii)前記水素化金属の前記量が前記全触媒に対して0.010~0.30重量%となるように、最大2時間の期間含浸させることによって、前記成形体上に水素化金属を堆積させることを含んでもよく;(iv)任意に、前記金属堆積成形体を水でリンスすることを含んでもよく;そして(v)前記金属堆積成形体を空気中、250~300℃の温度で1~5時間の期間熱処理することを含み;前記触媒が前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未満のナトリウムおよびセシウムを含む、水素化分解触媒を調製するための方法。
【0119】
実施形態2:前記方法がステップ(ii)を含まない、実施形態1に記載の方法。
【0120】
実施形態3:前記方法がステップ(iv)を含まない、実施形態1~2のいずれか一つに記載の方法。
【0121】
実施形態4:ステップ(v)を270~290℃の温度で1~3時間実施する、実施形態1~3のいずれか一つに記載の方法。
【0122】
実施形態5:触媒が、前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.05重量%未満、好ましくは0.04重量%未満、または0.01重量%未満のアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含む、実施形態1~4のいずれかに一つに記載の方法。
【0123】
実施形態6:前記ゼオライトが30~65、好ましくは35~60、さらに好ましくは40~55のシリカ(SiO2)対アルミナ(Al2O3)モル比を有する、実施形態1に記載の方法。
【0124】
実施形態7:前記水素化金属の前記量が、前記全触媒に対して、0.015~0.095重量%、好ましくは0.035~0.080重量%、または0.040~0.075重量%である、請求項1~6のいずれか一つに記載の方法。
【0125】
実施形態8:前記水素化金属が白金である、前記実施形態1~7のいずれか一つに記載の前記方法。
【0126】
実施形態9:水素化分解触媒が、(100重量部の前記全触媒に基づいて)0.01部のビスマスを含み、好ましくは0.01部未満のスズ、0.02部未満の鉛、0.01部未満のビスマス、および0.01部未満のモリブデンを含む、実施形態1~8のいずれか一つに記載の方法。
【0127】
実施形態10:前記水素化分解触媒中の前記バインダーの前記量が前記全触媒に対して10~50重量%である、実施形態1~9のいずれか一つに記載の方法。
【0128】
実施形態11:前記水素化分解触媒が、0.1~15mmの平均直径を有する押出物である、実施形態1~10のいずれか一つに記載の方法。
【0129】
実施形態12:前記触媒が前記触媒の全重量に基づいて、あわせて0.04重量%未満、または0.01重量%未満のナトリウムおよびセシウムを含む、実施形態1~11のいずれか一つに記載の方法。
【0130】
実施形態13:アルカリまたはアルカリ土類金属を前記ゼオライトに添加しない、実施形態1~12のいずれか一つに記載の方法。
【0131】
実施形態14:前記ゼオライトが前記水素形態である、実施形態1~13のいずれか一つに記載の方法。
【0132】
実施形態15:前記ゼオライトが塩基交換されていない、実施形態1~14のいずれか一つに記載の方法。
【0133】
実施形態16:前記ゼオライトが、前記元素周期律表のIA族またはIIA族からの任意の金属でイオン交換されていない、実施形態1~15のいずれか一つに記載の方法。
【0134】
実施形態17:BTXを製造するためのプロセスであって:(a)C5~C12炭化水素を含む水素化分解フィード流れを提供し;(b)425~580℃の温度、300~5000kPaゲージの圧力および3~30h-1の単位時間当たりの重量空間速度を含むプロセス条件下で実施形態1~16のいずれかに記載の方法によって形成された前記水素化分解触媒と、前記水素化分解フィード流れを水素の存在下で接触させて、BTXを含む水素化分解生成物流れを生成し;そして(c)前記水素化分解生成物流れから前記BTXを分離することを含む、プロセス。
【0135】
実施形態18:前記水素化分解フィード流れが、第一段階または多段階水素処理された熱分解ガソリン、直留ナフサ、水素化分解ガソリン、軽質コーカー(light coker)ナフサおよびコークス炉軽油、FCCガソリン、改質油またはそれらの混合物であって、水素化、モノ芳香族化合物の濃縮および/または脱ペンタン化などの処理に付したものであってもよい新鮮なフィード流れと、任意に前記水素化分解生成物流れからリサイクルされた流れとを含む、実施形態17に記載のプロセス。
【0136】
実施形態19:前記水素化分解フィード流れが、ベンゼンを除去する前記ステップを含まないプロセスによって提供される、実施形態17~18のいずれか一つに記載のプロセス。
【0137】
実施形態20:前記水素化分解フィード流れが10~90重量%のベンゼンを含む、実施形態17~19のいずれか一つに記載の前記プロセス。