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JP2018197215A - Manufacturing method of unsaturated hydrocarbon - Google Patents

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JP2018197215A
JP2018197215A JP2017102874A JP2017102874A JP2018197215A JP 2018197215 A JP2018197215 A JP 2018197215A JP 2017102874 A JP2017102874 A JP 2017102874A JP 2017102874 A JP2017102874 A JP 2017102874A JP 2018197215 A JP2018197215 A JP 2018197215A
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聡 木戸口
Satoshi Kidoguchi
聡 木戸口
信啓 木村
Nobuhiro Kimura
信啓 木村
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JX Nippon Oil and Energy Corp
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Abstract

【課題】不飽和炭化水素の新規製造方法として、アルカンから不飽和炭化水素を効率良く得ることが可能な、不飽和炭化水素の製造方法を提供すること。【解決手段】アルカン及びスチームを含む原料ガスを脱水素触媒に接触させて、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る脱水素工程を備え、脱水素触媒が、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素並びにPtを含有し、脱水素触媒における上記金属元素の含有量が、脱水素触媒の全量基準で0.1〜5質量%であり、脱水素触媒におけるPtの含有量が、脱水素触媒の全量基準で0.9質量%以上である、不飽和炭化水素の製造方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an unsaturated hydrocarbon capable of efficiently obtaining an unsaturated hydrocarbon from an alkane as a new method for producing an unsaturated hydrocarbon. A dehydrogenation step is provided in which a raw material gas containing alkane and steam is brought into contact with a dehydrogenation catalyst to obtain a product gas containing at least one unsaturated hydrocarbon selected from the group consisting of olefins and conjugated diene. The dehydrogenation catalyst contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In and Tl and Pt, and the content of the metal element in the dehydrogenation catalyst is 0.1 based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. A method for producing an unsaturated hydrocarbon, which is ~ 5% by mass, and the content of Pt in the dehydrogenation catalyst is 0.9% by mass or more based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. [Selection diagram] None

Description

本発明は、不飽和炭化水素の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an unsaturated hydrocarbon.

近年のアジアを中心としてモータリゼーションによって、ブタジエンをはじめとする不飽和炭化水素は、合成ゴムの原料等として需要の増加が見込まれている。ブタジエンの製造方法としては、例えば、脱水素触媒を用いたn−ブタンの直接脱水素化反応により共役ジエンを製造する方法(特許文献1)、n−ブテンの酸化的脱水素化反応により共役ジエンを製造する方法(特許文献2〜4)が知られている。   Due to motorization in recent years mainly in Asia, the demand for unsaturated hydrocarbons such as butadiene is expected to increase as a raw material for synthetic rubber. Examples of the method for producing butadiene include a method for producing conjugated diene by direct dehydrogenation of n-butane using a dehydrogenation catalyst (Patent Document 1), and a conjugated diene by oxidative dehydrogenation of n-butene. (Patent Documents 2 to 4) are known.

特開2014−205135号公報JP 2014-205135 A 特開昭57−140730号公報JP-A-57-140730 特開昭60−1139号公報JP 60-1139 A 特開2003−220335号公報JP 2003-220335 A

不飽和炭化水素の需要増加に伴って、製造装置の要求特性、運転コスト、反応効率等の特色の異なる、多様な不飽和炭化水素の製造方法の開発が求められている。   With the increase in demand for unsaturated hydrocarbons, development of various methods for producing unsaturated hydrocarbons having different characteristics such as required characteristics, operating costs, reaction efficiency, etc. of production equipment is required.

本発明は、不飽和炭化水素の新規製造方法として、アルカンから不飽和炭化水素を効率良く得ることが可能な、不飽和炭化水素の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing an unsaturated hydrocarbon capable of efficiently obtaining an unsaturated hydrocarbon from an alkane as a novel method for producing an unsaturated hydrocarbon.

本発明者らは、特定の担体に特定の金属元素を担持させた触媒によって、アルカンを不飽和炭化水素に効率良く変換することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have found that alkanes can be efficiently converted into unsaturated hydrocarbons by a catalyst in which a specific metal element is supported on a specific support, and the present invention has been completed.

本発明の一側面は、アルカン及びスチームを含む原料ガスを脱水素触媒に接触させて、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る脱水素工程を備える、不飽和炭化水素の製造方法に関する。この製造方法において、脱水素触媒は、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素並びにPtを含有する。また、脱水素触媒における上記金属元素の含有量は、脱水素触媒の全量基準で0.1〜5質量%であり、脱水素触媒におけるPtの含有量は、脱水素触媒の全量基準で0.9質量%以上である。   One aspect of the present invention is a dehydrogenation step of obtaining a product gas containing at least one unsaturated hydrocarbon selected from the group consisting of olefins and conjugated dienes by contacting a raw material gas containing alkane and steam with a dehydrogenation catalyst. It is related with the manufacturing method of unsaturated hydrocarbon provided with these. In this production method, the dehydrogenation catalyst contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In and Tl, and Pt. Further, the content of the metal element in the dehydrogenation catalyst is 0.1 to 5% by mass based on the total amount of the dehydrogenation catalyst, and the content of Pt in the dehydrogenation catalyst is 0.00 on the total amount of the dehydrogenation catalyst. It is 9 mass% or more.

一態様において、脱水素触媒はInを含有していてよい。   In one embodiment, the dehydrogenation catalyst may contain In.

一態様において、脱水素触媒は、上記金属元素及びPtを担持する担体を更に含有していてよく、担体は、スピネル構造を有するMgAlを含んでいてよい。 In one embodiment, the dehydrogenation catalyst may further contain a support supporting the metal element and Pt, and the support may contain MgAl 2 O 4 having a spinel structure.

一態様において、脱水素触媒は、塩素原子を含まない金属源を用いて上記金属元素及びPtを担体に担持させた触媒であってよい。   In one embodiment, the dehydrogenation catalyst may be a catalyst in which the metal element and Pt are supported on a carrier using a metal source that does not contain a chlorine atom.

一態様において、脱水素触媒における上記金属元素の含有量は、脱水素触媒の全量基準で0.3〜2質量%であってよい。   In one embodiment, the content of the metal element in the dehydrogenation catalyst may be 0.3 to 2% by mass based on the total amount of the dehydrogenation catalyst.

一態様において、原料ガス中、スチームのアルカンに対するモル比は1.5〜4であってよい。   In one embodiment, the molar ratio of steam to alkane in the source gas may be 1.5-4.

一態様において、アルカンはブタンであってよく、オレフィンはブテンであってよく、共役ジエンはブタジエンであってよい。   In one embodiment, the alkane can be butane, the olefin can be butene, and the conjugated diene can be butadiene.

一態様において、生成ガスは少なくともオレフィンを含むものであってよい。この態様において、上記製造方法は、生成ガスを第二の脱水素触媒に接触させて、生成ガス中のオレフィンの少なくとも一部を共役ジエンに変換する第二の脱水素工程を更に備えていてよい。   In one embodiment, the product gas may contain at least olefins. In this embodiment, the production method may further include a second dehydrogenation step of contacting the product gas with a second dehydrogenation catalyst to convert at least a part of the olefin in the product gas into a conjugated diene. .

本発明によれば、不飽和炭化水素の新規製造方法として、アルカンから不飽和炭化水素を効率良く得ることが可能な、不飽和炭化水素の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of unsaturated hydrocarbon which can obtain unsaturated hydrocarbon efficiently from alkane is provided as a novel manufacturing method of unsaturated hydrocarbon.

以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described.

本実施形態に係る不飽和炭化水素の製造方法は、アルカン及びスチームを含む原料ガスを脱水素触媒に接触させて、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る脱水素工程を備える。   The method for producing an unsaturated hydrocarbon according to the present embodiment includes at least one unsaturated hydrocarbon selected from the group consisting of an olefin and a conjugated diene by bringing a raw material gas containing alkane and steam into contact with a dehydrogenation catalyst. A dehydrogenation step for obtaining a product gas is provided.

本実施形態において、脱水素触媒は、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素とPtとを含有している。また、上記金属元素の含有量は脱水素触媒の全量基準で0.1〜5質量%であり、Ptの含有量は脱水素触媒の全量基準で0.9質量%以上である。   In this embodiment, the dehydrogenation catalyst contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In and Tl and Pt. The metal element content is 0.1 to 5% by mass based on the total amount of the dehydrogenation catalyst, and the Pt content is 0.9% by mass or more based on the total amount of the dehydrogenation catalyst.

本実施形態に係る製造方法によれば、特定の金属を担持させた脱水素触媒を用いることで、高い転化率でアルカンを反応させて、効率良く不飽和炭化水素を得ることができる。   According to the production method according to the present embodiment, by using a dehydrogenation catalyst supporting a specific metal, an alkane can be reacted at a high conversion rate, and an unsaturated hydrocarbon can be obtained efficiently.

原料ガスは、アルカンを含んでいる。アルカンの炭素数は、目的とする不飽和炭化水素の炭素数と同じであってよい。アルカンの炭素数は、例えば4〜10であってよく、4〜6であってよい。   The source gas contains alkane. The carbon number of the alkane may be the same as the carbon number of the target unsaturated hydrocarbon. The carbon number of the alkane may be, for example, 4 to 10 or 4 to 6.

アルカンは、例えば、鎖状であってよく、環状であってもよい。鎖状アルカンとしては、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等が挙げられる。より具体的には、直鎖状アルカンとしては、n−ブタン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン等が挙げられる。また、分岐状アルカンとしては、イソブタン、イソペンタン、2−メチルペンタン、3−メチルペンタン、2、3−ジメチルペンタン、イソヘプタン、イソオクタン、イソデカン等が挙げられる。環状アルカンとしては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。原料ガスは、アルカンを一種含むものであってよく、二種以上含むものであってもよい。   For example, the alkane may be a chain or a ring. Examples of the chain alkane include butane, pentane, hexane, heptane, octane, decane, and the like. More specifically, examples of the linear alkane include n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, and n-decane. Examples of the branched alkane include isobutane, isopentane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylpentane, isoheptane, isooctane, and isodecane. Examples of the cyclic alkane include cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclodecane, and methylcyclohexane. The source gas may contain one kind of alkane or two or more kinds.

原料ガスにおいて、アルカンの分圧は1.0MPa以下としてよく、0.1MPa以下としてもよく、0.01MPa以下としてもよい。原料ガスのアルカン分圧を小さくすることでアルカンの転化率が一層向上しやすくなる。   In the source gas, the partial pressure of alkane may be 1.0 MPa or less, 0.1 MPa or less, or 0.01 MPa or less. By reducing the alkane partial pressure of the source gas, the alkane conversion rate can be further improved.

また、原料ガスにおけるアルカンの分圧は、原料流量に対する反応器サイズを小さくする観点から、0.001MPa以上とすることが好ましく、0.005MPa以上とすることがより好ましい。   The partial pressure of alkane in the raw material gas is preferably 0.001 MPa or more, and more preferably 0.005 MPa or more, from the viewpoint of reducing the reactor size with respect to the raw material flow rate.

原料ガスは、スチームを更に含んでいる。スチームを原料ガスに含有させることで、触媒の活性低下が顕著に抑制される傾向がある。スチームの含有量は、アルカンに対して0.5倍モル以上とすることが好ましく、1.0倍モル以上とすることがより好ましく、1.5倍モル以上とすることが更に好ましい。また、スチームの含有量は、例えば、アルカンに対して50倍モル以下であってよく、好ましくは10倍モル以下であり、より好ましくは4倍モル以下である。すなわち、原料ガス中、スチームのアルカンに対するモル比は、0.5以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましく、1.5以上であることがより好ましい。また、スチームのアルカンに対するモル比は、50以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、4以下であることが更に好ましい。   The source gas further includes steam. By containing steam in the raw material gas, the catalyst activity tends to be remarkably suppressed. The steam content is preferably 0.5 times mol or more, more preferably 1.0 times mol or more, and even more preferably 1.5 times mol or more with respect to the alkane. Further, the steam content may be, for example, 50 times mol or less, preferably 10 times mol or less, more preferably 4 times mol or less with respect to alkane. That is, in the raw material gas, the molar ratio of steam to alkane is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, and more preferably 1.5 or more. The molar ratio of steam to alkane is preferably 50 or less, more preferably 10 or less, and still more preferably 4 or less.

原料ガスは、窒素、アルゴン等の不活性ガスを更に含有していてもよい。また、原料ガスは、上記以外に水素、酸素、一酸化炭素、炭酸ガス、オレフィン類、ジエン類等の他の成分を更に含有していてもよい。   The source gas may further contain an inert gas such as nitrogen or argon. In addition to the above, the raw material gas may further contain other components such as hydrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, olefins, and dienes.

本実施形態において、生成ガスは、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む。オレフィン及び共役ジエンの炭素数は、いずれもアルカンの炭素数と同じであってよく、例えば4〜10であってよく、4〜6であってよい。   In the present embodiment, the product gas contains at least one unsaturated hydrocarbon selected from the group consisting of olefins and conjugated dienes. The number of carbon atoms of the olefin and conjugated diene may be the same as the carbon number of the alkane, for example, 4 to 10 or 4 to 6.

オレフィンとしては、例えば、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン等が挙げられ、これらはいずれの異性体であってもよい。共役ジエンとしては、例えば、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、イソプレン、1,3−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、1,3−ノナジエン、1,3−デカジエン等が挙げられる。生成ガスは、不飽和炭化水素を一種含むものであってよく、二種以上の不飽和炭化水素を含むものであってよい。例えば、生成ガスは、オレフィン及び共役ジエンを含むものであってよい。   Examples of olefins include butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene and the like, and these may be any isomer. Examples of the conjugated diene include 1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, isoprene, 1,3-hexadiene, 1,3-heptadiene, 1,3-octadiene, 1,3-nonadiene, and 1,3-decadiene. Etc. The product gas may contain one kind of unsaturated hydrocarbon, and may contain two or more kinds of unsaturated hydrocarbons. For example, the product gas may include olefins and conjugated dienes.

以下に、本実施形態における脱水素触媒について詳述する。   Below, the dehydrogenation catalyst in this embodiment is explained in full detail.

脱水素触媒は、アルカンの脱水素反応を触媒する固体触媒であり、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素とPtとを含有する触媒である。   The dehydrogenation catalyst is a solid catalyst that catalyzes the dehydrogenation reaction of alkane, and is a catalyst that contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In, and Tl and Pt.

好適な一態様において、脱水素触媒は、上記金属元素とPtとを担体に担持した触媒、すなわち、担体と、当該担体に担持された上記金属元素及びPtと、を含有する触媒であってよい。以下、担体に担持された上記金属元素及びPtを担持金属と総称する場合がある。   In a preferred embodiment, the dehydrogenation catalyst may be a catalyst in which the metal element and Pt are supported on a carrier, that is, a catalyst containing the carrier and the metal element and Pt supported on the carrier. . Hereinafter, the metal element and Pt supported on the carrier may be collectively referred to as a supported metal.

担体としては、例えば、アルミナ(Al)、シリカ(SiO)、シリカアルミナ(SiO−Al)、チタニア(TiO)、ジルコニア(ZrO)、マグネシアアルミナ(MgAl)などが挙げられる。これらのうち担体としては、MgAlを含む担体が好ましく、スピネル構造を有するMgAlを含む担体が特に好ましい。 Examples of the support include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), silica alumina (SiO 2 —Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), and magnesia alumina (MgAl 2 O). 4 ). Among these, as the carrier, a carrier containing MgAl 2 O 4 is preferable, and a carrier containing MgAl 2 O 4 having a spinel structure is particularly preferable.

担体の比表面積は、例えば30m/g以上であってよく、50m/g以上であることが好ましい。これにより、アルカンの転化率を高くするという効果が奏される。また、担体の比表面積は、例えば1000m/g以下であってよく、500m/g以下であることが好ましい。このような比表面積を有することで、工業的に好適に利用可能な十分な強度を有する担体とすることができる。 The specific surface area of the carrier may be, for example, 30 m 2 / g or more, and preferably 50 m 2 / g or more. Thereby, the effect of increasing the conversion rate of alkane is produced. The specific surface area of the carrier may be, for example, 1000 m 2 / g or less, and preferably 500 m 2 / g or less. By having such a specific surface area, a carrier having sufficient strength that can be suitably used industrially can be obtained.

担体の調製方法は特に限定されず、例えば、共沈法、沈着法、混練法、含浸法、ポアフィリング法等であってよい。これらのうち、上述の好適な比表面積が得られ易い観点からは、含浸法又はポアフィリング法が好ましい。含浸法の具体例として、例えば、第2族金属の無機塩を溶解させた溶液にアルミナを加え、撹拌した後、減圧下で溶媒を除去し、乾燥、焼成することで、担体を調製することができる。   The method for preparing the carrier is not particularly limited, and may be, for example, a coprecipitation method, a deposition method, a kneading method, an impregnation method, a pore filling method, or the like. Among these, the impregnation method or the pore filling method is preferable from the viewpoint of easily obtaining the above-described suitable specific surface area. As a specific example of the impregnation method, for example, a support is prepared by adding alumina to a solution in which an inorganic salt of a Group 2 metal is dissolved, stirring, removing the solvent under reduced pressure, drying and firing. Can do.

脱水素触媒は、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素並びにPtを含有している。上記金属元素は、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、Inであることがより好ましい。   The dehydrogenation catalyst contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In and Tl, and Pt. The metal element is preferably at least one selected from the group consisting of Ga and In, and more preferably In.

上記金属元素の担持量は、脱水素触媒の全量基準で0.1質量%以上であり、好ましくは0.3質量%以上である。また、上記金属元素の担持量は、脱水素触媒の全量基準で5質量%以下であり、好ましくは2質量%以下である。脱水素触媒における上記金属元素の含有量が上記範囲であると、触媒劣化が抑制され、高い活性がより長期間にわたり維持される傾向がある。   The amount of the metal element supported is 0.1% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more, based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. In addition, the supported amount of the metal element is 5% by mass or less, preferably 2% by mass or less, based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. When the content of the metal element in the dehydrogenation catalyst is in the above range, catalyst deterioration is suppressed and high activity tends to be maintained for a longer period of time.

Ptの担持量は、脱水素触媒の全量基準で0.9質量%以上であり、好ましくは1.0質量%以上である。また、Ptの担持量は、脱水素触媒の全量基準で5.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3.0質量%以下である。このような担持量であると、触媒上で形成されるPt粒子が脱水素反応に好適なサイズとなり、単位白金重量あたりの白金表面積が大きくなるため、より効率的な反応系が実現できる。   The supported amount of Pt is 0.9% by mass or more, preferably 1.0% by mass or more, based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. The amount of Pt supported is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. With such a loading amount, the Pt particles formed on the catalyst have a size suitable for the dehydrogenation reaction, and the platinum surface area per unit platinum weight increases, so that a more efficient reaction system can be realized.

担持金属の担持方法は特に限定されず、例えば、含浸法、沈着法、共沈法、混練法、イオン交換法、ポアフィリング法が挙げられる。   The supporting method of the supporting metal is not particularly limited, and examples thereof include an impregnation method, a deposition method, a coprecipitation method, a kneading method, an ion exchange method, and a pore filling method.

担持方法の一態様を以下に示す。まず、担持金属の前駆体を含む溶液に担体を加え、溶液を撹拌する。その後、減圧下で溶媒を除去し、得られた固体を乾燥させる乾燥後の固体を焼成することで、担持金属を担体上に担持させることができる。   One aspect of the loading method is shown below. First, a carrier is added to a solution containing a supported metal precursor, and the solution is stirred. Thereafter, the solvent is removed under reduced pressure, and the solid obtained after drying is calcined, whereby the supported metal can be supported on the carrier.

上記担持方法において、担持金属の前駆体は、例えば、金属塩又は錯体であってよい。担持金属の金属塩は、例えば、無機塩、有機酸塩又はこれらの水和物であってよい。無機塩は、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、リン酸塩、炭酸塩等であってよい。有機酸塩は、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩等であってよい。担持金属の錯体は、例えば、アルコキシド錯体、アンミン錯体等であってよい。   In the above supporting method, the supporting metal precursor may be, for example, a metal salt or a complex. The metal salt of the supported metal may be, for example, an inorganic salt, an organic acid salt, or a hydrate thereof. Inorganic salts may be, for example, sulfates, nitrates, chlorides, phosphates, carbonates and the like. The organic acid salt may be, for example, acetate, oxalate and the like. The supported metal complex may be, for example, an alkoxide complex or an ammine complex.

担持金属の前駆体は、塩素原子を含まない金属源であることが好ましい。塩素原子を含まない金属源を前駆体に用いることで、触媒調製時の装置の腐食を防止できる。   The precursor of the supported metal is preferably a metal source containing no chlorine atom. By using a metal source that does not contain chlorine atoms as a precursor, corrosion of the apparatus during catalyst preparation can be prevented.

焼成は、例えば、空気雰囲気下又は酸素雰囲気下で行うことができる。焼成は一段階で行ってもよく、二段階以上の多段階で行ってもよい。焼成温度は、担持金属の前駆体を分解可能な温度であればよく、例えば200〜1000℃であってよく、400〜800℃であってもよい。なお、多段階の焼成を行う場合、少なくともその一段階が上記焼成温度であればよい。他の段階での焼成温度は、例えば上記と同じ範囲であってよく、100〜200℃であってもよい。   Firing can be performed, for example, in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. Firing may be performed in one stage, or may be performed in two or more stages. The firing temperature may be any temperature as long as the precursor of the supported metal can be decomposed, and may be, for example, 200 to 1000 ° C or 400 to 800 ° C. In addition, when performing multi-stage baking, at least one step should just be the said baking temperature. The firing temperature at the other stage may be in the same range as described above, for example, and may be 100 to 200 ° C.

脱水素触媒は、成形性を向上させる観点から、成形助剤を更に含有していてもよい。成形助剤は、例えば、増粘剤、界面活性剤、保水材、可塑剤、バインダー原料等であってよい。   The dehydrogenation catalyst may further contain a molding aid from the viewpoint of improving moldability. The molding aid may be, for example, a thickener, a surfactant, a water retention material, a plasticizer, a binder material, or the like.

脱水素触媒の形状は特に限定されず、例えば、ペレット状、顆粒状、ハニカム状、スポンジ状等の形状であってよい。   The shape of the dehydrogenation catalyst is not particularly limited, and may be, for example, a pellet shape, a granule shape, a honeycomb shape, a sponge shape, or the like.

脱水素触媒は、前処理として還元処理が行われたものを用いてもよい。還元処理は、例えば、還元性ガスの雰囲気下、40〜600℃で脱水素触媒を保持することで行うことができる。保持時間は、例えば0.05〜24時間であってよい。還元性ガスは、例えば、水素、一酸化炭素等を含むものであってよい。還元処理を行った脱水素触媒を用いることで、脱水素反応の初期の誘導期を短くすることができる。なお、初期の誘導期とは、脱水素触媒中の担持金属のうち、還元されて活性状態にあるものが非常に少なく、触媒の活性が低い状態をいう。   A dehydrogenation catalyst that has been subjected to a reduction treatment as a pretreatment may be used. The reduction treatment can be performed, for example, by holding the dehydrogenation catalyst at 40 to 600 ° C. in a reducing gas atmosphere. The holding time may be, for example, 0.05 to 24 hours. The reducing gas may contain hydrogen, carbon monoxide, etc., for example. By using the dehydrogenation catalyst subjected to the reduction treatment, the initial induction period of the dehydrogenation reaction can be shortened. The initial induction period means a state in which the supported metal in the dehydrogenation catalyst is reduced and is in an active state, and the activity of the catalyst is low.

次いで、本実施形態における脱水素工程について詳述する。   Next, the dehydrogenation process in this embodiment will be described in detail.

脱水素工程は、原料ガスを脱水素触媒に接触させてアルカンの脱水素反応を行い、不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る工程である。   The dehydrogenation step is a step in which a raw material gas is brought into contact with a dehydrogenation catalyst to perform an alkane dehydrogenation reaction to obtain a product gas containing unsaturated hydrocarbons.

脱水素工程は、例えば、脱水素触媒を充填した反応器を用い、当該反応器に原料ガスを流通させることにより実施してよい。反応器としては、固体触媒による気相反応に用いられる種々の反応器を用いることができる。反応器としては、例えば、固定床型反応器、ラジアルフロー型反応器、管型反応器等が挙げられる。   The dehydrogenation step may be performed, for example, by using a reactor filled with a dehydrogenation catalyst and circulating a raw material gas through the reactor. As the reactor, various reactors used for a gas phase reaction with a solid catalyst can be used. Examples of the reactor include a fixed bed reactor, a radial flow reactor, and a tubular reactor.

脱水素反応の反応形式は、例えば、固定床式、移動床式又は流動床式であってよい。これらのうち、設備コストの観点からは固定床式が好ましい。   The reaction type of the dehydrogenation reaction may be, for example, a fixed bed type, a moving bed type, or a fluidized bed type. Among these, the fixed bed type is preferable from the viewpoint of equipment cost.

脱水素反応の反応温度、すなわち反応器内の温度は、反応効率の観点から300〜800℃であってよく、500〜700℃であってよい。反応温度が500℃以上であれば、不飽和炭化水素の生成量が一層多くなる傾向がある。反応温度が700℃以下であれば、高い活性がより長期にわたって維持される傾向がある。   The reaction temperature of the dehydrogenation reaction, that is, the temperature in the reactor, may be 300 to 800 ° C. or 500 to 700 ° C. from the viewpoint of reaction efficiency. If reaction temperature is 500 degreeC or more, there exists a tendency for the production amount of unsaturated hydrocarbon to increase further. If reaction temperature is 700 degrees C or less, there exists a tendency for high activity to be maintained over a long period of time.

反応圧力、すなわち反応器内の気圧は0.01〜1MPaであってよく、0.05〜0.8MPaであってよく、0.1〜0.5MPaであってよい。反応圧力が上記範囲にあると、脱水素反応がより進行し易くなり、一層優れた反応効率が得られる傾向がある。   The reaction pressure, that is, the atmospheric pressure in the reactor may be 0.01 to 1 MPa, may be 0.05 to 0.8 MPa, and may be 0.1 to 0.5 MPa. When the reaction pressure is in the above range, the dehydrogenation reaction is more likely to proceed, and a further excellent reaction efficiency tends to be obtained.

脱水素工程を、原料ガスを連続的に供給する連続式の反応形式で行う場合、重量空間速度(以下、「WHSV」という。)は、0.1h−1以上であってよく、1.0h−1以上であってもよく、100h−1以下であってよく、30h−1以下であってもよい。ここで、WHSVとは、連続式の反応装置における、触媒質量に対する原料ガスの供給速度(供給量/時間)の比(供給速度/触媒質量)である。なお、原料ガス及び触媒の使用量は、反応条件、触媒の活性等に応じて更に好ましい範囲を適宜選定してよく、WHSVは上記範囲に限定されるものではない。 When the dehydrogenation step is performed in a continuous reaction mode in which the raw material gas is continuously supplied, the weight space velocity (hereinafter referred to as “WHSV”) may be 0.1 h −1 or more, and 1.0 h. it may also be -1 or more, may be at 100h -1 or less, may be 30h -1 or less. Here, WHSV is the ratio (supply rate / catalyst mass) of the feed rate (supply rate / time) of the raw material gas to the catalyst mass in a continuous reaction apparatus. In addition, the usage amount of the raw material gas and the catalyst may be appropriately selected in a more preferable range according to the reaction conditions, the activity of the catalyst, etc., and WHSV is not limited to the above range.

脱水素工程では、反応器に上記脱水素触媒(以下、第一の脱水素触媒ともいう。)以外の触媒を更に充填してもよい。   In the dehydrogenation step, the reactor may be further charged with a catalyst other than the dehydrogenation catalyst (hereinafter also referred to as the first dehydrogenation catalyst).

例えば、本実施形態では、反応器の第一の脱水素触媒より後段に、オレフィンから共役ジエンへの脱水素反応を触媒する第二の脱水素触媒が更に充填されていてもよい。第一の脱水素触媒は、アルカンからオレフィンへの脱水素反応の反応活性に優れるため、第一の脱水素触媒の後段に第二の脱水素触媒を充填することで、得られる生成ガス中の共役ジエンの割合を高めることができる。   For example, in the present embodiment, a second dehydrogenation catalyst that catalyzes a dehydrogenation reaction from an olefin to a conjugated diene may be further charged after the first dehydrogenation catalyst of the reactor. Since the first dehydrogenation catalyst is excellent in the reaction activity of the dehydrogenation reaction from the alkane to the olefin, the second dehydrogenation catalyst is filled in the subsequent stage of the first dehydrogenation catalyst. The proportion of conjugated dienes can be increased.

また、本実施形態に係る製造方法は、脱水素工程で得られたオレフィンを含む生成ガス(以下、第一の生成ガスともいう。)を、第二の脱水素触媒に接触させてオレフィンの脱水素反応を行い、共役ジエンを含む第二の生成ガスを得る工程(以下、第二の脱水素工程ともいう。)を更に備えていてもよい。このような製造方法によれば、共役ジエンをより多く含む生成ガスを得ることができる。   In addition, the production method according to the present embodiment includes contacting the product gas containing the olefin obtained in the dehydrogenation step (hereinafter also referred to as the first product gas) with the second dehydrogenation catalyst to dehydrate the olefin. A step of performing an elementary reaction to obtain a second product gas containing a conjugated diene (hereinafter also referred to as a second dehydrogenation step) may be further provided. According to such a production method, a product gas containing more conjugated diene can be obtained.

第二の脱水素触媒としては、オレフィンの脱水素反応の触媒であれば、特に制限無く用いることができる。例えば、第二の脱水素触媒としては、貴金属触媒、FeおよびKを含有する触媒、Mo等を含有する触媒等を用いることができる。   As the second dehydrogenation catalyst, any olefin dehydrogenation catalyst can be used without particular limitation. For example, as the second dehydrogenation catalyst, a noble metal catalyst, a catalyst containing Fe and K, a catalyst containing Mo and the like can be used.

第二の脱水素工程における脱水素反応の条件は、第一の脱水素工程における脱水素反応の条件と同様であってよい。   The dehydrogenation reaction conditions in the second dehydrogenation step may be the same as the dehydrogenation reaction conditions in the first dehydrogenation step.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to an Example.

[触媒合成例1]
<担体A−1の調製>
0.5〜1mmに分級されたアルミナ15g(ネオビードGB−13、(株)水澤化学工業製、1質量%の濃度で水に懸濁させた懸濁液のpH:7.9)に、18.8gのMg(NO・6HOを56mLの水に溶解させた溶液を加えた。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて、40℃、0.015MPaAで30分間撹拌し、40℃、常圧で30分間撹拌した。その後、混合液を撹拌しながら減圧下で水を除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間、800℃で3時間焼成した。得られた固体に、再び18.8gのMg(NO・6HOを56mLの水に溶解させた溶液を加え、同様の手順を繰り返し行い、MgAlを含む担体A−1を得た。
[Catalyst Synthesis Example 1]
<Preparation of carrier A-1>
15 g of alumina classified to 0.5 to 1 mm (Neobead GB-13, manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd., pH of a suspension suspended in water at a concentration of 1% by mass: 7.9), 18 A solution of .8 g Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O dissolved in 56 mL water was added. The obtained mixed solution was stirred at 40 ° C. and 0.015 MPaA for 30 minutes using a rotary evaporator, and stirred at 40 ° C. and normal pressure for 30 minutes. Thereafter, water was removed under reduced pressure while stirring the mixture. The resulting solid was dried in an oven at 130 ° C. overnight. Next, the dried solid was calcined at 550 ° C. for 3 hours and at 800 ° C. for 3 hours under air flow. A solution obtained by dissolving 18.8 g of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O in 56 mL of water was added to the obtained solid again, and the same procedure was repeated to support A-1 containing MgAl 2 O 4. Got.

<触媒A−1の調製>
Pt濃度100g/Lのジニトロジアミン白金硝酸溶液0.101mLを0.601mLの水で希釈させた溶液Aを用意し、この溶液Aを1.0gの担体A−1に含浸させた。その後、130℃のオーブン中で一晩乾燥させ、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。次いで、9.3mgのIn(NO・3HOを0.606mLの水に溶解させた溶液Bを用意し、この溶液Bを焼成後の固体に含浸させた。その後、130℃のオーブン中で一晩乾燥させ、乾燥後の固体を、空気流通下、550℃で3時間焼成した。最後に、550℃で2時間の水素還元を行い、Pt及びInが担持された触媒A−1を得た。なお、触媒A−1において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は0.29質量%であった。
<Preparation of catalyst A-1>
A solution A obtained by diluting 0.101 mL of a dinitrodiamine platinum nitric acid solution having a Pt concentration of 100 g / L with 0.601 mL of water was prepared, and 1.0 g of the carrier A-1 was impregnated with the solution A. Then, it dried in 130 degreeC oven overnight, and the solid after drying was baked at 550 degreeC for 3 hours by air circulation. Next, a solution B in which 9.3 mg of In (NO 3 ) 3 .3H 2 O was dissolved in 0.606 mL of water was prepared, and this fired solid was impregnated with the fired solid. Then, it dried in 130 degreeC oven overnight, and the solid after drying was baked at 550 degreeC for 3 hours by air circulation. Finally, hydrogen reduction was performed at 550 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst A-1 carrying Pt and In. In catalyst A-1, the supported amount of Pt was 1.0 mass%, and the supported amount of In was 0.29 mass%.

[触媒合成例2]
<触媒A−2の調製>
溶液Bに代えて、18.6mgのIn(NO・3HOを0.608mLの水に溶解させた溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒A−2を得た。得られた触媒A−2において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は0.59質量%であった。
[Catalyst synthesis example 2]
<Preparation of catalyst A-2>
The catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Synthesis Example 1, except that a solution in which 18.6 mg of In (NO 3 ) 3 .3H 2 O was dissolved in 0.608 mL of water was used instead of the solution B. Catalyst A-2 was obtained. In the obtained catalyst A-2, the supported amount of Pt was 1.0% by mass, and the supported amount of In was 0.59% by mass.

[触媒合成例3]
<触媒A−3の調製>
溶液Bに代えて、27.8mgのIn(NO・3HOを0.607mLの水に溶解させた溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒A−3を得た。得られた触媒A−3において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は0.88質量%であった。
[Catalyst Synthesis Example 3]
<Preparation of catalyst A-3>
The catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Synthesis Example 1, except that a solution obtained by dissolving 27.8 mg of In (NO 3 ) 3 .3H 2 O in 0.607 mL of water was used instead of the solution B. Catalyst A-3 was obtained. In the obtained catalyst A-3, the supported amount of Pt was 1.0% by mass, and the supported amount of In was 0.88% by mass.

[触媒合成例4]
<触媒A−4の調製>
溶液Bに代えて、37.1mgのIn(NO・3HOを0.606mLの水に溶解させた溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒A−4を得た。得られた触媒A−4において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は1.16質量%であった。
[Catalyst Synthesis Example 4]
<Preparation of catalyst A-4>
The catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Synthesis Example 1, except that a solution in which 37.1 mg of In (NO 3 ) 3 .3H 2 O was dissolved in 0.606 mL of water was used instead of the solution B. Catalyst A-4 was obtained. In the obtained catalyst A-4, the supported amount of Pt was 1.0% by mass, and the supported amount of In was 1.16% by mass.

[触媒合成例5]
<触媒A−5の調製>
溶液Bに代えて、74.2mgのIn(NO・3HOを0.600mLの水に溶解させた溶液を用いたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒A−5を得た。得られた触媒A−5において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は2.30質量%であった。
[Catalyst Synthesis Example 5]
<Preparation of catalyst A-5>
The catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Synthesis Example 1, except that a solution prepared by dissolving 74.2 mg of In (NO 3 ) 3 .3H 2 O in 0.600 mL of water was used instead of the solution B. Catalyst A-5 was obtained. In the obtained Catalyst A-5, the supported amount of Pt was 1.0% by mass, and the supported amount of In was 2.30% by mass.

[触媒合成例6]
<触媒B−1の調製>
溶液Bの含浸を行わなかったこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒調製を行い、触媒B−1を得た。得られた触媒A−5において、Ptの担持量は1.0質量%、Inの担持量は0質量%であった。
[Catalyst Synthesis Example 6]
<Preparation of catalyst B-1>
A catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Synthesis Example 1 except that the impregnation with the solution B was not performed to obtain a catalyst B-1. In the obtained catalyst A-5, the supported amount of Pt was 1.0% by mass, and the supported amount of In was 0% by mass.

(実施例1)
1.0gの触媒A−1を管型反応器に充填し、反応管を固定床流通式反応装置に接続した。次に、水素及びNの混合ガス(水素:N=5:5(mol比))を50mL/minで流通させながら、反応管の上層を550℃まで昇温し、当該温度で1時間保持した。同時に、反応管の下層を600℃まで昇温し、当該温度で1時間保持した。続いて、n−ブタン、N及びスチーム(水)の混合ガス(原料ガス)を反応器に供給し、原料ガス中のn−ブタンの脱水素反応を行った。ここで、原料ガスにおけるn−ブタン、N及びスチームのモル比は、1:5:3に調整した。管型反応器への原料ガスの供給速度は、62mL/minに調整した。触媒全量に対するWHSVは1.0h−1に調整した。管型反応器の原料ガスの圧力は大気圧に調整した。
Example 1
1.0 g of catalyst A-1 was charged into a tubular reactor, and the reaction tube was connected to a fixed bed flow reactor. Next, the upper layer of the reaction tube was heated to 550 ° C. while flowing a mixed gas of hydrogen and N 2 (hydrogen: N 2 = 5: 5 (mol ratio)) at 50 mL / min, and the temperature was increased to 550 ° C. for 1 hour. Retained. At the same time, the lower layer of the reaction tube was heated to 600 ° C. and held at that temperature for 1 hour. Subsequently, a mixed gas (raw material gas) of n-butane, N 2 and steam (water) was supplied to the reactor, and n-butane in the raw material gas was dehydrogenated. Here, the molar ratio of n-butane, N 2 and steam in the raw material gas was adjusted to 1: 5: 3. The feed rate of the raw material gas to the tubular reactor was adjusted to 62 mL / min. The WHSV with respect to the total amount of the catalyst was adjusted to 1.0 h- 1 . The pressure of the raw material gas in the tubular reactor was adjusted to atmospheric pressure.

反応開始時から60分が経過した時点で、脱水素反応の生成物(生成ガス)を管型反応器から採取した。また、反応開始時間から300分が経過した時点で、脱水素反応の生成物(生成ガス)を管型反応器から採取した。なお、反応開始時とは、原料ガスの供給が開始された時間である。各時点において採取された生成ガスを、熱伝導度検出器を備えたガスクロマトグラフ(TCD−GC)を用いて分析した。分析の結果、生成ガスがブテン及び1,3−ブタジエンを含有することが確認された。上記ガスクロマトグラフに基づき、各時点において採取された生成ガス中のブテンの濃度(単位:質量%)及びブタジエンの濃度(単位:質量%)を定量した。   When 60 minutes passed from the start of the reaction, the product (product gas) of the dehydrogenation reaction was collected from the tubular reactor. Further, when 300 minutes passed from the reaction start time, the product (product gas) of the dehydrogenation reaction was collected from the tubular reactor. The reaction start time is the time when the supply of the source gas is started. The product gas collected at each time point was analyzed using a gas chromatograph (TCD-GC) equipped with a thermal conductivity detector. As a result of analysis, it was confirmed that the product gas contained butene and 1,3-butadiene. Based on the gas chromatograph, the butene concentration (unit: mass%) and the butadiene concentration (unit: mass%) in the product gas collected at each time point were quantified.

生成ガス中のブタン、ブテン及び1,3−ブタジエンの濃度から、60分経過時点及び180分経過時点におけるブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率を算出した。なお、ブタン転化率は下記式(1)により定義され、ブタジエン収率は下記式(2)により定義され、ブテン収率は下記式(3)により定義される。
Y1=M/M×100 (1)
Y2=M/M×100 (2)
Y3=M/M×100 (3)
式(1)におけるRY1はブタン転化率であり、Mは、原料ガス中のn−ブタンのモル数であり、Mは、生成ガス中のn−ブタンのモル数である。
式(2)におけるRY1はブタジエン収率であり、Mは、原料ガス中のn−ブタンのモル数であり、Mは、生成ガス中の1,3−ブタジエンのモル数である。
式(3)におけるRY2はブテン収率であり、Mは、原料ガス中のn−ブタンのモル数であり、Mは生成ガス中の1−ブテン、t−2−ブテン及びc−2−ブテンのモル数である。
From the concentration of butane, butene and 1,3-butadiene in the product gas, the butane conversion rate, butene yield and butadiene yield at the time of 60 minutes and 180 minutes were calculated. The butane conversion rate is defined by the following formula (1), the butadiene yield is defined by the following formula (2), and the butene yield is defined by the following formula (3).
R Y1 = M a / M 0 × 100 (1)
R Y2 = M b / M 0 × 100 (2)
R Y3 = M P / M 0 × 100 (3)
R Y1 in Formula (1) is a butane conversion, M 0 is the number of moles of n- butane in the feed gas, M a is the number of moles of n- butane in the product gas.
In Formula (2), R Y1 is the butadiene yield, M 0 is the number of moles of n-butane in the raw material gas, and M b is the number of moles of 1,3-butadiene in the product gas.
R Y2 in Formula (3) is a butene yield, M 0 is the number of moles of n- butane in the feed gas, M P is in the product gas of 1-butene, t-2-butene and c- The number of moles of 2-butene.

算出の結果、60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ57.2%、35.2%、2.3%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ40.4%、25.6%、2.7%であった。   As a result of the calculation, the butane conversion rate, butene yield and butadiene yield after 60 minutes were 57.2%, 35.2%, 2.3%, butane conversion rate and butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 40.4%, 25.6%, and 2.7%, respectively.

(実施例2)
触媒A−1に代えて触媒A−2を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n−ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ65.3%、44.1%、3.3%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ49.1%、35.1%、4.0%であった。
(Example 2)
The dehydrogenation reaction of n-butane and the analysis of the product gas were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst A-2 was used instead of the catalyst A-1. The butane conversion rate, butene yield and butadiene yield after 60 minutes from the start of the reaction were 65.3%, 44.1%, 3.3%, butane conversion rate and butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 49.1%, 35.1%, and 4.0%, respectively.

(実施例3)
触媒A−1に代えて触媒A−3を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n−ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ62.1%、47.3%、6.1%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ55.9%、43.6%、6.6%であった。
Example 3
A dehydrogenation reaction of n-butane and analysis of the product gas were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst A-3 was used instead of the catalyst A-1. The butane conversion rate, butene yield and butadiene yield after 60 minutes from the start of the reaction were 62.1%, 47.3%, 6.1%, butane conversion rate and butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 55.9%, 43.6% and 6.6%, respectively.

(実施例4)
触媒A−1に代えて触媒A−4を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n−ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ68.2%、51.7%、7.0%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ56.7%、43.5%、7.5%であった。
(Example 4)
A dehydrogenation reaction of n-butane and analysis of the product gas were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst A-4 was used instead of the catalyst A-1. The butane conversion rate, butene yield and butadiene yield after 60 minutes from the start of the reaction were 68.2%, 51.7%, 7.0%, butane conversion rate and butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 56.7%, 43.5%, and 7.5%, respectively.

(実施例5)
触媒A−1に代えて触媒B−2を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n−ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ55.6%、42.7%、5.7%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ48.1%、34.1%、6.6%であった。
(Example 5)
The dehydrogenation reaction of n-butane and the analysis of the product gas were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst B-2 was used instead of the catalyst A-1. The butane conversion rate, butene yield and butadiene yield after 60 minutes from the start of the reaction were 55.6%, 42.7%, 5.7%, butane conversion rate and butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 48.1%, 34.1%, and 6.6%, respectively.

(比較例1)
触媒A−1に代えて触媒B−1を用いたこと以外は実施例1と同様の操作により、n−ブタンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から60分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ41.5%、7.5%、0.4%、180分経過時点でのブタン転化率、ブテン収率及びブタジエン収率はそれぞれ31.5%、6.8%、0.4%であった。
(Comparative Example 1)
The dehydrogenation reaction of n-butane and the analysis of the product gas were performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst B-1 was used instead of the catalyst A-1. Butane conversion rate, butene yield, and butadiene yield after 60 minutes from the start of the reaction were 41.5%, 7.5%, 0.4%, butane conversion rate, butene yield after 180 minutes, respectively. The rate and butadiene yield were 31.5%, 6.8%, and 0.4%, respectively.

実施例1〜5及び比較例1の結果を表1に示す。   The results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.

Figure 2018197215
Figure 2018197215

Claims (8)

アルカン及びスチームを含む原料ガスを脱水素触媒に接触させて、オレフィン及び共役ジエンからなる群より選択される少なくとも一種の不飽和炭化水素を含む生成ガスを得る脱水素工程を備え、
前記脱水素触媒が、Ga、In及びTlからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素並びにPtを含有し、
前記脱水素触媒における前記金属元素の含有量が、前記脱水素触媒の全量基準で0.1〜5質量%であり、
前記脱水素触媒における前記Ptの含有量が、前記脱水素触媒の全量基準で0.9質量%以上である、不飽和炭化水素の製造方法。
A dehydrogenation step of obtaining a product gas containing at least one unsaturated hydrocarbon selected from the group consisting of olefins and conjugated dienes by contacting a raw material gas containing alkane and steam with a dehydrogenation catalyst;
The dehydrogenation catalyst contains at least one metal element selected from the group consisting of Ga, In and Tl, and Pt;
The content of the metal element in the dehydrogenation catalyst is 0.1 to 5% by mass based on the total amount of the dehydrogenation catalyst,
The method for producing an unsaturated hydrocarbon, wherein the Pt content in the dehydrogenation catalyst is 0.9 mass% or more based on the total amount of the dehydrogenation catalyst.
前記脱水素触媒がInを含む、請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the dehydrogenation catalyst contains In. 前記脱水素触媒が、前記金属元素及び前記Ptを担持する担体を更に含有し、
前記担体が、スピネル構造を有するMgAlを含む、請求項1又は2に記載の製造方法。
The dehydrogenation catalyst further comprises a carrier supporting the metal element and the Pt;
Wherein said carrier comprises a MgAl 2 O 4 having a spinel structure, the manufacturing method according to claim 1 or 2.
前記脱水素触媒が、塩素原子を含まない金属源を用いて前記金属元素及び前記Ptを担体に担持させた触媒である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the dehydrogenation catalyst is a catalyst in which the metal element and the Pt are supported on a carrier using a metal source containing no chlorine atom. 前記脱水素触媒における前記金属元素の含有量が、前記脱水素触媒の全量基準で0.3〜2質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。   5. The production method according to claim 1, wherein the content of the metal element in the dehydrogenation catalyst is 0.3 to 2 mass% based on the total amount of the dehydrogenation catalyst. 前記原料ガス中、前記スチームの前記アルカンに対するモル比が1.5〜4である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method as described in any one of Claims 1-5 whose molar ratio with respect to the said alkane of the said steam is 1.5-4 in the said source gas. 前記アルカンがブタンであり、前記オレフィンがブテンであり、前記共役ジエンがブタジエンである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkane is butane, the olefin is butene, and the conjugated diene is butadiene. 前記生成ガスが少なくともオレフィンを含み、
前記生成ガスを第二の脱水素触媒に接触させて、前記生成ガス中のオレフィンの少なくとも一部を共役ジエンに変換する第二の脱水素工程を更に備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
The product gas contains at least olefin,
8. The method according to claim 1, further comprising a second dehydrogenation step of contacting the product gas with a second dehydrogenation catalyst to convert at least a part of the olefin in the product gas into a conjugated diene. The production method according to item.
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