烯烃的制造方法_2

文档序号:9421773阅读:来源:国知局
的观点出发,优选为 固体酸催化剂。
[0058] 从抑制副反应的观点出发,固体酸催化剂的弱酸量的比例优选为60%以上,进一 步优选为70 %以上,从提高脱水反应的速度的观点出发,优选为100 %以下,进一步优选为 99 %以下,更加优选为90 %以下,更进一步优选为80 %以下,更加进一步优选为75 %以下。
[0059] 本说明书中弱酸量的比例是在通过NH3_Tro测定的总酸量中,由脱附温度300 °C以 下的氨脱附量算出的酸量。
[0060] NH3-TH)是使氨吸附于固体酸催化剂上之后,控制一定的升温速度使之连续地升 温,测定脱附的氨量以及脱附温度的方法。由于吸附于固体酸催化剂的酸中心中的弱酸 中心的氨在低温下脱附,吸附于强酸中心的氨在高温下脱附,因此,可以测定催化剂的酸 量或酸强度。通过NH3-TH)的测定,例如可以使用催化剂分析装置"全自动升温脱附装置 TF*D-lAt"(BELJapan,Inc?制造)来进行。
[0061] 上述弱酸量是将ZSM-5 型沸石"JRC-Z5-25H"(ExxonMobilCatalyst Technologies,LLC?制)的高峰(观测的2种峰中,高温侧的峰)作为0.99mmol/g,作为相 对于该峰的相对量来进行测定。峰的检测通过用质谱中氨的m/e= 16的碎片来定量氨从 而来进行。
[0062] 作为NH「Tro的测定法,可以使用通常进行的测定法。例如,用以下的条件依次进 行前处理、见13吸附处理、真空处理之后,进行TH)测定。
[0063]前处理:在氦中用20分钟升温至200°C,保持1小时
[0064] NH3吸附处理:在50°C、2. 7kPa下吸附NH 310分钟
[0065] 真空处理:在50°C下进行4小时处理,真空度2. 7kPa
[0066] TF>D测定:以50ml/min流通氦气,以升温速度5°C/min升温至600°C
[0067] 在本发明中,由从测定开始到脱附温度300°C为止的温度范围内的氨脱附量算出 弱酸量,并且由脱附温度超过300°C到全部氨脱附为止的温度范围内的氨脱附量算出强酸 量,将该合计定义为总酸量。弱酸量相对于总酸量的比例通过下式计算。
[0068] 弱酸量的比例(% )=弱酸量(mmol/g)/总酸量(mmol/g) X 100
[0069] 另外,从抑制副反应的观点出发,固体酸催化剂中的弱酸量优选为0. 01mm〇l/g以 上,进一步优选为0. 05mmol/g以上,更加优选为0.lmmol/g以上。
[0070] 从提高脱水反应的反应速度的观点出发,含有金属氧化物的酸催化剂优选含有选 自铝、铁和镓中的1种以上的元素,进一步优选含有铝。具体而言,优选为含有铝的金属氧 化物,进一步优选为氧化铝,更加优选为氧化铝。
[0071 ] 在本发明中,也可以使用对于氧化铝担载有氧化铝以外的氧化物的固体酸催化剂 (以下也称为"氧化物担载固体催化剂"。)。
[0072] 作为构成氧化铝以外的氧化物的元素,可以列举比铝电负性高的元素。另外,本发 明中电负性的值是指Pauling的电负性的值。
[0073] 上述电负性,从抑制副反应的观点出发,优选为1. 6以上,进一步优选为2. 0以上, 更加优选为2. 4以上,另外,从同样的观点出发,优选为3.0以下,进一步优选为2. 6以下。
[0074] 上述电负性,从抑制副反应的观点出发,从同样的观点出发,优选为1.6以上且 3. 0以下,进一步优选为2. 0以上且3. 0以下,更加优选为2. 4以上且2. 6以下。
[0075] 作为比铝(1.5)电负性高的元素,可以列举选自硫(2. 5)、钨(1.7)、磷(2. 1)、硅 (1. 8)、钼(1. 8)、铁(1. 8)、钴(1. 8)、镍(1. 8)、铜(1. 9)、锌(1. 6)、硼(2. 0)、镓(1. 6)、铟 (1.7)、锗(1.9)、锡(1.8)、锑(1.9)、铋(1.9)、以及硒(2.4)中的1种以上,其中,从提高脱 水反应速度的观点出发,优选为选自硫、钨、磷、以及硅中的1种以上,进一步优选为硫。另 外,括号内的值表示Pauling的电负性的值。
[0076] 作为成为上述元素的氧化物源的化合物,可以列举硫酸、硫代硫酸、磷酸、钨酸、硅 酸等的无机酸及其盐、二氧化硅等的氧化物、原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯等的发生水解而 溶解于水中的酸性金属醇盐、硅钨酸、磷钨酸等杂多酸及其盐。
[0077] 作为更具体的化合物,可以列举作为无机酸及其盐的硫酸、硫酸酐、硫酸铵、硫酸 钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钙、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、磷酸、五氧化磷、磷酸铵、磷酸氢二 铵、磷酸钠、磷酸钾、磷酸镁、磷酸钙、钨酸、钨酸铵、钨酸钠、钨酸钾、钨酸钙、仲钨酸铵、偏钨 酸铵、以及四甲基硅酸铵;作为氧化物的胶体二氧化硅、硅胶、以及水玻璃;作为酸性金属 醇盐的原硅酸四甲酯、以及原硅酸四乙酯;作为杂多酸及其盐的硅钨酸、磷钨酸、磷钨酸铵、 磷钨酸钠、以及磷钨酸钾。
[0078] 其中,从提高脱水反应速度的观点出发,作为氧化物源优选为无机酸或其盐、或者 酸性金属醇盐,进一步优选为硫酸、硫酸铵、钨酸铵、磷酸氢二铵、原硅酸四乙酯,更加优选 为硫酸。通过使用所述催化剂,醇的脱水反应可以迅速进行,可以高收率地得到作为目标的 烯烃。
[0079] 从提高脱水反应速度的观点出发,上述元素氧化物相对于100质量份氧化铝的担 载量优选为〇. 01质量份以上,进一步优选为〇. 1质量份以上,更加优选为〇. 5质量份以上, 更进一步优选为〇. 8质量份以上,更加进一步优选为1质量份以上,从抑制烯烃的多聚体化 等的副反应的观点出发,优选为10质量份以下,进一步优选为8质量份以下,更加优选为5 质量份以下,更进一步优选为3质量份以下。
[0080] 只要上述元素氧化物的担载量在上述范围内,就可以在短时间内使反应结束。
[0081 ] <氧化物担载固体催化剂的调制法>
[0082] 氧化物担载固体催化剂可以通过蒸发干固法、吸附法、平衡吸附法、孔洞填充法、 喷雾法、沉淀法等来调制。
[0083] 作为具体的调制方法,可以列举将氧化铝的水性悬浊液或含水固体、上述元素的 氧化物、以及水性溶剂混合来调制浸透物,将得到的浸透物干燥、烧成的方法。另外,成为 载体的氧化铝例如可以通过沉淀法、溶胶凝胶法、醇盐法来得到,从氧化铝充分结晶化从而 提高脱水反应速度的观点出发,优选在优选为400°C以上、进一步优选为450°C以上,而且, 从通过具有充分的表面积从而提高脱水反应速度的观点出发,优选为900°C以下、进一步优 选为800°C以下、更加优选为700°C以下、更进一步优选为600°C以下、更加进一步优选为 550°C以下进行了烧成的氧化铝。从提高催化剂活性,即提高脱水反应速度的观点出发,在 本发明中成为载体的氧化铝优选为y-氧化铝。
[0084] 作为上述水性悬浊液中使用的溶剂或水性溶剂,从获取容易性以及催化剂调制工 序中的安全性的观点出发,优选为水。
[0085] 作为在上述水性悬浊液中使用的溶剂或水性溶剂,也可以含有乙醇、异丙醇、甲 醇、丙酮等与水具有相溶性的有机溶剂。该情况下,上述水性悬浊液中使用的溶剂或水性溶 剂的水的含量,从催化剂调制工序中的安全性的观点以及提高得到的脱水反应速度的观点 出发,优选为50质量%以上,进一步优选为80质量%以上,更加优选为90质量%以上,更 进一步优选为95质量%以上。
[0086] 从提高担载速度的观点、以及在得到的催化剂中使上述元素的氧化物均匀地担载 来提高脱水反应速度的观点出发,将上述元素的氧化物渗透于氧化铝时的温度优选为〇°C 以上,进一步优选为20°C以上,而且,优选为100°C以下,进一步优选为95°C以下,更加优选 为90°C以下,更进一步优选为50°C以下,更进一步优选为30°C以下。
[0087] 从提高担载速度的观点以及在得到的催化剂中使上述元素的氧化物均匀地担载 从而提高脱水反应速度的观点出发,使之渗透的时间优选为0. 1小时以上,进一步优选为 0. 2小时以上,更加优选为0. 5小时以上,而且,优选为10小时以下,进一步优选为5小时以 下,更加优选为2小时以下。
[0088] 从生成上述元素的氧化物从而提高脱水反应速度的观点出发,浸透后的烧成温度 优选为300°C以上、进一步优选为400°C以上、更加优选为450°C以上,并且从防止催化剂的 表面积的降低,维持担载元素的分散度从而提高脱水反应速度的观点出发,优选为900°C以 下,进一步优选为850°C以下,更加优选为800°C以下,更进一步优选为550°C以下。
[0089] 从使上述元素的氧化物生成从而提高脱水反应速度的观点出发,烧成时间优选为 1小时以上,进一步优选为2小时以上,并且,从防止催化剂的表面积的降低,维持担载元素 的分散度提高脱水反应速度的观点出发,烧成时间优选为10小时以下,进一步优选为5小 时以下,更加优选为4小时以下。
[0090] 烧成的气氛不特别限定,可以在惰性气体下、氧化气氛下或还原气氛下进行。另 外,可以是密闭状态,也可以是气体的流通状态。从使担载元素氧化从而提高脱水反应速度 的观点出发,优选为空气或者氧的气流下。
[0091] 由于这样得到的催化剂处于凝集状态,因此,可以适当地粉碎成为粉末、粒状或者 成型为面条、小丸状等来使用。
[0092] <催化剂的物性>
[0093] 在催化剂为粉末的情况下,从催化剂的回收利用
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