芳香族烃的制备方法技术

当通过低级烃与催化剂的接触反应制备芳香族烃时，保持高的芳香族烃收率的同时长时间稳定地制备芳香族烃。在制备芳香族烃的方法中，所述制备芳香族烃的方法包括通过低级烃与催化剂的接触反应获得芳香族烃的反应步骤和将用于该反应步骤中的催化剂再生的再生步骤，和通过使该反应步骤和该再生步骤重复，以恒定的时间间隔计算芳香族烃的收率。从该计算的收率，将收率设定为标准。基于相对于该标准的收率的变化，将再生步骤的再生时间延长。在收率的变化中设定阈值。在芳香族烃的收率的变化低于在反应步骤中的阈值的情形中，将再生步骤的再生时间延长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及其中甲烷是主要成分的天然气、生物气和甲烷水合物的高度利用。它尤其涉及用于从例如甲烷、乙烷、丙烷等的低级烃高效地制备芳香族烃和高纯度氢气的催化化学转化技术，所述芳香族烃中，作为化学产品如塑料的原料的苯和萘类为主要成分。
技术介绍
天然气、生物气和甲烷水合物被视为作为全球变暖对策最高效的能源，且对其利用技术的关注正在增加。利用其清洁性的甲烷资源作为下一代新型有机资源和用于燃料电池的氢资源而引起注目。作为由甲烷制备氢气和芳香族烃如苯的方法，已知的一种是其中在催化剂的存在下使甲烷反应，如非专利文献1。作为基于此的催化剂，在ZSM-5上负载钼据说是有效的。然而，即使在使用这些催化剂的情形中，具有大量析出碳和甲烷转化率低的问题。为了改善上述常规技术，周期性地和交替地切换作为芳香族烃的原料气体（反应气体）的低级烃和作为用于保持催化活性或使催化活性再生的气体（再生气体）的含氢气体或氢气，以进行与催化剂的接触反应（例如，专利文献1）。以这种方式，通过将原料气体和催化剂再生气体交替以保持催化反应进行催化接触反应，同时抑制催化剂随时间的劣化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请公开第2003-26613号专利文献2：日本专利申请公开平成11-79702号非专利文献非专利文献1：JOURNAL OF CATALYSIS,1997,第165卷，第150-161页
技术实现思路
如上所述，通过周期性地和交替地切换反应气体和再生气体进行催化接触反应，可以在保持催化剂的活性的同时，连续地进行芳香族烃制备反应。在专利文献1中描述的芳香族烃的制备方法中，为了防止难以去除的催化反应过程中积聚在催化剂上的结炭，通过预先向反应气体中加入百分之几的氢气将催化活性长时间地保持。从低级烃制备芳香族烃和氢气的反应是如式（1）中所示的平衡反应。因此，在通过添加氢气抑制结炭的情形中，苯生成反应被平衡移动抑制。另一方面，在不向反应气体中添加氢气的情形中，芳香族烃收率提高，但结炭的形成也变得剧烈以致于催化剂在短时间内劣化。随着催化剂劣化程度的进展，通过催化剂再生反应待除去的结炭的量因此增加更多。因此，催化剂再生反应所需要的时间延长。因此，在芳香族烃的制备方法中，当通过进行低级烃与催化剂的接触反应制备芳香族烃时，要求通过控制催化反应时间和催化剂再生反应时间之间的平衡稳定地制备芳香族烃。在通过使反应步骤和将该反应步骤中使用的催化剂再生的再生步骤重复来制备芳香族烃的方法中，所述反应步骤通过进行低级烃与催化剂的接触反应以获得芳香族烃，用于解决上述任务的本专利技术的芳香族烃的制备方法的特征在于，在所述反应步骤过程中将在所述反应步骤中生成的芳香族烃的收率计算两次或更多次，这些计算的收率中，将一个收率设定为标准，基于相对于该标准的所述计算的收率的变化，改变所述再生步骤的再生时间。此外，本专利技术的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，在收率的变化中设定阈值，以及当收率的变化低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。此外，本专利技术的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，当收率的变化连续低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。此外，本专利技术的芳香族烃的制备方法的特征在于，在芳香族烃制备方法中，基于每单位时间的收率变化，将所述再生步骤的再生时间延长。此外，本专利技术的芳香族烃的制备方法的特征在于，在每单位时间的变化中设定阈值，并且，当每单位时间的变化低于该阈值时，将所述再生步骤的再生时间延长。附图说明图1是用于根据本专利技术的实施方式的芳香族化合物的制备方法中的固定床流过式反应装置的示意性剖面图；图2是示出在催化反应连续进行的情形中苯收率和收率的变化率随着时间变化的图；图3是示出在催化反应连续进行的情形中苯收率的变化率和苯收率变化的图；图4是用于根据本专利技术的实施方式的芳香族化合物的制备方法中的芳香族烃制备装置的示意图；图5是示出在催化反应和催化剂再生反应交替进行的情形中苯收率随时间变化的图；图6是示出在催化反应和催化剂再生反应交替进行的情形中苯收率的变化随时间变化的图；和图7是示出根据本专利技术的通过使反应步骤和再生步骤重复的芳香族烃制备步骤的概要的图，（a）是示出反应步骤中的收率的计算结果的图，和（b）是示出反应步骤和再生步骤的切换时间的图。专利技术的实施方式本专利技术是涉及通过进行低级烃对用于由低级烃制备芳香族化合物的催化剂（在下文中，简称为“催化剂”）的接触反应制备芳香族烃和高纯度氢气的方法的专利技术，所述芳香族烃包含作为主要成分的苯和萘。它通过交替地进行催化反应以生成芳香族烃的步骤（反应步骤）和进行催化剂再生反应步骤以将用于该催化反应中的催化剂再生的步骤（再生步骤）制备芳香族烃。在该反应步骤中，计算通过催化反应生成的芳香族烃（例如苯）的收率。特征在于，将一个收率设定为这些计算的收率的标准，基于相对于该标准的计算的收率的变化控制催化反应时间或催化剂再生时间。通过基于在催化反应过程中的产物收率的变化以这种方式间接理解结炭的条件，可以根据结炭程度对反应条件进行反馈控制。因此，即使不使用抑制催化反应的方法（例如预先添加氢气），也可以在将芳香族烃的收率保持在高水平的同时连续进行催化反应。作为用于根据本专利技术的实施方式的芳香族烃制备方法中的催化剂，可以提及例如其中催化剂金属负载在金属硅酸盐上的形式。作为具有使催化剂金属负载于其上的金属硅酸盐，例如在硅铝酸盐的情形中，可以举出分子筛5A、八面沸石（NaY和NaX）、ZSM-5和MCM-22，它们是由二氧化硅和氧化铝形成的多孔材料。此外，可以举例为具有磷酸作为主要成分的多孔材料并且以具有6-13埃的微孔和通道为特征的沸石载体如ALPO-5、VPI-5。此外，可以举例为含二氧化硅作为主要成分和部分含氧化铝作为成分并且以中-微孔（10-1000埃）的圆筒状微孔（通道）为特征的中-孔载体如FSM-16、MCM-41。此外，除了硅铝酸盐，还可以使用由二氧化硅和二氧化钛等形成的金属硅酸盐作为催化剂。此外，希望在本专利技术中使用的金属硅酸盐具有200-1000m2/g的表面积和其微孔及中孔在5-100埃的范围。此外，在金属硅酸盐例如是硅铝酸盐的情形中，可以使用二氧化硅含量与氧化铝含量之比（二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.01 JP 2010-1508781.芳香族烃的制备方法，其中通过使通过进行低级烃与催化剂的
接触反应以获得芳香族烃的反应步骤和将该反应步骤中使用的所述催
化剂再生的再生步骤重复来制备芳香族烃，
所述芳香族烃的制备方法的特征在于，在所述反应步骤过程中将
在所述反应步骤中生成的芳香族烃的收率计算两次或更多次，这些计
算的收率中，将一个收率设定为标准，基于相对于该标准的所述计算
的收率的变化，改变所述再生步骤的再生时间。
2.根据权利要求1的芳香...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川裕治，马洪涛，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：
国别省市：