日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 36(1): 1-11 (2019)
doi:10.20731/zeoraito.36.1.1

解説解説

複合型ゼオライト系触媒の特性とナフサ接触分解プロセスへの適用Properties of Zeolite-based Composite Catalysts and Their Application to Catalytic Naphtha-cracking Process

千代田化工建設株式会社 研究開発センターResearch & Development Center, Chiyoda Corporation ◇ 〒221–0022 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3–13

受理日:2018年10月20日Accepted: October 20, 2018
発行日:2019年1月31日Published: January 31, 2019
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当社では新たなon-purposeプロピレン製造法の実現を目指して,固定床型ナフサ接触分解プロセスの研究開発を実施している。ナフサ分解反応には,鉄,ガリウムおよびアルミニウム種を導入したMFI型ゼオライトとシリカバインダーからなる複合型触媒を用いている。主成分であるFe-Ga-Al-MFIゼオライトは各ヘテロ元素を最適な割合で骨格内に導入することで適度な酸強度と脱水素アルケン化能を併せ持ち,ナフサ分解反応において芳香族炭化水素の生成を抑え,高いオレフィン選択性を与える。更にシリカバインダーを用いて成形複合化した工業仕様触媒は,機械的強度が高いだけでなく,ゼオライトの持つ優れた酸性質が維持されるために,軽質炭化水素類を高選択的にプロピレンに変換するとともに,優れた耐コーキング性により触媒活性を長時間安定して持続し,固定床反応器への適用を可能とする。また,ナフサ接触分解法は従来技術である熱分解法に比較して反応温度が低くかつスチーム供給なしで進行するため反応工程での省エネルギー効果が大きく,プロセス全体でのナフサ消費量を約15%削減可能である。本稿では複合型ゼオライトの優れた触媒特性と,本ゼオライトを用いるナフサ接触分解法のプロセス工学的特性について解説する。

A catalytic naphtha-cracking process using fixed-bed-type reactor for on-purpose propylene production has been developed in Chiyoda Corporation. Composite catalysts, consisting of MFI-type zeolites containing Fe, Ga and Al species and silicon-oxide binder, were employed for naphtha cracking. The Fe-Ga-Al-MFI zeolites as matrix component, containing each heteroatom at adequate ratio in zeolite framework, exhibited both acid strength suitable for cracking and dehydrogenation activity to alkenes, resulting in high selectivity to light olefins by suppressing aromatics formation in naphtha cracking. Moreover, the unique acidity of zeolite species was maintained in the molded form for industrial use as well as enhancement of its mechanical strength, due to the combination with silicon-oxide as a binder. The zeolite-based composite thus converted light hydrocarbons into propylene selectively and kept catalytic performance stably for long time, being applicable to fixed-bed operation, due to its high resistance to coke formation. Furthermore, the present catalytic cracking saves thermal energy required in reaction unit because cracking reactions proceed in the absence of steam at much lower temperatures than conventional thermal cracking process, which makes it possible to reduce total amount of naphtha feedstock by ca. 15%, compared to existing naphtha crackers. In the present paper, excellent properties of the developed zeolite-based catalysts and catalytic cracking of naphtha over the present zeolites are described from the viewpoints of catalytic chemistry and process engineering.

キーワード:On-purposeプロピレン製造;固定床型ナフサ接触分解プロセス;Fe-Ga-Al-MFIゼオライト;シリカバインダー;省エネルギー・省資源

Key words: on-purpose propylene production; catalytic naphtha-cracking process in fixed-bed mode; Fe-Ga-Al-MFI-zeolite; silicon-oxide binder; saving energy & resources

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