Hydrogenation Ability of ZSM-5 Zeolite

ZSM-5ゼオライトの水素化能

Sano Tsuneji

石油学会誌

プロトン交換したZSM-5 (HZSM-5) およびアルカリ土類金属含有ZSM-5型ゼオライト (M-HZSM-5, M:アルカリ土類金属) 上でエチレンおよびプロピレンの水素化を行った。重合, 異性化, クラッキング, 水素化等の反応が併発するため, 生成物は低分子量のものから高分子量のものまで生成した。HZSM-5上で生成する低分子量のものは主にパラフィンであった。低級オレフィンの収率は用いるゼオライトの種類に依存し, 次の順に増加した。HZSM-5≈Mg-HZSM-5<Ca-HZSM-5<Sr-HZSM-5<Ba-HZSM-5。ベンゼンの水素化分解もこれらのゼオライト上で行った。M-HZSM-5の触媒活性はHZSM-5よりも低かった。M-HZSM-5では, 反応温度約300°Cで反応生成物中に水素化生成物であるシクロヘキサンとその骨格異性体であるメチルシクロペンタンが検出された。水素化の活性点を明確にするため, ゼオライト中に含まれる不純物, 特に鉄の水素化触媒としての効果を詳細に検討した。その結果, 鉄を全く含まないHZSM-5ゼオライトが相当な水素化活性を示すことが明らかとなった。以上の結果から, 炭素-炭素二重結合の水素化の活性点はHZSM-5ゼオライトの強酸点であり, その水素化活性はアルカリ土類金属修飾により抑制されると結論した。

Hydrogenation of ethylene and propylene was carried out over the protonated ZSM-5 (HZSM-5) and the alkaline earth metal-containing ZSM-5 type zeolites (M-HZSM-5, M: alkaline earth metal). Products, both of low and high molecular weights, were formed through a variety of reactions such as polymerization, isomerization, cracking, and hydrogenation. The lower molecular weight hydrocarbons produced over the HZSM-5 were mainly paraffins. The yields of light olefins were dependent on the kinds of zeolite used and increased in the following order: HZSM-5≈Mg-HZSM-5<Ca-HZSM-5<Sr-HZSM-5<Ba-HZSM-5. Hydroconversion of benzene was also carried out over these zeolites. The catalytic activity of M-HZSM-5 was lower than that of HZSM-5. In the case of M-HZSM-5, the hydrogenated product, cyclohexane, and its skeleton isomer, methylcyclopentane, were detected in the reaction products at about 300°C. In order to clarify the essential sites for the hydrogenation, effects of impurities, especially iron, contained in the zeolites as hydrogenation catalysts, were studied in detail. It was found that the HZSM-5 zeolite, which does not contain iron at all, showed a significant hydrogenation activity. From these results, we have concluded that the active sites for the hydrogenation of ethylenic double bonds are the strong acid sites of the HZSM-5 zeolite, and that the hydrogenation activity decreases upon the modification of the zeolite with alkaline earth metals.

ZSM-5

Alkaline earth metal

Hydrogenation

Hydroconversion

Olefin

Chemical technology [ 570 ]

eng

石油学会

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[ISSN] 0582-4664

[NCID] AN00130954

[URI] http://www.journalarchive.jst.go.jp/japanese/jnlabstract_ja.php?cdjournal=jpi1958&cdvol=35&noissue=2&startpage=119