[发明专利]芳香族化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以甲烷为主要成分的天然气、生物气和水合甲烷的高度利用。天然气、生物气和水合甲烷被认为是应对地球温暖化的对策中最有效的能源资源，人们越来越关心其利用技术。甲烷资源利用其清洁性质，作为下一代的新型有机资源和燃料电池用的氢资源而备受注目。特别地，本发明涉及用于由甲烷有效地制备以苯和萘为主要成分的芳香族化合物和高纯度的氢气的催化化学转化技术，其中苯和萘是化学制品例如塑料类的原料。

背景技术

作为由甲烷制备氢气和芳香族化合物，例如苯的方法，已知有在催化剂的存在下使甲烷反应的方法。作为此时的催化剂，据说负载于ZSM-5系列的沸石上的钼是有效的(非专利文献1)。但是，即使在使用这些催化剂的情况下，仍然存在下列问题：碳大量析出、甲烷的转化率较低。

为了解决该问题，已经提出了例如在专利文献1～专利文献3中所公开的将催化剂材料例如Mo(钼)负载于多孔金属硅酸盐上而形成的催化剂。在专利文献1～专利文献3中确认了，通过使用将金属成分负载于作为载体的具有微孔孔径为7埃的多孔金属硅酸盐上而形成的催化剂，低级烃有效地转化为芳香族化合物，同时得到了高纯度的氢气。

接着，在专利文献4～专利文献6中，通过用甲烷和氢气的混合气体处理负载有钼的金属硅酸盐，将钼进行碳化处理。即，将负载有钼的催化剂进行碳化处理，由此稳定化并改善了芳香族化合物和氢气的生成速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2004-91891号公报

专利文献2：日本专利第3755955号公报

专利文献3：日本专利第3745885号公报

专利文献4：国际公开2005/028105号小册子

专利文献5：日本专利第3835765号公报

专利文献6：日本特开2005-254122号公报

非专利文献

非专利文献1：JOURNAL OF CATALYSIS，1997，p.165，p.150-161

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述现有技术中，仍然存在下列问题：由于碳析出，催化剂性能会在短时间内劣化，甲烷的转化率降低等。因此，需要开发出更优良的催化剂。

此外，在上述专利文献4～专利文献6所示的现有技术中，当碳化处理后升高至催化反应温度时，是在碳化处理中使用的气体或用于催化反应的气体的气氛下升高至催化反应温度的。

在上述气体碳化处理中使用的气体和用于催化反应的气体中含有烃类气体例如甲烷。当在含有这种烃类气体的气氛下升温至催化反应温度时，有可能会析出大量焦炭，阻碍催化反应。

因此，本发明的目的在于，提供一种在使用低级烃作为原料通过催化反应来制备芳香族化合物的芳香族化合物的制备方法中，进一步提高芳香族化合物和氢气的制备效率的方法。

解决课题的手段

达成上述目的的使用低级烃作为原料的本发明的芳香族化合物的制备方法是使用低级烃作为原料，通过催化反应制备芳香族化合物的方法，其特征在于：在非氧化性气体(除了烃类气体以外)的气氛下，将在上述催化反应中使用的催化剂升温至催化反应的温度，并使含有低级烃的气体与上述催化剂接触，以制备芳香族化合物。

进而，非氧化性气体的特征在于，是还原性气体或惰性气体。这里，还原性气体可举出例如氢气、一氧化碳和氨气。其次，惰性气体可举出例如氩气、氮气和氦气。

此外，催化剂的特征在于，它是通过将钼或钼化合物负载于金属硅酸盐上，然后进行碳化处理而制备出的催化剂。

根据如上所述的芳香族化合物的制备方法，可以在不损害催化剂的活性的情况下升温至最适宜的催化反应温度。

发明效果

因此，根据以上发明，在使用低级烃作为原料通过催化反应制备芳香族化合物的方法中，改善了氢气和芳香族化合物的收率，并改善了催化剂的活性寿命的稳定性。

附图说明

图1显示了使比较例1、比较例2和实施例1的各催化剂与混合有碳酸气体的甲烷气体(甲烷与碳酸气体的摩尔比为，甲烷∶碳酸气体(二氧化碳)＝20∶1)反应的情况下，甲烷转化率的经时变化；

图2显示了使比较例1、比较例2和实施例1的各催化剂与混合有碳酸气体的甲烷气体(甲烷与碳酸气体的摩尔比为，甲烷∶碳酸气体(二氧化碳)＝20∶1)反应的情况下，苯收率的经时变化；