JP2001190957A - フッ素を含む二金属触媒、および硫化された化合物の存在下での芳香族化合物の水素化へのその使用 - Google Patents

フッ素を含む二金属触媒、および硫化された化合物の存在下での芳香族化合物の水素化へのその使用

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫黄化合物を含む留分を脱硫し、かつこれら
の留分中に存在する芳香族およびポリ芳香族を水素化す
るための新規触媒を提供する。 【解決手段】 フッ素の量が、全触媒質量の少なくとも
1.5重量%に相当し、少なくとも1つの非晶質酸化物
マトリックスと、塩素と、フッ素と、第VIII族からの少
なくとも2つの異なる金属とを含むことを特徴とする、
触媒である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第VIII族金属をベ
ースとし、かつ少なくとも2つのハロゲンを含む、担持
された触媒に関する。本発明は、少量の硫黄を含有す
る、炭化水素含有仕込原料を水素化処理する方法、特に
そのような仕込原料に含まれる芳香族化合物を水素化す
る方法における、この触媒の使用にも関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、水素化処理方法は、製品品質と
汚染条件とを満足するために要求される規格の点で、完
成品の特性を向上させるために、石油留分を精製する操
作において決まって使用される。
【0003】現在、ガスオイル留分は、蒸留からであっ
ても、接触分解のような転換方法からであっても、無視
できない量の芳香族化合物と窒素化された化合物と硫化
された化合物とを含有する。工業化した大部分の国にお
ける現在の法律は、エンジンに使用される燃料が含有す
る硫黄が100万分の500(500ppm)未満でな
ければならないことを要求する。非常に近い将来、この
最大限の量は、欧州共同体の構成国について、2000
年までに350ppmに、次いで2005年に50pp
mに減少させられるであろう。ガスオイル中のポリ芳香
族化合物の含有量に関して、この量は、2005年か
ら、1%〜2%程度の非常に低いレベルに減少させられ
る危険がある。このように、ガスオイル留分に含まれる
ポリ芳香族を水素化することは、そのタイプの燃料につ
いての新しい硫黄および芳香族化合物の規格のために、
ますます重要になっている。
【0004】脱硫は一般に、芳香族化合物を同時に水素
化できない条件下および触媒について行なわれる。この
ように、留分の第一の処理は、その留分に含まれる芳香
族化合物を水素化する第二の処理を伴って、硫黄の含有
量を減少させるために行なわれなければならない。その
第二工程は一般に、水素の存在下で、留分を一般に貴金
属をベースとする触媒と接触させることにより行なわれ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脱硫方
法は、硫化された、および窒素化された化合物を決して
完全には除去できないので、使用される触媒は、そのよ
うな化合物の存在下で作用できなければならず、その結
果、優れた耐硫黄性(thio-resistant property)を有
する活性相を有しなければならない。
【0006】本発明の目的は、硫黄化合物を含む石油留
分を脱硫し、かつこれらの留分中に存在する芳香族およ
びポリ芳香族を水素化するための新規触媒を提供するこ
とである。
【0007】貴金属をベースとする触媒は、芳香族化合
物を水素化する際の性能について知られている。しかし
ながら、貴金属は、貴金属の活性の強力な阻害剤である
硫黄の存在に極端に敏感である。水素化段階において硫
黄による被毒を避けるために、金属がアルミナまたはシ
リカ・アルミナのような酸担体に担持されることが好ま
しいと思われる。
【0008】アルミナ型担体(米国特許US-A-3943053号
参照)を使用するとき、金属の量を調製条件と同様に正
確に制御しなければならないことが報告されてきた。こ
の制約は、そのような配合を工業的規模に補外するとき
に、柔軟性に関して明白な問題を引き起こす。シリカ・
アルミナをベースとする担体の使用も報告されてきた。
例えばUS-A-4960505号、US-A-5308814号およびUS-A-515
1172号が引用され得る。これらの異なる文献は、所望の
性質を生じるためのゼオライトの型が非常に特殊である
ことを開示している。さらにそのような担体の使用は、
調製を含むいくつかの主要な欠点を有し、このことはア
ルミナのような鉱物結合剤の使用を必要とする成形工程
を含む。調製方法は、このように、結合剤への担持を越
える、貴金属のゼオライト材料への選択的な担持を可能
にしなければならず、このことは、そのような触媒の型
と結び付けられる付加的な特殊性を有する。
【0009】白金/アルミナ型触媒の酸性度を増加させ
るために、J. P. Franckら(CR Acad. Sci. Paris, Seri
es C, t284 (1977), 297)およびJ. Cosynsら(CR Acad.
Sci.Paris, Series C, t284 (1978) 85)は、制限された
量のハロゲン、特にフッ素を触媒組成物中に取り入れて
きた。
【0010】芳香族化合物を水素化する方法に使用され
る、少なくとも1つのハロゲンを含む金属触媒が、多く
の特許に記載されている。特に、欧州特許出願EP-A-075
1204号に、触媒の水素化活性を増加させるための、貴金
属をベースとし、かつ少なくとも1%のハロゲンを含有
する触媒への塩素の注入を伴う、芳香族化合物を水素化
する方法が記載されている。
【0011】US-A-3943053号に、2つの貴金属、すなわ
ち白金およびパラジウムと、1.2〜2.5重量%の範
囲の量の塩素とを含む触媒を使用する、芳香族化合物を
水素化する方法が記載されている。
【0012】欧州特許出願EP-A-0955090号に、2つの貴
金属(PtおよびPd)とフッ素と塩素とを含む触媒が
記載されている。触媒組成は、フッ素含有量が0.5〜
1.5重量%の範囲に、塩素含有量が0.3〜2重量%
の範囲にあるようなものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本出願人は、周期表の第
VIII族からの少なくとも2つの異なる金属と、塩素と、
フッ素と、少なくとも1つの非晶質酸化物マトリックス
とを含む触媒であって、触媒組成が、フッ素の量が全触
媒質量の少なくとも1.5重量%に相当するようなもの
である、水素化処理方法において、特に芳香族化合物を
水素化するために使用される触媒が、芳香族化合物の水
素化の程度に関して、単一の第VIII族金属かまたは少量
のハロゲンを含む先行技術の触媒よりも優れた性能をも
たらすことを見い出してきた。本発明の触媒を用いて得
られる、芳香族化合物の対応する飽和化合物への高い転
化率は、一方では金属の組み合わせ、他方では先行技術
より多量に存在するハロゲンの組み合わせの驚くべき相
乗効果と結び付けられる。水素化のこの高い程度は、触
媒にとって非常に優れた硫黄への抵抗をもたらす。
【0014】本発明の触媒は、有利には、硫化された化
合物を含む炭化水素仕込原料中に存在する芳香族化合物
の水素化脱硫および水素化を行なうために使用され得
る。より詳細には、本発明の触媒を用いて処理され得る
炭化水素仕込原料は、芳香族化合物を含有する炭化水素
仕込原料、より詳細には、原油の蒸留からの、および接
触分解方法からの循環油(cycle oil) として知られる留
分を転換する種々の方法からのガスオイル留分である。
【0015】本発明方法を用いて処理され得る仕込原料
の硫黄含有量は2000重量ppm未満、好ましくは
0.01〜500重量ppmである。この触媒はまた、
食用油中および溶媒中の芳香族化合物の水素化のよう
な、微量の硫化された化合物を含有する仕込原料の芳香
族化合物の全部または一部を水素化することを目的とす
るあらゆる方法に適している。
【0016】本発明の触媒は、周期表の第VIII族から
の、互いに異なる少なくとも2つの金属と、少なくとも
1つの非晶質酸化物マトリックスと、塩素と、フッ素と
を含有する。
【0017】「非晶質酸化物マトリックス」という用語
は、以下に使用されるように、触媒的に活性な元素がそ
の構造に含まれないマトリックスを意味する。
【0018】本発明の触媒は、フッ素の量が、該触媒の
全質量の少なくとも1.5重量%に相当することを特徴
とする。
【0019】該触媒は、パラジウム、ロジウム、ニッケ
ルおよびコバルトよりなる群の中から選ばれる、第VIII
族からの少なくとも1つの金属M1を、白金、イリジウ
ム、オスミウムおよびルテニウムよりなる群の中から選
ばれる、第VIII族からの金属M2と組み合わせる。M1
/M2原子比は、好ましくは0.1/1〜10/1の範
囲にある。
【0020】本発明の触媒は、全触媒質量に対する重量
百分率として下記のものを含む。
【0021】・78%〜98.3%の少なくとも1つの
非晶質酸化物材料 ・0.1%〜10%の周期表の第VIII族からの少なくと
も2つの金属、そのうち少なくとも1つの第一金属M1
は、好ましくはパラジウム、ロジウム、ニッケルおよび
コバルトよりなる群の中から選ばれ、少なくとも1つの
第二金属M2は、好ましくは白金、イリジウム、オスミ
ウムおよびルテニウムよりなる群の中から選ばれる。M
1/M2原子比は、有利には0.1/1〜10/1の範
囲にある ・少なくとも1.5%、好ましくは多くても20%のフ
ッ素。有利には、フッ素の量は1.8%〜15%の範
囲、より好ましくは2%〜10%の範囲にある ・0.1%〜10%の塩素。
【0022】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。
【0023】本発明の触媒において、担体として使用さ
れる非晶質酸化物マトリックスは、転位アルミナ、シリ
カ、シリカ・アルミナおよびこれらの混合物から選択さ
れる。このタイプの担体は、当業者に公知の技術によっ
て決定される、100〜600m/gの範囲の、好
ましくは150〜500m/gの範囲の比表面積を
有する。非晶質酸化物マトリックスは粉末の形で使用さ
れてもよく、またはビーズもしくは押出物の形で予備成
形されてもよい。
【0024】本発明の担持された触媒は、当業者に公知
のいずれかの方法を用いて調製されてもよい。
【0025】好ましくは、触媒は、以下フッ素化された
担体と呼ぶ、非晶質酸化物マトリックスとフッ素とを含
有する担体に、塩素と第VIII族金属とを担持することに
よって得られる。フッ素化された担体は、好ましくは、
非晶質酸化物マトリックスを形成する間、フッ素をフッ
化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウ
ムまたはフッ素化された有機化合物の形で導入すること
によって得られる。そのとき得られるフッ素化された担
体は、公知の技術を用いて決定される、100〜500
/gの範囲、好ましくは150〜420m
gの範囲の比表面積を有する。
【0026】触媒の他の成分は、次いで1つ以上の元素
の溶液を用いる連続する添加工程を用いて別々に、また
は元素の共通の溶液を用いて同時に、触媒中に導入され
てもよい。触媒を得るために複数の含浸溶液を使用して
もよく、その場合、各含浸工程の間に乾燥または活性化
工程(焼成もしくは還元)を行なうことが有利である。
【0027】本発明の好ましい実施において、非晶質酸
化物マトリックスは、フッ素化された化合物と接触させ
られて、少なくとも1.5重量%のフッ素を含有する担
体を形成し、次いで金属の含浸の間、塩素化された化合
物が、別々にまたは同時にフッ素化された担体に導入さ
れる。
【0028】触媒の調製は、一般に空気中での熱処理
(焼成)によって完了する。使用前に、触媒は、場合に
よっては、一般に50℃〜600℃の範囲の温度に加熱
された触媒上に、水素を含有するガス混合物を通過させ
ることにより還元される。
【0029】触媒を調製するために使用される、ハロゲ
ン化された化合物は、好ましくは、対応する鉱酸、例え
ばフッ化水素酸HFまたは塩酸HClから調製される水
溶液によって添加される。触媒上でのフッ素化された有
機化合物および/または塩素化された有機化合物の分解
は、本発明の触媒を調製するのに適してもよい方法であ
る。この方法は、触媒を調製するときに、フッ化水素酸
溶液の今や制限された使用を避けることができるので、
フッ素の場合、特に有利である。塩素化された有機化合
物としては、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジク
ロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエチレ
ン、ヘキサクロロエタンおよびクロロホルムが挙げられ
る。
【0030】使用できる第VIII族金属前駆物質は、当業
者に周知の従来の前駆物質である。非貴金属について、
硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物、例えば塩化
物、臭化物およびフッ化物、カルボン酸塩、例えば酢酸
塩および炭酸塩が有利には使用される。貴金属に関し
て、存在するとき、硝酸塩、ハロゲン化物、例えば塩化
物、塩化白金酸または塩化イリジン酸のような酸、アル
カリ金属塩化メタレート(chlorometallate) 、クロロま
たはヒドロキソアミノ化された錯体、およびアンモニア
性ルテニウムオキシクロライドのようなオキシクロライ
ドが好ましい。アセチルアセトナト錯体のような、有機
溶媒に可溶の配位錯体を使用することもできる。カルボ
ニル錯体も使用できる。
【0031】本発明の触媒は、炭化水素留分を処理する
ために使用できる。特に、この触媒は、硫化された化合
物を含有する仕込原料中に存在する芳香族化合物を水素
化する方法に使用できる。
【0032】本発明の触媒を用いる方法によって処理さ
れ得る仕込原料は、2000重量ppm未満の、好まし
くは0.5〜500重量ppmの硫黄含有量を有する。
【0033】さらに、処理される仕込原料の硫黄含有量
によっては、従来の水素化処理方法によって硫黄含有量
を減少させるために、仕込原料を前処理することが有利
であるかもしれない。
【0034】本発明の触媒の1つの利点は、硫黄の低い
残留量が触媒の活性に影響しないような優れた耐硫黄性
を触媒が有することである。
【0035】本発明の芳香族水素化方法は、一般に、1
00℃〜400℃、好ましくは150℃〜380℃の温
度で行なわれる。操作圧力は、一般に0.1〜30MP
a、好ましくは1〜20MPaである。空間速度(HS
V)は、時間当たりの触媒の単位体積当たりの処理され
る液体仕込原料の体積として表わして、一般に0.1〜
20h−1である。使用される水素/仕込原料比は、液
体仕込原料の単位体積当たりの、標準状態で測定される
水素の体積として表わして、一般に50/1〜2000
/1である。
【0036】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を説明する。
【0037】なお、下記の実施例は、本発明の範囲を制
限するものでなく、本発明を例証するものである。
【0038】実施例1:アルミナ担体の調製 形成された同じ担体から下記の触媒を調製できるように
するために、大量のアルミナをベースとする担体を製造
した。この目的のため、超微粒の平板状のベーマイト、
またはコンデア・ケミー社(Condea Chemie GmbH)によ
ってSB3という品名で販売されているアルミナゲルか
らなるマトリックスを使用した。このゲルを、66%の
硝酸を含有する水溶液と混合し(乾燥ゲルのグラム当た
り7重量%の酸)、次いで15分間混合した。混合に続
いて、得られたペーストを、1.3mmの直径を有する
円筒形オリフィスを有するダイに通した。押出物を次い
で120℃で一晩中乾燥し、7.5容量%の水を含有す
る湿り空気中で550℃で2時間焼成した。これによっ
て、243m/gの比表面積と、0.61cm
/gの細孔容積と、10nmを中心とする単峰状の細孔
径分布とを有する、直径1.2mmの円筒形押出物を製
造した。X線回折によるマトリックスの分析によって、
マトリックスが結晶化度の低い立方体のガンマアルミナ
単独からなることが示された。
【0039】実施例2:フッ素化された担体の調製 フッ素を含有する、アルミナをベースとする担体を製造
した。この目的のため、超微粒の平板状のベーマイト、
またはコンデア・ケミー社によってSB3という品名で
販売されているアルミナゲルからなるマトリックスを使
用した。このゲルを、66%の硝酸を含有する水溶液と
混合し(乾燥ゲルのグラム当たり7重量%の酸)、次い
でZアームミキサー(arm mixer)を用いて15分間混合
した。次い でフッ素をフッ化アンモニウムの形で導入
し、4重量%のフッ素を導入し、混合をさらに10分間
行なった。混合に続いて、得られたペーストを、1.3
mmの直径を有する円筒形オリフィスを有するダイに通
した。押出物を次いで120℃で一晩中乾燥し、7.5
容量%の水を含有する湿り空気中で550℃で2時間焼
成した。223m/gの比表面積と、0.66cm
/gの細孔容積とを有し、3.76%のフッ素を含
有する、直径1.2mmの円筒形押出物を得た。X線回
折によるマトリックスの分析によって、マトリックスが
結晶化度の低い立方体のガンマアルミナ単独からなるこ
とが示された。
【0040】実施例3:触媒Aの調製 :Pt−Pd/アルミナ+Cl+F(本発明に合致しな
い) 使用した方法は、実施例1の担体からの過剰の溶液を用
いて元素を連続的に導入することからなっていた。塩素
を最初に導入し、次いでフッ素を導入し、次いで白金を
導入した。担体を2%ClのHCl溶液で30分間連続
的に処理し、担体上の所望の塩素の量を得た。溶液を除
去した後、フッ化水素酸溶液を、塩素化された担体と1
時間30分接触させた。担体を次いで洗い、ヘキサクロ
ロ白金酸を用いて白金含浸を行なった。12時間の交換
後、触媒を乾燥空気中で530℃で2時間乾燥した。こ
の触媒を還元した後、中性雰囲気中で、正確な量のビス
アセチルアセトナトパラジウムを用いる過剰含浸によっ
てパラジウムを担持させた。触媒を乾燥し、次いで35
0℃で2時間焼成した。得られた触媒(A)は下記のも
のを含有していた。
【0041】・0.15重量%の白金 ・0.55重量%のパラジウム ・0.95重量%の塩素 ・0.52重量%のフッ素 実施例4:触媒Bの調製 :Pt−Pd/フッ素化されたアルミナ(本発明に合致
する) 使用した方法は、実施例2のフッ素化された担体からの
過剰の溶液を用いて元素を連続的に導入することからな
っていた。白金を塩素と共に導入し、次いでパラジウム
を導入した。2%Clの塩酸溶液に溶解したヘキサクロ
ロ白金酸を用いて白金を含浸した。12時間の交換後、
触媒を乾燥空気中で530℃で2時間乾燥した。この触
媒を還元した後、中性雰囲気中で、正確な量のビスアセ
チルアセトナトパラジウムを用いる過剰含浸によってパ
ラジウムを担持させた。触媒を乾燥し、次いで350℃
で2時間焼成した。得られた触媒(B)は下記のものを
含有していた。
【0042】・0.15重量%の白金 ・0.54重量%のパラジウム ・0.76重量%の塩素 ・3.44重量%のフッ素 実施例5:LCO型仕込原料についての水素化転換 この実施例では、前の実施例で述べたように得られた触
媒を、下記の操作条件下で行なわれた触媒試験によって
評価した。
【0043】・全圧 :60バール ・仕込原料:水素化処理されたLCO ・反応器 :上昇流方式 使用前に、触媒は、水素流中で450℃で2時間活性化
工程を受けた。この還元を、触媒試験反応器(現場(in
situ)条件)内かまたは結合した還元セル(現場外(ex s
itu)条件)内で行なうことができた。
【0044】下記の表1は、水素化処理されたLCO型
仕込原料の特性を示す。
【0045】
【表1】
【0046】前の実施例に述べられた触媒の触媒性能
を、次いで下記の操作条件下で行なった触媒試験の間評
価した。
【0047】 ・全圧 60バール ・HSV(空間速度) 液体仕込原料の1リットル/触媒のリットル/時間 ・温度 280℃ ・H/仕込原料比 450Nリットル/仕込原料のNリットル 下記の表2は、触媒AおよびBを用いて得られた芳香族
転化率を示す。使用したLCO仕込原料は128重量p
pmのSを含有していた。
【0048】
【表2】
【0049】触媒Bが、触媒B中に存在する大量のフッ
素のために、転化率およびこのように耐硫化性の点で触
媒Aより優れていることがわかる。大量のフッ素が、こ
のように2つの第VIII族金属の組み合わせの活性に対し
て正の効果を有することがわかった。このタイプの触媒
は、このように、高い水素化活性を有することによっ
て、比較的大量の硫黄を含有する仕込原料を処理できる
ようにする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10G 45/48 C10G 45/48 45/52 45/52 (72)発明者 スラヴィク カズトゥラン フランス国 リイル マルメゾン リュ クノー 27

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素の量が、全触媒質量の少なくとも
    1.5重量%に相当し、少なくとも1つの非晶質酸化物
    マトリックスと、塩素と、フッ素と、第VIII族からの少
    なくとも2つの異なる金属とを含むことを特徴とする、
    触媒。
  2. 【請求項2】 フッ素の量が、全触媒質量の多くても2
    0重量%であることを特徴とする、請求項1記載の触
    媒。
  3. 【請求項3】 フッ素の量が、全触媒質量の1.8〜1
    5重量%の範囲にあることを特徴とする、請求項1また
    は2記載の触媒。
  4. 【請求項4】 フッ素の量が、全触媒質量の2〜10重
    量%の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜3のう
    ちのいずれか1項記載の触媒。
  5. 【請求項5】 触媒が、全質量に対して、78%〜9
    8.3%の少なくとも1つの非晶質酸化物マトリックス
    と、0.1%〜10%の少なくとも2つの第VIII族金属
    と、0.1%〜10%の塩素とを含有することを特徴と
    する、請求項1〜4のうちのいずれか1項記載の触媒。
  6. 【請求項6】 触媒が、パラジウム、ロジウム、ニッケ
    ルおよびコバルトよりなる群の中から選ばれる、第VIII
    族からの少なくとも1つの金属M1と、白金、イリジウ
    ム、オスミウムおよびルテニウムよりなる群の中から選
    ばれる、第VIII族からの少なくとも1つの金属M2とを
    含有することを特徴とする、請求項1〜5のうちのいず
    れか1項記載の触媒。
  7. 【請求項7】 M1/M2原子比が0.1/1〜10/
    1の範囲にあることを特徴とする、請求項6記載の触
    媒。
  8. 【請求項8】 非晶質酸化物マトリックスが、アルミ
    ナ、シリカおよびシリカ・アルミナから選択されること
    を特徴とする、請求項1〜7のうちのいずれか1項記載
    の触媒。
  9. 【請求項9】 フッ素が最初に非晶質酸化物担体に接触
    させられて、フッ素化された担体が形成され、次いで塩
    素と第VIII族金属とが同時にまたは別々に導入されるこ
    とを特徴とする、請求項1〜8のうちのいずれか1項記
    載の触媒を調製する方法。
  10. 【請求項10】 請求項1〜8のうちのいずれか1項記
    載の、または請求項9記載の方法に従って調製された触
    媒の、炭化水素留分の処理への使用。
  11. 【請求項11】 硫黄を含む炭化水素留分中に存在する
    芳香族化合物を水素化する方法における、請求項10記
    載の使用。
  12. 【請求項12】 仕込原料の単位体積当たりの水素の体
    積で50/1〜2000/1の水素/仕込原料比を伴っ
    て、100℃〜400℃の温度で、0.1〜30MPa
    の操作圧力で、時間当たりの触媒の単位体積当たりの処
    理される液体仕込原料の体積として表わして0.1〜2
    0の範囲の空間速度で行なわれる方法における、請求項
    10または11記載の使用。
JP2000344220A 1999-11-10 2000-11-10 フッ素を含む二金属触媒、および硫化された化合物の存在下での芳香族化合物の水素化へのその使用 Pending JP2001190957A (ja)

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