JP2002001115A - 金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体及び該担体を用いた水素化処理触媒 - Google Patents

金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体及び該担体を用いた水素化処理触媒

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JP2002001115A
JP2002001115A JP2000316396A JP2000316396A JP2002001115A JP 2002001115 A JP2002001115 A JP 2002001115A JP 2000316396 A JP2000316396 A JP 2000316396A JP 2000316396 A JP2000316396 A JP 2000316396A JP 2002001115 A JP2002001115 A JP 2002001115A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属が担体の内部まで均一に存在してな
る金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体を提供する
ものであり、また当該担体に活性金属を担持した特に脱
硫活性が高い水素化処理触媒を提供する。 【解決手段】 金属化合物を用いて該金属を担持した耐
火性無機酸化物担体であって、該金属が担体の内部まで
均一に存在してなる金属化合物担持処理耐火性無機酸化
物担体、特に担体の断面をエレクトロン・プローブ・マ
イクロ・アナリシス(EPMA)を用いて一方向に該金
属原子について線分析測定をして得られる断面幅方向距
離(t:一方の担体表面からの距離)とX線強度(I)
の関係を示す図において、特定の関係式を満足する金属
化合物担持処理耐火性無機酸化物担体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属化合物担持処理
耐火性無機酸化物担体及びその製造方法、並びにその用
途に関し、さらに詳しくは主に触媒や吸着剤などとして
有用な金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体及びそ
の製造方法、並びにその用途に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、耐火性無機酸化物の成型体と
して、押し出し成型体、球状成型体、ハニカム成型体な
どがあるが、これら成型体を特に触媒や吸着剤などとし
て用いる場合、該成型体に活性成分を有する成分やその
活性を促進する助触媒効果のある成分、または吸着を促
進する成分、さらには担体の性質を制御するための第三
成分等を担持する方法が一般的に採用されている。
【0003】上記において、反応及び吸着を成型体の外
表面だけでなく、成型体の細孔内部まで使用することが
非常に重要な因子となる系の場合、反応,吸着に係わる
成分を成型体内部まで均一に担持する技術が重要とな
る。しかしながら、該成分と担体の相互作用が非常に強
い場合、該成分が成型体の外表面のみに担持され、細孔
内部にまで均一に担持できないという問題が生じる。
【0004】具体的には、耐火性無機酸化物担体に、担
体へ添加する金属化合物を溶液として含浸により担持す
る場合において、従来では、該金属化合物と耐火性無機
酸化物担体との相互作用が強い場合、担体に強く吸着さ
れされること、または急激に加水分解反応等を生じるこ
とにより、成型体の外表面にのみに担持され、細孔内部
まで均一に担持できないという問題が生じることとな
る。
【0005】したがって、従来においては、有効成分が
耐火性無機酸化物担体の外表面にのみしか担持されず、
反応に対する期待された効果を有効に発揮できないだけ
でなく、さらに、該成型体の外表面にのみ成分が偏積す
ると、反応物質の細孔内への拡散を妨害するという問題
もでてくる。
【0006】さらに具体的には、有効成分としてのチタ
ンをアルミナへ担持する方法について、四塩化チタン
水溶液を用いて沈着させる方法、チタニウムイソプロ
ポキシドのイソプロパノール溶液を用いて含浸する方法
(Applied Catalysis,63(199
0)305−317)、および飽和四塩化チタンをガ
ス状に誘導し熱によりアルミナへ化学蒸着させる方法
(特開平6−106061号公報)などが検討されてい
る。
【0007】しかしながら、上記のケースでは、ア
ルミナ成型体の細孔内部にまで均一な担持状態を得るこ
とができず、効果が十分に発揮されていない。また、
のケースでは、通常の溶液を用いた含浸法と異なり、ガ
スとして原料を送り込み、担体を一定の温度に制御した
ところへ分解担持させるという方法で、温度管理、設備
面の管理等、複雑かつ製造設備面で困難が生じると考え
られる。さらに、担体上に塩素が担持されてしまうた
め、該耐火性無機酸化物担体を高温かつ還元雰囲気で使
用すると塩化水素が発生し装置腐食を引き起こす等の問
題もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたもので、金属が担体の内部まで均一に存在し
てなる金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体を提供
するものであり、また当該担体に活性金属を担持した特
に脱硫活性が高い水素化処理触媒を提供することを目的
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の従来
の問題点を解消するため鋭意研究の結果、耐火性無機酸
化物担体に、沸点又は分解温度が150℃以上の水溶性
有機化合物を含有する水溶液を含浸して乾燥させ、その
後金属化合物の溶液を含浸することにより得られる、該
金属が担体の内部まで均一に存在してなる金属化合物担
持処理耐火性無機酸化物担体が上記本発明の目的を効果
的に達成しうることを見出した。本発明はかかる知見に
基づいて完成したものである。
【0010】すなわち、本発明の要旨は下記のとおりで
ある。 1.金属化合物を用いて該金属を担持した耐火性無機酸
化物担体であって、該金属が担体の内部まで均一に存在
してなる金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体。 2.金属化合物を用いて該金属を担持した耐火性無機酸
化物担体であって、担体の断面をエレクトロン・プロー
ブ・マイクロ・アナリシス(EPMA)を用いて一方向
に該金属原子について線分析測定をして得られる断面幅
方向距離(t:一方の担体表面からの距離)とX線強度
(I)の関係を示す図において、上記I(t)について
のtが一方の担体表面から他方の担体表面の間における
積分値Fと、上記X線強度を示す曲線の極小かつ最小値
における該曲線の接線のX線強度Im(t)についての
上記の間における積分値(Fm)との比x(Fm/F)
が0.5以上である金属化合物担持処理耐火性無機酸化
物担体。 3.耐火性無機酸化物担体がγ−アルミナである上記1
又は2に記載の金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担
体。 4.金属化合物が金属アルコキシドである上記1〜3の
いずれかに記載の金属化合物担持処理耐火性無機酸化物
担体。 5.金属が周期律表第4族金属である上記1〜4のいず
かに記載の金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体。 6.周期律表第4族金属がチタンである上記5記載の金
属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体。 7.耐火性無機酸化物担体に、沸点又は分解温度が15
0℃以上の水溶性有機化合物を含有する水溶液を含浸し
て乾燥させ、その後金属化合物の溶液を含浸することを
特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の金属化合物処
理耐火性無機酸化物担体の製造方法。 8.耐火性無機酸化物担体に、沸点又は分解温度が15
0℃以上の水溶性有機化合物を含有する水溶液を含浸し
て乾燥させ、その後金属化合物としての金属アルコキシ
ドのアルコール溶液を含浸することを特徴とする上記4
〜6のいずれかに記載の金属化合物担持処理耐火性無機
酸化物担体の製造方法。 9.上記1〜6のいずれかに記載の金属化合物担持処理
耐火性無機酸化物担体に、周期律表第6族の金属の少な
くとも一種及び周期律表第8〜10族の金属から選ばれ
る少なくとも一種を担持してなる水素化処理触媒。 10.上記1〜6のいずれかに記載の金属化合物担持処
理耐火性無機酸化物担体に、周期律表第6族の金属の少
なくとも一種及び周期律表第8〜10族の金属から選ば
れる少なくとも一種を担持した後、300℃以下の温度
で熱処理してなる水素化処理触媒。 11.上記9又は10に記載の水素化処理触媒を用いた
炭化水素油の水素化処理方法。 12.上記9又は10に記載の水素化処理触媒を用いた
炭化水素油の水素化脱硫方法。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明の金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担
体(以下、単に担体ともいう。)は、金属化合物を用い
て該金属を担持した耐火性無機酸化物担体であって、該
金属が担体の内部まで均一に存在しているものである。
それは、各種測定手段で証明できるが、本発明において
は、EPMAを用いて行うことにする。
【0012】図1はこのような発明の金属化合物担持処
理耐火性無機酸化物担体における金属量分布を示す図で
あり、EPMAを用いて金属原子について線分析測定し
た場合の、得られる断面幅方向距離(t)とX線強度
(I)の関係を表す図である。また、図2は上記EPM
A測定に用いる金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担
体の一例を示す斜視図である。
【0013】以下に、図1,図2を用いて本発明を更に
詳細に説明する。本発明の金属化合物担持処理耐火性無
機酸化物担体が例えば図2におけるような円柱形状を有
するものである場合、底面に平行な切断面に対し図に示
すような直線方向にEPMAの線分析測定を行う。図1
には、この結果得られる、横軸を断面方向距離(t:一
方の担体表面からの距離)とし、縦軸を金属原子濃度を
示すX線強度(I)とし、その関係を示す図が示されて
いる。本発明の担体は、tが一方の担体表面(t=0)
から他方の担体表面(t=t0 )の間における上記Iの
tについての積分値(F)と、上記X線強度を示す曲線
の極小かつ最小値における接線のX線強度Im(t)に
ついて上記の間(t;0〜t0 )における積分値(F
m)との比x(Fm/F)が0.5以上のものである。
上記x値が0.5より小さい場合には、金属化合物の担
持状態が均一でないために、この担体に活性金属を担持
した触媒の脱硫活性向上に対して十分な効果を得ること
ができない。このような観点から、本発明においては、
上記x値は0.5以上であることが必須である。また、
本発明における上記の線分析測定はいかなる形状のもの
にも適用でき、上記のようなx値を有するものであれば
本発明の特有の効果を奏することができるものである。
【0014】次に、本発明の金属化合物担持処理耐火性
無機酸化物担体の製造法について説明する。本発明の担
体は、耐火性無機酸化物担体に、沸点又は分解温度が1
50℃以上の水溶性有機化合物を含有する水溶液を含浸
して乾燥させ、その後金属化合物の溶液を含浸すること
によって製造される。まず、耐火性無機酸化物担体とし
て、アルミナ,シリカ,シリカ・アルミナ,マグネシ
ア,ジルコニア,チタニア,酸化亜鉛,結晶性アルミノ
シリケート,粘土鉱物又はそれらの混合物が使用され
る。中でも、γ−アルミナが好ましい。なお、炭化水素
の水素化分解に使用する場合には、γ−アルミナと結晶
性アルミノシリケートの混合物が好ましい。
【0015】上記の金属化合物の金属として周期律表第
4族の金属が好ましく、中でも、チタン、ジルコニウム
が特に好ましい。金属化合物として、具体的には、硫酸
チタン,塩化チタン,過酸化チタン、シュウ酸チタン,
酢酸チタン,オキシ塩化ジルコニウム,硫酸ジルコニウ
ム,硝酸ジルコニウム,酢酸ジルコニウム,炭酸ジルコ
ニウムアンモニウム等を挙げることができる。
【0016】また、金属アルコキシドも好適に使用で
き、具体的には、テトラ−n−イソプロポキシチタン,
エチルアセトアセテートチタン,テトラ−n−ブトキシ
チタン,テトラメトキシチタン,トリイソプロポキシア
ルミニウム,トリ−s−ブトキシアルミニウム,モノ−
s−ブトキシ−ジイソプロポキシアルミニウム,アセチ
ルアセトントリブトキシジルコニウムを挙げることがで
きる。
【0017】さらに、特にチタンを使用する場合、チタ
ン化合物として、チタンペルオキソヒドロキシカルボン
酸やそのアンモニウム塩を使用するとチタンの添加の効
果が大きく好ましい。そのヒドロキシカルボン酸とし
て、クエン酸,リンゴ酸,乳酸,酒石酸等を用いること
ができる。
【0018】上記の金属化合物の耐火性無機酸化物担体
への担持量は、酸化物基準で、無機酸化物担体に対し
て、好ましくは1〜30質量%(より好ましくは2〜1
5質量%)である。担持量が少なすぎると、その金属添
加の効果が十分発揮されない場合があり、担持量が多す
ぎると、その金属の過剰の存在による凝集が生じ、好ま
しい分散状態が得られない場合がある。
【0019】上記の耐火性無機酸化物担体に浸漬する沸
点又は分解温度が150℃以上の水溶性有機化合物(以
下、水溶性有機化合物という。)として、1,3−ブタ
ンジオール、1,4−ブタンジオール、ブタントリオー
ル、1,2−プロパンジオール、1,2−ペンタンジオ
ール等のジオール類;5−メチル−1−ヘキサノール、
イソアミルアルコール(3−メチル−1−ブタノー
ル)、s−イソアミルアルコール(3−メチル−2−ブ
タノール)、イソウンデシレンアルコール、イソオクタ
ノール、イソペンタノール、イソゲランオール、イソヘ
キシルアルコール、2,4−ジメチル−1−ペンタノー
ル、2,4,4−トリメチル−1−ペンタノール等の炭
素数4以上のイソ体のアルコール;2−ヘキサノール、
3−ヘキサノール等の炭素数5以上で末端の炭素以外に
ヒドロキシル基が結合しているアルコール;ポリエチレ
ングリコール、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、
ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のエー
テル基含有水溶性高分子;ポリビニルアルコール等の水
溶性高分子;サッカロース、グルコース等の各種糖類;
メチルセルロース、水溶性でんぷん等の水溶性多糖類も
しくしはその誘導体などを挙げることができ、単独でも
二種類以上を混合して使用することもできる。
【0020】上記の水溶性有機化合物の添加量は、担体
の質量に対して、2〜20質量%(好ましくは3〜15
質量%)とし、担体の吸水量に見合った量に水で調整す
る。水溶性有機化合物の水溶液が少なすぎると、発明の
効果は得られず、また多すぎても、水溶液の粘度が高く
なりすぎて担体内部まで浸漬できなくなり本発明の効果
が得られない。水溶性有機化合物の水溶液の含浸は、所
謂ポアフィリング法で行ってもよく、常圧又は減圧で行
う。
【0021】水溶性有機化合物の水溶液の含浸が終了す
ると、120℃程度で水分がなくなるまで乾燥させ、前
記の金属化合物の溶液を含浸する。金属化合物の含浸方
法は通常、所謂ポアフィリング法で行ってもよいし、大
過剰の溶液に浸漬する方法でもよい。溶液として、水,
アルコール,ヘキサン,ヘプタン等を使用でき、金属ア
ルコキシドの場合は、プロパノール,ブタノール,エタ
ノール,メタノール等のアルコールを使用すればよい。
【0022】また、金属化合物として金属アルコキシド
を使用する場合には、金属アルコキシドのアルコール溶
液に、金属アルコキシドの安定性を高めるために、アミ
ン類、他のアルコール類を添加した方が好ましい。その
アミン類、アルコール類の添加量は、金属アルキシドに
対しモル比で、好ましくは0.3〜2.5、より好まし
くは0.6〜1.5の範囲である。そのアミン類として
は、モノエタノールアミン,ジエタノールアミン,トリ
エタノールアミン等を挙げることができ、アルコール類
としては、1,3−ブタンジオール等を挙げることがで
きる。
【0023】上記金属化合物溶液の含浸後の乾燥は、5
0〜130℃の範囲で真空乾燥や常圧乾燥で行えばよ
い。十分に乾燥した後、通常該金属を担体に安定化させ
るために、好ましくは300〜800℃、より好ましく
は400〜600℃で焼成を行うが、焼成工程を省略す
ることもできる。
【0024】以上のように調製された金属化合物担持処
理耐火性無機酸化物担体に、下記の方法で、活性金属と
して周期律表第6族の金属の少なくとも一種及び周期律
表第8〜10族の金属から選ばれる少なくとも一種を担
持し、水素化処理触媒、特に水素化脱硫触媒として使用
する。周期律表第6族金属として、モリブデン,タング
ステンが使用され、モリブデンが好ましい。その担持量
は酸化物基準、触媒体基準で4〜40質量%、好ましく
は8〜35質量%、より好ましくは8〜30質量%であ
る。周期律表第8〜10族の金属として、通常、コバル
ト又はニッケルが使用される。その担持量は酸化物基
準、触媒体基準で1〜12質量%、好ましくは2〜10
質量%である。また、必要によりリンを担持する。その
担持量は酸化物基準、触媒体基準で0〜8質量%、好ま
しくは1〜6質量%である。
【0025】上記の金属の担持法は含浸法が好ましい。
周期律表第6族のモリブデン化合物としては、三酸化モ
リブデン,パラモリブデン酸アンモニウム等が使用さ
れ、タングステン化合物としては、三酸化タングステ
ン,タングステン酸アンモニウム等が使用される。ま
た、周期律表第8〜10族のニッケル化合物としては、
硝酸ニッケル,塩基性炭酸ニッケル等が使用され、コバ
ルト化合物としては、硝酸コバルト,塩基性炭酸コバル
ト等が使用される。さらに、必要に応じて、リンが使用
され、リン化合物としては、五酸化リン,リン酸等が使
用される。上記の金属化合物を、周期律表第6族金属は
0.7〜7.0モル/リットル、周期律表第8〜10族
の金属は0.3〜3.6モル/リットル、リン化合物は
0〜2.2モル/リットルの割合で純水に溶解させ、担
体に吸水率と等量になるように調整後含浸させる。含浸
時のpHは含浸液の安定性を考慮して一般には酸性領域
では1〜4、好ましくは1.5〜3.5である。また、
アルカリ性領域では9〜12、好ましくは10〜11で
ある。このpHの調整方法は特に限定されないが、硝
酸,塩酸,硫酸等の無機酸、リンゴ酸,クエン酸,エチ
レンジアミン4酢酸等の有機酸、アンモニアなどを使用
して行うことができる。含浸後、触媒を熱処理するが、
その温度は好ましくは80〜600℃である。120〜
300℃の範囲が特に好ましい。熱処理温度が高すぎる
と、担持成分の凝集が生じ十分な活性を得ることができ
ない場合があり、低すぎると、担持成分と担体と十分な
結合を持つことができず十分な活性を得ることができな
い場合がある。なお、上記の熱処理は空気中で行うもの
である。
【0026】得られた触媒の平均細孔径は50〜150
Å、好ましくは80〜120Åであり、比表面積は14
0〜400m2 /g、好ましくは160〜350m2
gである。また、全細孔容量は0.2〜1.0cc/
g、好ましくは0.25〜0.8cc/gである。な
お、上記の平均細孔径と全細孔容量は水銀圧入法で測定
し、比表面積は窒素吸着法で測定したものである。
【0027】もう一つの発明は、本発明の水素化処理触
媒を用いた炭化水素油の水素化処理方法である。該水素
化処理は、特に脱硫を目的とするものであり、脱窒素、
水素化分解を目的とする場合もある。水素化処理を行う
際には、予め安定化処理として予備硫化を行うことが望
ましい。この予備硫化処理の条件は特に限定されない
が、通常、予備硫化剤として、硫化水素,二硫化炭素,
チオフェン,ジメチルジスルフィド等を挙げることがで
き、処理温度200〜400℃、処理圧力常圧〜30M
Paの範囲で行われる。
【0028】水素化処理条件については、原料油の種類
や目的により異なるが、一般的には反応温度200〜5
50℃(好ましくは220〜500℃)、水素分圧1〜
30MPa(好ましくは2〜25MPa)の範囲で行わ
れる。反応形式は特に限定されないが、通常は、固定
床,移動床,沸騰床,懸濁床等の種々のプロセスから選
択できるが、固定床が好ましい。また、原料油の流通法
については、ダウンフロー、アップフローの両形式を採
用することができる。
【0029】固定床の場合の温度、圧力以外の反応条件
としては、液空間速度(LHSV)は0.05〜10h
-1(好ましくは0.1〜5hr-1)、水素/原料油比
は150〜2,500Nm3 /kl(好ましくは200
〜2,000Nm3 /kl)である。処理する炭化水素
油として、全ての石油留分を用いることができるが、具
体的には灯油,軽質軽油、重質軽油、分解軽油等から常
圧残油,減圧残油,脱蝋減圧残油,アスファルテン油,
タールサンド油まで巾広く挙げることができる。
【0030】本発明においては、金属化合物担持処理耐
火性無機酸化物担体の金属は担体の内部まで均一に存在
しており、その担体に活性金属を担持すると、活性金属
は担体内部の金属と相互作用をもち、耐火性無機酸化物
の表面に担持されたものより触媒活性が高い。また、活
性金属のうち、より活性のものが選択的に担体の内部の
金属上に担持され、触媒活性が高くなると考えられる。
【0031】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によりなんら制限される
ものではない。 (1)触媒の調製 〔実施例1〕吸水率0.8cc/gのγ−アルミナ担体
(A1)100gに、1,3−ブタンジオール(沸点2
04℃)10gを純水で80ccに調製した溶液を含浸
し、120℃で16時間乾燥させ担体(B1)を調製し
た。一方、イソプロピルアルコール80ccに、ジエタ
ノールアミン13g(0.12モル)添加して均一にな
るまで攪拌し、続いてテトラ−n−イソプロポキシチタ
ンを35.5g(0.12モル)を添加して、室温にて
1時間攪拌し溶液(T1)を調製した。次いで、担体
(B1)100gに、その吸水量に見合うように溶液
(T1)50ccをイソプロピルアルコールにて、希釈
・定容し、常圧で含浸し、70℃、1時間真空にて乾燥
後、120℃、3時間乾燥させ、500℃、4時間焼成
し担体(C1)を得た。
【0032】次に、炭酸コバルト49g、三酸化モリブ
デン97g、リンゴ酸90gを純水250ccに加え
て、攪拌しながら80℃で溶解させ、室温に冷却後、純
水にて250ccに定容し、含浸液(S1)を調製し
た。担体(C1)100gに、含浸液(S1)50cc
をその吸水量に見合うように純水にて希釈・定容し、常
圧にて含浸し、120℃で、16時間、続いて500℃
で、3時間熱処理し、触媒1を調製した。その物性を第
1表に示す。
【0033】〔実施例2〕実施例1において、1,3−
ブタンジオールの代わりに、ポリエチレングリコール
(分子量400、分解温度250℃以上)を使用して担
体(C2)を調製した他は、同様な条件で触媒2を得
た。その物性を第1表に示す。
【0034】〔実施例3〕実施例1において、活性金属
を含浸後、熱処理を120℃で、16時間行い、触媒3
を得た。その物性を第1表に示す。
【0035】〔実施例4〕実施例1において、1,3−
ブタンジオールの代わりに、1,4−ブタンジオール
(沸点235℃)を使用し担体(B2)を調製した。そ
の担体の吸水量に見合うように、市販の硫酸チタン水溶
液(TiO2 で5.26g相当量)を希釈し、常圧にて
含浸し、70℃で1時間真空にて乾燥後、120℃で3
時間乾燥機にて乾燥させ、500℃で4時間焼成した。
その後、50℃の水(担体の30倍量)を用いて、硫酸
根を洗浄除去し、120℃で16時間乾燥させ担体(C
3)を調製した。
【0036】次に、炭酸ニッケル50g、三酸化モリブ
デン97g、正リン酸(純度80質量%)25gを純水
250ccに加えて、攪拌しながら80℃で溶解させ、
室温に冷却後、純水にて250ccに定容し、含浸液
(S2)を調製した。担体(C3)100gに、含浸液
(S2)50ccをその吸水量に見合うように純水にて
希釈・定容し、常圧にて含浸し、120℃で、16時
間、続いて250℃で、3時間熱処理し、触媒4を調製
した。その物性を第1表に示す。
【0037】〔比較例1〕実施例1において、1,3−
ブタンジオールを使用する前処理を実施せず、担体(A
1)100gに、その吸水量に見合うように溶液(T
1)50ccをイソプロピルアルコールにて、希釈・定
容し、常圧で含浸し、70℃、1時間真空にて乾燥後、
120℃、3時間乾燥させ、500℃、4時間焼成し担
体(C4)を得た。次いで、担体(C4)100gに、
含浸液(S1)50ccをその吸水量に見合うように純
水にて希釈・定容し、常圧にて含浸し、120℃で、1
6時間、続いて500℃で、3時間熱処理し、触媒5を
調製した。その物性を第1表に示す。
【0038】〔比較例2〕実施例1において、1,3−
ブタンジオールの代わりに、n−アミルアルコール(沸
点137℃)を使用して担体(C5)を調製した他は、
同様な条件で触媒6を得た。その物性を第1表に示す。
【0039】〔比較例3〕比較例1において、活性金属
を含浸後、熱処理を120℃で、16時間行い、触媒7
を得た。その物性を第1表に示す。
【0040】〔比較例4〕実施例4において、1,4−
ブタンジオールを使用する前処理を実施せず、担体(C
6)を調製し、さらに同様にして触媒8を得た。その物
性を第1表に示す。
【0041】〔実施例5〕四塩化チタン500g及び純
水1リットルをそれぞれ氷水の冷却槽で冷却しておく。
この純水を攪拌しておき、そこに冷却しながら徐々に四
塩化チタンを滴下して、無色のチタニアゾル塩酸溶液を
得た。このチタニアゾル溶液に、1.2倍当量のアンモ
ニア水(濃度:1モル/リットル)を滴下し、1時間攪
拌し、水酸化チタンのゲルを得た。そのゲルを吸引濾過
で分別し、約1リットルの純水に再分散させ濾過洗浄し
た。この操作を洗液が中性になるまで4〜5回繰り返
し、塩素根を取り除いた。
【0042】得られた水酸化チタンゲルを、チタニアと
して11g質量分採取した。それに25質量%アンモニ
ア水を50cc添加し、攪拌した。さらに、30質量%
過酸化水素水100ccを徐々に添加し、チタニアゲル
を溶解させ、ペルオキソチタン溶液を得た。そこへ、ク
エン酸第一水和物を29g徐々に添加して、攪拌しつつ
ゆっくりと昇温し50℃にて余剰の過酸化水素水を除去
した。さらにさらに、80℃にて溶液を全量が117c
cになるまで濃縮し黄橙職透明なチタンペルオキソクエ
ン酸アンモニウム液(T2)を得た。
【0043】吸水率0.8cc/gのγ−アルミナ担体
(A1)100gに、その吸水量に見合うように溶液
(T2)60ccを純水で希釈し、常圧にて含浸し、7
0℃で1時間真空にて乾燥後、120℃、3時間乾燥機
にて乾燥させ、500℃で4時間焼成し担体(C7)を
得た。さらに、炭酸ニッケル37g、三酸化モリブデン
83g、正リン酸38g(純度85質量%)に純水25
0ccを加えて、攪拌しながら80℃で溶解させ、室温
にて冷却後、純水にて250ccに定容し、含浸液(S
3)を調製した。
【0044】含浸液(S3)を50cc採取し、ポリエ
チレングリコール(分子量400)6gを添加して、担
体(C7)100gの吸水量に見合うように純水にて希
釈・定容し、常圧にて含浸し、70℃で1時間真空乾燥
後、120℃、3時間乾燥させ、さらに500℃で3時
間焼成して、触媒9を得た。その物性を第1表に示す。
【0045】〔実施例6〕含浸液(S3)にて担持後の
焼成を、250℃、3時間で実施した他は実施例5と同
様にして触媒10を得た。その物性を第2表に示す。
【0046】〔比較例5〕イソプロピルアルコール80
ccに、ジエタノールアミン13gを添加して均一にな
るまで攪拌し、続いてチタニウムテトライソプロポキシ
ド(TTIP)35.5gを添加し、室温にて1時間攪
拌し溶液(T3)を調製した。吸水率0.8cc/gの
γ−アルミナ担体(A1)100gに、その吸水量に見
合うように溶液(T3)50ccをイソプロピルアルコ
ールで希釈し、常圧にて含浸し、70℃で1時間真空に
て乾燥後、120℃、3時間乾燥機にて乾燥させ、50
0℃で4時間焼成し担体(C8)を得た。実施例5と同
様に調製した含浸液(S3)を50cc採取し、ポリエ
チレングリコール(分子量400)6gを添加して、担
体(C8)100gの吸水量に見合うように純水にて希
釈・定容し、常圧にて含浸し、70℃で1時間真空乾燥
後、120℃、3時間乾燥させ、さらに500℃で3時
間焼成して、触媒11を得た。その物性を第1表に示
す。
【0047】〔実施例7〕アンモニウムY型ゼオライト
(Na2 O含有量;1.3質量%、SiO2 /Al2
3 (モル比);5.0)750gをロータリーキルン内
な投入し、700℃、3時間熱処理を行い、スチーミン
グゼオライト(Z)を得た。このゼオライト(Z)50
0gを、脱イオン水6リットルに懸濁させ、攪拌下で7
5℃で、10質量%の硝酸水溶液2kgを30分かけて
添加した。添加終了後、濾過し、得られた固体分を20
倍量(質量)の脱イオン水で洗浄し、酸処理Y型ゼオラ
イト(Y)を得た。このY型ゼオライト(Y)は、格子
定数:24.39Å、SiO 2 /Al2 3 (モル
比):8.7、比表面積:752m2 /gであった。
【0048】一方、純水2リットルに水酸化ナトリウム
70gを溶解させ、さらに、アルミン酸ソーダ200g
を添加して均一なアルミナ溶液(L1)を得た。さら
に、純水2リットルに硝酸アルミニウム1kgを溶解さ
せ、アルミナ溶液(L2)を得た。純水4リットルを7
0℃に加温し、攪拌しながら、アルミナ溶液(L2)を
pH3.6になるまで添加した。次に、アルミナ溶液
(L1)をpH9.0になるまで添加して、5分間攪拌
しながら熟成させた。このようにpHを3.6から9.
0の間で変化させる操作を計6回繰り返した。その後、
得られたゲルを濾過、洗浄してアルミナゲル(G)を得
た。
【0049】酸処理ゼオライト(Y)を同質量の脱イオ
ン交換水に懸濁させ、アルミナゲル(G)を酸処理ゼオ
ライト(Y)/アルミナ固形分(質量)が10/90に
なるようにニーダーに導入し加熱した後、攪拌しながら
押出成型可能な濃度に濃縮した後、押出成型機で1.6
mmサイズの円柱状に成型した。次いで、110℃で1
6時間乾燥させた後、550℃で3時間焼成し担体(B
3)を得た。
【0050】次にY型ゼオライト含有アルミナ担体(B
3)100gに、その実施例5と同様に調製した溶液
(T2)60ccをその吸水量に見合うように純水で希
釈し、常圧にて含浸し、70℃で1時間真空にて乾燥
後、120℃、3時間乾燥機にて乾燥させ、500℃で
4時間焼成し担体(C9)を得た。さらに、三酸化モリ
ブデンと炭酸ニッケルを脱イオン水に懸濁させたものを
90℃に加熱し、次いでリンゴ酸を加えて溶解させて含
浸液(S4)を得た。この含浸液(S4)を担体(C
9)に触媒全体でMoO3 として15.1質量%、Ni
Oとして4.0質量%になるように含浸し、次いで、1
20℃、3時間乾燥させ、さらに500℃で3時間焼成
して、触媒12を得た。その物性を第1表に示す。
【0051】〔比較例6〕実施例7と同様にして調製し
たY型ゼオライト含有アルミナ担体(B3)100g
に、その吸水量に見合うように、比較例5と同様に調製
した溶液(T3)50ccをイソプロピルアルコールに
て希釈・定容し、常圧にて含浸し、70℃で1時間真空
にて乾燥後、120℃、3時間乾燥機にて乾燥させ、5
00℃で4時間焼成し担体(C10)を得た。さらに、
実施例7と同様に実施して、担体(C10)にニッケル
とモリブデンを担持し、触媒13を得た。その物性を第
1表に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
【表3】
【0055】
【表4】
【0056】(2)触媒の評価等担体(C1)〜(C10)のEPMA測定 触媒調製の途中で得られた担体(C1)〜(C10)を
樹脂(PMMA:ポリメチルメタクリレート)に包埋
し、底面に平行に切断して、図2に示すような測定面を
出す。通常のEPMA装置を用いて、加速電圧1.5k
V、ビームサイズ1μm、試料電流0.05μAで測定
してx値を求めた。結果を第2表に示す。
【0057】
【表5】
【0058】軽油留分の水素化脱硫処理 固定床流通反応装置の反応管に各触媒1〜8を100c
c充填した。原料油は水素ガスと共に反応管の下部から
導入するアップフロー形式で流通させて反応性を評価し
た。前処理として第3表に示す性状の原料油[中東系直
留軽油(LGO)]を水素ガスと共に250℃、水素分
圧5MPaで24時間流通させることにより該触媒を予
備硫化した。予備硫化後、上記の原料油[中東系直留軽
油(LGO)]を水素ガスと共に流通させて水素化脱硫
処理を行った。反応温度340〜360℃、水素分圧5
MPa、水素/原料油比250Nm3 /kl、LHSV
2.0hr-1の条件で実施した。第4表に比較例1(触
媒5)の脱硫速度定数を100として相対活性を示す。
【0059】
【表6】
【0060】
【表7】
【0061】残油の水素化処理 高圧固定床流通反応装置の反応管に各触媒9〜11を1
00cc充填した。原料油は水素ガスと共に反応管の下
部から導入するアップフロー形式で流通させて反応性を
評価した。前処理として前記第3表に示す性状の原料油
[中東系直留軽油(LGO)]にジメチルジスルフィド
(DMDS)を添加し硫黄分を2.5質量%に調整し、
水素ガスと共に250℃、水素分圧13.5MPaで2
4時間流通させることにより該触媒を予備硫化した。予
備硫化後、下記の第5表に示す原料油(中東系常圧残
油)を水素ガスと共に流通させて水素化脱硫処理を行っ
た。反応温度370℃、水素分圧13.5MPa、水素
/原料油比850Nm3 /kl、LHSV0.3hr-1
の条件で実施した。結果を第6表に示す。
【0062】
【表8】
【0063】
【表9】
【0064】重質軽油の水素化分解処理 高圧固定床流通反応装置の反応管に各触媒12及び13
を100cc充填した。原料油は水素ガスと共に反応管
の下部から導入するアップフロー形式で流通させて反応
性を評価した。前処理として前記第3表に示す性状の原
料油[中東系直留軽油(LGO)]にジメチルジスルフ
ィド(DMDS)を添加し硫黄分を2.5質量%に調整
し、水素ガスと共に250℃、水素分圧11.0MPa
で24時間流通させることにより該触媒を予備硫化し
た。予備硫化後、下記の第7表に示す原料油(中東系重
質軽油)を水素ガスと共に流通させて水素化脱硫処理を
行った。反応温度385℃、水素分圧11.0MPa、
水素/原料油比1,000Nm3 /kl、LHSV1.
0hr-1の条件で実施した。結果を第8表に示す。
【0065】
【表10】
【0066】
【表11】
【0067】上記の第4表、第6表、第8表より、EP
MA測定により得られる金属化合物担持処理耐火性無機
酸化物担体のx値が0.5以上である実施例の触媒は水
素化活性が高いことがわかる。
【0068】
【発明の効果】本発明の金属化合物担持処理耐火性無機
酸化物担体は該金属が担体の内部まで均一に存在してい
て、EPMAで測定したx値は0.5以上であり、それ
に活性金属を担持した水素化処理触媒は活性が高い。し
たがって、本発明は各種炭化水素油の水素化処理に使用
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】EPMA装置を用いて金属原子について線分析
した場合の、得られる断面幅方向距離(t)とX線強度
(I)の関係を表す図である。
【図2】EPMA測定に用いる金属化合物担持処理耐火
性無機酸化物担体の一例を斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01J 29/16 B01J 29/16 M 32/00 32/00 37/02 101 37/02 101A C10G 45/08 C10G 45/08 Z 47/12 47/12 Fターム(参考) 4G066 AA20C AA23B AA25B AA27B AA50B AB06D AB07D AB23A FA12 FA34 4G069 AA03 AA08 AA09 BA01A BA01B BA04A BA04B BA05A BA07B BA20A BA20B BA21C BB01B BB02A BB04A BB04B BC49C BC50C BC57A BC59A BC59B BC60A BC65A BC67A BC67B BC68A BC69A BD02B BD07B BE06C CC02 DA06 EA02Y EC03Y EC06Y EC07Y EC14Y EC15Y EC29 FA02 FB14 FB17 FB30 FB57 FC07 FC08 ZA04B ZF05B 4H029 CA00 DA00

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属化合物を用いて該金属を担持した耐
    火性無機酸化物担体であって、該金属が担体の内部まで
    均一に存在してなる金属化合物担持処理耐火性無機酸化
    物担体。
  2. 【請求項2】 金属化合物を用いて該金属を担持した耐
    火性無機酸化物担体であって、担体の断面をエレクトロ
    ン・プローブ・マイクロ・アナリシス(EPMA)を用
    いて一方向に該金属原子について線分析測定をして得ら
    れる断面幅方向距離(t:一方の担体表面からの距離)
    とX線強度(I)の関係を示す図において、上記I
    (t)についてのtが一方の担体表面から他方の担体表
    面の間における積分値Fと、上記X線強度を示す曲線の
    極小かつ最小値における該曲線の接線のX線強度Im
    (t)についての上記の間における積分値(Fm)との
    比x(Fm/F)が0.5以上である金属化合物担持処
    理耐火性無機酸化物担体。
  3. 【請求項3】 耐火性無機酸化物担体がγ−アルミナで
    ある請求項1又は2に記載の金属化合物担持処理耐火性
    無機酸化物担体。
  4. 【請求項4】 金属化合物が金属アルコキシドである請
    求項1〜3のいずれかに記載の金属化合物担持処理耐火
    性無機酸化物担体。
  5. 【請求項5】 金属が周期律表第4族金属である請求項
    1〜4のいずかに記載の金属化合物担持処理耐火性無機
    酸化物担体。
  6. 【請求項6】 周期律表第4族金属がチタンである請求
    項5記載の金属化合物担持処理耐火性無機酸化物担体。
  7. 【請求項7】 耐火性無機酸化物担体に、沸点又は分解
    温度が150℃以上の水溶性有機化合物を含有する水溶
    液を含浸して乾燥させ、その後金属化合物の溶液を含浸
    することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の
    金属化合物処理耐火性無機酸化物担体の製造方法。
  8. 【請求項8】 耐火性無機酸化物担体に、沸点又は分解
    温度が150℃以上の水溶性有機化合物を含有する水溶
    液を含浸して乾燥させ、その後金属化合物としての金属
    アルコキシドのアルコール溶液を含浸することを特徴と
    する請求項4〜6のいずれかに記載の金属化合物担持処
    理耐火性無機酸化物担体の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜6のいずれかに記載の金属化
    合物担持処理耐火性無機酸化物担体に、周期律表第6族
    の金属の少なくとも一種及び周期律表第8〜10族の金
    属から選ばれる少なくとも一種を担持してなる水素化処
    理触媒。
  10. 【請求項10】請求項1〜6のいずれかに記載の金属化
    合物担持処理耐火性無機酸化物担体に、周期律表第6族
    の金属の少なくとも一種及び周期律表第8〜10族の金
    属から選ばれる少なくとも一種を担持した後、300℃
    以下の温度で熱処理してなる水素化処理触媒。
  11. 【請求項11】請求項9又は10に記載の水素化処理触
    媒を用いた炭化水素油の水素化処理方法。
  12. 【請求項12】請求項9又は10に記載の水素化処理触
    媒を用いた炭化水素油の水素化脱硫方法。
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