JP2003500194A - 部分非晶質ゼオライトyを含む触媒、および炭化水素石油仕込原料の水素化転換におけるその使用 - Google Patents

部分非晶質ゼオライトyを含む触媒、および炭化水素石油仕込原料の水素化転換におけるその使用

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分非晶質ゼオライトYを含む触媒、および炭化水素石油仕込原料の水素化転換におけるその使用法を提供する。 【解決手段】 少なくとも1つのマトリックスと、0.4未満のピーク割合、およびナトリウム形態の参照ゼオライトに対して表示される結晶質部分60%未満を有する少なくとも1つの部分非晶質ゼオライトYとを含む触媒である。好ましくはさらに少なくとも1つの水素化・脱水素元素を含む。ゼオライトは、15より大きい全体Si/Al比、全体Si/Al比以上のSi/AlIV骨格比、固体の0.20ml/gに少なくとも等しい細孔容積(その8〜50%の部分は直径少なくとも5nmを有する細孔からなる)、および比表面積210〜800m /gのうちの少なくとも1つの特徴を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも1つのマトリックスと、部分非晶質ゼオライトYと、場
合によっては好ましくは周期表の第VIB族金属および第VIII族金属からなる群か
ら選ばれる少なくとも1つの水素化・脱水素金属と、場合によっては燐、ホウ素
およびケイ素からなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と、場合によっては
第VIIA族の少なくとも1つの元素と、場合によっては第VIIB族の少なくとも1つ
の元素とを含む触媒に関する。本発明は、また炭化水素仕込原料の水素化転換、
特に水素化クラッキングにおける、また非常に特別には95〜100より大きい
、好ましくは95〜150、より特別には120〜140の粘度指数(VI)を
有する高粘度油を得るための該触媒の使用にも関する。
【0002】 本触媒は、炭化水素仕込原料の水素化精製において使用されてもよい。
【0003】
【従来の技術】
重質石油フラクションの水素化クラッキングは、容易に改善され得ない過剰重
質仕込原料を出発として、精油業者によって、需要構造へのその生産の適合が求
められるガソリン、ジェット燃料および軽質ガスオイルのようなより軽質なフラ
クションの製造を可能にする非常に重要な精製方法である。いくつかの水素化ク
ラッキング方法によって、優れたオイルベースを構成しうる非常に精製された残
渣を得ることも可能である。接触クラッキングに対して、接触水素化クラッキン
グの利点は、非常に優れた品質の中間留分、ジェット燃料およびガスオイルを提
供することである。製造されるガソリンは、接触クラッキングにより得られるガ
ソリンよりも非常に低いオクタン価を有する。
【0004】 水素化クラッキングにおいて使用される触媒は、酸機能と水素化機能とを結合
した二元機能型触媒である。酸機能は、ハロゲン化アルミナ(特に塩化またはフ
ッ化アルミナ)、ホウ素酸化物およびアルミニウム酸化物の組み合わせ、非晶質
シリカ・アルミナ、並びにゼオライトのような表面酸度を有する大きな比表面積
(一般に150〜800m/g)の担体によって提供される。水素化機能は、
周期表の第VIII族の1つまたはいくつかの金属によるか、あるいは周期表の第VI
B族の少なくとも1つの金属と第VIII族の少なくとも1つの金属との組み合わせ
によって提供される。
【0005】 酸機能および水素化機能である二機能間の平衡は、触媒の活性および選択性を
調節する基本パラメータである。弱酸機能および強水素化機能によって、非常に
活性ではなくかつ一般に高温(390℃以上)で、低仕込原料空間速度(毎時触
媒容積1ユニット当たり処理すべき仕込原料の容積によって表示されるVVHが
、一般に2h−1以下である)で作用するが、中間留分の非常に優れた選択性を
備える触媒が提供される。逆に、強酸機能および弱水素化機能によって、活性で
あるが、中間留分のあまり有利でない選択性を有する触媒が提供される。従って
、適切な触媒への探究は、触媒の活性/選択性の一対を調整するための機能の各
々の賢明な選択に焦点が当てられる。
【0006】 それ故に、水素化クラッキングの大きな利点のうちの1つは、種々のレベルに
おいて大きな適応性(フレキシビリティ):すなわち使用される触媒に関する適
応性を示すことであり、これによって、得られる物質に関して、処理すべき仕込
原料の適応性がもたらされる。調節するための簡単なパラメータは、触媒担体の
酸度である。
【0007】 従来の接触水素化クラッキング触媒は、大多数において、例えば非晶質シリカ
・アルミナのような弱酸性担体からなる。これらの系は、より特別には、非常に
優れた品質の中間留分と、さらにはその活性が非常に弱い場合、オイルベースと
を製造するのに使用される。
【0008】 非晶質シリカ・アルミナの族は、弱酸性担体に見出される。水素化クラッキン
グ市場での多数の触媒は、第VIII族の金属と組み合わされるか、あるいは好まし
くは処理すべき仕込原料のヘテロ原子毒含有量が0.5重量%を超過する場合、
第VIB族金属および第VIII族金属の硫化物との組み合わせと組み合わされるシリ
カ・アルミナのベースを有する。これらの系は、中間留分において非常に優れた
選択性を有し、生成される物質は、優れた品質を有する。これらの触媒は、該触
媒のうちあまり酸性でないものにおいては、潤滑基油を製造することも可能であ
る。非晶質担体ベースを用いるこれらの触媒系全体の欠点は、言われているよう
にその弱活性である。
【0009】 FAU構造型ゼオライトYあるいはベータ型触媒を含む触媒は、非晶質シリカ
・アルミナ触媒よりも高い触媒活性を有するが、軽質物質においてより高い選択
性を有する。
【0010】 水素化処理は、石油フラクション中の硫黄量を削減して、重質フラクションを
燃料として改善されうるより軽質なフラクションに転換するための大きな必要性
を伴って精製プラクティスにおける増大しつつある重要性を生じる。これによっ
て、一方において、ますます増える輸入原油を、重質フラクションと、窒素およ
び硫黄を含むヘテロ原子とに転換させることが要求される燃料の増加する需要が
生じ、また他方において、商業用燃料についての種々の国々における硫黄および
芳香族化合物の含有量に関して課せられる規格が生じる。この高品質化は、重質
成分の分子量の比較的有意な減少を伴う。これは、例えばクラッキング反応を用
いて得られてもよい。
【0011】 現行の接触水素化精製方法では、重質フラクションの使用に役立つ主要反応、
特に芳香核の水素化(HAR)、水素化脱硫(HDS)、水素化脱窒(HDN)
および他の水素化除去を促進させうる触媒が使用される。水素化精製は、ガソリ
ン、ガスオイル、減圧ガスオイル、常圧または減圧条件下での脱アスファルトさ
れるか、もしくは脱アスファルトされない残渣のような仕込原料を処理するのに
使用される。例えば、クラッキングおよび接触水素化クラッキング方法は、仕込
原料の予備処理用に示される。重質フラクション中にある窒素含有複素環式化合
物は、クラッキングまたは水素化クラッキング触媒について非常に著しい毒性を
有する毒として作用する。
【0012】 その結果、接触水素化クラッキング仕込原料の脱窒は、これらの方法の全体的
収率を改善するための可能な手段のうちの1つを構成する。従って、仕込原料を
クラッキングする前に該仕込原料の窒素含有量をできるだけ多く削減することが
望ましい。少なくとも1つの水素化精製工程は、通常、重質石油フラクションを
高品質化するための既知の方法と一体化される。
【0013】 先行技術において、水素化クラッキング触媒の調製に使用されるゼオライトは
、そのSiO/Al骨格モル比、その結晶パラメータ、その細孔分布、
その比表面積、そのナトリウムイオン吸着容量あるいは他にその水蒸気吸着能の
ようないくつかのパラメータによって特徴付けられる。従って、本出願人の上述
の特許(フランス特許出願FR−A−2754742およびFR−A−2754
826)では、結晶パラメータ24.15〜24.38Å(1Å=0.1nm)
、SiO/Al骨格モル比500〜21、ナトリウム含有量0.15重
量%未満、ナトリウム0.85g/ゼオライト100gを越えるナトリウムイオ
ン吸着容量、400m/gを越える比表面積、6%を越える水蒸気吸着能、お
よび、直径20〜80Åの細孔中に含まれる細孔容積の1〜20%を有するゼオ
ライトが使用される。
【0014】 米国特許US−A−4857170には、24.35Å未満の結晶パラメータ
を用いる改質ゼオライトの水素化クラッキングにおける使用が記載されている。
しかし、これは、その結晶度に関して改質処理からは何の効果も生じない。
【0015】 その上、これら先行技術には、使用されるゼオライト中の結晶質部分(または
結晶化度)と高いピーク割合とを維持するために常に努力がなされてきたことが
示されている。 非常に多くのゼオライトおよび微細孔質固体に関して本出願人によって行われ
る探究業績によって、これとは反対に、全く予期しないことではあるが、部分結
晶化された、少なくとも1つのFAU構造型ゼオライトYを含む触媒が、先行技
術において公知のゼオライトYを含む触媒に比して明らかに改善された中間留分
(ケロシンおよびガスオイル)の選択性を達成することが可能であるのが見出さ
れた。
【0016】 加えて、上記と同じ業績によって、本出願人は、全く予期しないことではある
が、異なるやり方で改質されるゼオライトY試料は、先行技術に引用されている
特徴と同一かあるいはそれらに非常に接近する特徴を有するけれど、それとは対
照的に異なるピーク割合と異なる結晶質部分とを示すことが可能でありかつ異な
る反応性を有することに注目した。
【0017】
【発明の構成】
より明確には、本発明は、少なくとも1つのマトリックスと、場合によっては
第VIII族および第VIB族の元素からなる群から選ばれる少なくとも1つの元素と
を含む触媒をその対象とし、このことによって、前記触媒が、部分非晶質ゼオラ
イトYを含むことを特徴とする。
【0018】 本発明において使用される、部分非晶質ゼオライトYは、 i/ 0.40未満、好ましくは約0.30未満のピーク割合と、 ii/ 約60%未満、好ましくは約50%未満である、ナトリウム(Na)形態
の参照ゼオライトYに対して表示される結晶質部分と を有する固体として定義される。
【0019】 好ましくは本発明による触媒の組成の一部である部分非晶質ゼオライトYであ
る固体は、次の他の特徴: iii/ 15を越え、好ましくは20を越えかつ150未満である全体Si/Al
比と、 iv/ 全体Si/Al比以上であるSi/Aliv骨格比と、 v/ 固体の0.20ml/gに少なくとも等しい細孔容積(その8〜50%の部
分は直径少なくとも5nm(ナノメートル)すなわち50Åを有する細孔からな
る)と、 vi/ 210〜800m/g、好ましくは250〜750m/g、有利には
300〜600m/gの比表面積と のうちの少なくとも1つ(好ましくは全部)の特徴を有する。
【0020】 ピーク割合および結晶質部分は、ASTM D3906−97法"Determinati
on of Relative X-ray Diffraction Intensities of Faujasite-Type-Containin
g Materials(フォージャサイト型含有物質の相対的X線回折強度の測定)”に
基づく手順を用いて、X線回折によって測定される。手順の一般的な適応条件に
関して、特に試料および参照物の調製に関して、この方法を参照することが可能
である。
【0021】 回折図は、試料の非晶質部分または微晶質部分の分布によって本質的に生成さ
れる、試料および孔底の結晶化部分の特徴であるスペクトル線からなる(弱分散
シグナルは、装置、空気、試料保持器等に関係する)。ゼオライトのピーク割合
は、予め定義された角度ゾーン(銅のKα放射線が使用される場合、典型的には
8〜40゜2θ、1=0.154nm)における、回折図の全体面積(ピーク+
谷部(トラフ))に対するゼオライトのスペクトル線(ピーク)の面積の比であ
る。このピーク/(ピーク+谷部)比は、物質中の結晶化ゼオライトの量に比例
する。
【0022】 ゼオライトY試料の結晶質部分を算定するために、試料のピーク割合が、10
0%結晶化されていると見なされる参照物(例えばNaY)のピーク割合と比較
される。完全に結晶化されたNaゼオライトYのピーク割合は、0.55〜0.
60程度である。
【0023】 標準ゼオライトUSYのピーク割合は、0.45〜0.55である。完全に結
晶化されたNaYに対するその結晶質部分は、80〜95%である。本発明の対
象である固体のピーク割合は、0.4未満、好ましくは0.35未満である。従
って、その結晶質部分は、70%未満、好ましくは60%未満である。
【0024】 部分非晶質ゼオライトは、一般に高結晶度(少なくとも80%)を有する市販
のゼオライトYから出発して、一般に脱アルミニウムに使用される技術に従って
調製される。より一般には、少なくとも60%または少なくとも70%の結晶質
部分を有するゼオライトから出発することが可能である。
【0025】 一般に水素化クラッキング触媒中において使用されるゼオライトYは、市販の
Na−ゼオライトYを改質することによって製造される。この改質によって、所
謂安定化ゼオライト、超安定化ゼオライトあるいは他の脱アルミニウムゼオライ
トにすることが可能になる。この改質は、脱アルミニウム技術のうちの少なくと
も1つの技術、例えば水熱処理、酸攻撃によって行われる。
【0026】 好ましくは、この改質は、当業者に公知の3つの型の操作の組み合わせ:すな
わち水熱処理、イオン交換および酸攻撃の組み合わせによって行われる。水熱処
理は、好ましくは温度、持続時間、水蒸気の全圧および分圧のような可変性操作
の組み合わせによって完全に定義される。この処理は、アルミニウム原子の、ゼ
オライトのシリカ・アルミナ骨格を引き出す効果を有する。この処理の結果、S
iO/Al骨格モル比の増加と、結晶網状組織のパラメータの減少が生
じる。
【0027】 イオン交換は、一般にゼオライトのカチオン交換部位に固定されうるイオンを
含む水溶液にゼオライトを浸漬することによって行われる。結晶化後にゼオライ
ト中に存在するナトリウムカチオンも除去される。
【0028】 酸攻撃操作は、ゼオライトを無機酸の水溶液と接触させることからなる。酸攻
撃の苛酷度は、酸濃度、持続時間および温度によって調整される。この処理は、
水熱的に処理されるゼオライト上で行われることによって、骨格から引き出され
かつ固体の微細孔をふさぐアルミニウム基(radical)を除去する効果を有する
【0029】 本発明による触媒において使用される部分非晶質ゼオライトYは、少なくとも
一部水素型あるいは酸(H)型あるいはアンモニウム(NH )型あるいは
カチオン形態である。それによって、前記カチオンは、第IA族、第IB族、第IIA
族、第IIB族、第IIIA族、第IIIB族(希土類を含む)、Sn、PbおよびSiか
らなる群から選ばれる。それは、好ましくは少なくとも一部H(水素)型であ
る。それは、(上記で定義されたように)少なくとも一部カチオン形態で使用さ
れてもよい。
【0030】 少なくとも一部酸形態(好ましくは全体としてH型)であるか、あるいは例え
ばアルカリ・カチオンおよび/またはアルカリ土類カチオンのようなカチオンと
部分交換される部分非晶質ゼオライトYが、好ましくは使用される。
【0031】 少なくとも1つの部分非晶質ゼオライトYを含む触媒は、水素化機能も含む。
水素化機能は、上記で定義されたように好ましくは周期表の第VIB族および第VII
I族の金属からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を含む。
【0032】 本発明の触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、オスミウム、イリジウムまたは白金のような第VIII族の少なくとも1つの貴
金属元素または非貴金属元素を含んでもよい。第VIII族の金属として、鉄、コバ
ルトおよびニッケルのような非金属を使用するのが好ましい。本発明による触媒
は、第VIB族の少なくとも1つの元素、好ましくはタングステンおよびモリブデ
ンを含んでもよい。有利には次の金属の組み合わせが使用される:すなわちニッ
ケル・モリブデン、コバルト・モリブデン、鉄・モリブデン、鉄・タングステン
、ニッケル・タングステンおよびコバルト・タングステンである。好ましい組み
合わせは、ニッケル・モリブデン、コバルト・モリブデンおよびニッケル・タン
グステンである。3金属の組み合わせ、例えばニッケル・コバルト・モリブデン
を使用することも可能である。
【0033】 本発明の触媒は少なくとも1つの酸化物型非晶質または不完全結晶化細孔質無
機マトリックスをも含む。限定されない例として、アルミナ、シリカおよびシリ
カ・アルミナが挙げられる。アルミネートを選択することも可能である。当業者
に公知のこれらのすべての形態でアルミナを含むマトリックス、さらにより好ま
しくは例えばガンマ・アルミナのようなアルミナを使用するのが好ましい。
【0034】 本発明の実施の形態では、触媒は、好ましくはホウ素、ケイ素および燐からな
る群から選ばれる少なくとも1つの元素を含む。触媒は、第VIIA族の少なくとも
1つの元素、好ましくは塩素およびフッ素と、場合によっては第VIIB族の少なく
とも1つの元素とを含む。
【0035】 ホウ素、ケイ素および/または燐は、マトリックス中およびゼオライト中にあ
ってよいし、あるいは好ましくは触媒上に担持されて、ついで主としてマトリッ
クス上に局在化される。
【0036】 導入される元素、特に主として担体のマトリックス上に局在化されるケイ素は
、Castaingのマイクロプローブ(種々の元素の分布曲線)、および触媒の成分の
X線分析に連結される透過型電子顕微鏡のような技術によってか、あるいは他に
電子マイクロプローブによる、触媒中に存在する元素の分布作成法の確立によっ
て特徴づけられ得る。
【0037】 本発明の触媒は、一般に触媒の全体重量に対する重量%で、下記: ・第VIB族および第VIII族の金属からなる群から好ましくは選ばれる少なくとも
1つの水素化・脱水素金属0〜60%、有利には0.1〜60%、好ましくは0
.1〜50%、さらにより好ましくは0.1〜40%と、 ・少なくとも1つの酸化物型非晶質または不完全結晶化細孔質無機マトリックス
0.1〜99.9%、好ましくは0.1〜(99.8%あるいは99.7%ある
いは99.6%あるいは99%)、好ましくは1〜98%とを含み、 前記触媒は、部分非晶質ゼオライトY0.1〜99.9%、好ましくは0.1〜
99.8%あるいは99%、より好ましくは0.1〜90%、さらにより好まし
くは0.1〜80%を含み、 それによって、前記触媒は、場合によっては ・ケイ素、ホウ素および燐、好ましくはホウ素および/またはケイ素からなる群
から選ばれる少なくとも1つの助触媒元素0〜20%、好ましくは0.1〜15
%、さらにより好ましくは0.1〜10%と、 ・第VIIA族から選ばれる少なくとも1つの元素、好ましくはフッ素0〜20%、
好ましくは0.1〜15%、さらにより好ましくは0.1〜10%と、 ・第VIIB族から選ばれる少なくとも1つの元素0〜20%、好ましくは0.1〜
15%、さらにより好ましくは0.1〜10%と を含む。
【0038】 本発明の触媒の第VIB族、第VIII族および第VIIB族の金属は、全部または一部
金属形態および/または酸化物形態および/または硫化物形態で存在してよい。
【0039】 この触媒は、当業者に公知のあらゆる方法によって調製されてよい。それは、
有利にはマトリックスとゼオライトとを混練して得られ、ついで混練物は、成形
される。水素化元素は、混練中にまたは好ましくは成形後に導入される。成形の
後に焼成が行われる。ついで水素化元素は、この焼成の前か、あるいは該焼成の
後に導入される。調製は、温度250〜600℃で焼成と共に終了する。本発明
による好ましい方法のうちの1つの方法は、湿潤アルミナゲル中に部分非晶質ゼ
オライトY粉体を数十分間混練し、こうして得られたペーストを直径0.4〜4
mmの押出し物を成形するために、ダイに通すことからなる。
【0040】 水素化機能は、ゼオライトすなわち部分非晶質ゼオライトYとマトリックスと
して選ばれる酸化物ゲルとの混合時に、(例えば第VIB族および第VIII族の金属
の酸化物の組み合わせの場合)一部分のみ導入されてよいし、あるいは全部導入
されてもよい。
【0041】 水素化機能は、選ばれた金属の前駆体塩を含む溶液を用いて、選ばれたマトリ
ックス中に分散される部分非晶質ゼオライトからなる焼成担体上での1回または
複数回のイオン交換操作によって導入されてもよい。
【0042】 水素化機能は、第VIII族の金属および第VIB族の金属からなる群から選ばれる
少なくとも1つの金属の少なくとも1つの酸化物の少なくとも1つの前駆体を含
む溶液による、成形されかつ焼成された担体の1回または複数回の含浸操作によ
って導入されてもよい。それによって、第VIII族の少なくとも1つの金属の少な
くとも1つの酸化物の前駆体は、好ましくは第VIB族の前駆体の後に導入される
か、あるいは触媒が、第VIB族の少なくとも1つの金属と、第VIII族の少なくと
も1つの金属とを含む場合、該前駆体は、第VIB族の前駆体と同時に導入される
【0043】 触媒が、第VIB族の少なくとも1つの元素、例えばモリブデンを含む場合には
、例えば触媒を、第VIB族の少なくとも1つの元素を含む溶液で含浸して、それ
を乾燥させて、ついでそれを焼成することが可能である。モリブデンの含浸は、
アンモニウムパラモリブデン酸塩の溶液中に燐酸を添加することによって促進さ
れてもよく、これによって、触媒活性を促進させる燐を導入することも可能にな
る。
【0044】 本発明の好ましい実施の形態において、触媒は、助触媒としてケイ素、ホウ素
および燐から選ばれる少なくとも1つの元素を含む。これらの元素は、少なくと
も1つの部分非晶質ゼオライトYと、上記で定義されたにように、少なくとも1
つのマトリックスと、第VIB族の金属および第VIII族の金属からなる群から選ば
れる少なくとも1つの金属とを既に含む担体上に導入される。
【0045】 触媒が、ホウ素と、ケイ素と、燐と、場合によってはハロゲン化物イオンの第
VIIA族から選ばれる元素と、場合によっては第VIIB族から選ばれる少なくとも1
つの元素とを含む場合には、これらの元素は、調製の種々のレベルにおいて、種
々の様式で触媒に導入されてもよい。
【0046】 マトリックスの含浸は、好ましくは当業者に公知の所謂「乾式」含浸方法によ
って行われる。含浸は、最終触媒の構成要素のすべてを含む溶液によって単一工
程において行われてもよい。
【0047】 P、B、Siおよび第VIIA族のハロゲン化物イオンから選ばれる元素は、焼成
された前駆体上で過剰溶液を用いる1回または複数回の含浸操作によって導入さ
れてもよい。
【0048】 触媒が、ホウ素を含む場合には、本発明による好ましい方法は、酸素含有水の
存在下にアルカリ媒質中でのアンモニウム・ビボレートまたは五ホウ酸アンモニ
ウムのような少なくとも1つのホウ酸塩の水溶液を調製することと、所謂乾式含
浸から始めることからなる。該乾式含浸では、前駆体の細孔容積は、ホウ素を含
む溶液で満たされる。
【0049】 触媒が、ケイ素を含む場合には、シリコーン型ケイ素化合物の溶液が使用され
る。
【0050】 触媒が、ホウ素およびケイ素を含む場合、ホウ素およびケイ素の担持は、ホウ
素塩およびシリコーン型ケイ素化合物を含む溶液を用いて同時に成されてもよい
【0051】 従って、例えば前駆体が、部分非晶質ゼオライトYおよびアルミナを含む担体
上に担持されるニッケル・モリブデン型触媒である場合には、この前駆体を、ア
ンモニウム・ビボレートと、ローヌ・プーラン社のRhodorsil E1P シリコーン
との水溶液によって含浸して、乾燥を例えば80℃で始めて、ついでそれをアン
モニウムフッ化物溶液によって含浸して、例えば好ましくは空気下にフラッシュ
(flush)床で、例えば500℃で4時間焼成を始めることが可能である。
【0052】 触媒が、第VIIA族の少なくとも1つの元素、好ましくはフッ素を含む場合には
、例えば触媒を、フッ化アンモニウム溶液によって含浸して、例えば80℃でそ
れの乾燥を始めて、例えば好ましくは空気下にフラッシュ床で、例えば500℃
で4時間それの焼成を始めることが可能である。
【0053】 他の含浸の連続工程が、本発明の触媒を得るために使用されてもよい。
【0054】 触媒が、燐を含む場合には、例えば触媒を、燐を含む溶液で含浸して、それを
乾燥して、ついでそれを焼成することが可能である。
【0055】 触媒中に含まれる元素、すなわち第VIII族および第VIB族の金属、場合によっ
てはホウ素、ケイ素および燐からなる群から選ばれる少なくとも1つの金属と、
第VIIA族の少なくとも1つの元素と、第VIIB族の少なくとも1つの元素とが、対
応する前駆体塩のいくつかの含浸により導入される場合には、触媒の中間乾燥工
程が、一般に60〜250℃の温度で一般に行われ、触媒の中間焼成工程が、温
度250〜600℃で一般に行われる。
【0056】 触媒の調製を終えるには、湿潤固体が、湿潤雰囲気下に温度10〜80℃に置
かれる。ついで得られた湿潤固体は、温度60〜150℃で乾燥され、最後に、
得られた固体は、温度150〜800℃で焼成される。
【0057】 使用されうる第VIB族の元素源は、当業者に公知である。例えばモリブデン源
およびタングステン源として、酸化物および水酸化物、モリブデン酸およびタン
グステン酸およびそれらの塩、特にモリブデン酸アンモニウム、ヘプタモリブデ
ン酸アンモニウム、タングステン酸アンモニウムのようなアンモニウム塩、燐モ
リブデン酸および燐タングステン酸およびそれらの塩、シリコモリブデン酸およ
びシリコタングステン酸およびそれらの塩を使用することが可能である。アンモ
ニウム酸化物、並びにモリブデン酸アンモニウム、ヘプタモリブデン酸アンモニ
ウムおよびタングステン酸アンモニウムのような塩が、好ましくは使用される。
【0058】 使用されうる第VIII族の元素源は、当業者に公知である。例えば非貴金属に関
して、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、ハロゲン化物、例えば塩化物、臭化物およびフ
ッ化物、並びにカルボン酸塩、例えば酢酸塩および炭酸塩が使用される。貴金属
に関して、ハロゲン化物が使用される。例えば塩化物、硝酸塩、クロロ白金酸の
ような酸、およびルテニウムアンモニア性オキシクロリドのようなオキシクロリ
ドである。
【0059】 好ましい燐源は、HPOオルト燐酸であるが、燐酸アンモニウムのよう
なその塩およびエステルも適する。燐は、例えば燐酸と、窒素を含む塩基性有機
化合物、例えばアンモニア、第1および第2アミン、環式アミン、ピリジン族の
化合物およびキノリンおよびピロール族の化合物との混合物形態で導入されても
よい。
【0060】 多数のケイ素源が使用されてもよい。従って、エチルオルトシリケートSi(
OEt)、シロキサン、ポリシロキサン、アンモニウムフルオロシリケート(
NHSiFまたはナトリウムフルオロシリケート NaSiFのよ
うなハロゲン化シリケートを使用することが可能である。シリコモリブデン酸お
よびその塩、並びにシリコタングステン酸およびその塩も有利に使用されてよい
。ケイ素は、例えば水/アルコール混合物中溶液状エチルシリケートの含浸によ
って添加されてもよい。ケイ素は、例えば水中に懸濁されるシリコーン型ケイ素
化合物の含浸によって添加されてもよい。
【0061】 ホウ素源は、ホウ酸、好ましくはオルトホウ酸 HBO、ホウ酸のアンモ
ニウム塩、たとえばアンモニウム・ビボレートまたは五ホウ酸アンモニウム、ホ
ウ素の酸化物およびホウ素エステルであってよい。ホウ素は、例えばホウ酸と、
過酸化水素水(oxidized water)と、アンモニア、第1および第2アミン、環
式アミン、ピリジン族の化合物およびキノリン類およびピロール族の化合物のよ
うな窒素を含む塩基性有機化合物との混合物形態で導入されてもよい。
【0062】 ホウ素は、例えば水/アルコール混合物中にホウ酸溶液によって導入されても
よい。
【0063】 使用されうる第VIIA族の元素源は、当業者に公知である。例えば、フッ化物ア
ニオンは、フッ化水素酸、またはその塩形態で導入されてよい。これらの塩は、
アルカリ金属、アンモニウムまたは有機化合物と共に形成される。後者の場合、
塩は、有利には有機化合物とフッ化水素酸との反応による反応混合物中において
形成される。アンモニウムフルオロシリケート(NHSiF、テトラフ
ッ化ケイ素 SiFまたはナトリウムフルオロシリケート NaSiF
ような、水中にフッ化物アニオンを放出しうる加水分解性化合物を使用すること
も可能である。フッ素は、例えばフッ化水素酸あるいはフッ化アンモニウムの水
溶液の含浸によって導入されてもよい。
【0064】 使用されうる第VIIB族の元素源は、当業者に公知である。アンモニウム塩、硝
酸塩および塩化物が、好ましくは使用される。
【0065】 こうして得られた触媒は、酸化物形態で、場合によっては少なくとも一部金属
形態または硫化物形態にされてもよい。
【0066】 本発明によって得られる触媒は、異なる形状およびサイズの粒状物形態に成形
される。それらは、真っ直ぐな形状、またはねじり形状の二葉状、三葉状、多葉
状押出し物のような断面円形状または多葉状押出し物形態で一般に使用されるが
、それらは、場合によっては粉砕粉体、タブレット、リング、ビーズおよび輪形
態で製造されて、使用されてもよい。それらは、BET法(Brunauer、Emmett、
Teller、J.Am.Chem.Soc.、60巻、308〜316頁(1938年))による窒素吸着容量によ
って測定される比表面積50〜600m/gと、水銀ポロシメータによって測
定される細孔容積0.2〜1.5cm/gと、単一山モード、二山モードまた
は多山モードであってもよい細孔サイズ分布とを有する。
【0067】 こうして得られた触媒は、炭化水素仕込原料の水素化転換(水素の存在下での
転換の広い意味において)、特に水素化クラッキングおよび水素化精製に使用さ
れる。従って、水素化転換触媒は、少なくとも1つの水素化・脱水素元素を含む
【0068】 本発明によって得られる触媒は、石油フラクションのような水素化クラッキン
グ炭化水素仕込原料に使用される。本方法において使用される仕込原料は、ガソ
リン、ケロシン、ガスオイル、減圧ガスオイル、常圧残渣、減圧残渣、常圧留分
、減圧留分、重油、油、蝋およびパラフィン類、使用済み油、残渣または脱アス
ファルト原油、並びに熱転換方法または接触転換方法により得られる仕込原料お
よびその混合物である。それらは、硫黄、酸素および窒素のようなヘテロ原子と
、場合によっては金属とを含む。
【0069】 こうして得られた触媒は、有利には特に減圧留分型重質炭化水素フラクション
、脱アスファルト残渣または水素化処理済み残渣、あるいはこれらの同等物を水
素化クラッキングするために使用される。重質フラクションは、好ましくは沸点
少なくとも350℃、好ましくは350〜580℃の化合物(すなわち炭素原子
数少なくとも15〜20を含む化合物に相当する)の少なくとも80容積%から
なる。それらは、一般に硫黄および窒素のようなヘテロ原子を含む。窒素含有量
は、通常1〜5000重量ppmであり、硫黄含有量は、0.01〜5重量%で
ある。
【0070】 温度、圧力、水素再循環割合および毎時空間速度のような水素化クラッキング
条件は、仕込原料の種類、所期物質の品質および精油業者によって使用される設
備に基づいて非常に多様なものである。温度は、一般に200℃より高く、多く
の場合250〜450℃である。圧力は、0.1MPaより大きく、多くの場合
1MPaより大きい。水素再循環割合は、仕込原料1リットル当たり少なくとも
水素50標準リットル、多くの場合水素80〜5000標準リットルである。毎
時空間速度は、一般に毎時触媒1容積当たり仕込原料0.1〜20容積である。
【0071】 本発明の触媒は、好ましくは、触媒を処理すべき仕込原料と接触させる前に金
属基(radical)の少なくとも一部を硫化物に転化することを可能にする硫化処
理を受ける。この硫化による活性化処理は、当業者に公知であり、かつ文献にお
いて既に記載されているあらゆる方法によって行われてもよい。
【0072】 当業者に公知の標準硫化方法は、一般にフラッシュ床反応帯域において硫化水
素の存在下に温度150〜800℃、好ましくは250〜600℃に加熱するこ
とからなる。
【0073】 本発明の触媒は、有利には硫黄および窒素に富む減圧留分型フラクションの水
素化クラッキングに使用されてもよい。所期の物質は、中間留分および/または
中間オイルである。有利には、水素化クラッキングは、粘度指数95〜150を
有するオイル・ベースの製造と共に中間留分の改善された製造におけるプロセス
において予備水素化処理工程と組み合わされて使用される。
【0074】 温和な水素化クラッキングとも呼ばれる部分水素化クラッキングの実施の第1
形態において、転換率レベルは、55%未満である。従って、本発明による触媒
は、一般に230℃以上、好ましくは300℃以上、一般に高くとも480℃、
多くの場合350〜450℃の温度で使用される。圧力は、一般に2MPaより
大きく、好ましくは3MPa以上であり、12MPa未満であり、好ましくは1
0MPa未満である。水素量は、仕込原料1リットル当たり少なくとも水素10
0標準リットル、多くの場合仕込原料1リットル当たり水素200〜3000標
準リットルである。毎時空間速度は、一般に0.1〜10h−1である。これら
の条件下に、本発明の触媒は、市販触媒よりも転換、水素化脱硫および水素化脱
窒において優れた活性を有する。
【0075】 実施の第2形態において、本方法は、2工程で行われる。それによって、本発
明の触媒は、有利には、例えば予め水素化処理されていた、硫黄および窒素に富
む減圧留分型フラクションの適度な水素圧力条件下での部分水素化クラッキング
に使用される。この水素化クラッキング様式において、転換率レベルは、55%
未満である。この場合、石油フラクションの転換方法は、2工程で行われる。従
って、本発明による触媒は、第2工程で使用される。第1工程の触媒は、先行技
術に含まれるあらゆる水素化処理触媒であってよい。この水素化処理触媒は、有
利には好ましくはアルミナ・ベースのマトリックスと、水素化機能を有する少な
くとも1つの金属とを含む。水素化処理機能は、特にニッケル、コバルト、モリ
ブデンおよびタングステンから選ばれるような、第VIII族および第VIB族の金属
から選ばれる少なくとも1つの金属または金属化合物の単独または組み合わせに
よって確保される。加えて、この触媒は、燐と、場合によってはホウ素とを場合
によっては含んでもよい。
【0076】 第1工程は、一般に温度350〜460℃、好ましくは360〜450℃、全
体圧力少なくとも2MPa、好ましくは少なくとも3MPa、毎時空間速度0.
1〜5h−1、好ましくは0.2〜2h−1、水素量少なくとも100NL/仕
込原料NL(標準リットル)、好ましくは260〜3000NL/仕込原料NL
で行われる。
【0077】 本発明による触媒を用いる転換工程(あるいは第2工程)において、温度は、
一般に230℃以上、多くの場合300〜480℃、好ましくは330〜450
℃である。圧力は、一般に少なくとも2MPa、好ましくは少なくとも3MPa
であり、かつ12MPa未満、好ましくは10MPa未満である。水素量は、仕
込原料1リットル当たり水素少なくとも100L/仕込原料L、多くの場合20
0〜3000L/仕込原料Lである。毎時空間速度は、一般に0.15〜10h −1 である。これらの条件下に、本発明の触媒は、中間留分において市販触媒よ
りも転換、水素化脱硫および水素化脱窒における優れた活性と、優れた選択性と
を有する。触媒の寿命期間も適度な圧力の範囲において改善される。
【0078】 2つの工程での別の実施の形態において、本発明の触媒は、少なくとも5MP
aの高水素圧力条件下での水素化クラッキングに使用されてもよい。処理済みフ
ラクションは、例えば予め水素化処理された、硫黄および窒素に富む減圧留分型
である。この水素化クラッキング様式では、転換率レベルは、55%を越える。
この場合、石油フラクション転換方法は、2工程で行われる。従って、本発明に
よる触媒は、第2工程で使用される。
【0079】 第1工程の触媒は、先行技術に含まれるあらゆる水素化処理触媒であってよい
。この水素化処理触媒は、有利には好ましくはアルミナ・ベースのマトリックス
と、水素化機能を有する少なくとも1つの金属とを含む。水素化処理機能は、特
にニッケル、コバルト、モリブデンおよびタングステンから選ばれるような、第
VIII族および第VIB族の金属から選ばれる少なくとも1つの金属または金属化合
物の単独または組み合わせによって確保される。加えて、この触媒は、燐と、場
合によってはホウ素とを場合によっては含んでもよい。
【0080】 第1工程は、一般に温度350〜460℃、好ましくは360〜450℃、3
MPaを越える圧力、毎時空間速度0.1〜5h−1、好ましくは0.2〜2h −1 、水素量少なくとも100NL/仕込原料NL(標準リットル)、好ましく
は260〜3000NL/仕込原料NLで行われる。
【0081】 本発明による触媒を用いる転換工程(あるいは第2工程)において、温度は、
一般に230℃以上、多くの場合300〜480℃、好ましくは300〜440
℃である。圧力は、一般に5MPaより大きく、好ましくは7MPaより大きい
。水素量は、仕込原料1リットル当たり水素少なくとも100L/仕込原料L、
多くの場合200〜3000L/仕込原料Lである。毎時空間速度は、一般に0
.15〜10h−1である。
【0082】 これらの条件下に、本発明の触媒は、市販触媒のゼオライト含有量よりもかな
り低いゼオライト含有量においてさえ、市販触媒よりも中間留分の優れた転換活
性と、優れた選択性とを有する。
【0083】 本発明による水素化クラッキング方法を有利に使用する油の製造方法において
、操作は、粘度指数90〜130と、窒素および多芳香族化合物の削減された含
有量とを有する流出物に到達することが可能になる条件下に第1水素化処理工程
を用いる米国特許US−A−5525209の教示に従って行われる。次の水素
化クラッキング工程において、流出物は、粘度指数の値を使用者によって望まれ
る値に調整するように本発明に応じて処理される。
【0084】 本発明によって得られる触媒はまた石油フラクション(天然ガスから生じる炭
素または炭化水素から得られるフラクション)のような炭化水素仕込原料を水素
化精製するために使用される。使用される主な反応は、ほとんどの場合水素化ク
ラッキングを伴う、芳香族化合物の水素化、水素化脱窒、水素化脱酸素、水素化
脱硫および水素化脱金属である。炭化水素仕込原料は、芳香族化合物および/ま
たはオレフィン系化合物および/またはナフテン系化合物および/またはパラフ
ィン系化合物、場合によっては金属および/または窒素および/または酸素およ
び/または硫黄を含む。これらの使用において、本発明によって得られる触媒は
、先行技術に比して改善された活性を有する。
【0085】 本方法において使用される仕込原料は、ガソリン、ガスオイル、減圧ガスオイ
ル、常圧残渣、減圧残渣、常圧留分、減圧留分、重油、油、蝋およびパラフィン
類、使用済み油、脱アスファルト残渣または原油、並びに熱転換方法または接触
転換方法により得られる仕込原料およびその混合物である。それらは、硫黄、酸
素および窒素のようなヘテロ原子と、少なくとも1つの金属とを含む。重質フラ
クションとしての非限定的な例は、減圧留分、脱アスファルト残渣または水素化
処理済み残渣またはこれらの同等物であり、好ましくは、沸点少なくとも350
℃、好ましくは350〜580℃を有する化合物(すなわち炭素原子数少なくと
も15〜20を含む化合物に相当する)の少なくとも80容積%からなる。それ
らは、一般に硫黄および窒素のようなヘテロ原子を含む。窒素含有量は、通常1
〜5000重量ppmであり、硫黄含有量は、0.01〜5重量%である。
【0086】 本発明の触媒はまた、有利には好ましくは温和な水素化クラッキングまたは水
素化転換の第1工程において接触クラッキング仕込原料の予備処理の間に使用さ
れる。次いで、それらは、通常第2処理工程においてゼオライト系または非ゼオ
ライト系酸触媒と組み合わされて使用される。
【0087】 温度、圧力、水素再循環割合および毎時空間速度のような水素化精製条件は、
仕込原料の種類、所期物質の品質および精油業者によって使用される設備に基づ
いて非常に多様なものである。温度は、一般に200℃より高く、多くの場合2
50〜480℃である。圧力は、0.05MPaより大きく、多くの場合1MP
aより大きい。水素再循環割合は、仕込原料1リットル当たり少なくとも水素8
0標準リットル、多くの場合水素50〜5000標準リットルである。毎時空間
速度は、一般に毎時触媒1容積当たり仕込原料0.1〜20容積である。
【0088】 本発明の触媒は、好ましくは該触媒を処理すべき仕込原料と接触させる前に金
属基(radical)の少なくとも一部を硫化物に転化しうる硫化処理を受ける。こ
の硫化による活性化処理は、当業者に公知であり、かつ文献において既に記載さ
れているあらゆる方法によって行われてよい。
【0089】 当業者に公知の標準硫化方法は、固体混合物を、一般にフラッシュ床反応帯域
において水素および硫化水素の混合流下、または窒素および硫化水素の混合流下
に温度150〜800℃、好ましくは250〜600℃で加熱することからなる
【0090】 精油業者にとって重要な結果は、HDSの活性、HDNの活性および転換の活
性である。所期の目標は、経済的な節約の実現と両立できる条件下に達成されね
ばならない。従って、精油業者は、温度、圧力および水素再循環割合を低下させ
て、毎時空間速度を最大限にすることに努める。活性は、温度上昇によって増加
され得るが、それは、多くの場合触媒の安定性を犠牲にすることは公知である。
この安定性または寿命は、圧力または水素再循環割合の増加を伴って改善される
が、これは、方法の経済的節約を犠牲にしてなされる。
【0091】
【発明の実施の形態】
次の実施例は、本発明を例証するが、その範囲を限定するものではない。
【0092】 [実施例1:部分非晶質ゼオライトYを含む水素化クラッキングまたは水素化精
製触媒担体の調製] 全体Si/Alモル比15.2と、Si/Al骨格比29と、結晶パラメータ
24.29Åと、Naを0.03重量%と、ピーク割合0.48と、結晶質部分
85%とを有する市販の超安定性脱アルミニウムゼオライトUSYを、0.5絶
対バールの水蒸気分圧の存在下に水熱処理によって620℃で5時間非晶質化し
た。ついでゼオライトは、次の条件下に行われる酸攻撃を受けた。すなわち酸規
定度0.85N、期間3時間および温度95℃であった。0.02バールの水蒸
気の分圧を用いる第1水熱処理と同一の最終水熱処理が、ゼオライトに適用され
た。これらの処理の終了時に、部分非晶質ゼオライトは、ピーク割合0.26と
、結晶質部分44%と、全体Si/Al比72と、Si/Aliv骨格比80と
、1グラム当たり液体窒素0.35mlを有する細孔容積(その29%は少なく
とも5ナノメートル(50Å)の直径を有する細孔からなる)とを有した。この
ゼオライトYを含む水素化クラッキング触媒担体を、次のように製造した。
【0093】 上述された部分非晶質ゼオライトY60gを、超薄質平板状ベーマイトまたは
Condea Chemie GmbH社により商品名SB3で市販されているアルミナゲルからな
るマトリックス40gと混合した。ついで該粉体混合物を、66%で硝酸(乾燥
ゲル1グラム当たり酸7重量%)を含む水溶液と混合し、ついで15分間混練し
た。この混練の終了時に、得られたペーストを、直径1.4mmの円筒状孔口を
有するダイに通した。ついで押出し物を、空気下に120℃で一晩乾燥させ、つ
いで空気下に550℃で焼成した。
【0094】 [実施例2:本発明による、部分非晶質ゼオライトYを含む水素化クラッキング
または水素化精製触媒の調製] 実施例1の部分非晶質ゼオライトYを含む担体押出し物を、ヘプタモリブデン
酸アンモニウムの水溶液によって乾式含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥させ
、ついで最後に空気下に550℃で焼成した。得られたYMo触媒酸化物の重
量含有量を表1に示す。
【0095】 ついでYMo触媒を、Bの約1.7重量%の担持を得るためにアンモ
ニウム・ビボレートを含む水溶液によって含浸した。水での飽和雰囲気下に室温
での熟成化後、含浸された押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、ついで乾燥空
気下に550℃で2時間焼成した。YMoBと命名される触媒を得た。ついで
同様に、YMoSi触媒を、約2.0%のSiOを担持するためにRhodorsi
l EP1 シリコーン エマルジョン(ローヌ・プーラン)によるYMo触媒の含
浸によって調製した。ついで含浸された押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、
ついでそれらを乾燥空気下に550℃で2時間焼成した。最後に、YMoBS
i触媒を、アンモニウム・ビボレートと、Rhodorsil EP1(ローヌ・プーラン)
シリコーン エマルジョンとを含む水溶液によるYMo触媒の含浸によって成
し遂げた。ついで含浸された押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、ついで乾燥
空気下に550℃で2時間焼成した。
【0096】 実施例1で調製された、部分非晶質ゼオライトYを含む担体押出し物を、ヘプ
タモリブデン酸アンモニウムとニッケル硝酸塩との混合物の水溶液によって乾式
含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥させ、ついで空気下に550℃で焼成した
。得られたYNiMo触媒酸化物の重量含有量を、表3に示す。
【0097】 押出し物を、ヘプタモリブデン酸アンモニウムと硝酸ニッケルとオルト燐酸と
の混合物の水溶液によって乾式含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥させ、つい
で最後に空気下に550℃で焼成した。得られたYNiMoP触媒酸化物の重
量含有量を、表3に示す。
【0098】 ついでアンモニウム・ビボレートを含む水溶液によってYNiMoP触媒の
試料を含浸した。水での飽和雰囲気下に室温での熟成化後、含浸された押出し物
を、120℃で一晩乾燥させ、ついで乾燥空気下に550℃で2時間焼成した。
NiMoPBと命名される触媒を得た。
【0099】 YNiMoPSi触媒を、上記のYNiMoPB触媒と同じ手順によるが
、含浸溶液中においてホウ素前駆体をRhodorsil EP1 シリコーン エマルジョン
に代えることによって得た。
【0100】 最後に、YNiMoPBSi触媒を、上記触媒と同じ手順によるが、アンモ
ニウム・ビボレートとRhodorsil EP1 シリコーン エマルジョンとを含む水溶液
を用いて得た。ついでフッ素を、約1重量%のフッ素を担持するために希釈した
水素化フッ化水素酸溶液の含浸によって該触媒に添加した。120℃で一晩の乾
燥、ついで乾燥空気下に550℃で2時間の焼成後、YNiMoPBSiF触
媒を得た。YNiMo触媒酸化物の最終含有量を表1に示す。
【0101】
【表1】
【0102】 次いでYNiMoP触媒を、マンガン硝酸塩を含む水溶液によって含浸した
。水での飽和雰囲気下に室温で熟成化後、含浸された押出し物を、120℃で一
晩乾燥させ、ついで乾燥空気下に550℃で2時間焼成した。YNiMoPM
nと命名される触媒を得た。ついで該触媒を、アンモニウム・ビボレートとRhod
orsil EP1(ローヌ・プーラン)シリコーン エマルジョンとを含む水溶液によ
って含浸した。ついで含浸された押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、ついで
乾燥空気下に550℃で2時間焼成し、YNiMoPMnBSi触媒を得た。
ついで希釈した水素化フッ化水素酸溶液を、約1重量%のフッ素を担持するため
に含浸によって該フッ素触媒に添加した。120℃で一晩の乾燥、ついで乾燥空
気下に550℃で2時間の焼成後、YNiMoPMnBSiF触媒を得た。こ
れらの触媒の重量含有量を表2に示す。
【0103】
【表2】
【0104】 YNiMoPSi触媒、YNiMoPBSi触媒およびYNiMoPB
SiF触媒(表3)と、YNiMoPMnBSi触媒およびYNiMoPM
nBSiF触媒(表3b)との電子マイクロプローブによる分析は、本発明によ
る触媒に添加されるケイ素が、主としてマトリックス上に局在しかつ非晶質シリ
カ形態であることを示す。
【0105】 [実施例3:Yゼオライトおよびシリカ・アルミナを含む担体の調製] SiO 2%およびAl 98%の組成を有するシリカ・アルミナ粉
体を共沈殿によって製造した。ついで該シリカ・アルミナと実施例1の部分非晶
質ゼオライトYとを含む水素化クラッキング触媒担体を製造した。このために、
上記で調製されたシリカ・アルミナからなるマトリックスの50重量%と混合さ
れる実施例1の部分非晶質ゼオライトY50重量%を使用した。ついで該粉体混
合物を、66%で硝酸を含む水溶液(乾燥ゲル1グラム当たり酸7重量%)と混
合し、ついで15分間混練した。この混練の終了時に、得られたペーストを、直
径1.4mmの円筒状孔口を有するダイに通した。ついで押出し物を、120℃
で一晩乾燥させ、ついで空気下に550℃で2時間焼成した。
【0106】 [実施例4:部分非晶質ゼオライトYおよびシリカ・アルミナを含む水素化クラ
ッキング触媒の調製] シリカ・アルミナおよび実施例3の部分非晶質ゼオライトYを含む担体押出し
物を、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、ニッケル硝酸塩およびオルト燐酸の混
合物の水溶液によって乾式含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥させ、最後に空
気下に550℃で焼成した。得られたY−SiAl−NiMoP触媒酸化物の
重量含有量を表4に示す。
【0107】 Bの1.5重量%を含浸するためにアンモニウム・ビボレートを含む水
溶液によってY−SiAl−NiMoP触媒の試料を含浸した。水での飽和雰
囲気下に室温での熟成化後、含浸された押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、
ついで乾燥空気下に550℃で2時間焼成した。従って、シリカ・アルミナ マ
トリックス中にケイ素を含むY−SiAl−NiMoPBと命名される触媒を
得た。 Y−SiAl−NiMo触媒の特徴を表3にまとめて示す。
【0108】
【表3】
【0109】 [実施例5:先行技術のゼオライトを含む担体の調製] ゼオライトYを含む水素化クラッキング触媒担体を、同じ担体をベースとする
種々の触媒を調製できるように大量に製造した。このために、同じ市販ゼオライ
トUSYの20.5重量%を、実施例1で使用されたゼオライトのように使用し
た。このゼオライトを、超薄質平板状ベーマイトまたはCondea Chemie GmbH社に
より商品名SB3で市販されているアルミナゲルからなるマトリックス79.5
重量%と混合した。ついで該粉体混合物を、66%で硝酸(乾燥ゲル1グラム当
たり酸7重量%)を含む水溶液と混合し、ついで15分間混練した。この混練の
終了時に、得られたペーストを、直径1.4mmの円筒状孔口を有するダイに通
した。ついで押出し物を、120℃で一晩乾燥させ、ついで空気下に550℃で
2時間焼成した。比表面積223m/gと、10nmで集中される単一モード
細孔サイズ分布とを有する直径1.2mmの円筒状押出し物を得た。
【0110】 [実施例6:実施例5のゼオライトYを含む水素化クラッキング触媒の調製法] 実施例5の脱アルミニウムゼオライトYを含む担体押出し物を、ヘプタモリブ
デン酸アンモニウム、ニッケル硝酸塩およびオルト燐酸の混合物の水溶液によっ
て乾式含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥し、最後に空気下に550℃で焼成
した。得られたYNiMoP触媒酸化物の重量含有量を表5に示した。最終YN
iMoP触媒は、特に全体SiO/Al比30.4と、SiO/Al 骨格比58との単位格子パラメータ2.429nmを有するゼオライトY
16.3重量%を含んでいた。
【0111】 YNiMoP触媒の試料を、アンモニウム・ビボレートを含む水溶液によって
含浸した。水での飽和雰囲気下に室温で熟成化後、含浸された押出し物を、12
0℃で一晩乾燥させ、ついで乾燥空気下に550℃で2時間焼成した。ホウ素で
活性化されたNiMoP/アルミナ−Y触媒を得た。
【0112】 YNiMoPSi触媒を、上記のYNiMoPB触媒と同じ手順によるが、含
浸溶液中においてホウ素前駆体をRhodorsil EP1(ローヌ・プーラン) シリコー
ン エマルジョンに代えることによって得た。
【0113】 最後にYNiMoPBSi触媒を、アンモニウム・ビボレートと、Rhodorsil
EP1(ローヌ・プーラン) シリコーン エマルジョンとを含む水溶液による触媒
の含浸によって成し遂げた。前駆体の他の工程は、上記に示されたものと同じで
あった。YNiMo触媒の特徴を、表4にまとめて示す。
【0114】
【表4】
【0115】 YNiMoPSi触媒およびYNiMoPBSi触媒(表5)の電子マイクロ
プローブによる分析は、本発明による触媒に添加されるケイ素が、主としてマト
リックス上に局在化されかつ非晶質シリカ形態であることを示した。
【0116】 [実施例7:部分転換を用いる減圧ガスオイル水素化クラッキング触媒の比較] 上記実施例に記載された調製法を有する触媒を、次の主な特徴を有する石油仕
込原料について適度な圧力での水素化クラッキング条件下に使用した: 密度(20/4) 0.921 硫黄(重量%) 2.46 窒素(重量ppm) 1130 シミュレーション蒸留 初留点 365℃ 10%点 430℃ 50%点 472℃ 90%点 504℃ 終留点 539℃ 流動点 +39℃
【0117】 触媒テスト装置は、仕込原料の上昇流("up-flow")を有する2つの固定床反応
器を備える。仕込原料が最初に通過する反応器である第1反応器に、プロカタリ
ーズ社によって販売されかつアルミナ上に担持される第VI族元素および第VIII族
元素を含む水素化処理工程触媒HTH548を導入した。仕込原料が最後に通過
する反応器である第2反応器に、上述の水素化クラッキング触媒を導入した。
反応器の各々に、触媒40mlを導入した。2基の反応器は、同じ温度および同
じ圧力で操作された。テスト装置の操作条件は、次の通りであった: 全体圧力 5MPa 水素化処理触媒 40cm 水素化クラッキング触媒 40cm 温度 400℃ 水素流量 20 l/h 仕込原料流量 40cm/h
【0118】 2つの触媒は、反応前に現場での硫化工程を受けた。あらゆる現場での、また
は現場外での硫化方法が適することがわかった。一度硫化が行われると、上述の
仕込原料は、転化が可能であった。
【0119】 触媒成績を、水素化脱硫転換率(HDS)および水素化脱窒転換率(HDN)
によって表示した。これらの触媒成績を、安定化期間が、一般に少なくとも48
時間経過した後に触媒において測定した。
【0120】 水素化脱硫転換率HDSは、次のように想定される: HDS=(S当初 − S流出物)/S当初 × 100= (24600−S流出物)/24600 × 100
【0121】 水素化脱窒転換率HDNは、次のように想定される: HDN=(N当初 − N流出物)/N当初 × 100= (1130−N流出物)/1130 × 100
【0122】 下記表に、触媒に関する水素化脱硫転換率(HDS)と水素化脱窒転換率(H
DN)とを記録する。
【0123】
【表5】
【0124】 表6の結果によって、部分非晶質ゼオライトYを含む本発明による触媒の使用
は、先行技術の触媒よりも水素化脱硫および水素化脱窒において活性であること
が示された。これに対して、B、SiおよびPからなる群から選ばれる少なくと
も1つの元素の添加によって、本発明による触媒の性能レベルの改善がもたらさ
れた。
【0125】 加えて、表6の結果によって、ケイ素を、シリカ・アルミナから得られるケイ
素を含む担体(Y−SiAl−NiMoシリーズ)形態に導入するよりも、既
に調製されている触媒(YNiMo)に導入するのが有利であることが示され
た。従って、ケイ素を、第VIB族および/または第VIII族の元素と、場合によっ
ては元素P、元素Bおよび元素Fのうちの少なくとも1つの元素とを既に含む前
駆体に導入することが特に有利であった。
【0126】 [実施例8:高転換減圧ガスオイルの水素化クラッキングにおける触媒の比較] 先行実施例に記載された調製法を有する触媒を、高転換水素化クラッキング条
件下(60〜100%)に使用した。石油仕込原料は、次の主な特徴を有する水
素化処理済み減圧留分であった。
【0127】 密度(20/4) 0.869 硫黄(重量ppm) 502 窒素(重量ppm) 10 シミュレーション蒸留 初留点 298℃ 10%点 369℃ 50%点 427℃ 90%点 481℃ 終留点 538℃
【0128】 この仕込原料を、プロカタリーズ社によって販売されかつアルミナ上に担持さ
れる、第VIB族の元素および第VIII族の元素を含むHR360触媒上での減圧留
分の水素化処理によって得た。
【0129】 HS前駆体硫黄含有化合物およびNH前駆体窒素含有化合物を、第2水素
化クラッキング工程において存在するHSおよびNHの分圧をシミュレーシ
ョンするために水素化処理済み炭化水素に添加した。こうして調製された仕込原
料を、触媒80mlが導入される仕込原料を上昇流("up-flow")で有する固定床
反応器を備える水素化クラッキング・テスト装置に注入した。仕込原料を注入す
る前に、触媒を、n−ヘキサン/DMDS+アニリン混合物によって320℃ま
で硫化した。あらゆる現場での、または現場外での硫化方法が適することが分か
った。一度硫化が行われると、上述の仕込原料は、転化が可能であった。テスト
装置の操作条件は、次の通りであった。
【0130】 全体圧力 9MPa 触媒 80cm 温度 360〜420℃ 水素流量 80 l/h 仕込原料流量 80cm/h
【0131】 触媒成績を、70%の概略転換率レベルに到達できる温度と、150〜380
℃の中間留分の粗選択率とによって表示した。これらの触媒成績を、安定化期間
が、一般に少なくとも48時間経過した後に触媒において測定した。
【0132】 概略転換率CBは、次のように想定される: CB=流出物の 380℃未満のものの重量% 中間留分の粗選択率SBは、次のように想定される: SB=100×フラクション(150〜380℃)の重量/流出物の380℃
未満フラクションの重量 得られた中間留分は、沸点150〜380℃を有する物質からなった。
【0133】 反応温度を、70重量%の概略転換率CBに到達するように設定した。下記表
6に、反応温度と、表3および表3bに記載された触媒に関する粗選択率と、溶
媒中のパラフィン除去後の380℃フラクション中において測定される粘度指
数値とを記録した。
【0134】 表6によって、部分非晶質ゼオライトYを含む本発明による触媒の使用によっ
て先行技術の変則触媒の粗選択率よりも高い中間留分の粗選択率を導くことが示
された。それに対して、P、BおよびSiからなる群から選ばれる少なくとも1
つの元素を本発明による触媒に添加することによっても活性の増加を導いた。マ
ンガンまたはフッ素の存在によってもたらされる活性への改善も認められた。
【0135】 加えて、本発明による触媒を用いて得られる380℃フラクションの粘度指
数が明らかに改善されることが明確となった。
【0136】 一般に、P、B、Si、第VIIB族および第VIIA族から選ばれる少なくとも1つ
の元素を、部分非晶質ゼオライトYおよび第VIB族の元素を含む触媒に添加する
ことによって、転換活性を改善することが可能になった。これは、70%の転換
率に到達するのに必要な反応温度の低下によってもたらされた。
【0137】
【表6】
【0138】 [実施例9:減圧留分の水素化処理テスト] 上述の調製法を有するYNiMo触媒、YNiMoP触媒、YNiMo
PB触媒、YNiMoPBSi触媒およびYNiMoPBSiF触媒を、次
の表に提供される主な特徴を有する減圧留分の水素化処理テストにおいて比較し
た:15℃での密度 0.938 硫黄 3.12重量% 全体窒素 1050重量ppm シミュレーション蒸留 初留点 345℃ 10%点 412℃ 50%点 488℃ 90%点 564℃ 終留点 615℃
【0139】 テストを、フラッシュ固定床を有する等温パイロット反応器において行った。
そのために、流体は、上昇方向に流通した。2重量%のジメチルジスルフィドが
添加されている直留ガスオイルを用いる加圧装置内で、350℃で現場での硫化
後、水素化処理テストを、次の操作条件下に行った: 全体圧力 12MPa 触媒容積 40cm 温度 380℃ 水素流量 24 l/h 仕込原料流量 20cm/h
【0140】 テスト済み触媒の触媒成績レベルを、下記表7に示す。それらを、YNiM
o触媒の活性が1であると想定することによって、またそれらは1.5程度であ
ると見なすことによって相対的活性度で表示した。活性度と水素化脱硫転換率(
HDS%)とを関連づける式は、次の通りである。
【0141】
【式1】
【0142】 同じ式が、水素化脱窒(HDN%およびAHDN)について適用可能であった
【0143】 各触媒を用いて得られる、380℃より高い沸点を有する仕込原料フラクショ
ン(380℃重量%)の正味の転換率も評価した。それを、シミュレーション
蒸留結果(ASTM D86 方法)から出発して、下式によって示す。
【0144】
【式2】
【0145】
【表7】
【0146】 これらの実施例によって、先行技術により公知の触媒よりも高い、水素化脱硫
および水素化脱窒における活性度と正味の転換率との達成を、380℃物質(
380℃よりも低い沸点を有する物質)において可能にする本発明による触媒の
使用におけるすべての利点が示された。
【0147】 従って、本発明による触媒は、芳香族炭化水素の水素化、水素化脱窒および水
素化脱硫の大きな活性度を有した。理論によって裏付けられるものではないが、
本発明の触媒の特に高い活性度は、非晶質化ゼオライトの存在によるものである
と思われた。それは、一方では水素化特性、水素化脱硫特性および水素化脱窒特
性の改善と、他方では転換率の改善とをもたらすマトリックス上でのホウ素およ
びケイ素の共有の存在によって強化された。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年5月23日(2001.5.23)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項12
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項14
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0104
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0104】 YNiMoPSi触媒、YNiMoPBSi触媒およびYNiMoPB
SiF触媒(表)と、YNiMoPMnBSi触媒およびYNiMoPM
nBSiF触媒(表)との電子マイクロプローブによる分析は、本発明による
触媒に添加されるケイ素が、主としてマトリックス上に局在しかつ非晶質シリカ
形態であることを示す。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0106
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0106】 [実施例4:部分非晶質ゼオライトYおよびシリカ・アルミナを含む水素化クラ
ッキング触媒の調製] シリカ・アルミナおよび実施例3の部分非晶質ゼオライトYを含む担体押出し
物を、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、ニッケル硝酸塩およびオルト燐酸の混
合物の水溶液によって乾式含浸し、空気下に120℃で一晩乾燥させ、最後に空
気下に550℃で焼成した。得られたY−SiAl−NiMoP触媒酸化物の
重量含有量を表に示す。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0115
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0115】 YNiMoPSi触媒およびYNiMoPBSi触媒(表)の電子マイクロ
プローブによる分析は、本発明による触媒に添加されるケイ素が、主としてマト
リックス上に局在化されかつ非晶質シリカ形態であることを示した。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0133
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0133】 反応温度を、70重量%の概略転換率CBに到達するように設定した。下記表
6に、反応温度と、表および表に記載された触媒に関する粗選択率と、溶媒
中のパラフィン除去後の380℃フラクション中において測定される粘度指数
値とを記録した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),BR,IN,J P,KR,SG (72)発明者 ルブール ベルナデット フランス国 エルモン プラス ドゥ ラ グランド トゥール 1 (72)発明者 シェニュ フレデリック フランス国 ボーヴォワール シュール メール リュ デ ゼターン 30 (72)発明者 クズリ チヴァダール フランス国 クルブヴォア テラス デ ルフレ 5 (72)発明者 カズトゥラン スラヴィク フランス国 リイル マルメゾン リュ クノー 27 Fターム(参考) 4G069 AA03 BA01A BA01B BA02A BA02B BA03A BA03B BA07A BA07B BB01A BB01B BB04A BB04B BB06A BC16A BC57A BC59A BC59B BC60A BC61A BC62A BC62B BC65A BC66A BC67A BC68A BC68B BC69A BC70A BC71A BC72A BC73A BC74A BC75A BD02A BD02B BD03A BD03B BD05A BD07A BD07B BD11A BD15A BD15B CC02 CC04 CC05 EC03X EC03Y EC04X EC04Y EC06X EC06Y EC14X EC14Y EC26 EC29 FC08 ZA04A ZA05B ZC01 ZC04 ZC07 ZD01 ZD03 ZD04 ZE05 ZF02A ZF02B ZF05A ZF05B 4H029 CA00 DA00

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのマトリックスと、0.4未満のピーク割合
    、およびナトリウム(Na)形態の参照(reference)ゼオライトに対して表示さ
    れる結晶質部分60%未満を有する少なくとも1つの部分非晶質ゼオライトYと
    を含む触媒。
  2. 【請求項2】 さらに少なくとも1つの水素化・脱水素元素を含む請求項1
    記載の触媒。
  3. 【請求項3】 ゼオライトが、さらに次の特徴: ・15より大きい全体Si/Al比、 ・全体Si/Al比以上のSi/AlIV骨格比、 ・固体の0.20ml/gに少なくとも等しい細孔容積(その8〜50%の部分
    は直径少なくとも5nmを有する細孔からなる)、および ・比表面積210〜800m/g のうちの少なくとも1つの特徴を有する、請求項1または2記載の触媒。
  4. 【請求項4】 水素化・脱水素元素が、第VIII族元素および第VIB族元素か
    ら選ばれる、請求項2記載の触媒。
  5. 【請求項5】 燐、ホウ素およびケイ素からなる群から選ばれる少なくとも
    1つの元素を含む、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】 元素が、触媒上に担持されかつ主としてマトリックス上に局
    在化される、請求項5記載の触媒。
  7. 【請求項7】 さらに第VIIA族の少なくとも1つの元素を含む、請求項1〜
    6のうちのいずれか1項記載の触媒。
  8. 【請求項8】 さらに第VIIB族の少なくとも1つの元素を含む、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】 第VIIB族の元素がマンガンである請求項8記載の触媒。
  10. 【請求項10】 触媒の全体重量に対して重量%で、 ・少なくとも1つの酸化物型非晶質または不完全結晶化細孔質の無機マトリック
    ス0.1〜99.9%と、 ・部分非晶質ゼオライトY0.1〜99.9%と、 ・少なくとも1つの水素化・脱水素元素0〜60%と、 ・ホウ素、ケイ素および燐からなる群から選ばれる少なくとも1つの元素0〜2
    0%と、 ・第VIIA族の少なくとも1つの元素0〜20%と、 ・第VIIB族の少なくとも1つの元素0〜20%と を含む、請求項1〜9のうちのいずれか1項記載の触媒。
  11. 【請求項11】 マトリックスが、アルミナ、シリカ・アルミナ、アルミネ
    ートおよびシリカから選ばれる、請求項1〜10のうちのいずれか1項記載の触
    媒。
  12. 【請求項12】 部分非晶質ゼオライトYが、市販のゼオライトY上に脱ア
    ルミニウム技術を適用することにより得られる、請求項1〜11のうちのいずれ
    か1項記載の触媒。
  13. 【請求項13】 該技術が、水熱処理、イオン交換および酸攻撃の組み合わ
    せで使用される、請求項12記載の触媒。
  14. 【請求項14】 少なくとも1つのマトリックスと、0.4未満のピーク割
    合およびナトリウム(Na)形態の参照ゼオライトに対して表示される結晶質部
    分60%未満を有する少なくとも1つの部分非晶質ゼオライトYと、さらに少な
    くとも1つの水素化・脱水素元素とを含む触媒を用いる炭化水素仕込原料の水素
    化転換方法。
  15. 【請求項15】 水素化クラッキングである、請求項14記載の方法。
  16. 【請求項16】 200℃を越える温度、0.1MPaを越える圧力、空間
    速度0.1〜20h−1、および少なくとも50標準リットル(Nl)/仕込原
    料1リットルの水素再循環割合での請求項15記載の水素化クラッキング方法。
  17. 【請求項17】 圧力が、2MPaを越えかつ12MPa未満であり、温度
    が、少なくとも230℃であり、空間速度が、0.1〜10h−1であり、水素
    再循環割合が、少なくとも100Nl/仕込原料1リットルであり、それによっ
    て転換率が、55%未満である、請求項15記載の方法。
  18. 【請求項18】 圧力が、少なくとも5MPであり、転換率が、55%を越
    える、請求項15記載の方法。
  19. 【請求項19】 触媒が、予め硫化されている、請求項15〜18のうちの
    いずれか1項記載の方法。
  20. 【請求項20】 仕込原料が、水素化クラッキングされる前に水素化処理を
    受ける、請求項15〜18のうちのいずれか1項記載の方法。
  21. 【請求項21】 水素化精製である、請求項14記載の方法。
  22. 【請求項22】 200℃を越える温度、0.05MPaを越える圧力、少
    なくとも80Nl/仕込原料1リットルの水素再循環割合、および毎時空間速度
    0.1〜20h−1で操作される、請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 触媒が、予め硫化されている、請求項21記載の方法。
  24. 【請求項24】 請求項3〜13のうちのいずれか1項記載の触媒を用いて
    操作される、請求項14〜23のうちのいずれか1項記載の方法。
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