JP2003509190A - アルミン酸金属塩触媒担体の製造プロセス - Google Patents

アルミン酸金属塩触媒担体の製造プロセス

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JP2003509190A JP2001523131A JP2001523131A JP2003509190A JP 2003509190 A JP2003509190 A JP 2003509190A JP 2001523131 A JP2001523131 A JP 2001523131A JP 2001523131 A JP2001523131 A JP 2001523131A JP 2003509190 A JP2003509190 A JP 2003509190A
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ジョンソン、マーヴィン、エム
− タック、ピーター チェウン、ティン
ティードク、ダリン、ビー
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フイリツプス ピトローリアム カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 好ましくはガンマアルミナであるアルミナを好ましくは含浸させることによって、金属成分に取り込み、それによって金属取り込みアルミナを生成し、次いで、焼成条件下で焼成することによって、アルミン酸金属塩触媒担体を生成することによる、アルミン酸金属塩触媒担体の製造方法。そのような焼成条件は約600℃〜1350℃の範囲内である温度を含む。好ましくは、金属成分は溶融条件下で溶融され、それによって溶融金属成分を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (背景技術) 本発明は、アルミン酸金属塩触媒担体及び該アルミン酸金属塩触媒担体の製造
方法に関する。
【0002】 アルミン酸亜鉛担体のようなアルミン酸金属塩担体を有する触媒を、炭化水素
類の選択的な水素化及び脱水素化に用い得るということは公知である。一般に、
該アルミン酸金属塩担体を製造する従来の技術は、通常、酸化金属のような金属
成分及び酸化アルミニウムのようなアルミニウム成分を物理的に混合し、次いで
乾燥し、焼成して、亜鉛スピネル(zinc spinel)とも呼ばれるアル
ミン酸亜鉛のようなアルミン酸金属を含有するアルミン酸金属塩触媒担体を製造
することを含む。該アルミン酸金属塩触媒担体を製造する他の一般的なプロセス
は、米国特許第3,641,182号に開示されている方法のように、硝酸金属
塩のような金属成分の水溶液、及び、硝酸アルミニウムのようなアルミニウム成
分の水溶液から共沈させ、次いで乾燥し、焼成することを含む。しかしながら、
これらの方法はコストが高く、時間も掛かる。従って、物理的な混合又は共沈を
含まないアルミン酸金属塩触媒担体の製造プロセスは、当業界及び経済への貢献
が極めて大きいものと思われる。
【0003】 (発明の概要) 金属成分及びアルミニウム成分の物理的混合を含まない、アルミン酸金属塩触
媒担体の製造プロセスを提供することは望ましいことである。
【0004】 更に、金属成分及びアルミニウム成分の共沈を含まない、アルミン酸金属塩触
媒担体の製造プロセスを提供することは望ましいことである。
【0005】 なお更に、従来の方法に比べて経済的により安く、より容易なアルミン酸金属
塩触媒担体の製造プロセスを提供することは望ましいことである。
【0006】 本発明の一つの側面に従えば、アルミン酸金属塩触媒担体の製造プロセスが提
供される。該プロセスは、アルミナに金属成分を取り込み、好ましくは、アルミ
ナに溶融した金属成分を含浸させ、それにより金属を取り込んだアルミナを提供
し、次いで乾燥し、高温で焼成して、それによりアルミン酸金属塩触媒担体を提
供することを含む。該アルミン酸金属塩触媒担体は、金属酸化物のような金属成
分及び酸化アルミニウムのようなアルミニウム成分を物理的に混合することによ
り、又は、金属含有溶液及びアルミニウム含有溶液を共沈し、次いで乾燥し、焼
成することにより製造されるアルミン酸金属塩触媒担体と同様のアルミン酸金属
塩を含有する。
【0007】 本発明の他の側面に従えば、アルミナに金属成分、好ましくは溶融金属成分を
含浸させ、次いで乾燥し、高温焼成することを含むプロセスにより調製されるア
ルミン酸金属塩触媒担体が提供される。
【0008】 本発明の更に他の側面に従えば、アルミン酸金属塩触媒担体が提供される。
【0009】 本発明の他の目的及び利点は、発明の詳細な説明及び付属の特許請求の範囲か
ら、より明らかになると思われる。
【0010】 (発明の詳細な説明) アルミン酸金属塩触媒担体が、既存の予め形成したアルミナ(酸化アルミニウ
ムとも呼ばれる)の錠剤、ペレット、押出物、球体等及びそれらの組み合わせか
ら、該アルミナに金属成分、好ましくは溶融金属成分を取り込み、好ましくは含
浸させ、次いで乾燥し、高温焼成することにより、容易に調製できることが発見
されている。その結果生じるアルミン酸金属塩触媒担体は、アルミン酸亜鉛(亜
鉛スピネルとも呼ばれる)のようなアルミン酸金属を含み、アルミナの外側、即
ち、表面に容易に形成される。該アルミン酸金属塩触媒担体の調製は、金属酸化
物のような金属成分及び酸化アルミニウムのようなアルミニウム成分を物理的に
混合すること、又は、金属含有溶液及びアルミニウム含有溶液を共沈し、次いで
長時間焼成し、そしてペレット化及び(又は)押出しにより触媒ペレット又は粒
子を形成することを含む調製技術に比べてかなり安く、容易である。
【0011】 一般に、本明細書に開示される本発明のプロセス(のうちの一つまたは複数)
に従ったアルミン酸金属塩触媒担体の製造に使用されるアルミナは、アルファア
ルミナ、ベータアルミナ、デルタアルミナ、イータアルミナ、ガンマアルミナ等
、及びそれらの組み合わせのような、いずれの好適なアルミナでも可能であるが
、これらに限定するものではない。好ましくは、該アルミナはガンマアルミナで
ある。アルミナは、又、例えば、約1重量%ないし約10重量%の範囲のシリカ
のような、アルミン酸金属塩触媒担体の品質に悪影響を及ぼさない、少量の他の
成分を含むことができる。一般に、アルミン酸金属塩触媒担体の調製のための出
発物質としては、本質的に純粋なアルミナ、好ましくは本質的に純粋なガンマア
ルミナを用いることが望ましい。出発物質のアルミナは、当業界で公知のいかな
る方式又は方法によっても作ることができる。一例として、本明細書に記載の本
発明の方法に従ったアルミン酸金属塩触媒担体の調製に使用するための、好適な
商業的に入手可能な出発物質のアルミナは、UOP社(McCook,Illi
nois)及びEngelhard社(Elyria,Ohio)によって製造
されているような、ガンマアルミナの錠剤、押出しペレット又は球体である。
【0012】 本明細書に記載の本発明のプロセスに使用するための好適なアルミナは、又、
以下の特性を持つことによって特徴付けることができる。一般に、アルミナの表
面積は、約5m2/g(Brunauer,Emmett,Teller法、即
ち、BET法によって測定)〜約400m2/gの範囲、好ましくは約10m2
g〜約300m2/gの範囲、最も好ましくは、50m2/g〜200m2/gの
範囲である。
【0013】 アルミナの細孔容積は、一般に、約0.05mL/g〜約2mL/gの範囲、
好ましくは約0.10mL/g〜約1.5mL/gの範囲、最も好ましくは0.
20mL/g〜1mL/gの範囲である。
【0014】 アルミナの平均の孔径(細孔の直径/pore diameter)は、一般
に、約5オングストローム〜約600オングストロームの範囲、好ましくは約1
0オングストローム〜約500オングストロームの範囲、最も好ましくは25オ
ングストローム〜200オングストロームの範囲である。
【0015】 アルミナは、いずれの好適な形状又は形態をも有することができる。好ましく
は、該アルミナは、錠剤、ペレット、押出し物、球体等、及びそれらを組み合わ
せた形態をしている。一般にアルミナは、約0.5ミリメートル(mm)ないし
約10mmの範囲、好ましくは約1mmないし約8mmの範囲、最も好ましくは
1mmないし6mmの範囲の粒径を有する。
【0016】 本明細書に記載の本発明のプロセスに従って使用された場合に、スピネル(s
pinel)を形成し得る金属成分は、いかなるものも使用できる。アルミナ中
に、上に、又はと共に(into、 onto、 or with the a
lumina)該金属成分を取り込み、好ましくは該金属成分を含浸させ、それ
により金属を取り込んだアルミナを提供するための潜在的に好適な金属成分の例
は、亜鉛成分、マグネシウム成分、カルシウム成分、バリウム成分、ベリリウム
成分、コバルト成分、鉄成分、マンガン成分、ストロンチウム成分、リチウム成
分、カリウム成分等、及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するもの
ではない。アルミナ中に、上に、又はと共に該金属成分を取り込み、好ましくは
該金属成分を含浸させ、それにより金属を取り込んだアルミナを提供するための
潜在的に好適な金属成分の好ましい例は、亜鉛成分、マグネシウム成分、カルシ
ウム成分等、及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない
。より好ましくは、該金属成分は亜鉛成分である。
【0017】 アルミナ中に、上に、又はと共に亜鉛を取り込むための、好ましくは亜鉛を含
浸させるための、潜在的に好適な亜鉛化合物の例は、硝酸亜鉛六水和物、硝酸亜
鉛、水和した硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、亜鉛アセチルアセトナー
ト水和物、水酸化亜鉛炭酸塩一水和物、過塩素酸亜鉛六水和物、水和した硫酸亜
鉛、硫酸亜鉛一水和物、硫酸亜鉛七水和物等、及びそれらの組み合わせを含むが
、これらに限定するものではない。アルミナ中に、上に、又はと共に亜鉛を取り
込むための、好ましくは亜鉛を含浸させるための、好ましい亜鉛化合物は、水和
した硝酸亜鉛である。アルミナ中に、上に、又はと共に亜鉛を取り込むための、
好ましくは亜鉛を含浸させるための、最も好ましい亜鉛化合物は、硝酸亜鉛六水
和物である。
【0018】 アルミナ中に、上に、又はと共にマグネシウムを取り込むための、好ましくは
マグネシウムを含浸させるための、潜在的に好適なマグネシウム化合物の例は、
硝酸マグネシウム六水和物、硝酸マグネシウム、水和した硝酸マグネシウム、塩
化マグネシウム、水和した塩化マグネシウム、塩化マグネシウム六水和物、酢酸
マグネシウム四水和物、マグネシウムアセチルアセトナート二水和物、水酸化マ
グネシウム炭酸塩五水和物、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム六水
和物、硫酸マグネシウム、硫酸マグネシウム七水和物、硫酸マグネシウム一水和
物等、及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アル
ミナ中に、上に、又はと共にマグネシウムを取り込むための、好ましくはマグネ
シウムを含浸させるための、好ましいマグネシウム化合物は、水和した硝酸マグ
ネシウムである。アルミナ中に、上に、又はと共にマグネシウムを取り込むため
の、好ましくはマグネシウムを含浸させるための、最も好ましいマグネシウム化
合物は、硝酸マグネシウム六水和物である。
【0019】 アルミナ中に、上に、又はと共にカルシウムを取り込むための、好ましくはカ
ルシウムを含浸させるための、潜在的に好適なカルシウム化合物の例は、硝酸カ
ルシウム四水和物、硝酸カルシウム、水和した硝酸カルシウム、塩化カルシウム
、水和した塩化カルシウム(hydrated calcium chlori
de)、塩化カルシウム二水和物、塩化カルシウム六水和物、塩化カルシウム水
和物(calcium chloride hydrate)、酢酸カルシウム
水和物、酢酸カルシウム一水和物、カルシウムアセチルアセトナート水和物、過
塩素酸カルシウム四水和物、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム二水和物、硫酸カ
ルシウム半水和物(hemihydrate)等、及びそれらの組み合わせを含
むが、これらに限定するものではない。アルミナ中に、上に、又はと共にカルシ
ウムを取り込むための、好ましくはカルシウムを含浸させるための、好ましいカ
ルシウム化合物は、水和した硝酸カルシウムである。アルミナ中に、上に、又は
と共にカルシウムを取り込むための、好ましくはカルシウムを含浸させるための
、最も好ましいカルシウム化合物は、硝酸カルシウム四水和物である。
【0020】 アルミナ中に、上に、又はと共にバリウムを取り込むための、好ましくはバリ
ウムを含浸させるための、潜在的に好適なバリウム化合物の例は、硝酸バリウム
、水和した硝酸バリウム、塩化バリウム、水和した塩化バリウム、塩化バリウム
二水和物、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトナート水和物、炭酸バリウム
、過塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム三水和物、硫酸バリウム等、及びそれら
の組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中に、上に、
又はと共にバリウムを取り込むための、好ましくはバリウムを含浸させるための
、好ましいバリウム化合物は、水和した硝酸バリウムである。アルミナ中に、上
に、又はと共にバリウムを取り込むための、好ましくはバリウムを含浸させるた
めの、最も好ましいバリウム化合物は、硝酸バリウムである。
【0021】 アルミナ中に、上に、又はと共にベリリウムを取り込むための、好ましくはベ
リリウムを含浸させるための、潜在的に好適なベリリウム化合物の例は、硝酸ベ
リリウム三水和物、水和した硝酸ベリリウム、塩化ベリリウム、水和した硫酸ベ
リリウム、硫酸ベリリウム四水和物等、及びそれらの組み合わせを含むが、これ
らに限定するものではない。アルミナ中に、上に、又はと共にベリリウムを取り
込むための、好ましくはベリリウムを含浸させるための、好ましいベリリウム化
合物は、水和した硝酸ベリリウムである。アルミナ中に、上に、又はと共にベリ
リウムを取り込むための、好ましくはベリリウムを含浸させるための、最も好ま
しいベリリウム化合物は、硝酸ベリリウム三水和物である。
【0022】 アルミナ中に、上に、又はと共にコバルトを取り込むための、好ましくはコバ
ルトを含浸させるための、潜在的に好適なコバルト化合物の例は、硝酸コバルト
六水和物、水和した硝酸コバルト、塩化コバルト、水和した塩化コバルト、塩化
コバルト六水和物、塩化コバルト水和物、酢酸コバルト四水和物、コバルトアセ
チルアセトナート、コバルトアセチルアセトナート水和物、炭酸コバルト水和物
、過塩素酸コバルト六水和物、水和した硫酸コバルト、硫酸コバルト水和物等、
及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中
に、上に、又はと共にコバルトを取り込むための、好ましくはコバルトを含浸さ
せるための、好ましいコバルト化合物は、水和した硝酸コバルトである。アルミ
ナ中に、上に、又はと共にコバルトを取り込むための、好ましくはコバルトを含
浸させるための、最も好ましいコバルト化合物は、硝酸コバルト六水和物である
【0023】 アルミナ中に、上に、又はと共に鉄を取り込むための、好ましくは鉄を含浸さ
せるための、潜在的に好適な鉄化合物の例は、硝酸鉄九水和物、水和した硝酸鉄
、塩化鉄、水和した塩化鉄、塩化鉄四水和物、塩化鉄六水和物、酢酸鉄、鉄アセ
チルアセトナート、過塩素酸鉄六水和物、水和した硫酸鉄、硫酸鉄七水和物等、
及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中
に、上に、又はと共に鉄を取り込むための、好ましくは鉄を含浸させるための、
好ましい鉄化合物は、水和した硝酸鉄である。アルミナ中に、上に、又はと共に
鉄を取り込むための、好ましくは鉄を含浸させるための、最も好ましい鉄化合物
は、硝酸鉄九水和物である。
【0024】 アルミナ中に、上に、又はと共にマンガンを取り込むための、好ましくはマン
ガンを含浸させるための、潜在的に好適なマンガン化合物の例は、硝酸マンガン
六水和物、水和した硝酸マンガン、硝酸マンガン水和物、塩化マンガン、水和し
た塩化マンガン、塩化マンガン四水和物、酢酸マンガン二水和物、酢酸マンガン
四水和物、マンガンアセチルアセトナート、炭酸マンガン、過塩素酸マンガン六
水和物、水和した硫酸マンガン、硫酸マンガン一水和物等、及びそれらの組み合
わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中に、上に、又はと共
にマンガンを取り込むための、好ましくはマンガンを含浸させるための、好まし
いマンガン化合物は、水和した硝酸マンガンである。アルミナ中に、上に、又は
と共にマンガンを取り込むための、好ましくはマンガンを含浸させるための、最
も好ましいマンガン化合物は、硝酸マンガン六水和物である。
【0025】 アルミナ中に、上に、又はと共にストロンチウムを取り込むための、好ましく
はストロンチウムを含浸させるための、潜在的に好適なストロンチウム化合物の
例は、硝酸ストロンチウム、水和した硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム
、水和した塩化ストロンチウム、塩化ストロンチウム六水和物、酢酸ストロンチ
ウム、ストロンチウムアセチルアセトナート、炭酸ストロンチウム、過塩素酸ス
トロンチウム水和物、水和した硫酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム等、及
びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中に
、上に、又はと共にストロンチウムを取り込むための、好ましくはストロンチウ
ムを含浸させるための、好ましいストロンチウム化合物は、硝酸マンガンである
【0026】 アルミナ中に、上に、又はと共にリチウムを取り込むための、好ましくはリチ
ウムを含浸させるための、潜在的に好適なリチウム化合物の例は、硝酸リチウム
、水和した硝酸リチウム、塩化リチウム、水和した塩化リチウム、塩化リチウム
水和物、酢酸リチウム二水和物、リチウムアセチルアセトナート、過塩素酸リチ
ウム、過塩素酸リチウム三水和物、硫酸リチウム、硫酸リチウム一水和物等、及
びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない。アルミナ中に
、上に、又はと共にリチウムを取り込むための、好ましくはリチウムを含浸させ
るための、好ましいリチウム化合物は、硝酸リチウムである。
【0027】 アルミナ中に、上に、又はと共にカリウムを取り込むための、好ましくはカリ
ウムを含浸させるための、潜在的に好適なカリウム化合物の例は、硝酸カリウム
、水和した硝酸カリウム、塩化カリウム、水和した塩化カリウム、カリウムアセ
チルアセトナート半水和物、炭酸カリウムセスキ水和物(sesquihydr
ate)、過塩素酸カリウム、硫酸カリウム等、及びそれらの組み合わせを含む
が、これらに限定するものではない。アルミナ中に、上に、又はと共にカリウム
を取り込むための、好ましくはカリウムを含浸させるための、好ましいカリウム
化合物は、硝酸カリウムである。
【0028】 金属成分(1つまたは複数)は、該金属成分(1つまたは複数)の金属をアル
ミナのような基材物質の中に、上に、又はと共に取り込むための、いかなる好適
な手段又は方法(1つまたは複数)によって取り込まれてもよく、その結果金属
を取り込んだアルミナを形成し、次いで乾燥し、焼成して、それによりアルミン
酸金属塩触媒担体を提供することができる。取り込みの手段又は方法(1つまた
は複数)の例としては、含浸、すすぎ、噴霧等、及びそれらの組み合わせが挙げ
られるが、これらに限定するものではない。取り込みの好ましい方法は、金属成
分をアルミナ基材に含浸させるための、標準的な初期湿式含浸技法(incip
ient wetness impregnation)(即ち、基材物質の細
孔を取り込むべき元素の溶液で本質的に完全に充填する)のいずれかを用いて、
含浸させることである。好ましい方法は、最終的に金属を取り込んだ、好ましく
は金属を含浸させたアルミナを提供するように、望ましい濃度の金属成分を含む
含浸溶液を用いることであり、該アルミナは、次いで乾燥及び高温焼成処理を受
けて、アルミン酸金属塩触媒担体を生じる。
【0029】 アルミナの含浸のために、金属成分の水溶液を用いることが望ましい。好まし
い含浸溶液は、金属成分を溶解することによって形成される水溶液を含み、ここ
で、好ましくは該金属成分は、限定しないが、金属塩化物、金属硝酸塩、金属硫
酸塩等、及びそれらの組み合わせのような金属塩の形態をしており、限定しない
が、水、アルコール、エステル、エーテル、ケトン等、及びそれらの組み合わせ
のような溶剤に溶解される。
【0030】 好ましい含浸溶液は、金属成分(例えば、硝酸亜鉛六水和物、硝酸マグネシウ
ム六水和物、硝酸カルシウム四水和物、硝酸バリウム、硝酸ベリリウム三水和物
、硝酸コバルト六水和物、硝酸鉄九水和物、硝酸マンガン六水和物、硝酸ストロ
ンチウム、硝酸リチウム、硝酸カリウム、好ましくは、硝酸亜鉛六水和物)を水
に溶解して形成される。金属成分の溶解を助長するために、僅かに酸性の溶液を
用いることは可能である。水に溶解した硝酸亜鉛六水和物を含有する溶液を使用
することによって、アルミナに亜鉛成分を含浸させることが望ましい。加えて、
アルミナにそれぞれの金属成分(1つまたは複数)の金属を含浸させるために、
硝酸亜鉛六水和物に代えて、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カルシウム四水和
物、硝酸バリウム、硝酸ベリリウム三水和物、硝酸コバルト六水和物、硝酸鉄九
水和物、硝酸マンガン六水和物、硝酸ストロンチウム、硝酸リチウム又は硝酸カ
リウムを使用することができる。
【0031】 金属成分の金属をアルミナの中に、上に、又はと共に取り込むためのより好ま
しい方法は、本明細書に記載されるような溶融条件下で溶融している金属成分を
該アルミナに含浸させることである。好ましくは該金属成分は、限定しないが、
金属塩化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩等、及びそれらの組み合わせ(例えば、限
定しないが、硝酸亜鉛六水和物、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カルシウム四
水和物、硝酸バリウム、硝酸ベリリウム三水和物、硝酸コバルト六水和物、硝酸
鉄九水和物、硝酸マンガン六水和物、硝酸ストロンチウム、硝酸リチウム、硝酸
カリウム等、及びそれらの組み合わせ、好ましくは、硝酸亜鉛六水和物)のよう
な金属塩の形態をしたものである。該金属成分の溶融を助長するために、少量の
水のような水性媒体の金属成分への添加を使用することができる。
【0032】 該溶融条件は、溶融した金属成分、望ましくは流動可能な(pourable
)溶融した金属成分を与える時間及び圧力において、金属成分の分解温度より低
い温度を含む。「分解温度」という用語は、金属成分が溶解性を失う、そして、
本明細書に開示された本発明のプロセス(のうちの1つまたは複数)に従って、
該金属成分の金属をアルミナ中に、上に、又はと共に取り込むこと、好ましくは
含浸させること、ができなくなる温度を意味する。「流動可能な溶融した金属成
分」という用語は、溶融条件に置かれており、十分流動可能な粘度になっている
金属成分を意味する。
【0033】 金属成分の分解温度より低い温度は金属成分により異なるが、該温度は、溶融
した金属成分を与えるような温度であるべきである。該温度は、一般に、約25
℃から約160℃の範囲、好ましくは約30℃から約150℃の範囲、より好ま
しくは約35℃から約140℃の範囲、最も好ましくは35℃から130℃の範
囲である。
【0034】 該溶融条件は、一般に、約1分から約2時間の範囲、好ましくは約5分から約
1.5時間の範囲、最も好ましくは5分から1時間の範囲の時間を含むことがで
きる。該溶融条件は、一般に、所望する温度が維持される限りにおいて、ほぼ大
気圧(即ち、約101.2kPa)から約1033kPa(約14.7poun
ds per square inch absolute(psia)から約
150psia)の範囲、好ましくは約101.2kPaから約689kPa(
ほぼ大気圧から約100psia)の範囲、最も好ましくはほぼ大気圧の圧力を
含むことができる。
【0035】 このように溶融した金属成分は、次いで、該金属成分の金属をアルミナ中に、
上に、又はと共に取り込むこと、好ましくは含浸させること、に使用される。ア
ルミナの実質的な全表面積が溶融金属成分で被覆されるようないずれかの方式又
は方法(1つまたは複数)によって、該溶融金属成分をアルミナの表面上に注ぐ
ことにより、該溶融金属成分をアルミナに加えることによって、該溶融金属成分
の金属は、アルミナ中に、上に、又はと共に取り込まれ、好ましくは含浸させら
れる。好ましくは、該溶融金属成分は、アルミナが定常的に攪拌され又は回転さ
れている状態で、アルミナの表面に注がれる。
【0036】 該溶融金属成分がアルミナの表面上に注がれる前に、加熱条件下でアルミナを
予備加熱することが望ましい。該加熱条件は、一般に、約80℃から約150℃
の範囲、好ましくは約85℃から約140℃の範囲、最も好ましくは90℃から
130℃の範囲の温度を含む。該加熱条件は、一般に、約1分から約2時間の範
囲、好ましくは約5分から約1.5時間の範囲、最も好ましくは5分から1時間
の範囲の時間を含むことができる。該加熱条件は、一般に、所望する温度が維持
される限りにおいて、約101.2kPaから約1033kPa(ほぼ大気圧(
すなわち約14.7psia)から約150psia)の範囲、好ましくは約1
01.2kPaから約689kPa(ほぼ大気圧から約100psia)の範囲
、最も好ましくはほぼ大気圧である。金属を取り込んだ、好ましくは金属を含浸
させたアルミナは、約0.5時間から約15時間の範囲、好ましくは約1時間か
ら約8時間の範囲、最も好ましくは1時間から5時間の範囲の時間、金属成分の
融点付近で更に加熱され得る。
【0037】 最も好ましい方法においては、溶融した硝酸亜鉛六水和物が、該硝酸亜鉛六水
和物の亜鉛をアルミナ中に、上に、又はと共に取り込むこと、好ましくは含浸さ
せること、に使用される。アルミナの実質的な全表面積が溶融硝酸亜鉛六水和物
で被覆されるようないずれかの方式又は方法(1つまたは複数)によって、該硝
酸亜鉛六水和物をアルミナの表面に注ぐことにより、該硝酸亜鉛六水和物をアル
ミナに加えることによって、該硝酸亜鉛六水和物の亜鉛は、アルミナ中に、上に
、又はと共に取り込まれ、好ましくは含浸させられる。好ましくは、該硝酸亜鉛
六水和物は、アルミナが定常的に攪拌され又は回転されている状態で、アルミナ
の表面に注がれる。加えて、該硝酸亜鉛六水和物の亜鉛を取り込み、好ましくは
含浸させるための上記の方法と同じ方法で、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カ
ルシウム四水塩、硝酸バリウム、硝酸ベリリウム三水和物、硝酸コバルト六水和
物、硝酸鉄九水和物、硝酸マンガン六水和物、硝酸ストロンチウム、硝酸リチウ
ム又は硝酸カリウムが、そのような金属成分(1つまたは複数)の金属をアルミ
ナ中に、上に、又はと共に取り込まれ、好ましくは含浸させるために硝酸亜鉛六
水和物に代えて使用され得る。
【0038】 一般に、アルミナ中に、上に、又はと共に取り込まれ、好ましくは含浸させら
れる金属成分、好ましくは亜鉛成分の量は、本明細書に開示された本発明方法(
のうちの1つまたは複数)に従って、金属を取り込んだアルミナが乾燥され焼成
された後で、一般に、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量の約1重量%から約1
00重量%の範囲の、アルミン酸金属塩の量を有するアルミン酸金属塩触媒担体
を与える量である。好ましくは、金属を取り込んだアルミナ中に、上に、又はと
共に存在する金属の量は、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量の約15重量%か
ら約75重量%の範囲の、最も好ましくは、25重量%から65重量%の範囲の
、アルミン酸金属塩の量を有するアルミン酸金属塩触媒担体を与える量である。
【0039】 金属を取り込んだアルミナは、次いで乾燥条件下にて乾燥し得る。一般に、該
乾燥条件としては、約80℃から約140℃の範囲、好ましくは約90℃から約
130℃の範囲、最も好ましくは100℃から120℃の範囲の温度が含まれ得
る。該乾燥条件は、又、一般に、乾燥した、金属を取り込んだアルミナを生成す
るために、約0.5時間から約60時間の範囲、好ましくは約1時間から約40
時間の範囲、最も好ましくは1.5時間から20時間の範囲の、金属を取り込ん
だアルミナを乾燥するための時間を含むことができる。該乾燥条件は、又、一般
に、所望する温度が維持される限りにおいて、約101.2kPaから約103
3kPa(ほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)から約150psia)の
範囲、好ましくは約101.2kPaから約689kPa(ほぼ大気圧から約1
00psia)の範囲、最も好ましくはほぼ大気圧の圧力を含むことができる。
例えば、自然乾燥、加熱乾燥等、及びそれらの組み合わせのような、当業者に公
知のいずれの乾燥方法も、使用することができる。
【0040】 このように乾燥した、金属を取り込んだアルミナは、次いで、それによりアル
ミン酸金属塩触媒担体を与える焼成条件下で焼成することができる。焼成条件は
、例えば、表面積、細孔容積、平均孔径、及び結晶ドメイン(domain)の
サイズ等の物理的特性が、該アルミン酸金属塩触媒担体を水素化及び脱水素化触
媒のための担体として使用するために好適な、本明細書に開示された範囲にある
、アルミン酸金属塩触媒担体を提供する上で重要である。
【0041】 一般に、該焼成条件は、約600℃から約1350℃の範囲、好ましくは約6
75℃から約1300℃の範囲、より好ましくは約800℃から約1250℃の
範囲、最も好ましくは900℃から1200℃の範囲の温度が含まれ得る。該焼
成条件は、又、一般に、所望する温度が維持される限りにおいて、約42.2k
Paから約5167kPa(約7psiaから約750psia)の範囲、好ま
しくは約48.22kPaから約3100kPa(約7psiaから約450p
sia)の範囲、最も好ましく約48.2kPaから約1033kPa(7ps
iaから約150psia)の範囲の圧力、及び、約1時間から約60時間の範
囲、好ましくは約2時間から約20時間の範囲、最も好ましくは3時間から15
時間の範囲の時間を含むことができる。
【0042】 乾燥し、金属を取り込んだアルミナの焼成によって、アルミン酸金属塩が、ア
ルミナの中で、外部表面上で、又は限定はしないが表面上で形成され、それによ
り、本発明のアルミン酸金属塩触媒担体を与える。好適なアルミン酸金属塩の例
は、アルミン酸亜鉛(亜鉛スピネルとも呼ばれる)、アルミン酸マグネシウム、
(マグネシウムスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸カルシウム(カルシウムス
ピネルとも呼ばれる)、アルミン酸バリウム(バリウムスピネルとも呼ばれる)
、アルミン酸ベリリウム(ベリリウムスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸コバ
ルト(コバルトスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸鉄(鉄スピネルとも呼ばれ
る)、アルミン酸マンガン(マンガンスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸スト
ロンチウム(ストロンチウムスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸リチウム(リ
チウムスピネルとも呼ばれる)、アルミン酸カリウム(カリウムスピネルとも呼
ばれる)等、及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定するものではない
。好ましいアルミン酸金属塩は、アルミン酸亜鉛(亜鉛スピネルとも呼ばれる)
、アルミン酸マグネシウム、(マグネシウムスピネルとも呼ばれる)、アルミン
酸カルシウム(カルシウムスピネルとも呼ばれる)等、及びそれらの組み合わせ
から成るグループから選択される。より好ましいアルミン酸金属塩は、アルミン
酸亜鉛(亜鉛スピネルとも呼ばれる)である。
【0043】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体のアルミン酸
金属塩の量は、一般に、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量を基準にして、約1
重量%から約100重量%の範囲である。好ましくは、本発明のアルミン酸金属
塩触媒担体のアルミン酸金属塩の量は、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量を基
準にして、約15重量%から約75重量%の範囲、最も好ましくは25重量%か
ら65重量%の範囲である。
【0044】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体のアルファア
ルミナの量は、一般に、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量を基準にして、約0
重量%から約99重量%の範囲、好ましくは約10重量%から約85重量%の範
囲、最も好ましくは15重量%から70重量%の範囲である。アルミン酸金属塩
触媒担体のアルファアルミナの結晶ドメインのサイズは、一般に、約25オング
ストロームから約3000オングストロームの範囲、好ましくは約25オングス
トロームから約2500オングストロームの範囲、最も好ましくは50オングス
トロームから2000オングストロームの範囲である。「結晶ドメインのサイズ
」は、X線回折プロファイルの線の拡がりから定量される。
【0045】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体のガンマアル
ミナの量は、一般に、アルミン酸金属塩触媒担体の全重量を基準にして上向きに
、約0重量%から約60重量%の範囲、好ましくは約0重量%から約50重量%
の範囲、最も好ましくは0重量%から40重量%の範囲である。
【0046】 一般に、アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体の表
面積は、約1m2/g(Brunauer,Emmett,Teller法、即
ちBET法により測定)から約200m2/gの範囲、好ましくは約1m2/gか
ら150m2/gの範囲、より好ましくは約5m2/gから125m2/gの範囲
、最も好ましくは10m2/gから80m2/gの範囲である。
【0047】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体の細孔容積は
、一般に、約0.05mL/gから約2mL/gの範囲、好ましくは約0.10
mL/gから約1.5mL/gの範囲、最も好ましくは0.10mL/gから1
mL/gの範囲である。
【0048】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体の平均孔径は
、一般に、約50オングストロームから約1000オングストロームの範囲、好
ましくは約50オングストロームから約750オングストロームの範囲、最も好
ましくは50オングストロームから450オングストロームの範囲である。
【0049】 アルミン酸金属塩触媒担体のアルミン酸金属塩、好ましくはアルミン酸亜鉛の
結晶ドメインのサイズは、一般に、約25オングストロームから約1750オン
グストロームの範囲、好ましくは約25オングストロームから約1500オング
ストロームの範囲、より好ましくは約25オングストロームから約1250オン
グストロームの範囲、最も好ましくは25オングストロームから1000オング
ストロームの範囲である。
【0050】 アルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体の粒径は、一
般に、約0.5ミリメートル(mm)から約10mmの範囲、好ましくは約1m
mから約8mmの範囲、最も好ましくは1mmから6mmの範囲である。
【0051】 本明細書に記載された本発明方法(のうちの1つまたは複数)によって調製さ
れるアルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体は、例えば
、米国特許第5,510,550号、米国特許第5,475,173号、及び米
国特許第5,583,274号に記載された、選択的水素化プロセスにおける触
媒担体として使用することができる。本明細書に記載された本発明プロセスによ
って調製されるアルミン酸金属塩触媒担体、好ましくはアルミン酸亜鉛触媒担体
は、又、例えば、米国特許第3,641,182号に記載されたプロセスのよう
な、脱水素化プロセスのための触媒担体として使用することができる。
【0052】 本発明を更に例示するために以下の例を提示するが、これらは本発明の範囲を
不当に制限するものと解釈すべきではない。
【0053】例I この例は、いくつかのアルミン酸亜鉛触媒担体の調製を例示するものである。
【0054】担体A(比較例) は、UOP社(McCook, Illinois)から供給
された市販のガンマアルミナであり、約1/8インチの直径を有する未焼成の錠
剤として入手し、空気中で約900℃の温度、及び、ほぼ大気圧(即ち、約14
.7psia)の圧力下で約5時間焼成した。
【0055】 担体B(比較例)は、UOP社(McCook, Illinois)から供
給された市販のガンマアルミナであり、約1/8インチの直径を有する未焼成の
錠剤として入手し、空気中で約1100℃の温度、及び、ほぼ大気圧(即ち、約
14.7psia)の圧力下で約4時間焼成した。
【0056】 担体C(本発明)は以下のように調製した。Englehard社(Elyr
ia、Ohio)から供給された市販のガンマアルミナ(約1/8インチの直径
を有する回転球状(rotoform sphere)として入手した)75.
6gを120℃の乾燥オーブンに1時間静置した。このようにして加熱したガン
マアルミナに、次いで、約120℃の温度の乾燥オーブン中でほぼ大気圧(即ち
、約14.7psia)下で約1時間溶融した、約66.9gの硝酸亜鉛六水和
物(Zn(NO3)2・6H2O)を含浸させた。回転球状のガンマアルミナの溶融
した硝酸亜鉛六水和物による含浸は、回転球状のガンマアルミナに溶融した硝酸
亜鉛六水和物を、5mLのピペットを用いて、30分にわたって滴下して加える
ことにより行われた。回転球状のガンマアルミナを、溶融した硝酸亜鉛六水和物
の添加の間連続的に攪拌した。終了後、このようにして亜鉛を取り込んだアルミ
ナを、120℃の乾燥オーブン中に一夜(約16時間)静置した。次いで、この
ようにして乾燥した、亜鉛を取り込んだアルミナを石英製の焼成管に入れ、温度
を110℃までゆっくり上げて110℃に1時間維持した。焼成の間、焼成管を
空気で継続的にパージした。次に温度を300℃に上昇し、300℃に3時間維
持した。250℃を超えた温度で、NOxガスの遊離が認められた。温度を35
0℃に上昇し、350℃に一夜(約16時間)維持した後、更に500℃に上昇
し、500℃に9時間維持した。その後焼成管を48時間放冷し、次いで温度を
120℃に上昇し、120℃に一夜(約16時間)維持した。その後温度を50
0℃に上昇し、500℃に5時間維持した。更に温度を600℃に上昇し、60
0℃に1.5時間維持した。その後焼成管を約2時間放冷し、それによってアル
ミン酸亜鉛触媒担体を得た。
【0057】 担体D(本発明)は、以下の点を除いて上記の本発明の担体Cと同じ方法で調
製した。即ち、温度を600℃に上昇した後600℃に1.5時間維持し、次い
で温度を700℃に上昇し、700℃に1時間維持した。その後焼成管を約2時
間放冷し、それによりアルミン酸亜鉛触媒担体を得た。
【0058】 担体E(本発明)は、以下の点を除いて上記の本発明の担体Dと同じ方法で調
製した。即ち、温度を700℃に上昇した後700℃に1時間維持し、次いで温
度を820℃に上昇し、820℃に1.5時間維持した。その後焼成管を約2時
間放冷し、それによりアルミン酸亜鉛触媒担体を得た。
【0059】 担体F(本発明)は以下のように調製した。UOP社(McCook、Ill
inois)から供給された市販のガンマアルミナ(約1/8インチの直径を有
する未焼成の錠剤として入手した)20gを120℃の乾燥オーブンに約1時間
静置した。このようにして加熱したガンマアルミナに、次いで、約120℃の温
度でほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で約30分溶融した、約33g
の硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO3)2・6H2O)で含浸させた。ガンマアルミナ
のペレットの溶融した硝酸亜鉛六水和物による含浸は、ガンマアルミナのペレッ
トに溶融した硝酸亜鉛六水和物を、5mLのピペットを用いて、30分にわたっ
て滴下して加えることにより行われた。ガンマアルミナのペレットを、溶融した
硝酸亜鉛六水和物の添加の間連続的に攪拌した。終了後、このようにして亜鉛を
取り込んだアルミナを、120℃の乾燥オーブン中に約15時間静置した。次い
で、このようにして乾燥した、亜鉛を取り込んだアルミナを石英製の焼成管に入
れ、空気中で900℃、ほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で約5時間
焼成した。その後焼成管を約2時間放冷し、それによってアルミン酸亜鉛触媒担
体を得た。
【0060】 担体G(本発明)は、以下の点を除いて上記の本発明の担体Fと同じ方法で調
製した。即ち、焼成は、約900℃の焼成温度で5時間の代わりに、約1100
℃の温度で約4時間行われた。
【0061】 担体H(本発明)は以下のように調製した。Englehard社(Elyr
ia,Ohio)から供給された市販のガンマアルミナ(約1/8インチの直径
を有する未焼成の錠剤として入手した)150gを130℃の乾燥オーブンに約
1時間静置した。このようにして加熱したガンマアルミナに、次いで、約130
℃の温度の乾燥オーブン中でほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で約1
時間溶融した、約136gの硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO3)2・6H2O)を含
浸させた。ガンマアルミナのペレットの溶融した硝酸亜鉛六水和物による含浸は
、ガンマアルミナのペレットに溶融した硝酸亜鉛六水和物を、5mLのピペット
を用いて、30分にわたって滴下して加えることにより行われた。ガンマアルミ
ナのペレットを、溶融した硝酸亜鉛六水和物の添加の間連続的に攪拌した。終了
後、このようにして亜鉛を取り込んだアルミナを、130℃の乾燥オーブン中に
約48時間静置した。次いで、このようにして乾燥した、亜鉛を取り込んだアル
ミナを石英製の焼成管に入れ、NOxガスの遊離が認められるにつれて空気をパ
ージしながら、3時間かけて温度を300℃までゆっくり上げた。焼成の間、焼
成管を空気で継続的にパージした。温度を300℃に3時間維持し、次いで40
0℃に上昇した。温度を400℃に一夜(約16時間)維持し、次いで2時間掛
けて1100℃に上昇し、1100℃に7時間維持した。その後焼成管に熱を供
給する炉を一夜(約16時間)止めた。次いで焼成管を3時間かけて1100℃
に加熱し、1100℃に4時間維持した。その後焼成管を約2時間放冷し、それ
によってアルミン酸亜鉛触媒担体を得た。
【0062】 担体I(本発明)は以下のように調製した。Englehard社(Elyr
ia,Ohio)から供給された市販のガンマアルミナ(約1/20インチの直
径を有する未焼成の押出し物として入手した)75gを120℃の乾燥オーブン
に約1時間静置した。このようにして加熱したガンマアルミナに、次いで、約1
30℃の温度の乾燥オーブン中でほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で
約2時間溶融した、約69.3gの硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO3)2・6H2
)を含浸させた。ガンマアルミナのペレットの溶融した硝酸亜鉛六水和物による
含浸は、ガンマアルミナのペレットに溶融した硝酸亜鉛六水和物を、5mLのピ
ペットを用いて、30分にわたって滴下して加えることにより行われた。ガンマ
アルミナのペレットを、溶融した硝酸亜鉛六水和物の添加の間連続的に攪拌した
。終了後、このようにして亜鉛を取り込んだアルミナを、130℃の乾燥オーブ
ン中に約48時間静置した。次いで、このようにして乾燥した、亜鉛を取り込ん
だアルミナを石英製の焼成管に入れ、250℃を超えてNOxガスの遊離が認め
られるにつれて空気をパージしながら、3時間かけて温度を350℃までゆっく
り上げた。焼成の間、焼成管を空気で継続的にパージした。温度を350℃に一
夜(約16時間)維持し、次いで3時間かけて1100℃に上昇して、1100
℃に6時間維持した。その後焼成管を約2時間放冷し、それによってアルミン酸
亜鉛触媒担体を得た。
【0063】 担体J(本発明)は、以下の点を除いて上記の本発明の担体Iと同じ方法で調
製した。即ち、このように乾燥した、亜鉛を取り込んだアルミナを、空気パージ
下に加熱する代わりに、H2Oで飽和した空気(即ち、H2Oの流量20mL/h
rでのスチーム雰囲気)中で、約1100℃の温度で約4時間処理した。
【0064】 担体A、B、C、D、E、F、G、H、I及びJについて、表面積、細孔容積
、平均孔径及び結晶ドメインのサイズ等の物理的特性の分析結果を、以下の表I
にまとめて示す。「結晶ドメインのサイズ」は、X線回折プロファイルの線の拡
がりから定量した。更に、X線回折プロファイルにより、担体C、D、E、F、
G、H、I及びJの各々は、アルミン酸亜鉛構造を有していることが確認された
【0065】
【表1】
【0066】 表Iのデータは、本明細書に記載された本発明のプロセス(のうちの1つまた
は複数)が、アルミン酸亜鉛触媒担体のようなアルミン酸金属塩触媒担体の製造
に使用し得ることを示す。加えて、本発明の担体G、H及びIは、比較例の担体
群に比較して、著しく低減した表面積(水素化触媒担体を作る上で重要な因子)
を示した。更に、表Iのデータは、約1100℃未満の温度での焼成は、本明細
書に開示された本発明のプロセス(のうちの1つまたは複数)に従って、約11
00℃で焼成した場合と比較して、より大きい表面積を有するアルミン酸亜鉛触
媒担体を与えるということを示している。
【0067】例II この例は、いくつかのアルミン酸マグネシウム触媒担体、及び、アルミン酸カ
ルシウム触媒担体の調製を例示する。
【0068】 担体K(本発明)は以下のように調整した。LaRoche Industr
ies社(Atlanta,Georgia)から供給された市販のガンマアル
ミナ(約1/8インチの直径を有する未焼成の錠剤として入手した)90gを1
20℃の乾燥オーブンに30分静置した。次いで、このようにして加熱したガン
マアルミナを、20gの脱イオン水を添加した後約120℃の温度の乾燥オーブ
ン中でほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で約30分溶融した、約45
gの硝酸マグネシウム六水和物(Mg(NO3)2・6H2O)を含浸させた。ガン
マアルミナの錠剤の溶融した硝酸マグネシウムによる含浸は、ガンマアルミナの
錠剤に溶融した硝酸マグネシウム六水和物を、5mLのピペットを用いて、30
分にわたって滴下して加えることにより行われた。ガンマアルミナの錠剤を、溶
融した硝酸マグネシウム六水和物の添加の間連続的に攪拌した。溶融した硝酸マ
グネシウム六水和物を含浸させるための液は、該硝酸マグネシウム六水和物をガ
ンマアルミナの錠剤に添加する間に固化し始め、その結果、ガンマアルミナの錠
剤に含浸させる30分にわたって、おおよそ10分ごとに約3分、溶融した硝酸
マグネシウムの液を乾燥オーブンへ戻し、120℃で再加熱する必要があった。
【0069】 終了後、このようにしてマグネシウムを取り込んだアルミナを、120℃の乾燥
オーブン中に一夜(約16時間)静置した。次いで、このようにして乾燥した、
マグネシウムを取り込んだアルミナを石英製の焼成管に入れ、空気をパージしな
がら、3時間かけて温度を210℃までゆっくり上げた。次いで、温度を320
℃に上昇し、320℃に3時間維持した。次いで、温度を360℃に昇温し、3
60℃に3時間維持した。次いで、温度を400℃に昇温し、400℃に14.
5時間維持した。次いで、温度を500℃に昇温し、500℃に2時間維持した
。次いで、温度を600℃に昇温し、600℃に0.5時間維持した。該加熱の
間、NOxガスの遊離は認められなかった。
【0070】 その後、焼成管を一夜(約16時間)放冷した。次いで、マグネシウムを取り
込んだアルミナを磁性のるつぼに移し、温度を以下のようにプログラム化温度勾
配法(Programmed Temperature Ramp proce
dure)に従って上昇した。温度を約0.2時間かけて150℃に昇温し、1
50℃に約1時間維持した。次に温度を約0.5時間かけて300℃に昇温し、
300℃に約5時間維持した。次に温度を約1.7時間かけて500℃に昇温し
、500℃に約5時間維持した。次に温度を約2.3時間かけて775℃に昇温
し、775℃に約4時間維持した。次に温度を約0.8時間かけて825℃に昇
温し、825℃に約4時間維持した。次に温度を約0.8時間かけて875℃に
昇温し、875℃に約6時間維持した。次に温度を約0.8時間かけて925℃
に昇温し、925℃に約4時間維持した。次に温度を約0.7時間かけて113
0℃に昇温し、1130℃に約10時間維持した。その後、磁性るつぼを約2時
間放冷し、それによりアルミン酸マグネシウム触媒担体を得た。
【0071】 プログラム温度傾斜で述べた温度は、プログラム上の温度である。実際に得ら
れる温度は、以下のようにプログラム温度より若干低かった。 プログラム上150℃=実温148℃; プログラム上300℃=実温296℃; プログラム上500℃=実温494℃; プログラム上775℃=実温758℃; プログラム上825℃=実温805℃; プログラム上875℃=実温854℃; プログラム上925℃=実温902℃;そして プログラム上1130℃=実温1104℃
【0072】 担体L(本発明)は以下のように調製した。LaRoche Industr
ies社(Atlanta,Georgia)から供給された市販のガンマアル
ミナ(約1/8インチの直径を有する未焼成の錠剤として入手した)120gを
約120℃の乾燥オーブンに約15分静置した。次いで、このようにして加熱し
たガンマアルミナに、25gの脱イオン水を添加した後約120℃の温度の乾燥
オーブン中でほぼ大気圧(即ち、約14.7psia)下で約15分溶融した、
約50gの硝酸カルシウム四水和物(Ca(NO3)2・4H2O)を含浸させた。
ガンマアルミナの錠剤の溶融した硝酸カルシウム四水和物による含浸は、ガンマ
アルミナの錠剤に溶融した硝酸カルシウム四水和物を、5mLのピペットを用い
て、30分にわたって滴下して加えることにより行われた。ガンマアルミナの錠
剤を、溶融した硝酸カルシウム四水和物の添加の間連続的に攪拌した。終了後、
このようにしてカルシウムを取り込んだアルミナを乾燥オーブン中に静置し、1
20℃で一夜(約16時間)加熱した。
【0073】 次いで、このようにして乾燥した、カルシウムを取り込んだアルミナを石英製の
焼成管に入れ、210℃に加熱し、210℃に3時間維持した。次いで温度を3
20℃に昇温し、320℃に3時間維持した。次いで温度を360℃に昇温し、
360℃に3時間維持した。次いで温度を400℃に昇温し、400℃に14.
5時間維持した。次いで温度を500℃に昇温し、500℃に2時間維持した。
次いで温度を600℃に昇温し、600℃に0.5時間維持した。NOxガスの
遊離は認められなかった。その後焼成管を室温(即ち、約20℃から約25℃)
まで放冷した。次いで、カルシウムを取り込んだアルミナを磁性のるつぼに移し
、本発明の担体Kに対して本明細書に記載したのと同じプログラム化温度勾配に
従って、温度を上昇した。該プログラム化温度勾配加熱の後、磁性のるつぼを約
2時間放冷し、それによりアルミン酸カルシウム触媒担体を得た。
【0074】 担体M(本発明)は以下のように調整した。UOP社(McCook,Ill
inois)から供給された市販のガンマアルミナ(約1/8インチの直径を有
する未焼成の錠剤として入手した)100gを約120℃の乾燥オーブンに約1
5分静置した。次いで、このようにして加熱したガンマアルミナに、20gの脱
イオン水を添加した後約120℃の温度の乾燥オーブン中でほぼ大気圧(即ち、
約14.7psia)下で約15分溶融した、約60gの硝酸カルシウム四水和
物(Ca(NO3)2・4H2O)を含浸させた。ガンマアルミナの錠剤の溶融した
硝酸カルシウム四水和物による含浸は、ガンマアルミナの錠剤に溶融した硝酸カ
ルシウム四水和物を、5mLのピペットを用いて、30分にわたって滴下して加
えることにより行われた。ガンマアルミナの錠剤を、溶融した硝酸カルシウム四
水和物の添加の間連続的に攪拌した。終了後、このようにしてカルシウムを取り
込んだアルミナを乾燥オーブンに入れ、120℃で3時間加熱した。
【0075】 次いで、このようにして乾燥した、カルシウムを取り込んだアルミナを石英製
の焼成管に入れ、120℃で3時間加熱した。次いで温度を220℃に昇温し、
220℃に3時間維持した。次いで温度を330℃に昇温し、330℃に15時
間維持した。次いで温度を400℃に昇温し、400℃に3時間維持した。次い
で温度を500℃に昇温し、500℃に2時間維持した。次いで温度を600℃
に昇温し、600℃に1時間維持した。600℃でNOxガスの遊離は認められ
なかった。その後焼成管を室温(即ち、約20℃から約25℃)まで放冷した。
次いで、カルシウムを取り込んだアルミナを磁性のるつぼに移し、本発明の担体
Kに対して本明細書に記載したのと同じプログラム化温度勾配に従って、温度を
上昇した。該プログラム化温度勾配加熱の後、磁性のるつぼを約2時間放冷し、
それによりアルミン酸カルシウム触媒担体を得た。
【0076】 担体J(比較例)は、本明細書の例Iに記載されたように調製した。
【0077】 担体J、K、L及びMについて、表面積、細孔容積、平均孔径及び結晶ドメイ
ンのサイズ等の物理的特性の分析結果を、以下の表IIにまとめて示す。「結晶
ドメインのサイズ」は、X線回折プロファイルの線の拡がりから定量した。更に
、X線回折プロファイルにより、担体Jはアルミン酸亜鉛構造を有し、担体Kは
アルミン酸マグネシウム構造を有し、担体L及びMの各々はアルミン酸カルシウ
ム構造を有していることが確認された。
【0078】
【表2】
【0079】 表IIのデータは、本明細書に記載された本発明のプロセス(のうちの1つま
たは複数)が、アルミン酸マグネシウム触媒担体またはアルミン酸カルシウム触
媒担体のような、アルミン酸金属塩触媒担体の製造に使用し得ることを示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ティードク、ダリン、ビー アメリカ合衆国 オクラホマ、バートルズ ヴィル、 コロニー コート 5540 Fターム(参考) 4G069 AA01 AA08 BA01C BB05C BB06A BB06B BB08C BB10C BB12C BC03A BC03C BC04A BC04C BC09A BC09B BC09C BC10A BC10B BC10C BC11A BC11C BC12A BC12C BC13A BC13C BC16A BC16B BC35A BC35B BC35C BC62A BC66A BC66C BC67A BC67C BD12C BE08C BE11C BE21C CB02 CB07 EA02X EA02Y EA04X EA04Y EB18X EB18Y EC06X EC06Y EC07X EC07Y EC08X EC08Y EC14X EC14Y EC15X EC15Y EC16X EC16Y EC17X EC17Y FA01 FB14 FB30 FB32 FB57 FB78 FC02 FC07 FC08

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミン酸金属塩触媒担体を製造する方法であって、 (a)溶融金属成分にアルミナを取り込み、それによって金属を取り込んだアル
    ミナを与えるステップ、及び (b)約600℃〜約1350℃の範囲の温度、約48kPa〜約5167kP
    a(約7ポンドパースクウェアーインチアブソルート(psia)〜約750p
    sia)の範囲の圧力、及び約1〜約60時間の範囲の時間を含む焼成条件下で
    、前記金属を取り込んだアルミナを焼成し、それによって前記アルミン酸金属塩
    触媒担体を与えるステップ、を含み、 さらに前記溶融金属成分が溶融条件下で溶融された金属成分を含む、上記アル
    ミン酸金属塩触媒の担体を製造する方法。
  2. 【請求項2】 前記取り込みステップ(a)は、前記アルミナに前記溶融金
    属成分を含浸させることを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記溶融条件は、前記金属成分の分解温度より低い温度、約
    1分〜約2時間の範囲の時間、及び、おおよそ大気圧から約1033kPa(約
    150psia)の範囲の圧力を含む、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記含浸は、前記アルミナの表面上に前記溶融金属成分を注
    ぐことによって前記アルミナに前記溶融金属成分を加え、それによって前記アル
    ミナの実質的に全ての表面領域が前記溶融金属成分で被覆された、金属を取り込
    んだアルミナを与えることを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記アルミナが定常的に攪拌されまたは回転されている状態
    で、前記溶融金属成分が前記アルミナの表面上に注がれる、請求項4に記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 前記金属成分が亜鉛成分、マグネシウム成分、カルシウム成
    分、バリウム成分、ベリリウム成分、コバルト成分、鉄成分、マンガン成分、ス
    トロンチウム成分、リチウム成分、カリウム成分、及びそれらの組合わせからな
    る群から選択される、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記アルミナに取り込まれる前記金属成分の量は、前記アル
    ミン酸金属塩触媒担体の全重量に対して一般的に約1重量%から約100重量%
    までの範囲の量のアルミン酸金属塩を有する前記アルミン酸金属塩触媒担体に必
    要な量である、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記金属成分が亜鉛成分、マグネシウム成分、カルシウム成
    分、バリウム成分、ベリリウム成分、コバルト成分、鉄成分、マンガン成分、ス
    トロンチウム成分、リチウム成分、カリウム成分、及びそれらの組合わせからな
    る群から選択される、請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記亜鉛成分が硝酸亜鉛六水和物、硝酸亜鉛、水和した硝酸
    亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、亜鉛アセチルアセトナート水和物、水酸化
    亜鉛炭酸塩一水和物、過塩素酸亜鉛六水和物、水和した硫酸亜鉛、硫酸亜鉛一水
    和物、硫酸亜鉛七水和物、及びそれらの組合わせからなる群から選択される、請
    求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記マグネシウム成分が硝酸マグネシウム六水和物、硝酸
    マグネシウム、水和した硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水和した塩化マ
    グネシウム、塩化マグネシウム六水和物、酢酸マグネシウム四水和物、マグネシ
    ウムアセチルアセトナート二水和物、水酸化亜鉛炭酸塩五水和物、過塩素酸マグ
    ネシウム、過塩素酸マグネシウム六水和物、硫酸マグネシウム、硫酸マグネシウ
    ム七水和物、硫酸マグネシウム一水和物、及びそれらの組合わせからなる群から
    選択される、請求項8に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記カルシウム成分が硝酸カルシウム四水和物、硝酸カル
    シウム、水和した硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水和した塩化カルシウム、
    塩化カルシウム二水和物、塩化カルシウム六水和物、塩化カルシウム水和物、酢
    酸カルシウム水和物、酢酸カルシウム一水和物、カルシウムアセチルアセトナー
    ト水和物、過塩素酸カルシウム四水和物、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム二水
    和物、硫酸カルシウム半水和物、及びそれらの組合わせからなる群から選択され
    る、請求項8に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記バリウム成分が硝酸バリウム、水和した硝酸バリウム
    、塩化バリウム、水和した塩化バリウム、塩化バリウム二水和物、酢酸バリウム
    、バリウムアセチルアセトナート水和物、炭酸バリウム、過塩素酸バリウム、過
    塩素酸バリウム三水和物、硫酸バリウム、及びそれらの組合わせからなる群から
    選択される、請求項8に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記ベリリウム成分が硝酸ベリリウム三水和物、水和した
    硝酸ベリリウム、塩化ベリリウム、水和した硫酸ベリリウム、硫酸ベリリウム四
    水和物、及びそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項8に記載の方
    法。
  14. 【請求項14】 前記コバルト成分が硝酸コバルト六水和物、水和した硝酸
    コバルト、塩化コバルト、水和した塩化コバルト、塩化コバルト六水和物、塩化
    コバルト水和物、酢酸コバルト四水和物、コバルトアセチルアセトナート、コバ
    ルトアセチルアセトナート水和物、炭酸コバルト水和物、過塩素酸コバルト六水
    和物、水和した硫酸コバルト、硫酸コバルト水和物、及びそれらの組合わせから
    なる群から選択される、請求項8に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記鉄成分が硝酸鉄九水和物、水和した硝酸鉄、塩化鉄、
    水和した塩化鉄、塩化鉄四水和物、塩化鉄六水和物、酢酸鉄、鉄アセチルアセト
    ナート、過塩素酸鉄六水和物、水和した硫酸鉄、硫酸鉄七水和物、及びそれらの
    組合わせからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記マンガン成分が硝酸マンガン六水和物、水和した硝酸
    マンガン、硝酸マンガン水和物、塩化マンガン、水和した塩化マンガン、塩化マ
    ンガン四水和物、酢酸マンガン二水和物、酢酸マンガン四水和物、マンガンアセ
    チルアセトナート、炭酸マンガン、過塩素酸マンガン六水和物、水和した硫酸マ
    ンガン、硫酸マンガン一水和物、及びそれらの組合わせからなる群から選択され
    る、請求項8に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記ストロンチウム成分が硝酸ストロンチウム、水和した
    硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、水和した塩化ストロンチウム、塩化
    ストロンチウム六水和物、酢酸ストロンチウム、ストロンチウムアセチルアセト
    ナート、炭酸ストロンチウム、過塩素酸ストロンチウム水和物、水和した硫酸ス
    トロンチウム、硫酸ストロンチウム及びそれらの組合わせからなる群から選択さ
    れる、請求項8に記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記リチウム成分が硝酸リチウム、水和した硝酸リチウム
    、塩化リチウム、水和した塩化リチウム、塩化リチウム水和物、酢酸リチウム二
    水和物、リチウムアセチルアセトナート、過塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム
    三水和物、硫酸リチウム、硫酸リチウム一水和物、及びそれらの組合わせからな
    る群から選択される、請求項8に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記カリウム成分が硝酸カリウム、水和した硝酸カリウム
    、塩化カリウム、水和した塩化カリウム、カリウムアセチルアセトナート半水和
    物、炭酸カリウムセスキ水和物、過塩素酸カリウム、硫酸カリウム、及びそれら
    の組合わせからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記溶解条件の前記温度が約25℃〜約160℃の範囲内
    である、請求項3に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記金属を取り込んだアルミナは前記焼成ステップ(b)
    が行われる前に乾燥条件下で乾燥される、請求項1記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記乾燥条件が、約80℃〜約140℃の範囲の温度、約
    0.5時間〜約60時間の範囲の時間、及びおおよそ大気圧から約1033kP
    a(約150psia)の範囲の圧力を含む、請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 取り込みステップ(a)において、前記アルミナは、前記
    アルミナに前記金属成分を取り込む前に加熱条件にさらされることによって加熱
    され、さらに前記加熱条件は、約80℃〜約150℃の範囲の温度、約1分〜約
    2時間の範囲の時間、及びおおよそ大気圧から約1033kPa(約150ps
    ia)の範囲の圧力を含む、請求項1に記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記焼成ステップ(b)の後、アルミン酸金属塩は、前記
    アルミナの中で、または外部表面上で、または限定はしないが表面上で形成され
    る、請求項1に記載の方法。
  25. 【請求項25】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記アルミン酸金属塩の
    量は、前記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約1重量%〜約10
    0重量%の範囲内である、請求項1に記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記アルミン酸金属塩触媒担体のアルファアルミナの量は
    、前記アルミン酸金属塩担体の総重量を基準として約0重量%〜約99重量%の
    範囲内である、請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記アルミン酸金属塩触媒担体のガンマアルミナの量は、
    前記アルミン酸金属塩担体の総重量を基準として約0重量%〜約60重量%の範
    囲内である、請求項26に記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の表面積は、約1m2/g
    〜約200m2/gの範囲内である、請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の細孔容積は、約0.05
    mL/g〜約2mL/gの範囲内である、請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の平均孔径は、約50オン
    グストローム〜約1000オングストロームの範囲内である、請求項29に記載
    の方法。
  31. 【請求項31】 前記アルミン酸金属塩触媒担体のアルミン酸金属塩の結晶
    ドメインのサイズは、約25オングストローム〜約1750オングストロームの
    範囲内である、請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記アルファアルミナは
    、約25オングストローム〜約3000オングストロームの範囲内である結晶ド
    メインのサイズを有する、請求項31に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記取り込みステップ(a)において、前記アルミナは、
    アルファアルミナ、ベータアルミナ、デルタアルミナ、イータアルミナ、ガンマ
    アルミナ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載
    の方法。
  34. 【請求項34】 前記取り込みステップ(a)において、前記アルミナは、
    錠剤、ペレット、押出し物、球体、及びそれらの組み合わせの形態で存在する、
    請求項33に記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記取り込みステップ(a)において、前記アルミナは、
    約5m2/g〜約400m2/gの範囲内の表面積、約0.05mL/g〜約2m
    L/gの範囲内の細孔容積、約5オングストローム〜約600オングストローム
    の範囲内の平均孔径、及び約0.5mm〜約10mmの範囲内の粒径を有する、
    請求項34に記載の方法。
  36. 【請求項36】 アルミン酸金属塩触媒担体を製造する方法であって、 (a)アルミナに金属成分を含浸させ、それによって金属を取り込んだアルミナ
    を与えるステップ、及び (b)約600℃〜約1350℃の範囲の温度、約48kPa〜約5167kP
    a(約7ポンドパースクウェアーインチアブソルート(psia)〜約750p
    sia)の範囲の圧力、及び約1〜約60時間の範囲の時間を含む焼成条件下で
    、前記金属を取り込んだアルミナを焼成し、それによって前記アルミン酸金属塩
    触媒担体を与えるステップ、を含み、 さらに前記金属成分は、水、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、及び
    それらの組み合わせから選択される溶媒に前記金属成分を溶解することによって
    形成される水溶液中に存在し、前記金属成分は亜鉛成分、マグネシウム成分、カ
    ルシウム成分、バリウム成分、ベリリウム成分、コバルト成分、鉄成分、マンガ
    ン成分、ストロンチウム成分、リチウム成分、カリウム成分、及びそれらの組み
    合わせからなる群から選択される、上記アルミン酸金属塩触媒担体を製造する方
    法。
  37. 【請求項37】 前記亜鉛成分が硝酸亜鉛六水和物、前記マグネシウム成分
    が硝酸マグネシウム六水和物、前記カルシウム成分が硝酸カルシウム四水和物、
    前記バリウム成分が硝酸バリウム、前記ベリリウム成分が硝酸ベリリウム三水和
    物、前記コバルト成分が硝酸コバルト六水和物、前記鉄成分が硝酸鉄九水和物、
    前記マンガン成分が硝酸マンガン六水和物、前記ストロンチウム成分が硝酸スト
    ロンチウム、前記リチウム成分が硝酸リチウム、及び前記カリウム成分が硝酸カ
    リウムである、請求項36記載の方法。
  38. 【請求項38】 前記アルミン酸金属塩触媒担体のアルミン酸金属塩の量が
    前記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約1重量%〜約100重量
    %の範囲内であり、前記アルミン酸金属塩触媒担体のアルファアルミナの量が前
    記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約0重量%〜約99重量%の
    範囲内であり、そして前記アルミン酸金属塩触媒担体のガンマアルミナの量が前
    記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約0重量%〜約60重量%の
    範囲内である、請求項37記載の方法。
  39. 【請求項39】 請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法によって調製
    される組成物。
  40. 【請求項40】 アルミン酸金属塩及びアルミナを含み、前記アルミナはア
    ルファアルミナ、ベータアルミナ、デルタアルミナ、イータアルミナ、ガンマア
    ルミナ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、アルミン酸金属塩
    触媒担体。
  41. 【請求項41】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記アルミン酸金属塩の
    量が、前記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約1重量%〜約10
    0重量%の範囲内である、請求項40記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
  42. 【請求項42】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記アルファアルミナの
    量が前記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約0重量%〜約99重
    量%の範囲内である、請求項41記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
  43. 【請求項43】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記ガンマアルミナの量
    が前記アルミン酸金属塩触媒担体の総重量を基準として約0重量%〜約60重量
    %の範囲内である、請求項42記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
  44. 【請求項44】 前記アルミン酸金属塩は、アルミン酸亜鉛、アルミン酸マ
    グネシウム、アルミン酸カルシウム、アルミン酸バリウム、アルミン酸ベリリウ
    ム、アルミン酸コバルト、アルミン酸鉄、アルミン酸マンガン、アルミン酸スト
    ロンチウム、アルミン酸リチウム、アルミン酸カリウム、及びそれらの組み合わ
    せからなる群から選択される、請求項43記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
  45. 【請求項45】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の表面積が約1m2/g〜
    約200m2/gの範囲内であり、前記アルミン酸金属塩触媒担体の細孔容積が
    約0.05mL/g〜約2mL/gの範囲内であり、前記アルミン酸金属塩触媒
    担体の平均孔径が約50オングストローム〜約1000オングストロームの範囲
    内であり、そして前記アルミン酸金属塩触媒担体のアルミン酸金属塩の結晶ドメ
    インのサイズが約25オングストローム〜約1750オングストロームの範囲内
    である、請求項44記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
  46. 【請求項46】 前記アルミン酸金属塩触媒担体の前記アルファアルミナが
    約25オングストローム〜約3000オングストロームの範囲内の結晶ドメイン
    のサイズを有する、請求項45記載のアルミン酸金属塩触媒担体。
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