JP2007000748A - 接触分解ガソリン用脱硫触媒およびその製造方法並びにその触媒を用いた接触分解ガソリンの脱硫方法 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
【解決手段】 多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分だけに酸化バナジウムが担持された接触分解ガソリン用脱硫触媒であって、該表面部分の少なくとも一部分に酸化バナジウムが担持されている。前記酸化バナジウムは被膜を形成しても良く、酸化バナジウムの担持量はV2O5として0.3〜3wt%の範囲である。
【選択図】 なし
Description
しかし、該製品硫黄低減触媒は、モレキュラー・シーブの内部小孔構造内にゼロよりも大きい酸化状態のバナジウム金属を含み、バナジウム金属がシーブの小孔内で交換されたカチオン種として導入されているので、バナジウム金属がモレキュラー・シーブの結晶構造を破壊するため、石油フィードフラクションの接触分解能が低下するという問題があった。
しかし、バナジウムを無機多孔体に均一に担持した触媒は、有機硫黄化合物が触媒内へ拡散し、かつ酸化バナジウムと接触しなければ脱硫されないため、担持された酸化バナジウムの利用効率が低く、そのため、バナジウムの担時量を多くしなければならなかった。さらに、無機多孔体がY型ゼオライトを含む流動接触分解触媒(以下、FCC触媒と略記することもある。)である場合には、重質油炭化水素油の流動接触分解において、ガソリン溜分の硫黄分を除去する効果は有するものの、バナジウムによりY型ゼオライトが破壊されるため分解活性が低下し、水素、コークの生成が増加するという問題があった。
また、本発明は、そのような接触分解ガソリン用脱硫触媒の製造方法を提供すると共に、その脱硫触媒を用いた接触分解ガソリンの脱硫方法を提供するものである。
前記酸化バナジウムは、多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分の少なくとも一部分に酸化バナジウム被膜を形成していることが好ましい。
前記多孔性無機酸化物微小球状粒子には更にアンチモンが担持されていることが好ましい。
前記多孔性無機酸化物微小球状粒子は、結晶性アルミノシリケートゼオライトと多孔性無機酸化物マトリックスとからなることが好ましく、多孔性無機酸化物マトリックスは、結合材として作用する耐火酸化物、粘土鉱物、含水微粉ケイ酸、アルミナ粉末および金属捕捉剤とからなることが好ましい。
さらに、結晶性アルミノシリケートゼオライトを含むFCC触媒を多孔性無機酸化物微小球状粒子として使用した場合には、酸化バナジウムによる結晶性アルミノシリケートゼオライトの結晶破壊が生じないため分解活性が高く、水素、コークの生成が抑制される。
本発明において多孔性無機酸化物微小球状粒子には、重質油炭化水素油や減圧軽油の流動接触分解装置で使用される通常の流動接触分解触媒と同様の大きさの微小球状粒子が採用され、具体的には平均粒子径が40〜90μm範囲の微小球状粒子が例示される。
本発明において多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分とは、該微小球状粒子の外表面から粒子半径の1/2の長さ迄の内側部分をいい、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、該表面部分の少なくとも一部分に酸化バナジウムが担持されている。
然るに、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒では、有機硫黄化合物は多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分だけに担時された酸化バナジウムと効率よく接触するため、酸化バナジウムの利用効率が高い。そのため、触媒の表面部分だけに担時された少量の酸化バナジウムで所望の脱硫活性が得られる。さらに、前記多孔性無機酸化物微小球状粒子が後述する結晶性アルミノシリケートゼオライトを含むFCC触媒である場合には、酸化バナジウムによる結晶性アルミノシリケートゼオライトの結晶破壊が生じないため分解活性が高く、水素、コークの生成が抑制される。
また、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒では、前記多孔性無機酸化物微小球状粒子の外表面から粒子半径の1/2の長さ迄の内側部分の一部分に担持された酸化バナジウムは、多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面の少なくとも一部分に酸化バナジウム被膜を形成していることが好ましい。該酸化バナジウム被膜は、多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面のSEM写真で観察される。
さらに、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、前述の酸化バナジウムに加えて、通常、接触分解ガソリン用脱硫触媒として使用される亜鉛、ニッケル、鉄、コバルトなどの金属が担持されていても良い。
アンチモンおよび亜鉛等の金属の担持位置については特別の制限はないが、バナジウムの近傍に存在することが好ましい。
多孔性無機酸化物としては、例えば、Y型ゼオライト、超安定Y型ゼオライト(USY)、X型ゼオライト、モルデナイト、β−ゼオライト、ZSM型ゼオライトなどの結晶性アルミノシリケートゼオライト、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、アルミナ−ボリア、チタニア、ジルコニア、シリカ−ジルコニア、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネートなどの耐火酸化物、カオリン、ベントナイト、ハロイサイトなどの粘土鉱物などを挙げることができる。
前記結晶性アルミノシリケートゼオライトの含有量は、触媒基準で5〜50wt%の範囲にあることが望ましい。該結晶性アルミノシリケートゼオライトは通常の接触分解触媒の場合と同様に水素、アンモニウムおよび多価金属よりなる群から選ばれた少なくとも1種のカチオンでイオン交換された形で使用される。
前述の多孔性無機酸化物微小球状粒子は、通常の流動接触分解用触媒の製造方法と同様にして製造される。例えば、超安定性Y型ゼオライトと、シリカゾル、カオリン、含水微粉ケイ酸およびアルミナ水和物等を含有する無機酸化物マトリックス前駆体との混合物を噴霧乾燥し、得られた微小球状粒子を洗浄し、乾燥し、所望により焼成する。微小球状粒子は、平均粒子径が40〜90μmの範囲にあることが望ましい。
本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、前述の多孔性無機酸化物微小球状粒子に酸化バナジウムゾルを含浸させた後、乾燥、焼成して製造される。
酸化バナジウムゾルは、例えば、特表平7−507532号公報に記載されている方法で調製することができるし、また、市販の酸化バナジウムゾルを使用することができる。
前記酸化バナジウム微粒子の平均粒子径は、さらに好ましくは20〜500nmの範囲にあることが望ましい。
本発明の接触分解ガソリンの脱硫方法は、前述の接触分解ガソリンの脱硫触媒と、FCC触媒とを混合した混合触媒に、重質炭化水素油および/または減圧軽油を接触分解条件下で接触させて接触分解反応と共に脱硫反応を行う。
この様なFCC触媒としては、ACZ、DCT、STW、BLC、HMR(いずれも触媒化成工業株式会社製のFCC触媒の商標または登録商標)などが例示される。また、本発明のFCC触媒としては、FCC装置で炭化水素油の接触分解反応に使用された前記FCC触媒の平衡触媒が使用可能である。
前記接触分解ガソリンの脱硫触媒とFCC触媒との混合割合は、好ましくは10/90〜30/70重量比の範囲にあることが望ましい。
以下に示す実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
触媒Aの組成と性状を以下に示す。
シリカ: 20 wt%
カオリン: 39 wt%
ゼオライト: 30 wt%
含水微粉ケイ酸: 5 wt%
活性アルミナ: 5 wt%
メタル捕捉剤: 1 wt%
(2)性状
焼成減量(1000℃-1h):11.3 wt%
残存Na2O: 0.1 wt%
残存SO4: 0.2 wt%
Al2O3: 25.2 wt%
平均粒子径: 72 μm
嵩比重: 0.76 g/ml
比表面積: 211 m2/g
耐摩耗性: 0.1 wt%/hr
また、図2に示す電子プローブ微小部分析装置(WDS)の画像と線分析結果から、触媒粒子の半径と五酸化バナジウムの担持部分を測定した。20個の触媒粒子について測定した結果、いずれの粒子でも五酸化バナジウムは触媒αの外表面から半径の約14%以内の範囲に担持されていることが確認された。
触媒αの性状を表1に示す。
実施例1と同様のSEM観察の結果、触媒Aの表面に被膜が形成されていることが分かった。
WDSの線分析結果から、五酸化バナジウムは触媒βの外表面から半径の約15%以内の範囲に担持されていることが確認された。
触媒βの性状を表1に示す。
実施例1と同様のSEM観察の結果、触媒Aの表面に被膜が形成されていることが分かった。
WDSの線分析結果から、五酸化バナジウムは触媒γの外表面から半径の約17%以内の範囲に担持されていることが確認された。
触媒γの性状を表1に示す。
実施例1と同様のSEM観察の結果、触媒Aの表面に被膜が形成されていることが分かった。
WDSの線分析結果から、五酸化バナジウムは触媒δの外表面から半径の約14%以内の範囲に担持されていることが確認された。
触媒δの性状を表1に示す。
実施例1と同様のWDSの線分析結果から、五酸化バナジウムは触媒aの内部にまで均一に担持されていることが確認された。
触媒aの性状を表1に示す。
実施例1と同様のWDSの線分析結果から、五酸化バナジウムは触媒bの内部にまで均一に担持されていることが確認された。
触媒bの性状を表1に示す。
脱硫触媒α〜δ、a、bを反応前に750℃で13時間、100%スチームで処理し、これらの各触媒をFCC平衡触媒2kgに対して10wt%混合し、前記反応装置に投入してそれぞれ反応を行った。
原料油: 脱硫減圧軽油
反応温度:500℃
触媒/原料油比:5g/gおよび7g/g
原料油供給速度:10g/min
CRC(再生触媒上の炭素濃度):0.05wt%
触媒/原料油比が7g/gの時の各生成物収率およびガソリン中の硫黄濃度を表2に示す。
*1)LPG(液化石油ガス)には、プロパン、プロピレン、n-ブタン、i-ブタン、ブチレンを含む。
*2)ガソリンは、C5〜沸点204℃までの留分である。
*3)LCO(ライトサイクルオイル) は、沸点204〜343℃までの留分である。
*4)HCO(ヘビーサイクルオイル)は、沸点343℃以上の留分である。
*5)C1はメタン、C2はエタン、C2=はエチレンを示す。
Claims (9)
- 多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分だけに酸化バナジウムが担持された触媒であって、該表面部分の少なくとも一部分に酸化バナジウムが担持されていることを特徴とする接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 前記酸化バナジウムが多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分の少なくとも一部分に酸化バナジウム被膜を形成していることを特徴とする請求項1記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 前記酸化バナジウムの担持量がV2O5として0.3〜3wt%の範囲にあることを特徴とする請求項1または2記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 前記多孔性無機酸化物微小球状粒子にアンチモンが担持されていることを特徴とする請求項1〜3記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 前記多孔性無機酸化物微小球状粒子が結晶性アルミノシリケートゼオライトと多孔性無機酸化物マトリックスとからなることを特徴とする請求項1〜4記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 前記多孔性無機酸化物マトリックスが、結合材として作用する耐火酸化物、粘土鉱物、含水微粉ケイ酸、アルミナ粉末および金属捕捉剤とからなる請求項5記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒。
- 多孔性無機酸化物微小球状粒子に酸化バナジウムゾルを含浸させた後、乾燥、焼成することを特徴とする請求項1〜6記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒の製造方法。
- 前記酸化バナジウムゾルの酸化バナジウム微粒子が平均粒子径1〜1000nmの範囲にあることを特徴とする請求項7記載の接触分解ガソリン用脱硫触媒の製造方法。
- 請求項1〜6記載の接触分解ガソリンの脱硫触媒と、炭化水素流動接触分解触媒とを5/95〜50/50の重量比で混合した混合触媒に、重質炭化水素油および/または減圧軽油を接触分解条件下で接触させて接触分解反応と共に脱硫反応を行うことを特徴とする接触分解ガソリンの脱硫方法。
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