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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Abstract

【課題】 高い脱硫性能と分解活性を有し、水素、コークの生成もが抑制される。
【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V25として0.3〜3wt%の範囲である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、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脱硫触媒を用いた接触分解ガソリンの脱硫方法に関する。接触分解ガソリン用脱硫触媒とは、周知のように、重質炭化水素油や減圧軽油を流動接触分解装置(以下、FCC装置と略記することもある。)で接触分解するに際し、生成した接触分解ガソリン中に含まれる硫黄分を除去するための触媒である。
重質油炭化水素油や減圧軽油の流動接触分解で得られる接触分解ガソリンには硫黄化合物が含まれているが、最近、大気汚染などの環境問題から自動車排ガスに含まれるNOxを除去する触媒が硫黄の被毒により急激に活性低下を起こすため、接触分解ガソリン中の硫黄分を低減することが要求されている。日本においても2005年にはガソリン中の硫黄分量が50ppm以下に規制されることになっており、従来、FCC装置において、触媒を用いて接触分解ガソリン中に含まれる硫黄分を除去する脱硫方法が種々提案されている。
例えば、特許第3545652号公報(特許文献1)には、液体の接触分解された石油フラクションの硫黄含量を低減させる方法であって、有機硫黄化合物を含む石油フィードフラクションを、流動接触分解条件にて、製品硫黄低減触媒の存在下で高温にて接触分解することを含み、当該製品硫黄低減触媒は多孔性のモレキュラー・シーブであって、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、硫黄含量が低減した液体クラッキング製品を製造するものである、硫黄含量低減方法が開示されている。
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。
また、特開2003−27065号公報(特許文献2)には、流動接触分解装置あるいは重油流動接触分解装置における原料油の接触分解において、無機多孔体にバナジウム、亜鉛、ニッケル、鉄およびコバルトから選ばれる少なくとも一種の金属を均一に担持してなる触媒を含む接触分解脱硫触媒を用いることを特徴とする接触分解ガソリンの脱硫方法が開示されており、生成ガソリン溜分の脱硫の点から好ましくはバナジウムまたは亜鉛が用いられることが記載されている。
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。
特許第3545652号公報 特開2003−27065号公報
本発明の目的は、前述の問題を解決して、重質油炭化水素油や減圧軽油の流動接触分解において、ガソリン溜分の硫黄分除去に高い脱硫性能を示し、しかも分解活性が高く、水素、コークの生成が抑制された接触分解ガソリン用脱硫触媒を提供することにある。
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。
本発明者らは、前述の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、多孔性無機酸化物微小球状粒子表面にだけ酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒は、重質油炭化水素油や減圧軽油の流動接触分解において、ガソリン溜分の脱硫性能が高く、しかも分解活性が高いにも拘わらず、水素、コークの生成が抑制されることを見出し本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、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。
前記酸化バナジウムの担持量はV25として0.3〜3wt%の範囲にあることが好ましい。
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。
本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒の製造方法は、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ものであり、前記酸化バナジウムゾルの酸化バナジウム微粒子は平均粒子径が1〜1000nmの範囲にあることが好ましい。
本発明の接触分解ガソリンの脱硫方法は、前記接触分解ガソリン用脱硫触媒と、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ものである。
本発明の接触分解ガソリンの脱硫触媒は、FCC装置において、FCC触媒と混合して重質炭化水素油および/または減圧軽油の接触分解に使用した際に、有機硫黄化合物は接触分解ガソリン用脱硫触媒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。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、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。
また、酸化バナジウムに加えてアンチモンが担持されている本発明の接触分解ガソリンの脱硫触媒では、アンチモンが硫黄化合物に対して高い水素化分解能を有し、また脱水素反応の抑制による水素の生成を抑制する効果をも有している。
接触分解ガソリン用脱硫触媒
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。
従来の接触分解ガソリン用脱硫触媒である多孔性無機酸化物微小球状粒子に均一に酸化バナジウムが担持された触媒、又は該微小球状粒子の粒子半径の1/2の長さを越えた中心部分に迄も酸化バナジウムが担持された触媒では、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い。そのため、酸化バナジウムの担持量を多くしないと所望の脱硫活性が得られなかった。
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。
本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、好ましくは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30%の長さ以内、さらに好ましくは20%以内の範囲の少なくとも一部分に、酸化バナジウムの担持量の少なくとも90wt%が担持されていることが望ましい。なお、多孔性無機酸化物微小球状粒子表面部分への酸化バナジウムの担持状態は、走査型電子顕微鏡(SEM)写真および電子プローブ微小部分析装置(WDS)画像によって確認される。
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。
本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、該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が担持されていると、特に酸化バナジウム被膜が形成されていると、有機硫黄化合物と該多孔性無機酸化物微小球状粒子との表面接触のみで脱硫反応が進むため脱硫効率が高く、かつガソリン留分だけでなく、より沸点の高い高分子量生成油中の有機硫黄化合物の脱硫も行うことができる。
本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、前記酸化バナジウムの担持量がV25として0.3〜3Wt%の範囲にあることが好ましい。該含有量が0.3wt%より少ない場合には、重質油炭化水素油や減圧軽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脱硫性能が低下することがあり、また、該含有量が3wt%より多い場合には、ガソリン溜分の硫黄分を除去する脱硫性能は高くなるが、水素、コークの生成が増加し、ガソリン溜分の収率が低下する傾向にある。前記バナジウムの含有量は、さらに好ましくはV25として0.5〜2wt%の範囲にあることが望ましい。
また、本発明の接触分解ガソリン用脱硫触媒は、多孔性無機酸化物微小球状粒子に前述の酸化バナジウムに加えてアンチモンが担持されていることが好ましい。酸化バナジウムに加えてアンチモンを担持することにより、重質油炭化水素油や減圧軽油の流動接触分解において、水素、コークの生成を抑制する効果が増大され、ガソリン溜分の収率が高くなる。水素の生成が少なくなるのは、アンチモンとバナジウムがSbVO4、Sb2VO5、Sb0.90.14などの化合物を生成してバナジウムによる脱水素反応が抑制されるためと推察される。
アンチモンの担持量は触媒基準でSb23として0.3〜5wt%、さらに好ましくは0.5〜4wt%の範囲にあることが望ましい。
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。
前記多孔性無機酸化物微小球状粒子には、通常、流動接触分解触媒に使用されている無機酸化物の微小球状粒子が使用可能である。
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。
本発明の多孔性無機酸化物微小球状粒子は、特に、Y型ゼオライト、超安定性Y型ゼオライト、ZSM−5などの結晶性アルミノシリケートゼオライトと、無機酸化物マトリックスとからなるものであることが好ましい。該無機酸化物マトリックスは、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナなどの結合材として作用する耐火酸化物と、カオリンなどの粘土鉱物を含み、更に、必要に応じて適当量の含水微粉ケイ酸、アルミナ粉末または金属捕捉剤を含むものであることが好ましい。
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。
特に、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結晶性アルミノシリケートゼオライト含有流動接触分解触媒は、多孔性無機酸化物微小球状粒子として好適である。
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。
接触分解ガソリン用脱硫触媒の製造方法
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。
該多孔性無機酸化物微小球状粒子への酸化バナジウムゾルの含浸は、周知の含浸方法を採用することができる。例えば、噴霧法、ポアフィリング法、インシピアント・ウエットネス法、蒸発乾固法などの含浸方法が例示される。本発明の製造方法では、該多孔性無機酸化物微小球状粒子へ酸化バナジウムゾルを周知の方法により含浸させた後、例えば、水分が20wt%以下、好ましくは15〜5wt%の範囲にまで乾燥し、次いで約500〜600℃の温度で焼成する。なお、焼成は、流動接触分解反応装置の再生塔において触媒の再生条件で行うことができる。
前記酸化バナジウムゾルにおける酸化バナジウム微粒子の平均粒子径は、1〜1000nmの範囲にあることが好ましい。該平均粒子径が1nmより小さい場合は、前述の多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分に担持される酸化バナジウムの量が少なくなり、該微小球状粒子の内部にも酸化バナジウムが担持されることがあり、前述の所望の効果が得られないことがある。また、該平均粒子径が1000nmより大きい場合は、前述の多孔性無機酸化物微小球状粒子の表面部分に担持された酸化バナジウムと該多孔性無機酸化物微小球状粒子との結合力が弱くなることがあり、そのため、得られた脱硫触媒は、使用中に、担持した酸化バナジウムの量が減少し、所望の脱硫効果が得られなくなることがある。
本発明において、酸化バナジウム微粒子の平均粒子径の値は、透過型電子顕微鏡(TEM)で撮影した酸化バナジウム微粒子画像の長径をノギスにより100個測定して得た値の平均値である。
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。
前記接触分解ガソリン用脱硫触媒において、酸化バナジウムに加えてアンチモンが担持されている場合は、例えば、前述の多孔性無機酸化物微小球状粒子を、塩酸水溶液に塩化アンチモンを溶解した水溶液に混合し、水酸化ナトリウムで中和して、脱水、乾燥、焼成した後、前述の方法で酸化バナジウムゾルを含浸し、乾燥し、必要に応じて焼成して製造される。また、後述する実施例のように、酸化アンチモンゾルを用いてもよい。
接触分解ガソリンの脱硫方法
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。
FCC触媒としては、一般に市販されている炭化水素流動接触分解触媒が使用可能で、特に、フォージャサイト型ゼオライト含有FCC触媒は分解活性が高いので好適に使用される。フォージャサイト型ゼオライト含有FCC触媒は、例えば、ケイバン比が5〜6のフォージャサイト型ゼオライト(USY)10〜50wt%、結合材としてのシリカ15〜20wt%、含水微粉ケイ酸0〜15wt%、活性アルミナ0〜20wt%、メタル捕捉剤0〜10wt%、カオリン25〜65wt%の範囲にある触媒などが例示される。
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。
前述の混合触媒は、接触分解ガソリンの脱硫触媒とFCC触媒との混合割合が重量比で5/95〜50/50の範囲にある。接触分解ガソリンの脱硫触媒の混合割合が5/95重量比より小さい場合には、脱硫触媒の量が少ないためガソリン溜分の硫黄分を十分に除去できず、また、接触分解ガソリンの脱硫触媒の混合割合が50/50重量比より大きい場合には、分解活性が低下しガソリン収率が低下する。
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。
本発明の接触分解ガソリンの脱硫方法は、FCC装置において、前述の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。接触分解条件としては、従来当業界で慣用されている接触分解条件が採用可能であり、例えば、接触分解温度としては約400〜600℃、再生温度としては約500〜800℃の範囲が例示される。

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。
製造例1
最終触媒組成物の乾燥基準でSiO2濃度が20wt%となるように、SiO2濃度17wt%の水ガラス2941gに濃度25wt%の硫酸1059gを連続的に加えて、SiO2濃度12.5wt%のシリカヒドロゾル4000gを調製した。このシリカヒドロゾルにカオリン、含水微粉ケイ酸、活性アルミナ、メタル捕捉剤、25wt%硫酸でpH3.0に調製した超安定Y型ゼオライトスラリーを最終触媒組成物の乾燥基準でそれぞれ39wt%、5wt%、5wt%、1wt%、30wt%となるように975g、125g、125g、25g、750g加えて混合スラリーを得た。この混合スラリーを噴霧乾燥して微小球状粒子を調製した後、Na2O含有量が0.5wt%以下になるまで洗浄して135℃の乾燥機内で乾燥して触媒Aを調製した。
触媒Aの組成と性状を以下に示す。
(1)組成
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%
Al23: 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
触媒重量あたり五酸化バナジウムとして0.5wt%になるように濃度2wt%の五酸化バナジウムゾル125.0gをとり、水58.8gに混合した溶液を乾燥基準で497.5gの触媒Aに含浸し、135℃で12時間乾燥し、次いで600℃で2時間焼成して五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒αと言う。)を調製した。使用した五酸化バナジウムゾルは、新興化学工業株式会社製の五酸化バナジウムゾル(平均長径250nm、平均短径1nm)である。
図1は、触媒αを走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した、表面状態を示す撮像写真であり、触媒Aの表面に被膜が形成されていることが分かる。
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の触媒αと同様にして、触媒重量あたり五酸化バナジウムとして1.0wt%になるように、五酸化バナジウムゾル125.0g、水57.9gを混合した溶液を乾燥基準で495.0gの触媒Aに、触媒Aの吸水率量に見合う液量を含浸するために、含浸・乾燥の操作を2回繰り返した後、600℃で2時間焼成して五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒β)を調製した。
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の触媒αと同様にして、触媒重量あたり五酸化バナジウムとして2.0%になるように、五酸化バナジウムゾル165.0g、水16.6gを混合した溶液を乾燥基準で490.0gの触媒Aに、触媒Aの吸水率量に見合う液量を含浸するために、含浸・乾燥の操作を3回繰り返した後、600℃で2時間焼成して五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒γ)を調製した。
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。
触媒重量あたり三酸化アンチモン(Sb23)として2.0wt%になるように五酸化アンチモンゾル20.5gをとり、水166.0gに混合した溶液を乾燥基準で485.0gの触媒Aに含浸した後、135℃で12時間乾燥した。さらにこの触媒に、触媒重量あたり五酸化バナジウムとして1.0wt%になるように、五酸化バナジウムゾル125.0g、水57.9gを混合した溶液を、触媒Aの吸水率量に見合う液量を含浸するために、含浸・乾燥の操作を2回繰り返した後、600℃で2時間焼成して五酸化アンチモンと五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒δ)を調製した。
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。
比較例1
メタバナジン酸アンモニウムを触媒重量あたり五酸化バナジウムとして1.0wt%になるように6.4g計量してアミン水溶液165.0gで溶解した。該溶液を乾燥基準で495.0gの触媒Aに含浸し、135℃で12時間乾燥し、次いで600℃で2時間焼成して五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒a)を調製した。
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。
比較例2
メタバナジン酸アンモニウムを触媒重量あたり五酸化バナジウムとして2.0wt%になるように12.9g計量してアミン水溶液156.0gで溶解した。該溶液を乾燥基準で490.0gの触媒Aに含浸し、135℃で12時間乾燥し、次いで600℃で2時間焼成して五酸化バナジウムを担持した接触分解ガソリン用脱硫触媒(触媒b)を調製した。
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。
前記触媒の活性評価をパイロット反応装置で行った。このパイロット反応装置は触媒が装置内を循環しながら反応と触媒再生を交互に繰り返す循環式流動床であり、商業規模で使用される炭化水素油のFCC装置を模したものである。
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。
反応条件は以下の通りである。
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%
なお、生成ガスおよび生成油の分析はガスクロマトグラフィーを用いて行ない、ガソリンはC5〜沸点204℃で得られる生成油とした。また、得られた生成油は回転バンド(理論段数45段、東科精器)法によりガソリンとサイクルオイルに分留し、電量滴定法(ASTM D−3120)でガソリン中の硫黄濃度を分析した。
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。
(表2の注)
*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。
実施例1の触媒αの表面を走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察して撮影した、撮像写真である。 電子プローブ微小部分析装置(WDS)による触媒αの画像と、触媒αを該画像の白線部で線分析した元素分布チャートである。

Claims (9)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 前記酸化バナジウムの担持量がV25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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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