JP2008535656A - 安定性を改善する貴金属合金の形成方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２種類の貴金属の合金を含む触媒担体上の貴金属触媒を形成するための方法である。方法の工程は、第１の貴金属を前記触媒担体の上に含浸させる工程と、その後、第２の貴金属を前記触媒担体の上に含浸させる工程とを含む。好ましい実施態様において、第１の貴金属がパラジウムであり、第２の貴金属が白金である。
【選択図】なし

Description

本発明は、触媒担体の上に触媒を形成する方法に関するものであり、特に、ゼオライト担体上の白金およびパラジウム触媒に関する。

担持される白金／パラジウム合金は、潤滑油の基材油を含む炭化水素含有芳香族化合物の水素添加用として主に用いられる。通油運転中に、触媒の活性は焼結作用によって減退するが、この焼結作用は、微細に分散された白金およびパラジウムの粒子が集塊化し、活性な金属表面積が低減する場合に生じる。そうなると、一定の生成物品質を維持するためにリアクタの温度を高めなければならない。その結果、サイクル温度の終点に達して、触媒を交換するために装置を停止しなければならない。本発明は、触媒製造中に、独自の白金およびパラジウム合金を形成するための新規な方法に関する。この方法によって、触媒の安定性が大幅に改善され、集塊化の傾向が抑えられて触媒寿命が増大するであろう。触媒の安定性が改善されると、有用な寿命が顕著に増大し、その結果、触媒交換に関する運転コストが削減されるであろう。

米国特許第５，０９８，６８４号明細書

本発明は２種類の貴金属を含む貴金属触媒に関する。１つの好ましい実施態様において、この方法は、触媒担体の上に安定な白金およびパラジウム合金を形成する。この方法は、触媒担体の上にパラジウムを含浸させる工程と、その後、触媒担体の上に白金を含浸させる工程とを含む。また１つの好ましい実施態様において、担体上にパラジウムを含浸させた後、含浸処理された触媒を空気中で乾燥する。白金を含浸させる工程の後に、含浸処理された触媒担体を空気中で乾燥し、約５８０°Ｆで空気中においてか焼した。触媒担体はゼオライト担体とすることができる。

１つの好ましい実施態様においては、担持金属触媒は、アルミナで結合されたＭＣＭ−４１上に担持されるパラジウムおよび白金である。このＭＣＭ−４１は特許文献１に開示されている。

本発明は、触媒担体上に白金およびパラジウム合金を形成する新規な方法であって触媒の安定性を大幅に改善する方法に関する。触媒の安定性が向上すると、触媒の有用寿命が延びて、その結果、触媒交換に関する運転コストが削減されるであろう。特に、この方法は、中間細孔担体およびゼオライト担体上へ白金およびパラジウム錯体を含浸させることによって形成される白金およびパラジウム合金に関する。しかし、この技法は、白金およびパラジウムを触媒担体上に含浸させて活性合金を形成するすべての触媒に適用し得るであろう。

現在、ほとんどの白金およびパラジウム触媒は、触媒担体上に白金およびパラジウム錯体を共含浸させることによって調製される。続いて、触媒を乾燥して水分を除去し、その後、空気中でか焼して金属錯体を分解し、高度に分散された白金およびパラジウムの酸化物を担体表面上に残存させる。更に続いて、貴金属の酸化物を、水素の存在下で還元して、活性な白金およびパラジウム合金を生成する。この白金／パラジウム合金触媒は、炭化水素の水素添加用として主に用いられる。通油運転中に、触媒の活性は焼結作用によって減退するが、この焼結作用は、微細に分散された白金およびパラジウムの粒子が集塊化し、活性な金属表面積が低減する場合に生じる。本発明は、触媒製造中に、独自の白金およびパラジウム合金を形成するための新規な方法に関する。この方法によって、触媒の安定性が大幅に改善され、集塊化の傾向が抑えられて触媒寿命が延長されるであろう。

１つの好ましい実施態様において、触媒は、アルミナで結合されたＭＣＭ−４１上に担持される０．３重量％の白金および０．９重量％のパラジウムからなる。白金およびパラジウム合金は、アルミナ結合ＭＣＭ−４１担体に、硝酸テトラアミン白金および硝酸テトラアミンパラジウムの水溶液を共含浸させることによって形成される。触媒は乾燥され、続いて空気中でか焼されてテトラアミン錯体を分解し、微細に分散された白金およびパラジウムの合金を表面上に残存させる。

白金およびパラジウムの含浸方法が、白金およびパラジウム合金の安定性に影響する。０．３重量％の白金および０．９重量％のパラジウムの合金を含むか焼触媒を生成するため、最初に、６５重量％のＭＣＭ−４１および３５重量％のアルミナからなる担体に十分な硝酸テトラアミン白金および硝酸テトラアミンパラジウムを共含浸させた（従来型触媒）。この被覆触媒を乾燥し、続いて約５８０°Ｆで空気中においてか焼し、テトラアミン錯体を分解して、微細に分散された白金およびパラジウムの合金を担体表面上に形成した。以下の表に示すように、水素還元後のこの触媒の酸素の化学吸着量、即ち金属モル当たり酸素０．６５モルは、白金およびパラジウム合金が高度に分散されていることを示す。次に、この触媒を５００°Ｆおよび８００°Ｆで水蒸気処理（１００％水蒸気）し、通油運転中に生じ得るこれらの金属の集塊化を模擬試験した。この２つの条件による水蒸気処理後に、触媒は顕著な量の金属表面積を消失した。これは、水素中における還元後の金属表面に吸着され得る酸素量が大幅に低下したことによって示される。

次に、アルミナで結合されたＭＣＭ−４１担体上に、白金およびパラジウムを、２つの分離した含浸工程によって含浸させた。１つのケースでは、担体に、最初に白金を含浸させ、続いてパラジウムを含浸させた。第２のケースでは、担体に、最初にパラジウムを含浸させ、続いて白金を含浸させた。含浸工程の間に、被覆触媒を空気中で乾燥した。第２の含浸操作後に、被覆触媒を乾燥し、続いて約５８０°Ｆで空気中においてか焼し、テトラアミン錯体を分解して、微細に分散された白金およびパラジウムの合金を担体表面上に形成した。上記の表１に示すように、水素還元後のこれらの触媒の酸素吸着量は共含浸によって調製された従来型触媒と同等であった。

引き続いて、両方のか焼触媒を、５００°Ｆおよび８００°Ｆで水蒸気処理（１００％水蒸気）し、通油運転中に生じ得るこれらの金属の集塊化を模擬試験した。最初に白金、続いてパラジウムを含浸させた触媒は、安定性における改善を示さず、従来型触媒と同様に、水蒸気処理によって顕著な量の金属表面積を消失した。しかし、最初にパラジウム、続いて白金を含浸させた触媒は、著しい安定性を示し、水蒸気処理によって大幅に小さい金属表面積しか消失しなかった。上記の表に示すように、この触媒は、５００°Ｆにおける水蒸気処理後には金属表面積をそのまま保持し、８００°Ｆにおける水蒸気処理後でも約２５％の金属表面積を消失しただけである。比較すると、従来型の触媒は、８００°Ｆにおける水蒸気処理後には７５％より多くの金属表面積を消失している。

上記の説明は、触媒製造中に、担体表面上に最初の白金およびパラジウム合金を形成する方法を変更することによって、触媒の安定性を大幅に改善し、合金金属の集塊化の傾向を抑えて触媒寿命を延長することが可能になることを明示している。触媒担体の上に白金およびパラジウム合金を形成する新規な方法に関わる本発明は、触媒の安定性を大きく改善する。

Claims (10)

1. 触媒担体の上に２種類の貴金属を含む貴金属触媒を形成する方法であって、
   （ａ）第１の貴金属を前記触媒担体の上に含浸させる工程；および
   （ｂ）第２の貴金属を前記触媒担体の上に含浸させる工程
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記工程（ａ）の後に、前記含浸処理された触媒担体を乾燥して水分を除去することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記触媒担体を８００°Ｆ未満の温度でか焼することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記工程（ｂ）の後に、前記含浸処理された触媒担体を乾燥して水分を除去することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記触媒担体を、前記工程（ｂ）の後に、５８０°Ｆで空気中においてか焼することを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記触媒担体がゼオライト担体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記２種類の貴金属がパラジウムおよび白金であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の貴金属がパラジウムであり、前記第２の貴金属が白金であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記温度が７００°Ｆ未満であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
10. 前記温度が６５０°Ｆ未満であることを特徴とする請求項３に記載の方法。