JP2014514142A - 第viii族および第vib族からの金属を含む、水素化処理における使用のための触媒、並びに、クエン酸およびコハク酸c1−c4ジアルキルによる調製 - Google Patents
第viii族および第vib族からの金属を含む、水素化処理における使用のための触媒、並びに、クエン酸およびコハク酸c1−c4ジアルキルによる調製 Download PDFInfo
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Abstract
Description
・ 発明の第1の好ましい実施形態において、触媒担体と、元素周期律分類の第VI族および第VIII族からの1種以上の金属と、有機酸とを含有する溶液を調製すること;発明の第2の好ましい実施形態において、この溶液はリン前駆体も含む;
・ 200〜400℃での熱処理;
・ 得られた触媒に有機酸またはアルコールを金属のモル当たり0.1〜2の割合で含浸させること;
からなる解決策が提案されている。
1) ケギン型ヘテロポリアニオン(単数または複数)PXY11O40 x−および/またはPY12O40 x−(式中、Yは、第VIB族金属であり、Xは、第VIII族金属である)の特徴的バンド。
ラマンスペクトルは、イオン化アルゴンレーザ(514nm)を備えた分散ラマンタイプの分光計により得られた。レーザ光線は、倍率50の長作動距離対物レンズ(long working length objective)を備えた顕微鏡を用いて、サンプル上に集束させられた。サンプルにおけるレーザの電力は、1mW程度である。サンプルによって発せられるラマンシグナルは、同一の対物レンズによって集められ、1800rpmのグレーティングを用いて分散させられ、次いで、CCD検出器によって集められた。得られたスペクトル分解能は、0.5cm−1程度のものであった。記録されたスペクトル帯域は、300〜1800cm−1の範囲であった。取得期間は、記録された各ラマンスペクトルについて120秒で固定された。
ab) 水素化脱水素基の元素と、場合によるリンとを含有する触媒前駆体を調製する工程であって、前記前駆体は少なくとも1回の熱処理を経たものである、工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、工程ab)における含浸によって全体としてリンが導入されなかったならば、少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む、方法について記載する。
a) アルミナをベースとする無定形担体に、水素化脱水素基の元素、および場合によるリンを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程であって、得られる生成物は「触媒前駆体」と称される、工程と;
b) 180℃以下の温度での乾燥工程であって、場合によりその後に、少なくとも350℃、好ましくは420〜520℃の範囲の温度で焼成を行う工程であって;生成物は「乾燥させられたまたは焼成された触媒前駆体」と称される、工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、工程a)において全体としてリンが導入されなかったならば、少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む。
a’b’) 水素化脱水素基と、場合によるリンとを含む使用済み触媒の再生工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、工程a’b’)において全体としてリンが触媒に導入されなかったならば、場合による(好ましくは)少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む。
a) 前記担体に、水素化脱水素基の元素の全て、およびリンの全てを含有する溶液を乾式含浸させるための少なくとも1回の工程と;
b) 75〜130℃の範囲の温度での乾燥工程であって、その後の熱処理を伴わない、工程と;
c) コハク酸ジメチルと、クエン酸と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を乾式含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 17〜60℃での熟成工程と;
e) 乾燥工程であって、好ましくは窒素中、80〜160℃の範囲の温度で行われ、その後の熱処理を伴わない、工程と;
を含む。
前記触媒前駆体の無定形担体は、アルミナをベースとする。それは、一般的に25重量%超、さらには35重量%超、好ましくは50重量%超のアルミナを含有する。好ましくは、それは、アルミナのみまたはシリカ−アルミナを含有し、場合により、金属(単数または複数)および/またはドーパント(単数または複数)も含み、この金属および/またはドーパントは、含浸とは別に導入される(例えば、担体の調製(混合、解膠等)の間または成形の間に導入される)。
前記触媒前駆体の水素化脱水素基は、少なくとも1種の第VIB族元素および少なくとも1種の第VIII族元素によって提供される。
リンも、触媒に導入される。別の触媒ドーパントが導入されてもよく、これは、好ましくはホウ素およびフッ素から選択され、単独あるいは混合物として用いられる。ドーパントは、触媒的性質をそれ自体において有しないが、金属(単数または複数)の触媒活性を増大させる追加元素である。
・ 前記ドーパントがホウ素である場合、0〜40重量%の範囲、好ましくは0〜30重量%の範囲、より好ましくは0〜20重量%の範囲、好ましくは、0〜15重量%の範囲、一層より好ましくは0〜10重量%の範囲;ホウ素が存在する場合、最小量は、好ましくは0.1〜0.5重量%である;
・ 前記ドーパントがリンである場合、0.1(または0.5)〜20重量%の範囲、好ましくは0.1(または0.5)〜15重量%の範囲、より好ましくは0.1(または0.5)〜10重量%の範囲である;この量は、含浸によって導入されるリンの量を表す;それ故に、新鮮な触媒を調製する際、それは、工程a)の間、および、リンが工程a)において含浸されなかったかあるいはリンの全てが含浸されたわけではなかったならば工程c)の間に含浸させられた量を表す;再生された触媒に関し、これは、再生後の使用済み触媒上に存在するリンの量に工程c)の間に含浸させられたリンの量を加えた量を表す;再生された触媒上に存在するリンは、新鮮な状態にあるこの触媒の調製の間に行われた含浸に由来する;
・ 前記ドーパントがフッ素である場合、0〜20重量%の範囲、好ましくは0〜15重量%の範囲、より好ましくは0〜10重量;フッ素が存在する場合、最小量は、好ましくは0.1または0.5重量%である。
前記水素化脱水素基および場合によるドーパントの、成形された焼成担体中またはこの担体上への導入の後、有利には、乾燥工程b)が行われ、この乾燥工程b)の間に、金属酸化物(単数または複数)の金属前駆体塩の溶媒(溶媒は、一般的に水である)は、50〜180℃の範囲、好ましくは60〜150℃の範囲または65〜145℃の範囲、非常に好ましくは70〜140℃の範囲、より好ましくは75〜130℃の範囲の温度で除去される。
本発明の方法の工程c)によると、前記乾燥させられたあるいは焼成されたあるいは再生された触媒前駆体は、少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキル(特にコハク酸ジメチル)、クエン酸、および場合による酢酸を含む含浸溶液を含浸させられる。
・ コハク酸ジアルキル(例えば、コハク酸ジメチル)対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられた元素(単数または複数)のモル比は、0.15〜2モル/モルの範囲、好ましくは0.3〜1.8モル/モルの範囲、好ましくは0.5〜1.5モル/モルの範囲、より好ましくは0.8〜1.2モル/モルの範囲である;
・ クエン酸対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられた元素(単数または複数)のモル比は、0.05〜5モル/モルの範囲、好ましくは0.1または0.5〜4モル/モルの範囲、より好ましくは1.3〜3モル/モルの範囲、非常に好ましくは1.5〜2.5モル/モルの範囲である;
・ 酢酸が存在する場合の、酢酸対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられた元素(単数または複数)のモル比は、0.1〜6モル/モルの範囲、好ましくは0.5〜5モル/モルの範囲、より好ましくは1.0〜4モル/モルの範囲、非常に好ましくは1.5〜2.5モル/モルの範囲である;
・ (クエン酸+酢酸)対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられた元素(単数または複数)のモル比は、0.15〜6モル/モルの範囲である。
本発明の調製方法の工程d)によると、工程c)からの触媒前駆体または再生された含浸させられた触媒は、熟成工程を経る。それは、有利には、大気圧で行われる。温度は、一般的に、17〜60℃の範囲または17〜50℃の範囲である。一般に、10分〜48時間の範囲、好ましくは、30分〜5時間の範囲の熟成期間で十分である。これより長い時間は、除外されない。熟成期間を調整する簡易な手段は、ラマン分光法により、本発明の方法の工程c)からの乾燥させられた含浸させられた触媒前駆体における、ケギン型ヘテロポリアニオンの形成を特徴付けることである。非常に好ましくは、改質ヘテロポリアニオンの量を改変することなく生産性を向上させるために、熟成期間は、30分〜4時間の範囲である。一層より好ましくは、熟成期間は、30分〜3時間の範囲である。
本発明の調製方法の工程e)によると、工程d)からの触媒前駆体または触媒は、乾燥工程を経る。
c) コハク酸C1−C4ジアルキル(好ましくは、コハク酸ジメチル)、クエン酸、および場合による酢酸を含む含浸溶液を乾式含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程であって、一般的には17〜60℃の範囲の温度で行われる、熟成工程と;
e) 乾燥工程であって、好ましくは窒素中で、200℃未満、一般的に少なくとも80℃、好ましくは80〜180℃の範囲の温度で行われ、その後の焼成工程は伴わない、工程と;
を含む。
用いられたマトリクスは、供給業者Condea Chemie GmbHによって販売されている、超微細平板状ベーマイトまたはアルミナゲルからなるものであった。このゲルを、66%の硝酸(乾燥ゲルの重量(グラム)当たり酸7重量%)を含有する水溶液と混合し、次いで、15分間にわたり混合した。混合の終わりに、得られたペースト状物を、径1.6mmの円筒状オリフィスを有するダイ中に通した。次いで、押出物を、120℃で終夜乾燥させ、600℃で2時間にわたり、乾燥空気の重量(kg)当たり水50gを含有する湿潤空気中で焼成した。低結晶性の立方晶系のガンマアルミナのみからなる担体の押出物を得た。
触媒C1の調製は、エタノール中に希釈されたクエン酸およびコハク酸ジメチルの溶液の、触媒B1上への乾式含浸によって行った。クエン酸(CA)およびコハク酸ジメチル(dimethyl succinate:DMSU)の意図された量は、それぞれ15重量%および10重量%(すなわち、AC/Mo=0.50モル/モルおよびDMSU/Mo=0.44モル/モル)であった。閉鎖式容器内における周囲温度での24時間の熟成期間の後、触媒を、窒素の流れ中(1NL/g/g)1時間にわたり乾燥させた。
触媒C2の調製は、エタノール中に希釈されたクエン酸、コハク酸ジメチル、および酢酸の溶液の、結晶質CoMoO4相を有する触媒B2上への乾式含浸によって行った。クエン酸(CA)、コハク酸ジメチル(DMSU)および酢酸(acetic acid:AA)の意図された量は、それぞれ15重量%、10重量%および20重量%であった(すなわち、AC/Mo=0.50モル/モル、DMSU/Mo=0.44モル/モルおよびAA/Mo=2.13モル/モル)。閉鎖式容器内における周囲温度での24時間の熟成期間の後、触媒を、窒素の流れ中(1NL/g/g)1時間にわたり乾燥させた。
触媒の調製は、実施例3の場合と同様の方法であるが、再生された触媒B1を用いて行った。
触媒の調製は、実施例2の場合と同様の方法であるが、再生された触媒B2を用いて行った。
上記の触媒を、Microcatタイプのパイロット装置(Vinciにより製造)の管型反応器の横断固定床内で、現場内で動力学的に硫化し、流体は、頂部から底部に移動した。水素化活性の測定を行ったのは、圧力下でかつ空気を侵入させることなく、触媒を硫化する役割を果たす炭化水素供給原料を用いた硫化の直後であった。
・全圧: 6.0MPa;
・トルエンの圧力: 0.37MPa;
・シクロヘキサンの圧力: 1.42MPa;
・メタンの圧力: 0.22MPa;
・水素の圧力: 3.68MPa;
・H2Sの圧力: 0.22MPa;
・触媒の体積: 4cm3(2〜4mm長の押出物);
・毎時空間速度: 2h−1;
・試験および硫化の温度: 350℃
Claims (23)
- アルミナをベースとする無定形担体と、少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、リンと、少なくとも1種の第VIB族元素および少なくとも1種の第VIII族元素を含む水素化脱水素基とを含む触媒であって、触媒のラマンスペクトルは、少なくとも1種のケギン型ヘテロポリアニオンの特徴である990および/または974cm−1におけるバンドと、前記コハク酸C1−C4ジアルキルの特徴的バンドと、クエン酸の主要な特徴的バンドとを含む、触媒。
- コハク酸ジアルキルは、コハク酸ジメチルであり、触媒のラマンスペクトルは、主なバンドを、ケギン型ヘテロポリアニオンの特徴である990および/または974cm−1において、コハク酸ジメチルの特徴である853cm−1において、およびクエン酸の特徴である785および956cm−1において有する、請求項1に記載の触媒。
- 酢酸も含み、そのラマンスペクトルは、酢酸の特徴である896cm−1におけるラインを含む、請求項1または2に記載の触媒。
- コハク酸ジアルキルは、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチルまたはコハク酸ジイソプロピルである、請求項1または3に記載の触媒。
- 担体は、25重量%超のアルミナを含有する、請求項1〜4のいずれか1つに記載の触媒。
- アルミナまたはシリカ−アルミナによって構成される担体を含む、請求項1〜5のいずれか1つに記載の触媒。
- ホウ素および/またはフッ素も含む、請求項1〜6のいずれか1つに記載の触媒。
- 水素化脱水素基は、モリブデン、ニッケル、および/またはコバルトを含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載の触媒。
- 硫化される、請求項1〜8のいずれか1つに記載の触媒。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の触媒の調製方法であって、連続する以下の工程:
ab) 水素化脱水素基の元素と、場合によるリンとを含有する触媒前駆体を調製する工程であって、前記前駆体は熱処理を経たものである、工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、リンが全体として工程ab)における含浸により導入されなかったならば少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させる少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む、方法。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の触媒の調製方法であって、連続する以下の工程:
a) アルミナをベースとする無定形担体に、水素化脱水素基の元素と、場合によるリンとを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
b) 180℃以下の温度での乾燥工程であって、場合によりその後に、少なくとも350℃、好ましくは420〜520℃の範囲の温度で焼成を行う、工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、リンがその全体において工程a)で導入されなかったならば少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む、方法。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載の触媒の調製方法であって、連続する以下の工程:
a’b’) 水素化脱水素基と、場合によるリンとを含む使用済み触媒の再生工程と;
c) 少なくとも1種のコハク酸C1−C4ジアルキルと、クエン酸と、リンが触媒にその全体において工程a’b’)で導入されなかったならば、場合による少なくとも1種のリン化合物と、場合による酢酸とを含む含浸溶液を含浸させるための少なくとも1回の工程と;
d) 熟成工程と;
e) 200℃未満の温度での乾燥工程であって、その後の焼成工程を伴わない、工程と;
を含む、方法。 - 水素化脱水素基の全部が、工程a)の間に導入される、請求項11に記載の方法。
- 工程c)は、水および/またはエタノールの存在下に行われる、請求項10〜13のいずれか1つに記載の方法。
- コハク酸ジアルキルおよびクエン酸は、工程c)の含浸溶液に、コハク酸ジアルキル対触媒前駆体の含浸させられた第VIB族元素(単数または複数)のモル比0.15〜2モル/モルの範囲、および、クエン酸対触媒前駆体の含浸させられた第VIB族元素(単数または複数)のモル比0.05〜5モル/モルの範囲に相当する量で導入される、請求項10〜14のいずれか1つに記載の方法。
- 含浸溶液は酢酸も含み、酢酸対触媒前駆体の含浸させられた第VIB族元素(単数または複数)のモル比は、0.1〜6モル/モルの範囲であり、(クエン酸+酢酸)対触媒前駆体の含浸させられた第VIB族元素(単数または複数)のモル比は、0.15〜6モル/モルの範囲である、請求項15に記載の方法。
- 工程d)は、17〜50℃の温度で行われる、請求項10〜16のいずれか1つに記載の方法。
- 工程e)は、80〜180℃の温度で行われ、その後の焼成を伴わない、請求項10〜17のいずれか1つに記載の方法。
- 含浸によって導入されるリンの量は、0.1〜20重量%の範囲(工程ab)またはb)における熱処理後の触媒前駆体に対する酸化物の重量として表される)であり、第VIB族元素(単数または複数)の量は、5〜40重量%の範囲(工程ab)またはb)における熱処理後の触媒前駆体に対する酸化物の重量として表される)であり、第VIII族元素(単数または複数)の量は、1〜10重量%の範囲(工程ab)またはb)における熱処理後の触媒前駆体に対する酸化物の重量として表される)である、請求項10〜18のいずれか1つに記載の方法。
- 工程e)の終わりに得られる生成物は、硫化工程を経る、請求項10〜19のいずれか1つに記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の触媒あるいは請求項10〜20のいずれか1つに記載の方法を用いて調製された触媒の存在下での、炭化水素供給原料の水素化処理方法。
- 水素化処理は、水素化脱硫、水素化脱窒、水素化脱金属、芳香族化合物の水素化または水素化転化である、請求項21に記載の方法。
- 水素化処理は、深度ガスオイル水素化脱硫である、請求項22に記載の方法。
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