JP2015105377A - 触媒の連結を用いる、ディーゼルの水素化処理方法 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
a) 前記炭化水素供給原料を、水素の存在下に、少なくとも1種の第1の触媒と接触させる工程であって、該第1の触媒は、アルミナ担体と、リンと、酸化物の形態にある、第VIB族からの少なくとも1種の金属および酸化物の形態にある、第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相とを含み、前記第1の触媒は、少なくとも1回の焼成工程を含む方法に従って調製されたものである、工程;
b) 工程a)において得られた流出物を、水素の存在下に、少なくとも1種の第2の触媒と接触させて水素化処理された流出物を得る工程であって、該第2の触媒は、アルミナ担体と、リンと、第VIB族からの少なくとも1種の金属および第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相と、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを含み、前記第2の触媒は、以下の工程:
i) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の成分と、第VIII族からの金属の少なくとも1種の成分と、リンと、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを、担体と接触させて、触媒前駆体を得る、工程;
ii) 工程i)から得られた前記触媒前駆体を200℃未満の温度で乾燥させるが、続けて、焼成は行わない、工程
を含む方法に従って調製されたものである、工程
を含む、方法である。
i’) アルミナ担体に、第VIB族からの少なくとも1種の金属、第VIII族からの少なくとも1種の金属および前記リンを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させて、含浸済み担体を得る工程;
i’’) 工程i’)において得られた含浸済み担体を180℃未満の温度で乾燥させるが、続けて焼成は行わず、乾燥済み含浸済み担体を得る工程;
i’’’) 工程i’’)において得られた乾燥済み含浸済み担体に、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物を含む含浸溶液を含浸させて、含浸済み触媒前駆体を得る工程;
i’’’’) 工程i’’’)において得られた含浸済み触媒前駆体を熟成させて、前記触媒前駆体を得る工程
を連続して含むことが好ましい。
a) 前記炭化水素供給原料を、水素の存在下に、アルミナ担体と、リンと、酸化物の形態にある第VIB族からの少なくとも1種の金属および酸化物の形態にある第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相とを含む少なくとも1種の第1の触媒と接触させる工程であって、前記第1の触媒は、少なくとも1回の焼成工程を含む方法に従って調製されたものである、工程、
b) 工程a)において得られた流出物を、水素の存在下に、アルミナ担体と、リンと、第VIB族からの少なくとも1種の金属および第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相と、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを含む少なくとも1種の第2の触媒と接触させて水素化処理された流出物を得る工程であって、前記第2の触媒は、以下の工程:
i) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の成分と、第VIII族からの金属の少なくとも1種の成分と、リンと、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを、担体と接触させて、触媒前駆体を得る工程;
ii) 工程i)から得られた前記触媒前駆体を200℃未満の温度で乾燥させるが、続いて焼成は行わない工程
を含む方法に従って調製されたものである、工程
を含む、方法に関する。
i’) アルミナ担体に、第VIB族からの少なくとも1種の金属、第VIII族からの少なくとも1種の金属および前記リンを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させて、含浸済み担体を得る工程;
i’’) 工程i’)において得られた含浸済み担体を180℃未満の温度で乾燥させるが、続けて、焼成を行わず、乾燥含浸済み担体を得る、工程;
i’’’) 工程i’’)において得られた乾燥含浸済み担体に、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物を含む含浸溶液を含浸させて、含浸済み触媒前駆体を得る、工程;
i’’’’) 工程i’’’)において得られた含浸済み触媒前駆体を熟成させて、前記触媒前駆体を得る工程。
(供給原料および操作条件)
本発明の水素化処理方法に従って処理される炭化水素供給原料の加重平均温度(weighted average temperature:WAT)は、280〜350℃の範囲内である。WATは、供給原料の体積の5%、50%および70%が蒸留される温度から、以下の式:WAT=(T5%+2×T50%+4×T70%)/7に従って定義される。WATは、模擬蒸留値から計算される。処理される炭化水素供給原料は、一般的に150〜500℃の範囲、好ましくは180〜450℃の範囲の蒸留範囲を有する。
本発明の方法の工程a)において、前記炭化水素供給原料は、水素の存在下に、少なくとも第1の触媒と接触させられ、この第1の触媒は、アルミナ担体と、リンと、酸化物の形態にある第VIB族からの少なくとも1種の金属および酸化物の形態にある第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相とを含み、前記第1の触媒は、少なくとも1回の焼成工程を含む方法を用いて調製される。
a’) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の前駆体、第VIII族からの金属の少なくとも1種の前駆体、リン、場合による、ホウ素および/またはフッ素から選択される別のドーパントを含有する溶液を、アルミナ担体上に含浸させる工程;
a’’) 場合による、工程a’)から得られた含浸済み担体を乾燥させる工程;
a’’’) 含浸させられ、場合によっては乾燥させられた担体を焼成して、第VIB族および第VIII族からの金属の前駆体を酸化物に変換する工程。
本発明の方法の工程b)によると、工程a)から得られた流出物は、水素の存在下に、少なくとも1種の第2の触媒と接触させられ、この第2の触媒は、アルミナ担体と、リンと、第VIB族からの少なくとも1種の金属および第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相と、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを含み、前記第2の触媒は、以下の工程を含む方法により調製される:
i) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の成分と、第VIII族からの金属の少なくとも1種の成分と、リンと、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを、担体と接触させて、触媒前駆体を得る工程;
ii) 工程i)から得られた前記触媒前駆体を200℃未満の温度で乾燥させるが、続いてその焼成は行わない、工程。
i) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の成分と、第VIII族からの金属の少なくとも1種の成分と、リンと、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを、担体と接触させて、触媒前駆体を得る工程;
ii) 工程i)から得られた前記触媒前駆体を200℃未満の温度で乾燥させるが、続いて、その焼成は行わない工程。
i’) アルミナ担体に、第VIB族からの少なくとも1種の金属、第VIII族からの少なくとも1種の金属および前記リンを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させて、含浸済み担体を得る工程;
i’’) 工程i’)において得られた含浸済み担体を180℃未満の温度で乾燥させるが、続けて焼成は行わず、乾燥済み含浸済み担体を得る工程;
i’’’) 工程i’’)において得られた乾燥済み含浸済み担体を、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物を含む含浸溶液に含浸させて、含浸済み触媒前駆体を得る工程;
i’’’’) 工程i’’’)において得られた含浸済み触媒前駆体を熟成させて、前記触媒前駆体を得る工程。
・ コハク酸ジアルキル(例えばジメチル)対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられる元素(単数種または複数種)のモル比:0.05〜2モル/モルの範囲内、好ましくは0.1〜1.8モル/モルの範囲内、より好ましくは0.15〜1.5モル/モルの範囲内;
・ 酢酸対触媒前駆体の第VIB族からの含浸させられる元素(単数種または複数種)のモル比:0.1〜5モル/モルの範囲内、好ましくは0.5〜4モル/モルの範囲内、より好ましくは1.3〜3モル/モルの範囲内、非常に好ましくは1.5〜2.5モル/モルの範囲内。
以下の実施例により、「酸化物の形態にある触媒/添加物含有触媒」の連結を用いる本発明による水素化処理方法は、添加物含有触媒のみを用いる方法と比較して改善された活性および改善された安定性を有することが実証される。
以下の4種の触媒が調製された:
・ 触媒A:焼成NiMoP/アルミナ触媒
・ 触媒B:焼成CoMoP/アルミナ触媒
・ 触媒C:酢酸およびコハク酸ジメチルで補給された(後含浸)NiMoP/アルミナ触媒
・ 触媒D:クエン酸で補給された(共含浸)CoMoP/アルミナ触媒
(担体の調製)
超微細平板状ベーマイトからなるマトリクスまたはアルミナゲルが用いられた。Condea Chemie GmbHによって販売されたものである。このゲルは、66%硝酸を含有する水溶液と混合され(乾燥ゲルの重量(g)当たり7重量%の酸)、次いで、15分にわたって混合された。この混合の終わりに、得られたペースト状物は、1.6mmに等しい径を有する円筒状のオリフィスを有するダイ中に通された。押出物は、次いで、120℃で終夜乾燥させられ、乾燥空気の重量(kg)当たり水50gを含有する湿潤空気中、600℃で2時間にわたって焼成された。それ故に、担体の押出物が得られた。このものの比表面積は、300m2/gであった。X線回折分析により、担体は、低結晶性の立方晶系ガンマアルミナのみからなることが表された。
ニッケルをベースとする触媒Aの場合、ニッケル、モリブデンおよびリンが、押出物の形態にある上記に記載されたアルミナ担体に加えられた。含浸溶液は、リン酸水溶液中に酸化モリブデンおよびヒドロキシ炭酸ニッケルを高温溶解させることによって調製された。これは、最終触媒における乾燥物の量に対するニッケルおよびモリブデンの酸化物の重量%としておよび無水リン酸の重量%として表される約4/22/5の配合を生じさせることを目的としたものである。乾式含浸の後、押出物は、水飽和雰囲気中で8時間にわたって熟成させられ、次いで、それらは、90℃で終夜乾燥させられた。2時間にわたる450℃での焼成の結果、触媒Aが得られた。
コバルトをベースとする触媒Bの場合、押出物の形態にある上記に記載されたアルミナ担体にコバルト、モリブデンおよびリンが加えられた。含浸溶液は、リン酸水溶液中に酸化モリブデンおよび炭酸コバルトを高温溶解させることによって調製された。これは、最終触媒における乾燥物の量に対するコバルトおよびモリブデンの酸化物の重量%としておよび無水リン酸の重量%として表される約4/22/5の配合を生じさせることを目的としたものである。乾式含浸の後、押出物は、水飽和雰囲気中、8時間にわたって熟成させられ、次いで、それらは、90℃で終夜乾燥させられた。450℃での2時間にわたる焼成の結果、触媒Bが得られた。
ニッケルをベースとする触媒Cの場合、押出物の形態にある上記に記載されたアルミナ担体にニッケル、モリブデンおよびリンが加えられた。含浸溶液は、リン酸水溶液中に酸化モリブデンおよびヒドロキシ炭酸ニッケルを高温溶解させることによって調製された。これは、最終触媒の乾燥物の量に対するニッケルおよびモリブデンの酸化物の重量%としておよび無水リン酸の重量%として表される約5/25/6の配合を得ることを目的としたものである。乾式含浸の後、押出物は、水飽和雰囲気中、8時間にわたって熟成させられ、次いで、それらは、90℃で終夜乾燥させられた。触媒Cのための乾燥済み含浸担体は、次いで、コハク酸ジメチル(DMSU)および酢酸(純度75%)の混合物を含有する溶液の乾式含浸によって補給された。モル比は、以下の通りであった:DMSU/Mo=0.85モル/モル、DMSU/酢酸=0.5モル/モル。次に、触媒は、空気中、3時間にわたる20℃での熟成工程を経た後、フラッシュ床タイプのオーブンにおいて、120℃で3時間にわたって乾燥させられた。
コバルトをベースとする触媒Dの場合、押出物の形態にある上記に記載されたアルミナ担体にコバルト、モリブデンおよびリンが加えられた。含浸溶液は、リン酸水溶液中に酸化モリブデンおよび水酸化コバルトおよびクエン酸を高温溶解させることによって調製された。これは、最終触媒の乾燥物の量に対するコバルトおよびモリブデンの酸化物の重量%としておよび無水リン酸の重量%として表される約4/22/5の配合を得ることを目的としたものである。モリブデンに対するモル比として表される、クエン酸の量は、次の通りであった:クエン酸/Mo=0.4モル/モル。乾式含浸の後、押出物は、水飽和雰囲気中、8時間にわたって熟成させられ、次いで、それらは、90℃で終夜乾燥させられ、次いで、フラッシュ床タイプのオーブン中、140℃で3時間にわたって乾燥させられた。
用いられる供給原料は、常圧蒸留から得られたディーゼル(直留)70体積%と285℃のWATを有するコーカーガス30体積%との混合物であった。供給原料の特徴は、以下の通りであった:密度(15℃)0.8486、硫黄1.06重量%、窒素410重量ppm、塩基性窒素200重量ppm、芳香族化合物(UV)29重量%。
− IP: 150℃
− 5%: 200℃
− 10%: 220℃
− 50%: 283℃
− 70%: 307℃
− 90%: 337℃
試験は、固定フラッシュ床を有する等温試験反応器において行われ、流体は、底部から頂部に移動した。反応器は、触媒A、B、CおよびDの種々の連結を評価するために2個の触媒帯域を含んでいた。供給原料は、最初に、第1の触媒が装填された第1の帯域上を、次いで、第2の触媒が装填された第2の帯域上を通過した。
・ 触媒A(焼成NiMoP):HDN(%)=70%、残留窒素含有率(全体)は、150ppm程度のものであり、主として、非塩基性のカルバゾール種の形態にあった;
・ 触媒B(焼成CoMoP):HDN(%)=67%
・ 触媒C(DMSU/酢酸で補給されたNiMoP):HDN(%)=63%
・ 触媒D(クエン酸で補給されたCoMoP):HDN(%)=58%。
Claims (15)
- 窒素含有化合物を150重量ppm超の量で含有し、かつ、250〜380℃の範囲内の加重平均温度を有する炭化水素供給原料の水素化処理方法であって、以下の工程:
a) 前記炭化水素供給原料を、水素の存在下に、少なくとも1種の第1の触媒と接触させる工程であって、該第1の触媒は、アルミナ担体と、リンと、酸化物の形態にある、第VIB族からの少なくとも1種の金属および酸化物の形態にある、第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相とを含み、前記第1の触媒は、少なくとも1回の焼成工程を含む方法に従って調製されたものである、工程;
b) 工程a)において得られた流出物を、水素の存在下に、少なくとも1種の第2の触媒と接触させて水素化処理された流出物を得る工程であって、該第2の触媒は、アルミナ担体と、リンと、第VIB族からの少なくとも1種の金属および第VIII族からの少なくとも1種の金属によって形成された活性相と、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを含み、前記第2の触媒は、以下の工程:
i) 第VIB族からの金属の少なくとも1種の成分と、第VIII族からの金属の少なくとも1種の成分と、リンと、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物とを、担体と接触させて、触媒前駆体を得る、工程;
ii) 工程i)から得られた前記触媒前駆体を200℃未満の温度で乾燥させるが、続けて、焼成は行わない、工程
を含む方法に従って調製されたものである、工程
を含む、方法。 - 工程a)またはb)の触媒のために、第VIB族からの金属は、モリブデンであり、第VIII族からの金属は、コバルト、ニッケルおよびこれらの2種の元素の混合から選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程a)またはb)の触媒のために、第VIB族からの金属の量は、全触媒重量に対する第VIB族からの金属の酸化物の重量で5〜40%の範囲内であり、第VIII族からの金属の量は、全触媒重量に対する第VIII族からの金属の酸化物の重量で1〜10%の範囲内であり、リンの量は、全触媒重量に対するP2O5の重量で0.1〜10%の範囲内である、請求項1または2に記載の方法。
- 工程a)またはb)の触媒は、ホウ素およびフッ素およびホウ素およびフッ素の混合から選択される少なくとも1種のドーパントをさらに含有する、請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。
- 有機化合物は、カルボン酸、アルコール、アルデヒド、エステル、アミン、アミノカルボン酸、アミノアルコール、ニトリルまたはアミドから選択される1種以上である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 有機化合物は、エチレングリコール、グリセロール、ポリエチレングリコール(200〜1500の分子量を有する)、アセトフェノン、2,4−ペンタンジオン、ペンタノール、酢酸、マレイン酸、シュウ酸、酒石酸、ギ酸、クエン酸およびコハク酸C1−C4ジアルキルから選択される1種以上である、請求項5に記載の方法。
- 有機化合物は、コハク酸C1−C4ジアルキルと酢酸との組合せを少なくとも含む、請求項5に記載の方法。
- 有機化合物は、クエン酸を少なくとも含む、請求項5に記載の方法。
- 工程a)またはb)の触媒は、硫化工程も経たものである、請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
- 供給原料中の塩基性窒素の量は、50ppm以上である、請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
- 供給原料は、接触分解、コーカーまたはビスブレーキングから得られた供給原料である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の方法。
- 工程a)およびb)のそれぞれが行われる際の温度は、180〜450℃の範囲内であり、その際の圧力は、0.5〜10MPaの範囲内であり、その際の毎時空間速度は、0.1〜20h−1の範囲内であり、標準の温度および圧力の条件下に測定される水素の体積/液体供給原料の体積として表される、水素/供給原料の比は、50〜2000L/Lの範囲内である、請求項1〜11のいずれか1つに記載の方法。
- 工程a)は、体積V1を占める、第1の触媒を含有する第1の帯域において行われ、工程b)は、体積V2を占める、第2の触媒を含有する第2の帯域において行われ、体積の分配V1/V2は、第1および第2の帯域それぞれについて10体積%/90体積%〜50体積%/50体積%の範囲内である、請求項1〜12のいずれか1つに記載の方法。
- 工程b)の工程i)は、以下の工程:
i’) アルミナ担体に、第VIB族からの少なくとも1種の金属、第VIII族からの少なくとも1種の金属および前記リンを含有する少なくとも1種の溶液を含浸させて、含浸済み担体を得る工程;
i’’) 工程i’)において得られた含浸済み担体を180℃未満の温度で乾燥させるが、続けて焼成は行わず、乾燥済み含浸済み担体を得る工程;
i’’’) 工程i’’)において得られた乾燥済み含浸済み担体に、酸素および/または窒素を含有する少なくとも1種の有機化合物を含む含浸溶液を含浸させて、含浸済み触媒前駆体を得る工程;
i’’’’) 工程i’’’)において得られた含浸済み触媒前駆体を熟成させて、前記触媒前駆体を得る工程
を連続して含む、請求項1〜13のいずれか1つに記載の方法。 - 工程a)において得られた流出物は、重質フラクションと、工程a)の間に形成されたH2SおよびNH3を含有する軽質フラクションとを分離するための分離工程を経、前記重質フラクションが工程b)に導入される、請求項1〜14のいずれか1つに記載の方法。
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