JP2018167196A - 炭化水素油の水素化脱硫触媒及び水素化脱硫触媒の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si、Ti及びAlを含む無機酸化物担体と、該無機酸化物担体に担持された、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属成分と、を含有し、前記無機酸化物担体におけるAlの含有量がAl2O3換算で50質量%以上、Siの含有量がSiO2換算で1.0〜10質量%、Tiの含有量がTiO2換算で12〜28質量%であり、前記無機酸化物担体の、紫外分光分析により測定されるTi由来の吸収ピークの吸収端波長が364nm以下である、炭化水素油の水素化脱硫触媒。
【選択図】図1
Description
本実施形態に係る水素化脱硫触媒は、無機酸化物担体と、無機酸化物担体に担持された金属成分とを含有する。
無機酸化物担体は、Si、Ti及びAlを含む。無機酸化物担体におけるAl2O3換算でのAlの含有量は、無機酸化物担体の全量基準で50質量%以上である。また、無機酸化物担体におけるSiO2換算でのSiの含有量は、無機酸化物担体の全量基準で1.0〜10質量%である。また、無機酸化物担体におけるTiO2換算でのTiの含有量は、無機酸化物担体の全量基準で12〜28質量%である。
本実施形態において、上記無機酸化物担体に担持される金属成分は、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種である。ここで、「第6族元素」、「第8族元素」、「第9族元素」及び「第10族元素」とは、IUPAC形式の長周期表(新周期表)に基づく名称である。なお、短周期表(旧周期表)に基づき、「第6族元素」は「第VIA族元素」と称されることもあり、「第8族元素」、「第9族元素」及び「第10族元素」は「第VIII族元素」と総称されることもある。第6族元素の金属成分としては、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等が挙げられ、第8族元素、第9族元素及び第10族元素の金属成分としては、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)等が挙げられる。これらの金属成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上述した本実施形態に係る水素化脱硫触媒の製造方法について説明する。本実施形態に係る水素化脱硫触媒の製造方法は、チタニウム鉱酸塩及び酸性アルミニウム塩を含む第一の水溶液と、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液とを混合して、pH6.5〜9.5の混合液とし、混合液中に析出した担体前駆体を得る工程(以下、「第1工程」ともいう)、担体前駆体を焼成して担体を得る工程(以下、「第2工程」ともいう)、及び、担体に、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属成分を担持して水素化脱硫触媒を得る工程(以下、「第3工程」ともいう)を備える。以下、それぞれの工程について説明する。
第1工程は、チタニウム鉱酸塩及び酸性アルミニウム塩を含む第一の水溶液と、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液とを混合して、pH6.5〜9.5の混合液とし、混合液中に析出した担体前駆体を得る工程である。ここで、第一の水溶液は、通常、酸性の水溶液であり、第二の水溶液は、通常、塩基性の水溶液である。
第2工程は、上記第1工程で得られた担体前駆体を焼成して担体(無機酸化物担体)を得る工程である。
第3工程は、上記第2工程で得られた担体(無機酸化物担体)に、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属成分を担持して水素化脱硫触媒を得る工程である。
<担体前駆体の調製>
容量が100Lのスチームジャケット付きのタンクに、Al2O3換算で22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液(日揮触媒化成株式会社製)8.16kgを入れ、イオン交換水41.0kgで希釈後、SiO2換算で5.0質量%のケイ酸ナトリウム溶液(AGCエスアイテック株式会社製;SiO2濃度24質量%)1.80kgを撹拌しながら添加し、60℃に加温して、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液を作製した。
得られた混合液を60℃で1時間撹拌した後、平板フィルターを用いて脱水し、さらに、0.3質量%アンモニア水溶液150Lで洗浄した。洗浄後のケーキ状態の担体前駆体aをAl2O3換算で10質量%となるようにイオン交換水で希釈した後、15質量%アンモニア水でpHを10.5に調整した。得られた希釈液を還流機付き熟成タンクに移し、撹拌しながら熟成温度95℃で10時間熟成した。熟成終了後の混合液を脱水し、スチームジャケットを備えた双腕式ニーダーにて練りながら所定の水分量まで濃縮捏和した。得られた捏和物を押出成型機にて直径が1.8mmの円柱形状に成型し、110℃で乾燥した。乾燥した成型品を、電気炉で550℃の温度で3時間焼成し、Si、Ti及びAlを含む無機酸化物担体aを得た。
次に、三酸化モリブデン(Climax社製;MoO3濃度99質量%)267gと炭酸コバルト(株式会社田中化学研究所製;CoO濃度61質量%)54gとを、イオン交換水500mlに懸濁させ、懸濁液を95℃で5時間、液容量が減少しないように適当な還流装置を施して加熱した後、リン酸(関東化学株式会社製;P2O5濃度62質量%)54gを加えて溶解させ、含浸液を作製した。得られた含浸液を、上記無機酸化物担体a1000gに噴霧含浸させた後、250℃で乾燥し、電気炉にて焼成温度550℃で1時間焼成して水素化脱硫触媒aを得た。
<担体前駆体の調製>
実施例1と同様の方法により、担体前駆体bが析出した混合液を得た。
無機酸化物担体の調製において、希釈液を還流機付き熟成タンクに移し、撹拌しながら10時間熟成する際の温度を65℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体bを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体bにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で77質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で20質量%含有されていた。また、無機酸化物担体bの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、351nmであった。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体bから水素化脱硫触媒bを得た。水素化脱硫触媒bにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒bの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒bの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<担体前駆体の調製>
容量が100Lのスチームジャケット付きのタンクに、Al2O3換算で22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液(日揮触媒化成株式会社製)7.99kgを入れ、イオン交換水42.0kgで希釈後、SiO2換算で5.0質量%のケイ酸ナトリウム溶液(AGCエスアイテック株式会社製;SiO2濃度24質量%)1.80kgを撹拌しながら添加し、60℃に加温して、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液を作製した。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体cから無機酸化物担体cを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体cにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で72質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で25質量%含有されていた。また、無機酸化物担体cの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、359nmであった。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体cから水素化脱硫触媒cを得た。水素化脱硫触媒cにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒cの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒cの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<担体前駆体の調製>
容量が100Lのスチームジャケット付きのタンクに、Al2O3換算で22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液(日揮触媒化成株式会社製)8.32kgを入れ、イオン交換水39.0kgで希釈後、SiO2換算で5.0質量%のケイ酸ナトリウム溶液(AGCエスアイテック株式会社製;SiO2濃度24質量%)1.80kgを撹拌しながら添加し、60℃に加温して、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液を作製した。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体dから無機酸化物担体dを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体dにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で82質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で15質量%含有されていた。また、無機酸化物担体dの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、335nmであった。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体dから水素化脱硫触媒dを得た。水素化脱硫触媒dにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒dの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒dの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<担体前駆体の調製>
実施例1と同様の方法により、担体前駆体eが析出した混合液を得た。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体eから無機酸化物担体eを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体eにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で77質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で20質量%含有されていた。また、無機酸化物担体eの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、346nmであった。
三酸化モリブデン(Climax社製;MoO3濃度99質量%)272gと炭酸ニッケル(正同化学工業株式会社製;NiO濃度55質量%)37gと炭酸コバルト(株式会社田中化学研究所製;CoO濃度61質量%)55gとを、イオン交換水500mlに懸濁させ、懸濁液を95℃で5時間、液容量が減少しないように適当な還流装置を施して加熱した後、リン酸(関東化学株式会社製;P2O5濃度62質量%)55gを加えて溶解させ、含浸液を作製した。
<担体前駆体の調製>
容量が100Lのスチームジャケット付きのタンクに、Al2O3換算で22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液(日揮触媒化成株式会社製)8.49kgを入れ、イオン交換水37.0kgで希釈後、SiO2換算で5.0質量%のケイ酸ナトリウム溶液(AGCエスアイテック株式会社製;SiO2濃度24質量%)1.80kgを撹拌しながら添加し、60℃に加温して、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液を作製した。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体fから無機酸化物担体fを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体fにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で87質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で10質量%含有されていた。また、無機酸化物担体fの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、326nmであった。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体fから水素化脱硫触媒fを得た。水素化脱硫触媒fにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒fの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒fの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<担体前駆体の調製>
容量が100Lのスチームジャケット付きのタンクに、Al2O3換算で22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液(日揮触媒化成株式会社製)7.82kgを入れ、イオン交換水44.0kgで希釈後、SiO2換算で5.0質量%のケイ酸ナトリウム溶液(AGCエスアイテック株式会社製;SiO2濃度24質量%)1.80kgを撹拌しながら添加し、60℃に加温して、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液を作製した。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体gから無機酸化物担体gを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体gにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で67質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で30質量%含有されていた。また、無機酸化物担体gの吸収端波長を実施例1と同様の方法で算出したところ、379nmであった。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体gから水素化脱硫触媒gを得た。水素化脱硫触媒gにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒gの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒gの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<担体前駆体の調製>
実施例1と同様の方法により、第二の水溶液及び第一の水溶液を作製した。
続いて、第二の水溶液が入ったタンクに、ローラーポンプを用いて第一の水溶液をpHが7.2となるまで一定速度で10分間かけて添加し、担体前駆体(水和物)hが析出した混合液(スラリー)を得た。なお、溶液Aと溶液Bとを混合してから、第一の水溶液の第二の水溶液への添加が完了するまでの時間は90分であった。
実施例1と同様の方法により、担体前駆体hから無機酸化物担体hを作製し、性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))を測定した。無機酸化物担体hにおいては、いずれも担体全量基準で、AlがAl2O3換算で77質量%、SiがSiO2換算で3.0質量%、TiがTiO2換算で20質量%含有されていた。
実施例1と同様の方法により、無機酸化物担体hから水素化脱硫触媒hを得た。水素化脱硫触媒hにおける金属成分は、いずれも該触媒全量基準で、MoO3が20質量%、CoOが2.5質量%、P2O5が2.5質量%含有されていた。また、実施例1と同様の方法により、水素化脱硫触媒hの性状(細孔容積(PV)及び比表面積(SA))、並びに水素化脱硫触媒hの水素化脱硫活性試験及び水素化脱硫活性の安定性試験を行った。表1に各性状をまとめて示す。
<無機酸化物担体の紫外可視光拡散反射スペクトルの測定及び吸収端の算出>
紫外可視光分光光度計(日本分光株式会社製;V−660)を用いて、拡散反射測定用の積分球ユニットISV−772を装着し、以下のようにして紫外可視光拡散反射スペクトルを測定した。
細孔容積(PV)は、水のポアフィリング法により測定・算出した。
比表面積(SA)は、BERSORP−mini(マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名)を用い、窒素吸着によるBET法により測定・算出した。
<水素化脱硫活性試験>
水素化脱硫触媒を充填した反応管を固定床流通式水素化脱硫装置に取り付けた。その後、硫黄分濃度が1質量%の炭化水素油を用いて触媒層平均温度300℃、水素分圧6.0MPa、液空間速度1.0h−1、水素/油比200NL/Lの条件下で、5時間以上触媒の予備硫化を行った。
原料油 :直留軽油(沸点範囲:215〜363℃)
15℃での密度:0.8515g/cm3
硫黄分 :1.09質量%
窒素分 :120質量ppm
反応温度 :330℃(運転開始後1日〜3日)
335℃(運転開始後4日〜6日)
340℃(運転開始後7日〜9日)
345℃(運転開始後10日〜12日)
350℃(運転開始後13日〜15日)
液空間速度:1.36hr−1
水素圧力 :6.0MPa
水素/油比:200NL/L
水素化脱硫触媒を充填した反応管を固定床流通式水素化脱硫装置に取り付けた。その後、硫黄分濃度が1質量%の炭化水素油を用いて触媒層平均温度300℃、水素分圧4.5MPa、液空間速度1.0h−1、水素/油比200NL/Lの条件下で、5時間以上触媒の予備硫化を行った。
原料油 :直留軽油(沸点範囲:215〜363℃)
15℃での密度:0.8515g/cm3
硫黄分 :1.09質量%
窒素分 :120質量ppm
反応温度 :360℃
液空間速度 :1.39hr−1
水素圧力 :4.5MPa
水素/油比 :250NL/L
細孔容積(PV)は、水のポアフィリング法により測定・算出した。
比表面積(SA)は、BERSORP−mini(マイクロトラック・ベル株式会社製、商品名)を用い、窒素吸着によるBET法により測定・算出した。
Claims (7)
- Si、Ti及びAlを含む無機酸化物担体と、該無機酸化物担体に担持された、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属成分と、を含有し、
前記無機酸化物担体におけるAlの含有量がAl2O3換算で50質量%以上、Siの含有量がSiO2換算で1.0〜10質量%、Tiの含有量がTiO2換算で12〜28質量%であり、
前記無機酸化物担体の、紫外分光分析により測定されるTi由来の吸収ピークの吸収端波長が364nm以下である、炭化水素油の水素化脱硫触媒。 - 比表面積(SA)が150m2/g以上であり、細孔容積(PV)が0.30ml/g以上である、請求項1に記載の水素化脱硫触媒。
- 前記金属成分が、モリブデン、タングステン、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の水素化脱硫触媒。
- 前記金属成分の含有量が、酸化物換算で1〜35質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素化脱硫触媒。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の水素化脱硫触媒の製造方法であって、
チタニウム鉱酸塩及び酸性アルミニウム塩を含む第一の水溶液と、塩基性アルミニウム塩を含む第二の水溶液とを混合して、pH6.5〜9.5の混合液とし、前記混合液中に析出した担体前駆体を得る工程、
前記担体前駆体を焼成して担体を得る工程、及び、
前記担体に、第6族元素、第8族元素、第9族元素及び第10族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属成分を担持して前記水素化脱硫触媒を得る工程、
を備え、
前記第一の水溶液及び/又は前記第二の水溶液がケイ酸イオンを含む、方法。 - 前記第一の水溶液が60℃以下で調製される、請求項5に記載の方法。
- 前記チタニウム鉱酸塩と前記酸性アルミニウム塩とを混合してから、前記第一の水溶液と第二の水溶液とを混合するまでの時間が60分以内である、請求項5又は6に記載の方法。
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