JP2019098333A - 特定の前駆体を含む溶液からのizm−2をベースとする触媒の調製方法およびパラフィン系供給原料の異性化のための使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゼオライトIZM−2によって構成される酸機能基と、白金およびパラジウムから選ばれる、周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を含む水素化機能基と、マトリクスとを含む二機能性触媒を調製する方法であって、少なくとも以下の工程:
i) ゼオライトIZM−2をマトリクスにより成形することにより、触媒のための担体を調製する工程であって、ゼオライトの重量百分率が担体の重量に対して有利には1%〜50%になるようにする、工程、
ii) 工程i)において調製された担体に、少なくとも以下の化合物:
・ 式Pt(NH3)4(OH)2、Pt(NH3)4(NO3)2またはPt(NH3)4X2の白金(II)テトラミン塩、式Pt(NH3)6X4の白金(IV)ヘキサミン塩、式(PtX(NH3)5)X3の白金(IV)ハロペンタミン塩、式PtX4(NH3)2の白金N−テトラハロジアミン塩;および式H(Pt(acac)2X)のハロゲン化化合物から選ばれる少なくとも1種のアンモニア性化合物;パラジウム(II)塩Pd(NH3)4SO4またはPd(NH3)4X2(式中、Xは、塩素、フッ素、臭素およびヨウ素から選ばれるハロゲンであり、Xは、好ましくは塩素であり、「acac」は、(実験式C5H7O2の)アセチルアセトナート基、アセチルアセトナート誘導体を示す)、および
・ 硝酸アンモニウムNH4NO3、塩化アンモニウムNH4Cl、水酸化アンモニウムNH4OH、重炭酸アンモニウムNH4HCO3および酢酸アンモニウムNH4H3C2O2から単独または混合物で選ばれる少なくとも1種のアンモニウム塩、
を含み、
・ アンモニウム塩と貴金属との間のモル比が0.1〜400である、
水溶液を含浸させることによって、周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を沈着させる工程
を含む方法に関する。
本発明によると、本発明は、ゼオライトIZM−2によって構成される酸機能基と、白金およびパラジウムから単独または混合物で選択される、周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を含む水素化機能基と、マトリクスとを含む二機能性触媒の調製方法に関する。
本発明によると、本方法は、触媒のための担体を調製する工程i)を含み、これは、ゼオライトIZM−2の重量百分率が担体の重量に対して有利には1%〜50%になるように、マトリクスによりゼオライトIZM−2を成形することによって行われる。
本発明による方法において用いられる触媒のための担体は、有利には、当業者に知られているあらゆる技術を介して成形されてよい。成形処理は、有利には、例えば、押出、ペレット化、滴下凝固(油滴)法、回転板上の造粒によってまたは当業者に周知である任意の他の方法を介して行われてよい。このようにして得られた担体は、種々の形状およびサイズにあってよい。好ましくは、工程i)は、ブレンド処理−押出(blending-extrusion)によって行われる。
成形工程i)の結果としてこのように得られた担体は、有利には、乾燥工程に付されてよい。前記乾燥工程は、有利には、当業者に知られているあらゆる技術を介して行われる。
前記担体は、場合によっては乾燥させられており、このものは、次いで、好ましくは、焼成工程を経る。
焼成された担体の特性、特に表面組織特性(textural properties)を改善するために後焼成処理が行われてもよい。
本発明によると、成形工程i)の後に水素化脱水素化機能基の沈着が行われる。
・ 式Pt(NH3)4(OH)2、Pt(NH3)4(NO3)2またはPt(NH3)4X2の白金(II)テトラミン塩、式Pt(NH3)6X4の白金(IV)ヘキサミン塩;式(PtX(NH3)5)X3の白金(IV)ハロペンタミン塩;式PtX4(NH3)2の白金N−テトラハロジアミン塩;および式H(Pt(acac)2X)のハロゲン化化合物;パラジウム(II)塩であるPd(NH3)4SO4またはPd(NH3)4X2から選ばれる少なくとも1種のアンモニア性化合物(式中、Xは、塩素、フッ素、臭素およびヨウ素から選ばれるハロゲンであり、Xは、好ましくは塩素であり、「acac」は、(実験式C5H7O2の)アセチルアセトナート基、アセチルアセトナート誘導体を示す)、および
・ 硝酸アンモニウムNH4NO3、塩化アンモニウムNH4Cl、水酸化アンモニウムNH4OH、重炭酸アンモニウムNH4HCO3および酢酸アンモニウムNH4H3C2O2から単独または混合物で選ばれる少なくとも1種のアンモニウム塩
を含み、
・ アンモニウム塩と貴金属との間のモル比は、0.1〜400である
水溶液を含浸させることによって行うものである。
− 含浸させられるべき担体の細孔容積を蒸留水により満たし、少なくとも30分にわたって熟成させる;
− 含浸溶液と接触させた状態に担体を置き、溶液の容積対担体の質量の比は、担体の重量(グラム)当たり溶液2〜150mL、好ましくは4〜100mL、非常に好ましくは5〜80mLであり、時間は、5分〜48時間、好ましくは15分〜36時間、非常に好ましくは30分〜24時間にわたり、その際の温度は、10〜95℃、好ましくは15〜90℃、非常に好ましくは20〜85℃である。
− 本発明によるゼオライトIZM−2:1重量%〜50重量%、好ましくは2重量%〜45重量%、一層より好ましくは3重量%〜40重量%、
− 元素周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の金属、好ましくは白金:0.01重量%〜4重量%、好ましくは0.05重量%〜2重量%、
− 場合による、第IIIA族、第IVA族および第VIIB族からの金属によって形成される群から選ばれる少なくとも1種の追加金属:0.01重量%〜2重量%、好ましくは0.05重量%〜1重量%、
− 場合による、硫黄;その含有率は、硫黄のモル数対第VIII族からの金属(1種または複数種)のモル数の比が好ましくは0.3〜20になるようになされる、
− 少なくとも1種のマトリクス、好ましくは、アルミナ:触媒中の100%への残部を提供する
を含み、好ましくは、これらから構成される。
本発明の主題は、パラフィン系供給原料の異性化のための方法であって、前記パラフィン系供給原料を触媒反応器において本発明による少なくとも前記触媒と接触させて置くことを含む、方法でもある。
− 温度は200℃〜500℃、好ましくは210℃〜450℃、一層より好ましくは220℃〜430℃である;
− 水素の分圧は、0.3〜5.5MPa、好ましくは0.4〜4.8MPaである;
− 全圧は、0.45〜7MPa、好ましくは0.6〜6MPaである;および
− 供給原料空間速度は、触媒の重量(キログラム)当たりかつ時間当たりの導入される供給原料の重量(kg)で表されて、0.25〜30h−1、好ましくは1〜10h−1、一層より好ましくは2〜6h−1である。
(実施例1:ゼオライトIZM−2の合成)
ゼオライトIZM−2を、特許FR 2 918 050 Bの教示に従って合成した。Aldrichにより販売されている商品名Ludox(登録商標) HS-40の下に知られているコロイドシリカ懸濁液が、水酸化ナトリウム(Prolabo)、1,6−ビス(メチルピペリジニウム)ヘキサン・ジブロミド構造化剤、水酸化アルミニウム(Aldrich)および脱イオン水からなる溶液に組み入れられる。この混合物のモル組成は以下の通りである:1SiO2;0.0060Al2O3;0.1666Na2O;0.1666 1,6−ビス(メチルピペリジニウム)ヘキサン;33.3333H2O。この混合物は、30分にわたって激しく撹拌される。この混合物は、次いで、均質化の後に、Parrオートクレーブに移される。このオートクレーブは、5日にわたって170℃に、スピンドル撹拌(30rpm)を伴って加熱される。得られた生成物は、ろ過され、中性のpHに達するように脱イオン水により洗浄され、次いで、オーブン中100℃で終夜乾燥させられる。この固体は、次いで、マッフル炉に導入され、構造化剤を除去するように焼成される。焼成サイクルは、200℃までの温度上昇、この温度での2時間の段階、550℃までの温度上昇、その後の、この温度での8時間の段階、最終の室温への回復を含む。温度上昇は、2℃/分の率で行われる。こうして得られた固体は、次いで、硝酸アンモニウム水溶液(固体の重量(グラム)当たり溶液10mL、硝酸アンモニウムの濃度:3M)中2時間にわたって還流され、ナトリウムアルカリカチオンはアンモニウムイオンと交換される。この還流工程は、新鮮な硝酸アンモニウム溶液により4回行われ、この固体は、次いで、ろ別され、脱イオン水により洗浄され、オーブン中100℃で終夜乾燥させられる。最終的に、ゼオライトをそれの酸(プロトン化H+)型で得るために、焼成の工程が、550℃で10時間にわたって(温度上昇率は2℃/分である)、横断床において乾燥空気(時間当たりかつ固体の重量(グラム)当たり2標準リットル)下に行われる。このようにして得られた固体は、X線回折によって分析され、ゼオライトIZM−2によって構成されているとして確認された。27Al NMR、蛍光X線およびICP法を介した特徴付けにより、IZM−2について以下の結果が提供される:
− 六配位アルミニウム原子AlVIの重量百分率:5%、
− ケイ素のモル数をネットワークアルミニウムのモル数で除算して得られる比(モル/モル)、Si/Al:72、
− ナトリウムのモル数をネットワークアルミニウムのモル数で除算して得られる比(モル/モル)、Na/Al:0.03。
IZM−2/アルミナ担体は、実施例1において調製されたゼオライトIZM−2とAxens社によって提供されるGA7001アルミナゲルとのブレンド処理・押出によって得られる。ブレンドされたペースト状物は、1.8mm径の3葉ダイ中に押し出される。オーブン中110℃で終夜乾燥させた後、この押出物は、500℃で2時間にわたって(温度上昇率:5℃/分)、横断床において、乾燥空気(時間当たりかつ固体の重量(グラム)当たり2標準リットル)下に焼成される。焼成後の担体上のゼオライトIZM−2の重量含有率は、25重量%である。
触媒Aは、ゼオライトIZM−2と、白金と、アルミナマトリクスとを含む触媒である。この触媒の調製は、実施例2において記載されたIZM−2/アルミナ担体に、塩化白金テトラミンPt(NH3)4Cl2および硝酸アンモニウムNH4NO3を含有する水溶液を過剰含浸させることによって行われる。硝酸アンモニウムと白金との間のモル比は120である。溶液中の塩化白金テトラミンの濃度は、1.54×10−3モル/Lであり、硝酸アンモニウムの濃度は、1.84×10−1モル/Lである。
− 室温から500℃までの5℃/分での温度上昇;
− 500℃での2時間の段階;
− 室温への低下。
触媒Bは、ゼオライトIZM−2と、白金と、アルミナマトリクスとを含む触媒である。この触媒の調製は、実施例2において調製されたIZM−2/アルミナ担体に、塩化白金テトラミンPt(NH3)4Cl2および硝酸アンモニウムNH4NO3を含有する水溶液を過剰含浸させることによって行われる。硝酸アンモニウムと白金との間のモル比は120である。溶液中の塩化白金テトラミンの濃度は9.62×10−4モル/Lであり、硝酸アンモニウムの濃度は1.15×10−1モル/Lである。
− 室温から500℃への5℃/分での温度上昇;
− 500℃での2時間の段階;
− 室温への降下。
触媒Cは、ゼオライトIZM−2と、白金と、アルミナマトリクスとを含む触媒である。この触媒の調製は、実施例2において調製されたIZM−2/アルミナ担体に、塩化白金テトラミンPt(NH3)4Cl2を含有する水溶液を乾式含浸させることにより行われる。含浸溶液中にアンモニウム塩は存在しない。担体20gが典型的には用いられ、回転バレル(rotating barrel)において乾式含浸させられる。含浸の後、この固体は、熟成のため最短5時間にわたって試験所の空気中で静置され、次いで、オーブン中110℃で終夜乾燥させられ、最後に、乾燥空気(時間当たりかつ固体の重量(グラム)当たり2標準リットル)の流れの下に、管状オーブン中、以下の条件下に焼成工程が行われる:
− 室温から500℃への5℃/分の温度上昇;
− 500℃での2時間の段階;
− 室温への降温。
触媒Dは、ゼオライトIZM−2と、白金と、アルミナマトリクスとを含む触媒である。この触媒の調製は、実施例2において調製されたIZM−2/アルミナ担体に、ヘキサクロロ白金酸を含有する水溶液を過剰含浸させることにより行われる。この溶液中のヘキサクロロ白金酸の濃度は、2.55×10−3モル/Lである。
− 室温から500℃への5℃/分での温度上昇;
− 500℃での2時間の段階;
− 室温への降温。
触媒Eは、ゼオライトIZM−2と、白金と、アルミナマトリクスとを含む触媒である。この触媒の調製は、実施例2において調製されたIZM−2/アルミナ担体に、ヘキサクロロ白金酸を含有する水溶液を過剰含浸させることによって行われる。この溶液中のヘキサクロロ白金酸の濃度は、1.28×10−3モル/Lである。
− 室温から500℃への5℃/分での温度上昇;
− 500℃での2時間の段階;
− 室温への降温。
n−ヘキサデカンからなるパラフィン系供給原料の異性化において触媒を試験した。固定床反応器を用いかつ再循環を伴わない下降流で作動させてマイクロ単位で試験を行った。炭化水素ベースの流出物の分析は、ガスクロマトグラフィーによってオンラインで行われる。一旦ユニットに装填されたところで、触媒は、以下の条件下、窒素下に乾燥させる第1の工程を経る:
− 窒素流量:時間当たりかつ触媒の重量(グラム)当たり2標準リットル、
− 全圧:0.1MPa、
− 室温から150℃への温度上昇率:5℃/分、
− 150℃での30分にわたる段階。
− 水素流量:時間当たりかつ触媒の重量(グラム)当たり5標準リットル、
− 全圧:1.1MPa、
− 150℃から450℃への温度上昇率:5℃/分、
− 450℃での1時間にわたる段階。
− 供給原料の空間速度は、時間当たりかつ触媒の重量(グラム)当たりn−ヘキサデカン2gである、
− 水素対n−ヘキサデカンのモル比は10である、
− 全圧は1.1MPaである。
Claims (15)
- ゼオライトIZM−2によって構成される酸機能基と、白金およびパラジウムから選ばれる周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を含む水素化機能基と、マトリクスとを含む二機能性触媒を調製する方法であって、少なくとも以下の工程:
i) マトリクスによりゼオライトIZM−2を成形することによって触媒のための担体を調製する工程、
ii) 周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を沈着させる工程であって、工程i)において調製された担体に、水溶液を含浸させることによって行われ、該水溶液は、
・ 式Pt(NH3)4(OH)2、Pt(NH3)4(NO3)2またはPt(NH3)4X2の白金(II)テトラミン塩、式Pt(NH3)6X4の白金(IV)ヘキサミン塩;式(PtX(NH3)5)X3の白金(IV)ハロペンタミン塩;式PtX4(NH3)2の白金N−テトラハロジアミン塩;および式H(Pt(acac)2X)のハロゲン化化合物;式Pd(NH3)4SO4またはPd(NH3)4X2のパラジウム(II)塩から選ばれる少なくとも1種のアンモニア性化合物であって、Xは、塩素、フッ素、臭素およびヨウ素から選ばれるハロゲンであり、「acac」は、アセチルアセトナート基を示す、化合物、および
・ 硝酸アンモニウムNH4NO3、塩化アンモニウムNH4Cl、水酸化アンモニウムNH4OH、重炭酸アンモニウムNH4HCO3および酢酸アンモニウムNH4H3C2O2から単独または混合物で選ばれる少なくとも1種のアンモニウム塩
を含み、
・ アンモニウム塩と貴金属との間のモル比は、0.1〜400である
工程
を含む方法。 - ブレンド処理−押出によって工程i)を行う、請求項1に記載の方法。
- 工程i)において用いられる前記マトリクスは、アルミナである、請求項1または2に記載の方法。
- 工程i)の結果として得られた担体を、50〜180℃の温度で行われる乾燥工程に付す、請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。
- Xは塩素である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 工程ii)における担体の含浸を、前記溶液の「乾式」含浸または過剰含浸の方法を介して行う、請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。
- 工程ii)からの水溶液は、式Pt(NH3)4(OH)2、Pt(NH3)4(NO3)またはPt(NH3)4X2の白金(II)テトラミン塩、式Pt(NH3)6X4の白金(IV)ヘキサミン塩;式(PtX(NH3)5)X3の白金(IV)ハロペンタミン塩;式PtX4(NH3)2の白金N−テトラハロジアミン塩;および式H(Pt(acac)2X)のハロゲン化化合物から選ばれるアンモニア性化合物を含み;Xおよび「acac」は、上記の意味を有する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
- 前記溶液は、式Pt(NH3)4(OH)2、Pt(NH3)4(NO3)またはPt(NH3)4X2の白金(II)テトラミン塩から選ばれるアンモニア性化合物を含む、請求項7に記載の方法。
- 工程ii)からの水溶液または工程ii)のものとは異なる水性含浸溶液は、ガリウム、インジウム、スズおよびレニウムから選ばれる元素周期律表の第IIIA族、第IVA族および第VIIB族からの金属の前駆体を含む、請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
- アンモニウム塩と貴金属との間のモル比は、工程ii)からの溶液において0.3〜150である、請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
- ゼオライトIZM−2によって構成される酸機能基と、白金およびパラジウムから選ばれる周期律表の第VIII族からの少なくとも1種の貴金属を含む水素化機能基と、マトリクスとを含み、請求項1〜10のいずれかの1つによる方法を介して得られる触媒。
- 9〜25個の炭素原子を含有するパラフィン系供給原料の異性化のための方法であって、前記パラフィン系供給原料を、少なくとも前記の請求項11による触媒と接触した状態に置く工程を含み、前記方法が行われる際の温度は、200℃〜500℃であり、水素の分圧は、0.3〜5.5MPaであり、全圧は、0.45〜7MPaであり、供給原料の空間速度は、触媒の重量(キログラム)当たりおよび時間当たりの導入される供給原料の重量(kg)で表されて、0.25〜30h−1である、方法。
- 前記パラフィン系供給原料を、植物油、藻類からの油すなわち藻類油、魚油および植物または動物起源の脂肪、またはこのような供給原料の混合物から選ばれる再生可能資源から生じさせる、請求項12に記載の方法。
- 前記パラフィン系供給原料を、前記再生可能資源の水素化処理によって生じさせる、請求項12または13に記載の方法。
- 前記パラフィン系供給原料は、フィッシャー・トロプシュルートを介して品質向上させる工程を含む方法を介して生じさせられたパラフィン系供給原料である、請求項12または13に記載の方法。
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