JP2020508280A - マグネシウム改質y型分子篩、その生成方法、およびそれを含む触媒 - Google Patents
マグネシウム改質y型分子篩、その生成方法、およびそれを含む触媒 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(1)NaY分子篩を希土類塩溶液と接触させてイオン交換反応を行い、酸化ナトリウムの含有量が低減された、希土類改質Y型分子篩を得る工程と、
(2)上記工程(1)で得られた上記Y型分子篩を、約30体積%〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気下において、約350〜480℃の温度で約4.5時間〜約7時間焙焼することにより、格子定数が低減されたY型分子篩を得る工程と、
(3)SiCl4と上記Y型分子篩との乾燥ベースの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、上記工程(2)で得られた上記Y型分子篩を、約200℃〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間、四塩化ケイ素ガスと接触反応させることにより、高シリカ超安定Y型分子篩を得る工程と、
(4)マグネシウム化合物を用いて、上記工程(3)で得られた上記高シリカ超安定Y型分子篩を改質処理し、マグネシウム改質Y型分子篩を得る工程と、を含む、マグネシウム改質Y型分子篩の生成方法を提供する。
(1)NaY分子篩を希土類溶液と接触させてイオン交換反応を行い、酸化ナトリウムの含有量が低減された、希土類改質Y型分子篩を得る工程と、
(2)上記工程(1)で得られた上記Y型分子篩を、約30体積%〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気(30〜90体積%の水蒸気雰囲気または30〜90%水蒸気ともいう)において、約350〜480℃の温度で、約4.5時間〜約7時間焙焼することにより、格子定数が低減されたY型分子篩を得る工程と、
(3)SiCl4と上記Y型分子篩との乾燥ベースの重量比を好ましくは約0.1:1〜約0.7:1として、上記工程(2)で得られた上記Y型分子篩を、約200℃〜約650℃の温度で、約10分間〜約5時間、SiCl4ガスと接触反応させる工程と、
(4)上記工程(3)で得られた上記超安定改質Y型分子篩を、マグネシウム化合物と接触させ、マグネシウム改質処理を行うことにより、マグネシウム改質Y型分子篩を得る工程と、を含む、マグネシウム改質Y型分子篩の生成方法を提供する。
(1)NaY分子篩と希土類溶液とのイオン交換反応を行い、濾過および洗浄することにより、酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する希土類改質Y型分子篩を得る工程であって、上記イオン交換は、通常、約15〜95℃、好ましくは約65〜95℃の温度で撹拌しながら、約30〜120分間行われる工程と、
(2)酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する上記希土類改質Y型分子篩を、約30〜90体積%の水蒸気を含む雰囲気下において、約350〜480℃の温度で約4.5〜7時間焙焼し、乾燥させることにより、水の含有量が約1重量%未満の、格子定数が低減されたY型分子篩を得る工程であって、格子定数が低減された上記Y型分子篩の格子定数は、約2.450〜2.462nmである工程と、
(3)水の含有量が約1重量%未満の、格子定数が低減された上記Y型分子篩を、SiCl4:分子篩(乾燥ベース)の重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、約200℃〜約650℃の温度で約10分間〜約5時間、加熱気化されたSiCl4ガスと接触反応させ、必要に応じて、チャネル洗浄、洗浄、および濾過を行うことで、気相超安定Y型分子篩の濾過ケーキを得る工程と、
(4)上記工程(3)で得られた気相超安定Y型分子篩の濾過ケーキをマグネシウム塩水溶液と混合し、約5〜50℃で約10〜120分間撹拌し、その後、アンモニア水を添加して溶液のpHを約7.5〜10に調節し、均一に撹拌し、濾過し、中性水ですすぎ、濾過ケーキを乾燥させた後、約500〜650℃で1〜3時間か焼することによって、高シリカ・マグネシウム改質超安定Y型分子篩を得る工程であって、マグネシウム塩水溶液と気相超安定Y型分子篩とから形成された混合物において、分子篩に対する水の重量比が約1〜6であり、好ましくは約1.5〜3.5であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベースで計算)の重量比が約0.001〜0.04であり、好ましくは約0.005〜0.035である工程と、を含む。
(1)擬似ベーマイトと、スラリー形成のために十分な量の水と、酸とを撹拌しながら混合する工程であって、擬似ベーマイト中のアルミナに対する酸の重量比が約0.01〜0.5となる量の酸を使用する工程と、
(2)工程(1)で得られた混合スラリーを、室温〜約90℃の温度で約0〜24時間エージングする工程と、
(3)工程(2)で得られた生成物を添加剤と混合し、必要に応じて乾燥し、必要に応じてか焼する工程と、を含む方法により生成される。
希土類酸化物の含有量が約4重量%〜約11重量%であり、酸化マグネシウムの含有量が約0.1重量%〜約4重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.3重量%〜約0.8重量%であり、全細孔体積が約0.33mL/g〜約0.39mL/gであり、改質Y型分子篩において、孔径が2〜100nmである二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約10%〜約30%であり、格子定数が約2.440nm〜約2.455nmであり、改質Y型分子篩において、非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率が約20%以下であり、格子崩壊温度が約1045℃以上である、マグネシウム改質Y型分子篩。
孔径が2〜100nmである二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約15〜25%であることを特徴とする、項目1に記載の改質Y型分子篩。
非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率が約13〜19%であり、SiO2/Al2O3モル比に基づいて計算した骨格シリカ・アルミナ比が約7〜約14であることを特徴とする、項目1または2に記載の改質Y型分子篩。
格子崩壊温度が約1045〜1075℃であることを特徴とする、項目1〜3のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
酸化マグネシウムの含有量が約0.5〜約3重量%であることを特徴とする、項目1〜4のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
100%の水蒸気雰囲気下において、800℃および常圧で17時間エージングした後の相対結晶化度維持率が約30%以上であり、例えば、約30〜45%であることを特徴とする、項目1〜5のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
相対結晶化度が約55〜68%であることを特徴とする、項目1〜6のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
希土類酸化物の含有量が約4.5重量%〜約10重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.4〜0.6重量%であり、格子定数が2.442〜2.451nmであり、骨格シリカ・アルミナ比が約8.5〜12.6であることを特徴とする、項目1〜7のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
(1)NaY分子篩を希土類塩溶液と接触させてイオン交換反応を行い、濾過、洗浄、および必要に応じて乾燥を行うことで、酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する希土類改質Y型分子篩を得る工程と、
(2)酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する上記希土類改質Y型分子篩を、約30体積%〜90体積%の水蒸気を含む雰囲気下において、約350〜480℃の温度で約4.5〜7時間焙焼し、必要に応じて乾燥させることにより、格子定数が低減されたY型分子篩を得る工程と、
(3)SiCl4と格子定数が低減された上記Y型分子篩との乾燥ベースの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、格子定数が低減された上記Y型分子篩を、約200℃〜約650℃の反応温度で約10分間〜約5時間、四塩化ケイ素ガスと接触反応させ、必要に応じて、洗浄および濾過を行い、必要に応じて、酸溶液と接触させてチャネル洗浄を行うことにより、高シリカ超安定Y型分子篩を得る工程と、
(4)工程(3)で得られた高シリカ超安定Y型分子篩を、マグネシウム化合物を用いて改質処理することにより、改質Y型分子篩を得る工程と、を含む、改質Y型分子篩を生成する方法。
上記工程(1)において得られた、酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する上記希土類改質Y型分子篩は、格子定数が2.465〜2.472nmであり、酸化ナトリウムの含有量が約9.5重量%以下であることを特徴とする、項目9に記載の方法。
上記工程(1)において得られた、酸化ナトリウムの含有量が低減された、通常格子定数を有する上記希土類改質Y型分子篩は、希土類の含有量がRe2O3ベースで約4.5〜13重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約5〜9.5重量%であり、例えば、約5.5〜9.0重量%であり、格子定数が約2.465〜2.472nmであることを特徴とする、項目9に記載の方法。
上記工程(1)において、NaY分子篩を希土類塩溶液と接触させることでイオン交換反応を行う上記工程は、NaY分子篩:希土類塩:H2Oが約1:0.01〜0.18:5〜15の重量比として、NaY分子篩、希土類塩、および水の混合物を形成し、撹拌することによって行われることを特徴とする、項目9〜11のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(1)において、NaY分子篩を希土類溶液と接触させることでイオン交換反応を行う上記工程は、NaY分子篩を脱カチオン水と混合する工程、撹拌しながら希土類塩および/または希土類塩溶液を添加することでイオン交換反応を行う工程、濾過および洗浄を行う工程、を含み、イオン交換反応の条件として、イオン交換温度が約15〜95℃であり、イオン交換時間が約30〜120分であり、上記希土類塩溶液として希土類塩の水溶液を使用することを特徴とする、項目9〜12のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(2)において、上記焙焼温度が約380〜460℃であり、上記焙焼雰囲気が約40〜80%の水蒸気を含む雰囲気であり、上記焙焼時間が約5〜6時間であることを特徴とする、項目9〜13のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(2)において得られた、格子定数が低減された上記Y型分子篩は、格子定数が2.450〜2.462nmであり、水の含有量が約1重量%以下であることを特徴とする、項目9〜14のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(3)における上記洗浄工程は、水を用いて行われる工程であり、洗浄条件としては、分子篩:H2Oの割合が約1:6〜15であり、pH値が約2.5〜5.0であり、洗浄温度が約30〜60℃であることを特徴とする、項目9〜15のいずれか1項に記載の方法。
上記希土類塩は希土類塩化物および/または希土類硝酸塩であり、上記マグネシウム化合物は塩化マグネシウムおよび/または硝酸マグネシウムであることを特徴とする、項目9〜16のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(3)において、上記酸溶液は、有機酸、および、強度が中程度以上の無機酸を含み、強度が中程度以上の無機酸と分子篩との重量比は約0.01〜0.05:1であり、有機酸と分子篩との重量比は約0.02〜0.10:1であり、水と分子篩との重量比は約5〜20:1であり、接触温度は約80〜99℃であり、接触時間は約1〜4時間であることを特徴とする、項目9〜17のいずれか1項に記載の方法。
上記工程(3)において、上記酸溶液との接触工程は、まず、強度が中程度以上の無機酸と接触させ、その後、有機酸と接触させることによって行い、強度が中程度以上の無機酸と接触させる工程の条件としては、無機酸と分子篩との重量比が約0.01〜0.05:1であり、水と分子篩との重量比が約5〜20:1であり、接触時間が約60〜120分であり、接触温度が約90〜98℃であり、有機酸と接触させる工程の条件としては、有機酸と分子篩との重量比が約0.02〜0.10:1であり、水と分子篩との重量比が約5〜20:1であり、接触時間が約60〜120分であり、接触温度が約90〜98℃であることを特徴とする、項目9〜18のいずれか1項に記載の方法。
上記有機酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、およびサリチル酸からなる群から選択される1つまたは複数であり、強度が中程度以上の上記無機酸は、リン酸、塩酸、硝酸、および硫酸からなる群から選択される1つまたは複数であることを特徴とする、項目18または19に記載の方法。
上記工程(4)において、マグネシウム化合物による改質処理は、マグネシウム塩を含有する溶液に分子篩を入れ、約5〜50℃の条件下で約10〜120分間撹拌し、その後、アンモニア水を添加して溶液のpHを約7.5〜10に調節し、均一に撹拌し、濾過し、水ですすぐ工程と、濾過ケーキを乾燥した後、500〜650℃で少なくとも1時間か焼することにより高シリカ・マグネシウム改質超安定Y型分子篩を得る工程を含み、上記マグネシウム塩溶液と上記分子篩との混合物において、分子篩に対する水の重量比が約1〜6であり、好ましくは約1.5〜3.5であり、分子篩に対するマグネシウム塩(酸化マグネシウムベースで計算)の重量比が約0.001〜約0.04であり、好ましくは約0.005〜約0.035であることを特徴とする、項目9〜20のいずれか1項に記載の方法。
乾燥ベースで、約10重量%〜約50重量%の改質Y型分子篩、約2重量%〜約40重量%の添加剤含有アルミナ、および、約10重量%〜約80重量%の粘土を含み、上記添加剤含有アルミナは、乾燥ベースで、約60重量%〜約99.5重量%のアルミナ、および、0.5重量%〜40重量%の添加剤を含み、上記添加剤は、アルカリ土類金属、ランタノイド金属、ケイ素、ガリウム、ホウ素、またはリンを含む化合物からなる群から選ばれる1つまたは複数であり、上記マグネシウム改質Y型分子篩は、項目1〜8のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩であるか、または、項目9〜21のいずれか1項に記載の方法により得られた改質Y型分子篩である、接触分解触媒。
上記触媒は、乾燥ベースで約25〜40重量%の上記改質Y型分子篩、乾燥ベースで約2〜20重量%の上記添加剤含有アルミナ、乾燥ベースで約5〜30重量%のアルミナバインダー、および、乾燥ベースで約30〜50重量%の粘土を含むことを特徴とする、項目22に記載の接触分解触媒。
上記粘土は、カオリン、エンデライト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、セピオライト、アタパルジャイト、ハイドロタルサイト、およびベントナイトからなる群から選択される1つまたは複数であることを特徴とする、項目22または23に記載の接触分解触媒。
上記添加剤含有アルミナは、
(1)擬似ベーマイト中のアルミナに対する酸の重量比が約0.01〜0.5となるような量の酸を使用して、擬似ベーマイトと、スラリーを得るために十分な量の水および酸とを撹拌しながら混合する工程と、
(2)上記工程(1)において得られた混合スラリーを、室温〜約90℃の温度で約0〜24時間エージングする工程と、
(3)上記工程(2)において得られた生成物を添加剤と混合し、必要に応じて、乾燥を行い、必要に応じて、か焼を行う工程と、を含む方法により生成されることを特徴とする、項目22〜24のいずれか1項に記載の接触分解触媒。
乾燥ベースで約10重量%〜約50重量%のマグネシウム改質Y型分子篩、アルミナベースで約10重量%〜約40重量%のアルミナバインダー、および、乾燥ベースで約10重量%〜約80重量%の粘土を含む接触分解触媒であって、上記マグネシウム改質Y型分子篩において、希土類酸化物の含有量が約4重量%〜約11重量%であり、酸化マグネシウムの含有量が約0.1重量%〜約4重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.3〜0.8重量%であり、全細孔体積が約0.33mL/g〜約0.39mL/gであり、改質Y型分子篩において、孔径が2〜100nmである二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約10%〜約30%であり、格子定数が約2.440nm〜約2.455nmであり、改質Y型分子篩において、非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率が約20%以下であり、格子崩壊温度が約1045℃以上である、接触分解触媒。
乾燥ベースで約10重量%〜約50重量%のマグネシウム改質Y型分子篩、乾燥ベースで約2重量%〜約40重量%の添加剤含有アルミナ、および、乾燥ベースで約10重量%〜約80重量%の粘土を含む接触分解触媒であって、上記添加剤含有アルミナは、乾燥ベースで約60重量%〜約99.5重量%のアルミナおよび約0.5重量%〜約40重量%の添加剤を含み、上記添加剤は、アルカリ土類金属、ランタノイド金属、ケイ素、ガリウム、ホウ素、またはリンを含む化合物からなる群から選ばれる1つまたは複数であり、上記マグネシウム改質Y型分子篩において、希土類酸化物の含有量が約4重量%〜約11重量%であり、酸化マグネシウムの含有量が約0.1重量%〜約4重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.3重量%〜約0.8重量%であり、全細孔体積が約0.33mL/g〜約0.39mL/gであり、改質Y型分子篩において、孔径が2〜100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約10%〜約30%であり、格子定数が約2.440nm〜約2.455nmであり、改質Y型分子篩において、非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率が約20%以下であり、格子崩壊温度が約1045℃以上である、接触分解触媒。
以下の実施例および比較例において、NaY分子篩は、中国石油化学触媒有限公司齊魯分公司により供給されたものであり、酸化ナトリウムの含有量が13.5重量%であり、骨格シリカ・アルミナ比(SiO2/Al2O3モル比)が4.6であり、格子定数が2.470nmであり、相対結晶化度が90%である。希土類塩化物および希土類硝酸塩は北京化学工場により生産された化学的に純粋な試薬である。擬似ベーマイトは山東アルミニウム工場により生産された工業製品であり、固体含有量が61重量%である。カオリンは蘇州中国カオリン公司により生産されたものであり、固体含有量が76重量%である。アルミニウムコロイド溶液は、中国石油化学触媒有限公司齊魯分公司により供給されたものであり、アルミナの含有量が21重量%である。
それぞれの比較例および実施例において、分子篩の元素含有量は、X線蛍光分光法により測定した。分子篩の格子定数および相対結晶化度は、RIPP 145−90・RIPP 146−90標準法に基づくX線粉末回析法(XRD)(『石油化学分析法(RIPP試験法)』(Cuiding YANG et al.編、科学出版社、1990年9月第一版、第412〜415頁を参照)により測定した。分子篩の骨格シリカ・アルミナ比は、下記式により計算した。
式中、a0は格子定数を示し、その単位はnmである。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。600mlのRe(NO3)3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)をさらに添加して撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物を濾過および洗浄し、濾過ケーキを120℃で乾燥することにより、格子定数が2.471nmであり、酸化ナトリウムの含有量が7.0重量%であり、希土類の含有量がRe2O3ベースで8.8重量%である、Y型分子篩を得た。続いて、50体積%の水蒸気および50体積%空気を含む雰囲気下において、390℃の温度で6時間焙焼することにより、格子定数が2.455nmのY型分子篩を得た。続けて、乾燥処理を行うことにより、水の含有量を1重量%未満とした。その後、SiCl4:Y型分子篩(乾燥ベース)の重量比を0.5:1として、加熱気化したSiCl4ガスを導入し、400℃の温度で2時間反応を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水で洗浄した後に濾過し、分子篩ケーキを、塩化マグネシウムを含有する溶液に添加した。当該溶液において、分子篩に対する水の重量比は2.5であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベース)の重量比は0.01であった。25℃の温度で40分間撹拌した後、アンモニア水を添加して溶液のpHを8.5に調節し、均一に撹拌し、濾過し、脱イオン水ですすいだ。濾過ケーキを乾燥させた後、マッフル炉に載置して550℃で2時間焙焼し、これにより、マグネシウムによって改質されたY型分子篩(SZ1と称す)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、25Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。800mlのReCl3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物を濾過および洗浄し、濾過ケーキを120℃で乾燥することにより、格子定数が2.471nmであり、酸化ナトリウムの含有量が5.5重量%であり、希土類の含有量がRe2O3ベースで11.3重量%である、Y型分子篩を得た。続いて、80%水蒸気雰囲気下において、温度450℃で5.5時間焙焼することにより、格子定数が2.461nmのY型分子篩を得た。続けて、乾燥処理を行うことにより、水の含有量を1重量%未満とした。その後、SiCl4:Y型分子篩の重量比を0.6:1として、加熱気化したSiCl4ガスを導入し、480℃の温度で1.5時間反応を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水で洗浄した後に濾過し、分子篩ケーキを、硝酸マグネシウムを含有する溶液に添加した。当該溶液において、分子篩に対する水の重量比は2.3であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベース)の重量比は0.02であった。30℃の温度で35分間撹拌した後、アンモニア水を添加して溶液のpHを9に調節し、均一に撹拌し、濾過し、脱イオン水ですすいだ。濾過ケーキを乾燥させた後、マッフル炉に載置して590℃で2時間焙焼し、これにより、マグネシウムによって改質されたY型分子篩(SZ2と称す)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、22Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。570mlのReCl3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)をさらに添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間撹拌した。その後、混合物を濾過および洗浄し、濾過ケーキを120℃で乾燥することにより、格子定数が2.471nmであり、酸化ナトリウムの含有量が7.5重量%であり、希土類の含有量がRe2O3ベースで8.5重量%のY型分子篩を得た。その後、70体積%の水蒸気雰囲気下において、470℃の温度で5時間焙焼することにより、格子定数が2.458nmのY型分子篩を得た。続けて、乾燥処理を行うことにより、水の含有量を1重量%未満とした。その後、SiCl4:Y型分子篩の重量比を0.4:1として、加熱気化したSiCl4ガスを導入し、500℃の温度で1時間反応を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水で洗浄した後に濾過し、分子篩ケーキを、塩化マグネシウムを含有する溶液に添加した。当該溶液において、分子篩に対する水の重量比は3.2であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベース)の重量比は0.025であった。20℃の温度で45分間撹拌した後、アンモニア水を添加して、溶液のpHを9.2に調節し、均一に撹拌した後、濾過し、脱イオン水ですすいだ。濾過ケーキを乾燥させた後、マッフル炉に載置して580℃で2時間焙焼し、これにより、マグネシウムによって改質されたY型分子篩(SZ3と称する)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。1000gの(NH4)2SO4をさらに添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物の濾過および洗浄を行い、濾過ケーキを120℃で乾燥させた後、熱水改質処理を行った。当該熱水改質処理では、100%の水蒸気雰囲気下において、650℃の温度で5時間焙焼を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。さらに、1000gの(NH4)2SO4を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温し、その後、混合物の濾過および洗浄を行い、濾過ケーキを120℃で乾燥させた後、2回目の熱水改質処理を行った。当該熱水改質処理では、100%の水蒸気雰囲気下において、650℃の温度で5時間焙焼を行った。これにより、2回のイオン交換および2回の熱水改質処理を経た、希土類を含有しない熱水超安定Y型分子篩(DZ1と称する)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。さらに、1000gの(NH4)2SO4を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物の濾過および洗浄を行い、濾過ケーキを120℃で乾燥した後、熱水改質処理を行った。当該熱水改質処理では、100%の水蒸気雰囲気下において、650℃の温度で5時間焙焼を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。さらに、200mlのRe(NO3)3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)および900gの(NH4)2SO4を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物の濾過および洗浄を行い、濾過ケーキを120℃で乾燥した後、2回目の熱水改質処理を行った。当該熱水改質処理では、100%の水蒸気雰囲気下において、650℃の温度で5時間焙焼を行った。これにより、2回のイオン交換および2回の熱水改質処理を経た、希土類を含有する熱水超安定Y型分子篩(DZ2と称する)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、20Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。650mlのRe(NO3)3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間保温した。その後、混合物を濾過および洗浄し、続いて、分子篩を乾燥させることにより、水の含有量を1重量%未満とした。その後、SiCl4:Y型分子篩の重量比を0.4:1として、加熱気化したSiCl4ガスを導入し、580℃の温度で、1.5時間反応を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水で洗浄した後に濾過し、分子篩ケーキを、塩化マグネシウムを含有する溶液に添加した。当該溶液において、分子篩に対する水の重量比は3.2であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベース)の重量比は0.025であった。20℃の温度で45分間撹拌した後、アンモニア水を添加して、溶液のpHを9.2に調節し、均一に撹拌した後、濾過し、脱イオン水ですすいだ。濾過ケーキを乾燥させた後、マッフル炉に載置して580℃で2時間焙焼し、マグネシウム改質超安定Y型分子篩(DZ3と称する)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
2000gのNaY分子篩(乾燥ベース)を、22Lの脱カチオン水溶液に添加し、均一に撹拌した。570mlのReCl3溶液(Re2O3ベースで溶液濃度が319g/L)を添加し、撹拌し、90〜95℃まで昇温して1時間撹拌した。その後、得られた混合物を濾過および洗浄し、濾過ケーキを120℃で乾燥した後、格子定数が2.471nmであり、酸化ナトリウムの含有量が7.5重量%であり、希土類の含有量がRe2O3ベースで8.5重量%であるY型分子篩を得た。その後、100体積%の水蒸気雰囲気下において、650℃の温度で、5時間焙焼した。その後、水の含有量が1重量%未満となるように、乾燥処理を行った。その後、SiCl4:Y型分子篩の重量比を0.4:1として、加熱気化したSiCl4ガスを導入し、500℃の温度で1時間反応を行った。続いて、生成されたものを20Lの脱カチオン水で洗浄した後に濾過し、分子篩ケーキを、塩化マグネシウムを含有する溶液に添加した。当該溶液において、分子篩に対する水の重量比は3.2であり、分子篩に対するマグネシウム(酸化マグネシウムベース)の重量比は0.025であった。20℃の温度で45分間撹拌した後、アンモニア水を添加して、溶液のpHを9.2に調節し、均一に撹拌した後、濾過し、脱イオン水ですすいだ。濾過ケーキを乾燥させた後、マッフル炉に載置して580℃で2時間焙焼し、マグネシウム改質超安定Y型分子篩(DZ4と称する)を得た。その物理化学的性質を表1に示す。
実施例4〜6は、実施例1〜3で生成された、本発明の改質Y型分子篩の接触分解活性および安定性を説明する。
アルミナの含有量が21重量%のアルミニウムコロイド溶液714.5gを、1565.5gの脱カチオン水に添加して撹拌を開始し、固体含有量が76重量%のカオリン2763gを添加して60分間分散させ、カオリン分散スラリーを得た。アルミナの含有量が61重量%の擬似ベーマイト2049gを、8146gの脱カチオン水に添加し、撹拌しながら濃度36重量%の塩酸210mlを添加した。60分間酸性化させた後、カオリン分散スラリーを添加し、その後、細かく砕いた上記改質Y型分子篩1500g(乾燥ベース)を添加し、均一に撹拌した後、噴霧乾燥、洗浄、および乾燥を行うことで、触媒を得た。得られた触媒は、30重量%の改質Y型分子篩、42重量%のカオリン、25重量%の擬似ベーマイト、および3重量%のアルミニウムコロイド溶液を含有していた。
RIPP 92−90標準法(『石油化学分析法(RIPP試験法)』(Cuiding YANG et al.編、科学出版社、1990年9月第一版、第263〜268頁を参照)に基づき、各触媒の軽油マイクロ活性を評価した。触媒の装填量は5.0g、反応温度は460℃、原料油は蒸留範囲が235〜337℃の大港軽油とした。ガスクロマトグラフィーにより生成物の組成を分析し、当該生成物の組成に基づき、軽油マイクロ活性を計算した。
比較例5〜8
比較例5〜8は、比較例1〜4で生成された超安定Y型分子篩の接触分解活性および安定性を説明する。
実施例7〜9は、実施例1〜3で生成された本発明の改質Y型分子篩の接触分解性能を説明する。
比較例9〜12は、比較例1〜4で生成された超安定Y型分子篩の接触分解性能を説明する。
アルミナの含有量が61重量%である擬似ベーマイト786gを、3909gの脱カチオン水に添加し、撹拌しながら、97.5mlの化学的に純粋な塩酸(36重量%のHClを含む)を添加し、70℃で1時間エージングした。その後、82.5mlのリン酸(北京化学工場製、濃度85%、分析的に純粋)および塩化マグネシウム六水和物(北京双環試薬工場製、分析的に純粋)の水溶液185g(内、塩化マグネシウム六水和物は102g)を添加し、スラリー化することにより、添加剤含有アルミナのスラリーを得た。
アルミナの含有量が61重量%である擬似ベーマイト394gを、1958gの脱カチオン水に添加し、撹拌しながら、49mlの化学的純粋な塩酸(36重量%のHClを含む)を添加し、その後、70℃で1時間エージングした。その後、塩化マグネシウム六水和物(北京双環試薬工場製)水溶液288g(内、塩化マグネシウム六水和物は164g)を添加し、スラリー化することにより、添加剤含有アルミナのスラリーを得た。
アルミナの含有量が61重量%である擬似ベーマイト650gを、3232gの脱カチオン水に添加し、撹拌しながら、81.5mlの化学的に純粋な塩酸(HClの含有量が36重量%)を添加し、70℃で1時間エージングした。その後、194mlのリン酸(北京化学工場製、濃度85重量%、分析的に純粋)を添加し、スラリー化することにより、添加剤含有アルミナのスラリーを得た。
アルミナの含有量が21重量%であるアルミニウムコロイド溶液1429gを、3131gの脱カチオン水に添加して撹拌を開始し、固体含有量が76重量%であるカオリン5526gを添加し、60分間分散した。アルミナの含有量が61重量%である擬似ベーマイト4098gを、16292gの脱カチオン水に添加し、撹拌しながら、420mlの化学的に純粋な塩酸(濃度36重量%)を添加した。60分間酸性化させた後、カオリン分散スラリーを添加し、続けて、細かく砕いた、比較例1で生成された分子篩DZ1 3000g(乾燥ベース)を添加した。均一に撹拌した後、得られたものに対して噴霧乾燥、洗浄、および乾燥を行うことで、触媒(DC1Aと称する)を得た。得られたDC1A触媒は、30重量%の分子篩DZ1、42重量%のカオリン、25重量%の擬似ベーマイト、および3重量%のアルミニウムコロイド溶液を含有していた。
比較例2で生成された分子篩DZ2、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダー、およびアルミニウムコロイド溶液を、従来の接触分解触媒の生成方法により形成し、噴霧乾燥することにより、微小球型の接触分解触媒(DC2Aと称する)を生成した(比較例5Aの触媒の生成方法を参照した)。得られた触媒DC2Aは、30重量%の分子篩DZ2、42重量%のカオリン、25重量%の擬似ベーマイト、および3重量%のアルミニウムコロイド溶液を含有していた。
比較例3で生成された分子篩DZ3、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダー、およびアルミニウムコロイド溶液を、従来の接触分解触媒の生成方法により形成し、噴霧乾燥することにより、微小球型の接触分解触媒(DC3Aと称する)を生成した(比較例5Aの触媒の生成方法を参照した)。得られた触媒DC3Aは、30重量%の分子篩DZ3、42重量%のカオリン、25重量%の擬似ベーマイト、3重量%のアルミニウムコロイド溶液を含有していた。
分子篩SZ2の代わりに、比較例3で生成された分子篩DZ3を使用したこと以外は、実施例5Aに記載の方法の通りに触媒を生成し、触媒DC4Aを得た。
100%の水蒸気雰囲気下において、触媒SC1A、SC2A、およびSC3Aを800℃で17時間エージングした後、小型の固定流動床反応器(ACE)を用いて、それらの接触分解性能を評価した。分解ガスおよび生成油を別々に収集し、ガスクロマトグラフィーにより分析した。触媒の装填量は9gとし、反応温度は500℃とし、重量空間速度は16h−1とし、触媒と油との重量比は表5Aに示す通りであった。ACE試験において用いた供給材料の性質は表4に示す通りであり、試験結果を表5Aに示す。
100%の水蒸気雰囲気下において、触媒DC1A、DC2A、DC3A、およびDC4Aを800℃で17時間エージングした後、小型の固定流動床反応器(ACE)を用いて、それらの接触分解性能を評価した。評価方法は、実施例7A〜9Aに記載したものと同じである。ACE試験において用いた供給材料の性質は表4に示す通りであり、試験結果を表5Aに示す。
Claims (20)
- 希土類酸化物の含有量が約4重量%〜約11重量%であり、酸化マグネシウムの含有量が約0.1重量%〜約4重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.3重量%〜約0.8重量%であり、全細孔体積が約0.33mL/g〜約0.39mL/gであり、改質Y型分子篩において、孔径が2nm〜100nmである二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約10%〜約30%であり、格子定数が約2.440nm〜約2.455nmであり、改質Y型分子篩において、非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率がが約20%以下であり、格子崩壊温度が約1045℃以上であることを特徴とする、マグネシウム改質Y型分子篩。
- 上記改質Y型分子篩は、孔径が2〜100nmである二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約15〜25%であることを特徴とする、請求項1に記載の改質Y型分子篩。
- 上記改質Y型分子篩において、非骨格アルミニウムの含有量の、アルミニウム総含有量に対する比率が約13〜19%であり、SiO2/Al2O3モル比に基づいて計算した骨格シリカ・アルミナ比が約7〜約14であることを特徴とする、請求項1または2に記載の改質Y型分子篩。
- 上記改質Y型分子篩の格子崩壊温度が約1045〜1075℃であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
- 酸化マグネシウムの含有量が約0.5重量%〜約3重量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
- 100%の水蒸気雰囲気下において、800℃および常圧で17時間エージングを行った後の、上記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率が約30%以上であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
- 上記改質Y型分子篩の相対結晶化度が約55%〜約68%であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
- 上記改質Y型分子篩において、希土類酸化物の含有量が約4.5重量%〜約10重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約0.4重量%〜約0.6重量%であり、格子定数が2.442nm〜2.451nmであり、SiO2/Al2O3モル比に基づいて計算した骨格シリカ・アルミナ比が約8.5〜約12.6であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
- (1)NaY分子篩を希土類塩溶液と接触させてイオン交換反応を行い、酸化ナトリウムの含有量が低減された、希土類改質Y型分子篩を得る工程と、
(2)上記工程(1)で得られた上記Y型分子篩を、約30体積%〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気下において、約350〜480℃の温度で約4.5時間〜約7時間焙焼することにより、格子定数が低減されたY型分子篩を得る工程と、
(3)SiCl4:上記Y型分子篩の乾燥ベースの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、上記工程(2)で得られた上記Y型分子篩を、約200℃〜約650℃の反応温度で約10分間〜約5時間、四塩化ケイ素ガスと接触反応させることにより、高シリカ超安定Y型分子篩を得る工程と、
(4)マグネシウム化合物を用いて、上記工程(3)で得られた上記高シリカ超安定Y型分子篩を改質処理し、マグネシウム改質Y型分子篩を得る工程と、を含むことを特徴とする、マグネシウム改質Y型分子篩を生成する方法。 - 上記工程(1)において得られた、酸化ナトリウムの含有量が低減された上記希土類改質Y型分子篩の格子定数が約2.465〜2.472nmであり、酸化ナトリウムの含有量が約9.5重量%以下であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 上記工程(1)において得られた、酸化ナトリウムの含有量が低減された上記希土類改質Y型分子篩は、希土類の含有量がRe2O3ベースで約4.5重量%〜約13重量%であり、酸化ナトリウムの含有量が約5〜9.5重量%であり、格子定数が約2.465〜2.472nmであることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 上記工程(1)において、上記NaY分子篩と上記希土類溶液とのイオン交換反応は、NaY分子篩:希土類塩:H2Oの重量比を約1:0.01〜0.18:5〜15とし、イオン交換温度を約15℃〜95℃とし、イオン交換時間を約30〜120分間とする条件で行われることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 上記工程(2)において、焙焼温度は約380〜460℃であり、焙焼雰囲気は約40〜80%の水蒸気を含む雰囲気であり、焙焼時間は約5〜6時間であることを特徴とする、請求項9〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 上記工程(2)で得られた格子定数が低減された上記Y型分子篩において、格子定数が約2.450〜2.462nmであり、水の含有量が1重量%以下であることを特徴とする、請求項9〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 上記希土類塩が希土類塩化物および/または希土類硝酸塩であり、上記マグネシウム化合物が塩化マグネシウムおよび/または硝酸マグネシウムであることを特徴とする、請求項9〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 上記工程(4)における上記マグネシウム化合物による改質処理は、マグネシウム塩を含有する溶液に上記分子篩を添加する工程であって、上記分子篩に対する水の重量比を約1〜6とし、上記分子篩に対する上記マグネシウム塩の重量比を酸化マグネシウムベースで約0.001〜0.04とする工程と、約5〜50℃で約10〜120分間撹拌する工程と、アンモニア水を添加して上記溶液のpHを約7.5〜10に調節する工程と、その後、濾過を行い、濾過ケーキを約500〜650℃で少なくとも約1時間焙焼することにより、上記マグネシウム改質Y型分子篩を得る工程と、を含むことを特徴とする、請求項9〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩、または、請求項9〜16のいずれか1項に記載の方法により得られた改質Y型分子篩、を含む、接触分解触媒。
- 乾燥ベースで約10重量%〜約50重量%の上記改質Y型分子篩、アルミナベースで約10重量%〜約40重量%のアルミナバインダー、および、乾燥ベースで約10重量%〜約80重量%の粘土を含むことを特徴とする、請求項17に記載の接触分解触媒。
- 乾燥ベースで約10重量%〜約50重量%の上記改質Y型分子篩、乾燥ベースで約2重量%〜約40重量%の添加剤含有アルミナ、および、乾燥ベースで約10重量%〜約80重量%の粘土を含み、上記添加剤含有アルミナの重量を基準として、上記添加剤含有アルミナは、乾燥ベースで約60重量%〜約99.5重量%のアルミナおよび約0.5重量%〜約40重量%の添加剤を含み、上記添加剤は、アルカリ土類金属、ランタノイド金属、ケイ素、ガリウム、ホウ素、および/またはリンを含む化合物からなる群から選択される1つまたは複数であることを特徴とする、請求項17に記載の接触分解触媒。
- 乾燥ベースで約25〜40重量%の上記改質Y型分子篩、乾燥ベースで約2〜20重量%の添加剤含有アルミナ、乾燥ベースで約5〜30重量%のアルミナバインダー、および、乾燥ベースで約30〜50重量%の粘土を含むことを特徴とする、請求項19に記載の接触分解触媒。
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