JP2021529723A - 改質y型分子篩、それを含む接触分解触媒、その製造及びその適用 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年6月29日に出願された中国特許出願第201810713603.4号「Modified Y−type molecular sieve with high stability for improving the production of branched hydrocarbons, and preparation thereof」、2018年6月29日に出願された中国特許出願第201810714440.1号「Catalytic cracking catalyst, its preparation and application thereof」、2018年6月29日に出願された中国特許出願第201810715455.X号「Catalytic cracking catalyst」、及び2018年6月29日に出願された中国特許出願第201810713533.2号「Modified Y−type molecular sieve with highly stability for improving the production of dimethyl−branched hydrocarbons and preparation thereof」の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、分子篩及び接触分解の技術分野、特に改質Y型分子篩、それを含む接触分解触媒、その製造及び適用に関する。
現在、高シリカY型分子篩(Y型ゼオライトとも呼ばれる)は、主に工業的に水熱法によって製造されている。水熱法は、NaY分子篩を希土類イオン交換及び高温焙焼に複数回かけて、希土類を含有した高シリカY型分子篩を得る、高シリカY型分子篩を製造するために最も一般的に使用される方法である。しかしながら、水熱法によって製造された希土類を含有した高シリカY型分子篩は、以下の欠点を有する:水熱処理のための厳しい条件下において分子篩の構造が損傷され得るため、高いシリカ−アルミナ比を有するY型分子篩がほとんど得られない;非骨格アルミニウムの生成は、分子篩の安定性を改善し、新しい酸中心を形成するのに有益であるが、過剰量の非骨格アルミニウムは、分子篩の選択性を低下させ得る;その上、分子篩中の多くの脱アルミニウム化された空隙は、骨格から移動したケイ素によって適時に補われ得ず、その結果、分子篩中に格子欠陥が生成され得、分子篩の結晶性維持率が低い。また、従来のY分子篩は、希土類、ケイ素、アルミニウム等の元素のみを含んでいるため、その構造及び性能の調整は、ある程度制限され、通常、製品の組成がある範囲内で安定する。その結果、水熱法によって製造された希土類を含有した高シリカY型分子篩は、低い格子崩壊温度、低い結晶性維持率及び水熱エージング後の比表面積、及び低い選択性によって反映される、低い熱安定性及び水熱安定性を示す。
本出願の目的は、重油の接触分解に有用であり、分岐炭化水素の製造を改善することができる、高度に安定な改質Y型分子篩、その製造及び適用を提供することである。本出願の別の目的は、改質Y型分子篩を含む接触分解触媒、その製造及び適用を提供することであり、重油接触分解に使用されるとき、触媒は、低いコークス選択性、高いガソリン収率及び高い液化ガス収率を示し、生じたガソリン製品は、増加した分岐炭化水素含有量を有する。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性マグネシウム塩及び/又は可溶性カルシウム塩の溶液と接触させ、ナトリウム含有量が減少したマグネシウム及び/又はカルシウムを備えるY型分子篩を得る工程;
(2)工程(1)で得られたY型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気の雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させることにより、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、改質Y型分子篩を得る工程。
ここで、本出願は、その実施形態を参照して更に詳細に説明され、本明細書で説明される実施形態は単に本出願を例示及び説明する目的のために提供されるにすぎず、いかなる方式でも限定することを意図しないことに留意されたい。
(1)NaY分子篩を、イオン交換反応のための可溶性マグネシウム塩及び/又は可溶性カルシウム塩の溶液と接触させて、ナトリウム含有量が減少したマグネシウム及び/又はカルシウムを含むY型分子篩を得る工程;
(2)工程(1)で得られたY型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜480℃の温度で約4.5〜7時間焙焼し、任意で乾燥させることにより、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、改質Y型分子篩を得る工程。
(1)NaY分子篩を、イオン交換反応のために可溶性マグネシウム塩及び/又は可溶性カルシウム塩の溶液と接触させて、濾過、洗浄、及び任意での乾燥を行い、マグネシウム及び/又はカルシウムを含み、通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するY型分子篩を得る工程;
(2)工程(1)で得られたY型分子篩を、約350〜約480℃の温度で、約30〜90体積%の水蒸気の雰囲気下において、約4.5〜7時間焙焼し、任意に乾燥させて、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;
(3)工程(2)で得られたY型分子篩を、減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、洗浄し、濾過して、改質Y型分子篩を得る工程。
工程(1)で得られるY型分子篩は、CaOに基づいて算出されたカルシウムの含有量が約0.7〜約11重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約4〜約8.8重量%であり、及び格子定数が約2.465〜約2.472nmである。
工程(1)で得られる通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩は、CaOに基づいて算出されたカルシウム含有量が約0.8〜約10重量%、例えば約4〜約10重量%、約0.9〜約9.0重量%、約1.5〜約6重量%、又は約0.7〜約5.0であり、酸化ナトリウムに基づいて算出したナトリウム含有量が約4.5〜約8.5重量%又は約5〜約7.5重量%であり;及び格子定数が約2.465〜約2.472nmである。
イオン交換反応の条件は、約15〜約95℃、例えば約65〜約95℃の交換温度、及び約30〜約120分の交換時間、例えば約45〜約90分が含まれる。
(1)NaY分子篩を可溶性カルシウム塩の溶液とイオン交換反応させ、濾過し、洗浄して、通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩を得て、当該イオン交換は、約15〜約95℃、好ましくは約65〜約95℃の温度で、約30〜約120分間、好ましくは約45〜約90分間、撹拌下で実行される工程;
(2)通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩を、約350〜約480℃、好ましくは約380〜約470℃の温度で、約30〜約90体積%、好ましくは約40〜約80体積%の水蒸気を含有する雰囲気において、約4.5〜約7時間、好ましくは約5〜約6時間焙焼し、乾燥し、減少した格子定数及び約1重量%以下の水含有量を有するY型分子篩を得る工程であって、減少した格子定数を有するY型分子篩の格子定数は、約2.450〜約2.462nmである;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4の(ドライベースにおける)重量比率を約0.1:1〜約0.7:1、好ましくは約0.3:1〜約0.6:1とし、約200〜約650℃の温度、好ましくは約350〜500℃で、約10分間〜約5時間、減少した格子定数及び約1重量%未満の水分含有量を有するY型分子篩を、加熱することによって気化させた反応のためのSiCl4ガスと接触させ、洗浄及び濾過を行って、改質Y型分子篩を得る工程。
(1)NaY分子篩を可溶性マグネシウム塩の溶液とイオン交換反応させ、濾過し、洗浄して、通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を得て、当該イオン交換は、約15〜約95℃、好ましくは約65〜約95℃の温度で、約30〜約120分間、好ましくは約45〜約90分間、撹拌下で実行される工程;
(2)通常の格子定数及び減少したナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を、約350〜約480℃、好ましくは約380〜約470℃の温度で、約30〜約90体積%、好ましくは約40〜約80体積%の水蒸気を含有する雰囲気中で、約4.5〜約7時間、好ましくは約5〜約6時間焙焼し、乾燥し、減少した格子定数及び約1重量%以下の水含有量を有するY型分子篩を得る工程であって、減少した格子定数を有するY型分子篩の格子定数は、約2.450〜約2.462nmである工程;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対する、SiCl4の(ドライベースにおける)重量比率を約0.1:1〜約0.7:1、好ましくは約0.3:1〜約0.6:1とし、約200〜650℃の温度、好ましくは約350〜500℃で、約10分間〜約5時間、減少した格子定数及び約1重量%未満の水分含有量を有するY型分子篩を、加熱することによって気化させた反応のためのSiCl4ガスと接触させ、洗浄及び濾過を行って、改質Y型分子篩を得る工程。
本願による接触分解触媒の第1の実施形態において、改質分子篩中の改質金属は、マグネシウムであり、改質分子篩は、酸化マグネシウムに基づいて算出されたマグネシウム含有量が約0.5〜約4.5重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.5重量%以下であり、全細孔体積が約0.33〜約0.39ml/gであり、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割合が約10〜約25%であり、格子定数が約2.440〜約2.455nmであり、骨格シリカ−アルミナ比(SiO2/Al2O3モル比)が約7.3〜約14.0であり、非骨格アルミニウム含有量の総アルミニウム含有量に対する割合が約20%以下であり、格子崩壊温度が約1040℃以上であり、及び、ピリジン吸着赤外分光法を用いて200℃で測定した改質Y型分子篩の強酸酸価のうち、L酸価に対するB酸価の比率が約2.30以上である。
本出願による接触分解触媒の第2の実施形態において、改質分子篩中の改質金属は、カルシウムであり、改質Y型分子篩は、酸化カルシウムに基づいて算出したカルシウム含有量が約0.7〜約6.3重量%、酸化ナトリウムに基づいて算出したナトリウム含有量が約0.5重量%以下、全細孔体積が約0.33〜約0.39ml/g、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割合が約10〜約25%、格子定数が約2.440〜約2.455nm、骨格シリカ−アルミナ比(SiO2/Al2O3モル比)が約7.3〜約14.0、総アルミニウム含有量に対する非骨格アルミニウム含有量の比率が約20%以下、格子崩壊温度が約1040℃以上、及びピリジン吸着赤外分光法を用いて200℃で測定した改質Y型分子篩の強酸酸価のうち、L酸価に対するB酸価の比率が約2.30以上である。
A1.改質Y型分子篩は、ドライベースで改質Y型分子篩の重量に基づいた、改質金属の酸化物に基づいて算出された改質金属の含有量が約0.5〜約6.3重量%であり、及び、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.5重量%以下、好ましくは約0.1〜約0.5重量%以下であり、改質金属は、マグネシウム及び/又はカルシウムであり;改質Y型分子篩は、非骨格アルミニウム含有量の総アルミニウム含有量に対する比率が約20%以下であり、全細孔体積が約0.33〜約0.39ml/gであり、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25%であり、格子定数が約2.440〜約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1040℃以上であり、ピリジン吸着赤外分光法を用いて200℃で測定した改質Y型分子篩の強酸酸価のうち、L酸価に対するB酸価の比率は、約2.30以上であることを特徴とし、好ましくは改質Y型分子篩は、そのUV−Vis吸収スペクトルにおいて285〜295nmの波長で吸収ピークを有さない、改質Y型分子篩。
改質金属は、カルシウムであり、改質Y型分子篩が、酸化カルシウムに基づいて算出されたカルシウム含有量が約0.7〜約6.3重量%、好ましくは約0.9〜約5.9重量%、例えば約1.5〜約6重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.5重量%以下、好ましくは約0.2〜0.5重量%であり、格子定数が約2.442〜約2.452nmであり、及びSiO2/Al2O3モル比として算出された骨格シリカ−アルミナ比が約8.0〜約12.6である、前項のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性マグネシウム塩及び/又は可溶性カルシウム塩の溶液と接触させ、ナトリウム含有量が減少したマグネシウム及び/又はカルシウムを備えるY型分子篩を得る工程;
(2)工程(1)で得られたY型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させることにより、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、改質Y型分子篩を得る工程。
工程(1)で得られたY型分子篩は、CaOに基づいて算出されたカルシウム含有量が約0.8〜約10重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約4〜約8.8重量%、例えば約5〜約7.5重量%であり、及び格子定数が約2.465〜約2.472nmである、項A10又はA11に記載の方法。
イオン交換反応のための条件は、約15〜約95℃の交換温度及び約30〜約120分の交換時間を含み;
好ましくは可溶性マグネシウム塩が塩化マグネシウム及び/又は硝酸マグネシウムであること、及び/又は好ましくは可溶性カルシウム塩が塩化カルシウム及び/又は硝酸カルシウムである。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のために可溶性マグネシウム塩の溶液と接触させ、濾過、洗浄、及び任意で乾燥し、通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を得る工程;
(2)通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥することにより、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;及び
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、改質Y型分子篩を得る工程。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性マグネシウム塩の溶液と接触させ、濾過、洗浄、及び任意で乾燥させ、通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を得る工程;
(2)通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するマグネシウム含有Y型分子篩を、約350〜約480℃の温度で約30〜約90体積%の水蒸気の雰囲気で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させ、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;
(3)SiCl4に対して減少した格子定数を有するY型分子篩がドライベースで約0.1:1〜約0.7:1の重量比で、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスに、約200〜約650℃の反応温度で約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、洗浄し、濾過して、改質Y型分子篩を得る工程。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性カルシウム塩の溶液と接触させ、濾過させ、洗浄させ、及び任意で乾燥させ、通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩を得る工程;
(2)通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させ、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、改質Y型分子篩を得る工程。
(1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性カルシウム塩の溶液と接触させ、濾過し、洗浄し、及び任意で乾燥し、通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有する、カルシウム含有Y型分子篩を得る工程;
(2)通常の格子定数及び減少した酸化ナトリウム含有量を有するカルシウム含有Y型分子篩を、約30〜90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させ、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程;
(3)減少した格子定数を有するY型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有するY型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、洗浄し、ろ過して、改質Y型分子篩を得る工程。
本出願は、以下の実施例によって更に説明されるが、本出願を限定するものではない。
ここで、a0は、格子定数を参照し、その単位はnmである。
脱カチオン水20LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を加え、攪拌しながら均一に混合し、Mg(NO3)2溶液492ml(MgOを基準として算出された248g/Lの濃度)を加え、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、この混合物をろ過し、洗浄し、ろ過したケーキを120℃で乾燥させ、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量6.6重量%、MgOに基づいて算出されたマグネシウム含有量5.7重量%のY型分子篩を得た。次に、生成物を水蒸気50体積%、空気50体積%の雰囲気中で、390℃で6時間焙焼し、格子定数2.455nmのY型分子篩を得て、その次に乾燥し、含水率1重量%以下とした。その後、加熱により気化した気体状態のSiCl4を、SiCl4:Y型分子篩=0.5:1(ドライベース)の重量比率で導入し、400℃で2時間反応させ、次に脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過することにより、SZ1として指定し、本出願の改質Y型分子篩を得、物理的特性を表1に示す。
脱カチオン水1565.5gにアルミナ含有量21重量%のアルミナゾル714.5gを添加し、撹拌を開始し、固形含有量76重量%を有するカオリン2763gを添加し、60分間分散させた。脱カチオン水8146gにアルミナ含有量61重量%の擬ベーマイト2049gを加え、攪拌下で、質量濃度36%の塩酸210mlを加え、60分間酸性化した後、分散したカオリンのスラリーを加えた。次に、粉砕したSZ1分子篩1500g(ドライベース)を加え、撹拌下で均一に混合し、その後、噴霧乾燥し、洗浄、乾燥して触媒を得て、SC1と指定した。生じたSC1触媒は、ドライベースで、30重量%のSZ1分子篩、42重量%のカオリン、25重量%の擬ベーマイト及び3重量%のアルミナゾルを含む。
脱カチオン水25LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を加え、攪拌しながら均一に混合した後、MgCl2溶液524ml(MgOを基準として算出された248g/L濃度)を加え、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。その後、ろ過し、洗浄し、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムを基準に算出して5.2重量%のナトリウム含有量、MgOを基準に算出して6.2重量%のマグネシウム含有量であるY型分子篩を得た。その後、生成物を450℃、80%の水蒸気の雰囲気中で5.5時間焙焼し、格子定数2.461nmを有するY型分子篩を得た後、乾燥し、含水率1重量%以下とした。その後、加熱により気化した気体状態のSiCl4をSiCl4:Y型分子篩0.6:1の重量比率で導入し、480℃で1.5時間反応させ、次に脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過し、SZ2と指定し、改質Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
NaY分子篩2000g(ドライベース)を脱カチオン水22Lに加え、撹拌下で均一に混合し、MgCl2溶液(MgOを基準として算出された248g/Lの濃度)306mlを加えて撹拌し、90〜95℃の温度に加熱し、撹拌下で1時間保持した。その後、ろ過し、洗浄し、ろ過ケーキを120℃で乾燥し、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムを基準として算出されたナトリウム7.2重量%、MgOを基準として算出されたマグネシウム3.4重量%のY型分子篩を得た。次に、生成物を470℃、水蒸気70体積%の雰囲気中で5時間焙焼し、格子定数2.458nmのY型分子篩を得て、その後、乾燥し、含水率1重量%以下とした。その後、加熱により気化した気体状態のSiCl4をSiCl4:Y型分子篩=0.4:1の重量比で導入し、500℃で1時間反応させ、その後、脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過することにより、SZ3と指定し、改質Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
SC4と指定した、微小球状触媒は、SZ2分子篩、カオリン、水、擬ベーマイトバインダ、及びアルミナゾルのスラリーを形成し、接触分解触媒を製造するための従来の方法(実施例1に記載のように)に従って噴霧乾燥することによって製造した。生じたSC4触媒は、ドライベースで、25重量%のSZ2分子篩、47重量%のカオリン、24重量%の擬ベーマイト及び4重量%のアルミナゾルを含む。
SC5と指定した、微小球状触媒は、SZ2分子篩、カオリン、水、擬ベーマイトバインダ、及びアルミナゾルのスラリーを形成し、接触分解触媒を製造するための従来の方法(実施例1に記載のように)に従って噴霧乾燥することによって製造した。生じたSC5触媒は、ドライベースで、40重量%のSZ2分子篩、30重量%のカオリン、20重量%の擬ベーマイト及び10重量%のアルミナゾルを含む。
NaY分子篩(ドライベース)2000gを脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000g添加し、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。その後、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させた後、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼して水熱処理を行った。次に、生成物に脱カチオン水20Lを加え、撹拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000gを添加し、混合物を撹拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させた後、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼することにより第2の熱水処理を行い、DZ1と指定し、2段階のイオン交換及び2段階の熱水超安定化を経たマグネシウムを含まない熱水超安定化Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
NaY分子篩2000g(ドライベース)を脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000g添加し、攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次に、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させた後、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼して水熱処理を行った。次に、生成物に脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、Mg(NO3)2溶液(MgOを基準として算出された248g/Lの濃度)290mL及び(NH4)2SO4を900g添加し、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次に、濾過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させた後、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼し、第2の熱水処理を行い、DZ2と指定し、2段階のイオン交換と2段階の熱水超安定化を経た熱水超安定化希土類含有Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
脱カチオン水20LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を加え、攪拌しながら均一に混合した後、Mg(NO3)2溶液347ml(MgOを基準にして算出された248g/L)を加えて攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、混合物を濾過し、洗浄し、乾燥させ、含水率を1重量%以下とした。次に、生成物をSiCl4:Y型分子篩=0.4:1の重量比率で、580℃で1.5時間反応させて気化させた気体SiCl4を導入し、気相超安定化を行った。生成物を20Lの脱カチオン水で洗浄し、濾過し、DZ3と指定し、気相超安定化高シリカY型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
脱カチオン水20LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を添加し、攪拌しながら均一に混合した後、RE(NO3)3溶液600mL(RE2O3を基準に算出して319g/Lの濃度)を加えて、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。そして、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムを基準として算出されたナトリウム含有量7.0重量%、RE2Oを基準として算出された希土類含有量8.8重量%のY型分子篩を得た。次に、生成物を水蒸気50体積%、空気50体積%の雰囲気中で、390℃で6時間焙焼し、格子定数2.455nmのY型分子篩を得て、その後、乾燥して含水率を1重量%以下とした。その後、SiCl4:Y型分子篩(ドライベース)=0.5:1の質量比で気化させたガスSiCl4を導入し、400℃で2時間反応させ、その後、脱カチオン水20Lで洗浄し、濾過した。分子篩のろ過ケーキのサンプルを、塩化マグネシウムを含む溶液に添加し、分子篩に対する水の重量比は2.5であり、マグネシウム(酸化マグネシウムを基準として算出された)対分子篩の重量比は0.01とした。混合物を25℃で40分間撹拌し、次にアンモニア水を加え、pHを8.5に調整した。生成物を撹拌下で均一に混合し、濾過し、脱イオン水で洗浄した。その後、ろ過ケーキを乾燥させ、550℃で2時間焙焼して、SZB1と指定し、マグネシウム含有改質Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表1に示す。
表1から、本出願の高安定性改質Y型分子篩は、ナトリウム含有量が少ないこと、比較的高いシリカ−アルミナ比での非骨格アルミニウム含有量が比較的少ないこと、全細孔体積に対する、2.0〜100nmの細孔径を有する二次孔の細孔体積の割合が比較的高いこと、B酸/L酸比が比較的高いこと(総L酸含有量に対する総B酸含有量の割合)、分子篩が比較的小さい格子定数及び特定のマグネシウム含有量を有するときに測定される結晶化度が比較的高いこと及び熱安定性が高いことが分かる。
表2から、本出願の改質Y型分子篩は、800℃17時間の過酷な条件において露出状態でエージングされた後、比較的、より高い相対結晶化度維持率を示すことが分かり、これは、本出願の改質Y型分子篩が高い水熱安定性を有することを示している。
実施例1〜5において得られた触媒SC1、SC2、SC3、SC4及びSC5は、それぞれ、100%の水蒸気の雰囲気中で、800℃4時間又は17時間エージングし、次いで、触媒の軽油の微量活性を評価した。結果は、表3のとおりであった。
各触媒の軽油の微量活性は、RIPP 92−90(「Petrochemical Analysis Methods(RIPP Test Methods)」、Cuiding YANGらによって編集された、Science Press、1990年9月、初版、pp.263−268を参照のこと)の標準的な方法に従って評価され、触媒負荷量は、5.0gであり、反応温度は、460℃であり、原料油は、235〜337℃の蒸留範囲を有するDagang軽油であった。生成物の組成は、ガスクロマトグラフィーで分析し、生成物の組成に基づいて軽油に対する微量活性を算出した。
比較例1〜3で得られた触媒DC1、DC2及びDC3は、それぞれ、100%の水蒸気の雰囲気中で、800℃4時間又は17時間エージングし、次いで、実施例4〜6に記載の手法に従って、触媒の軽油の微量活性を評価した。結果を表3に示す。
比較例7〜9は、比較例1〜3で得られた超安定Y型分子篩を含む触媒の接触分解性能を示す。
SZB1を実施例11〜15に記載の方法に従って評価し、結果を表5に示す。
表3及び表5に列挙した結果から、本出願の分子篩を活性成分として用いて製造した接触分解触媒は、非常に高い水熱安定性、著しくより低いコークス選択性、並びに著しくより高い液収率、軽油収率、及びガソリン収率を示し、ガソリン中の分岐炭化水素含有量も有意に高く、モノメチル−分岐炭化水素含有量が高いことが分かる。
脱カチオン水20LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を添加し、攪拌しながら均一に混合し、Ca(NO3)2溶液689ml(CaOを基準として計算された248g/Lの濃度)を加えて攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次に、混合物をろ過洗浄し、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムを基準として算出されたナトリウム含有量6.6重量%、CaOを基準として算出されたカルシウム含有量9.8重量%を有するY型分子篩を得た。次に、生成物を水蒸気50体積%、空気50体積%の雰囲気中で390℃6時間焙焼して、格子定数2.454nmのY型分子篩を得た後、乾燥して含水率1重量%以下とした。その後、SiCl4:Y型分子篩=0.5:1の質量比率となるように気化させた気体SiCl4を導入し、400℃で2時間反応させた後、脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過して、BSZ1と指定し、本出願の改質Y型分子篩を得た。
脱カチオン水25LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を加え、攪拌しながら均一に混合した後、CaCl2溶液734ml(CaOを基準として算出された248g/Lの濃度)を加えて攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。その後、ろ過洗浄し、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、格子定数が2.471nm、酸化ナトリウムを基準として算出されたナトリウムが5.2重量%、CaOを基準として算出されたカルシウムが8.7重量%のY型分子篩を得た。次に、生成物を450℃、80%の水蒸気の雰囲気中で5.5時間焙焼し、格子定数2.460nmのY型分子篩を得た後、乾燥し、含水率を1重量%以下とした。その後、SiCl4:Y型分子篩=0.6:1の質量比となるように気化した気体SiCl4を導入し、480℃1.5時間反応させた後、脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過して、BSZ2と指定し、改質Y型分子篩を得た。
脱カチオン水22LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を加えて、撹拌下に均一に混合し、CaCl2溶液428ml(CaOを基準として算出された248g/Lの濃度)を加えて撹拌し、90〜95℃に加熱し、撹拌しながら1時間保持した。その後、ろ過洗浄し、ろ過ケーキを120℃で乾燥し、格子定数2.471nm、酸化ナトリウムを基準として算出されたナトリウム7.2重量%、CaOを基準として算出されたカルシウム4.8重量%を有するY型分子篩を得た。次に、生成物を470℃、70体積%の水蒸気の雰囲気中で5時間焙焼し、格子定数2.457nmを有するY型分子篩を得た後、乾燥し、含水率1重量%以下とした。その後、SiCl4:Y型分子篩=0.4:1の質量比となるように気化した気体SiCl4を導入し、500℃1時間反応させた後、脱カチオン水20Lで洗浄し、ろ過して、BSZ3と指定し、改質Y型分子篩を得、その物理化学的性質を表B1に示す。
BSC4と指定した微小球状触媒は、BSZ2分子篩、カオリン、水、擬ベーマイトバインダ、及びアルミナゾルのスラリーを形成し、(実施例B1に記載されるように)接触分解触媒を製造するための従来の方法に従って噴霧乾燥することによって製造された。得られたBSC4触媒は、ドライベースで、25重量%のBSZ2分子篩、47重量%のカオリン、24重量%の擬ベーマイト及び4重量%のアルミナゾルを含む。
BSC5と指定した微小球状触媒は、BSZ2分子篩、カオリン、水、擬ベーマイトバインダ、及びアルミナゾルのスラリーを形成し、(実施例B1に記載されるように)接触分解触媒を製造するための従来の方法に従って噴霧乾燥することによって製造された。得られたBSC5触媒は、ドライベースで、40重量%のBSZ2分子篩、30重量%のカオリン、20重量%の擬ベーマイト及び10重量%のアルミナゾルを含む。
NaY分子篩2000g(ドライベース)を脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000g添加して、攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次に、ろ過洗浄した後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、次に100%の水蒸気の雰囲気中で650℃5時間焙焼し、水熱処理を行った。次に、生成物を脱カチオン水20Lに加え、撹拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000g添加して、撹拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、濾過及び洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、次いで、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼することによる第2の熱水処理に供して、BDZ1と指定し、2段階のイオン交換及び2段階の熱水超安定化を受けたカルシウムを含まない熱水超安定化Y型分子篩を得、その物理化学的特性を表B1に示す。
NaY分子篩2000g(ドライベース)を脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、(NH4)2SO4を1000g添加し、攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次に、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、次に100%の水蒸気の雰囲気中で650℃5時間焙焼し、水熱処理を行った。次に、生成物を脱カチオン水20Lに添加し、攪拌しながら均一に混合し、Ca(NO3)2溶液(CaOを基準として算出された248g/Lの濃度)406mL及び(NH4)2SO4を900g添加して攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、ろ過洗浄後、ろ過ケーキを120℃で乾燥させ、次いで、100%の水蒸気の雰囲気中で、650℃で5時間焙焼することによる第2の熱水処理に供して、BDZ2と指定し、2段階のイオン交換及び2段階の熱水超安定化を受けた熱水超安定化カルシウム含有Y型分子篩を得、その物理化学的特性を表B1に示す。
脱カチオン水20LにNaY分子篩2000g(ドライベース)を添加し、攪拌しながら均一に混合し、Ca(NO3)2溶液486mL(CaOを基準として算出された248g/Lの濃度)を添加し、混合物を攪拌し、90〜95℃に加熱し、1時間保持した。次いで、混合物をろ過し、洗浄し、乾燥させて、1重量%以下の含水量とした。次に、加熱により気化させた気体SiCl4を、SiCl4:Y型分子篩=0.4:1の重量比で導入し、580℃で1.5時間反応させることにより、生成物の気相超安定化を行った。生成物を脱カチオン水20Lで洗浄し、濾過して、BDZ3と指定し、気相超安定化高シリカY型分子篩を得、その物理化学的性質を表B1に示す。
表B1から分かるように、本出願の改質Y型分子篩は、ナトリウム含有量が少ないこと、比較的高いシリカ−アルミナ比での非骨格アルミニウム含有量が比較的少ないこと、全細孔体積に対して、2.0〜100nmの孔径を有する二次孔の細孔体積の割合が比較的高いこと、B酸/L酸比が比較的高いこと(総L酸含有量に対する総B酸含有量の割合)、分子篩が、比較的小さい格子定数と、あるマグネシウム含有量とを有する場合に判定される結晶化度が比較的高いこと、及び熱安定性が高いという利点を有する。
表B2から、本出願の改質Y型分子篩は、800℃で17時間の過酷な条件で露出した状態でエージングされた後、比較的高い相対結晶化度維持率を示すことが分かり、これは、本出願の改質Y型分子篩が高い水熱安定性を有することを示す。
実施例B1〜B5で得られた触媒BSC1、BSC2、BSC3、BSC4及びBSC5を、それぞれ、100%の水蒸気の雰囲気中で、800%で4時間又は17時間エージングし、次いで、触媒の軽油の微量活性を評価した。結果を表B3に示す。
各触媒の軽油の微量活性は、RIPP 92−90(「Petrochemical Analysis Methods(RIPP Test Methods)」、Cuiding YANGらによって編集された、Science Press、1990年9月、初版、pp263−268を参照のこと)の標準的な方法に従って評価され、ここで、触媒負荷量は、5.0gであり、反応温度は、460℃であり、原料油は、235〜337℃の蒸留範囲を有するDagang軽油であった。生成物の組成をガスクロマトグラフィーで分析し、生成物の組成に基づいて軽油に対する微量活性を算出した。
比較例B1〜B3で得られた触媒BDC1、BDC2及びBDC3を、それぞれ、100%の水蒸気の雰囲気中、800℃で4時間又は17時間エージングし、次いで、触媒の軽油についての微量活性を、実施例B6に記載の手法に従って評価した。結果を表B3に示す。
比較例B7〜B9は、比較例B1〜B3で得られた超安定Y型分子篩を含む触媒の接触分解性能を示す。
表B3及びB5に列挙された結果から、活性成分として本出願の分子篩を使用することによって製造された接触分解触媒は、非常に高い水熱安定性、著しく低いコークス選択性、並びに、著しく高い液体収率、軽油収率、及びガソリン収率を示し、ガソリン中の分岐炭化水素及びジメチル分岐炭化水素含有量も著しく高く、ガソリン中のジメチル分岐炭化水素含有量/モノメチル分岐炭化水素含有量の比率も改善されることが分かる。
Claims (15)
- 改質Y型分子篩は、ドライベースで前記改質Y型分子篩の重量に基づいた、改質金属の酸化物に基づいて算出された前記改質金属の含有量が約0.5〜約6.3重量%であり、かつ、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.5重量%以下であり、好ましくは約0.1〜約0.5重量%であり、前記改質金属は、マグネシウム及び/又はカルシウムであり、前記改質Y型分子篩は、非骨格アルミニウム含有量の総アルミニウム含有量に対する比率が約20%以下であり、全細孔体積が約0.33〜約0.39ml/gであり、孔径が2〜100nmである二次孔の前記細孔体積の、前記全細孔体積に対する比率が約10〜約25%であり、格子定数が約2.440〜約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1040℃以上であり、かつ、ピリジン吸着赤外分光法を用いて200℃で測定した前記改質Y型分子篩の強酸酸価のうち、L酸価に対するB酸価の比率が、約2.30以上であることを特徴とする、改質Y型分子篩。
- 前記改質Y型分子篩は、孔径が2〜100nmである二次孔の前記細孔体積の、前記全細孔体積に対する比率が約15〜約21%であり、好ましくは約17〜約21%であり;及び/又は
前記改質Y型分子篩は、非骨格アルミニウム含有量の前記総アルミニウム含有量に対する比率が約13〜約19%であり、及び、SiO2/Al2O3モル比として算出された骨格シリカ−アルミナ比が約7.3〜約14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。 - 前記改質Y型分子篩の、格子崩壊温度が約1040〜約1080℃であり、例えば約1045〜約1080℃である;及び/又は
好ましくは、前記改質Y型分子篩は、ピリジン吸着赤外分光法を用いて200℃で測定した前記改質Y型分子篩の強酸酸価のうち、L酸価に対するB酸価の比率が、約2.3〜約5.0であり、より好ましくは約2.4〜約4.2であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の改質Y型分子篩。 - 前記改質Y型分子篩は、800℃、大気圧下、100%水蒸気雰囲気下で17時間エージングした後の前記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率が、約33%以上、例えば約33〜約45%であり;及び/又は
好ましくは前記改質Y型分子篩の相対結晶化度は、約58〜約75%、例えば約58〜約70%であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩。 - 前記改質金属がマグネシウムであり、前記改質Y型分子篩は、酸化マグネシウムに基づいて算出されたマグネシウム含有量が約0.5〜約4.5重量%、例えば約0.6〜約4.3重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.2〜約0.5重量%であり、格子定数が約2.442〜約2.452nmであり、及び、SiO2/Al2O3モル比として算出された骨格シリカ−アルミナ比が約8.4〜約12.6であること;又は
前記改質金属がカルシウムであり、前記改質Y型分子篩は、酸化カルシウムに基づいて算出されたカルシウム含有量が約0.7〜約6.3重量%、好ましくは約0.9〜約5.9重量%、例えば約1.5〜約6重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約0.2〜約0.5重量%であり、格子定数が約2.442〜約2.452nmであり、及び、SiO2/Al2O3モル比として算出された骨格シリカ−アルミナ比が約8.0〜約12.6であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩。 - 前記改質Y型分子篩のO1s電子結合エネルギーが、約532.55eV以下、例えば約532.39〜約532.52eVである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩。
- (1)NaY分子篩をイオン交換反応のための可溶性マグネシウム塩及び/又は可溶性カルシウム塩の溶液と接触させ、ナトリウム含有量が減少したマグネシウム及び/又はカルシウムを備えるY型分子篩を得る工程、
(2)前記工程(1)で得られた前記Y型分子篩を、約30〜約90体積%の水蒸気を含む雰囲気において、約350〜約480℃の温度で約4.5〜約7時間焙焼し、任意で乾燥させることにより、減少した格子定数を有するY型分子篩を得る工程、及び
(3)減少した格子定数を有する前記Y型分子篩に対するSiCl4のドライベースでの重量比を約0.1:1〜約0.7:1として、減少した格子定数を有する前記Y型分子篩を、反応のための四塩化ケイ素ガスと、約200〜約650℃の反応温度で、約10分間〜約5時間の反応時間で接触させ、前記改質Y型分子篩を得る工程、
を含む、改質Y型分子篩の製造の方法。 - 工程(1)で得られた前記Y型分子篩は、約2.465〜約2.472nmの格子定数、酸化ナトリウムに基づいて算出された約8.8重量%以下のナトリウム含有量を有し、
好ましくは工程(1)で得られた前記Y型分子篩は、MgOに基づいて算出されたマグネシウム含有量が約0.5〜約7.0重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約4〜約8.8重量%、例えば約5.5〜約8.5重量%であり、及び、格子定数が約2.465〜約2.472nmであり;又は
好ましくは工程(1)で得られた前記Y型分子篩は、CaOに基づいて算出されたカルシウム含有量が約0.8〜約10重量%であり、酸化ナトリウムに基づいて算出されたナトリウム含有量が約4〜約8.8重量%、例えば約5〜約7.5重量%であり、及び、格子定数が約2.465〜約2.472nmであることを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 工程(1)において、前記NaY分子篩、前記可溶性マグネシウム塩及び/又はカルシウム塩並びに水は、イオン交換のために、前記NaY分子篩:前記可溶性マグネシウム塩及び/又はカルシウム塩:H2O=約1:約0.005〜約0.28:約5〜約15の重量比で混合される、請求項7又は8に記載の方法。
- 前記工程(1)は、前記NaY分子篩と水とを混合し、そこに可溶性マグネシウム塩、可溶性カルシウム塩、可溶性カルシウム塩及び/又は可溶性マグネシウム塩の溶液を撹拌下で添加して、イオン交換反応を行うことを更に含み;
前記イオン交換反応の前記条件は:
約15〜約95℃の交換温度及び約30〜約120分の交換時間;
好ましくは可溶性マグネシウム塩が塩化マグネシウム及び/又は硝酸マグネシウムであること;及び/又は
好ましくは可溶性カルシウム塩が塩化カルシウム及び/又は硝酸カルシウムであること、
を含む、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 工程(2)において、前記焙焼温度が約380〜約470℃であり、前記焙焼雰囲気が約40〜約80%の水蒸気下であり、及び前記焙焼時間が約5〜約6時間であり;
好ましくは工程(2)で得られた減少した格子定数を有する前記Y型分子篩は、約2.450〜約2.462nmの格子定数及び約1重量%以下の含水量を有する、
請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記工程(3)は、分子篩:H2O=約1:約5〜約20の比率であり、pHが約2.5〜約5.0、及び約30〜約60℃の洗浄温度を含む条件下の水を用いて、前記生じた改質Y型分子篩を洗浄することを更に含む、請求項7〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項7〜12のいずれか一項に記載の方法によって得られる改質Y型分子篩。
- 接触分解触媒の重量に基づいた、ドライベースで約10〜約50重量%の改質Y型分子篩、約10〜約40重量%のアルミナ基準で算出されたアルミナバインダ、及びドライベースで約10〜約80重量%の粘土を含む前記接触分解触媒であって、前記改質Y型分子篩が請求項1〜6及び13のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩である接触分解触媒。
- 請求項1〜6及び13のいずれか一項に記載の前記改質Y型分子篩を含む接触分解触媒と、炭化水素油とを接触させることを備える炭化水素油の接触分解における請求項1〜6及び13のいずれか一項に記載の改質Y型分子篩の使用。
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