JP2531730B2 - 炭化水素の水素化処理用触媒及びその製造方法 - Google Patents

炭化水素の水素化処理用触媒及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は活性化処理が容易な炭化水素油の水素化処理
触媒の製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
炭化水素油を水素の存在下で水添、脱硫、脱窒素、分
解等を行う所謂水素化処理には、アルミナ、シリカ−ア
ルミナ、チタニア等の無機酸化物担体に、周期律表第6
族金属及び第8族金属から選ばれる少なくとも一種の金
属を水素化活性成分として担持せしめた触媒が用いら
れ、第6族金属としてはMo及びW、第8族金属としては
Co及びNiがよく用いられている。
これらの金属は通常酸化物態で担持されており、その
ままでは活性がないため、水素化処理反応に供するには
酸化物態から硫化物態に変換して活性化する予備硫化が
必要である。
この予備硫化は従来、炭化水素油の水素化処理を行う
反応器に触媒を充填した後、この触媒層に硫化剤を水素
と共に通過せしめて行うのが一般的である。予備硫化の
操作条件は、水素化処理プロセスによって又使用する硫
化剤によって種々異なるが、硫化水素による場合は水素
中に0.5〜5容量%程度含有せしめ、これを触媒1当
り標準温度、圧力に換算して1,000〜3,000、温度180
℃以上(通常は250℃以上)で行っており、二硫化炭
素、ノルマルブチルメルカプタン、硫化ジメチル、二硫
化ジメチル等を用いる場合はこれらを軽質炭化水素油で
希釈して供し、温度250〜350℃、圧力20〜100kg/cm2
液空間速度0.5〜2hr-1、水素/油比200〜1000Nl/で行
っている。
このような予備硫化操作を行った後実際に処理すべき
原料油に切り替え、水素化処理操業が開始される。
ところで上記予備硫化操作は以後の水素化処理の成否
を左右するので、使用資材の適切な選択と慎重な操作が
要求される。例えば希釈剤を用いた場合、希釈剤にオレ
フィン類が含有されていると重合生成物が触媒を被毒す
るためオレフィン類を含有しない炭化水素油を用いる必
要があり、又粘性が高いと触媒表面の湿潤効果が乏しく
重質油では不適当なため結局軽質油を用いざるを得な
い。このような軽質油の使用はコスト高を招く。又、触
媒金属が高温で水素と反応して還元されると不働態化す
るのでこれを防止するため硫化剤を多目に用いる必要が
あり、硫化剤と水素の割合を適正に維持しなければなら
ない。更にこのような予備硫化は数日間にわたって行う
のが通常であるが、この操作は一時的なものであるため
自動化されていないことが多く、通常と異なる煩雑な操
作が要求されるため操作員の負担が極めて大きい。この
ため予備硫化を省略するか、少なくとも操作の煩雑さを
軽減することが課題になっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
最近に至り、このような要請に応え得る方法が提案さ
れた。
その方法は活性金属が担持された触媒に一般式R−S
(n)−R′(nは3〜20の整数、R,R′は水素原子、又は
1分子当たり1〜150個の炭素原子を有する有機基)で
表わされる多硫化物を含浸せしめ、水素ガスの不存在
下、65〜275℃、0.5〜70バールの圧力下で前記触媒を熱
処理するものである(特開昭61−111144号公報)。この
方法によれば触媒に含浸された多硫化物が熱処理によっ
て活性金属を硫化するので、反応器内で予備硫化する場
合は硫化剤及び希釈剤が不要となるため操作が容易にな
り、又反応器外での予備硫化も可能で、その場合は予備
硫化した触媒を反応器に充填すれば直ちに水素化処理操
業を開始できる。
上記多硫化物の使用量は、後で触媒中の活性金属酸化
物(例えばNiO,MoO3)全体を硫化するために必要な化学
量論量であり、適切な有機溶媒に希釈して触媒に含浸す
る。したがって、活性金属担持量の多い触媒に含浸する
場合には、高濃度の上記多硫化物溶液を用いることが必
要となる。ところが上記多硫化物は高粘度であるために
高濃度溶液では触媒細孔内部への浸透が困難になるとい
う問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、多硫化物より扱い易い硫化剤による予
備硫化方法を種々研究した結果、2価メルカプタンが適
当であることを見出して先に出願したが、更に研究した
結果、硫化剤の含浸は活性金属の含浸後でも良く、又硫
化剤と活性金属を共に含む含浸液によっても同様の効果
が得られることを見出して本発明に到達した。
即ち、本発明は無機酸化物担体に周期律表第6族金属
及び第8族金属から選ばれる少なくとも一種の金属の水
溶性化合物及びリン酸と2価メルカプタンとが担持せし
められている炭化水素の水素化処理用触媒と、無機酸化
物担体に周期律表第6族金属及び第8族金属から選ばれ
る少なくとも一種の金属の水溶性化合物とリン酸とを水
溶液として別々に又は同時に含浸し、乾燥した後、該乾
燥物に2価メルカプタンを含浸せしめる点に特徴のある
炭化水素油の水素化処理用触媒製造方法と、無機酸化物
担体に、周期率表第6族及び第8族金属から選ばれる少
なくとも一種の金属の水溶性化合物及びリン酸と2価メ
ルカプタンを含む含浸液を含浸せしめる点に特徴のある
炭化水素油の水素化処理用触媒の製造方法である。
従来よりよく知られているように無機酸化物担体とし
ては、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア等が挙げ
られ、特にアルミナ又はシリカ−アルミナが代表的なも
のである。
又、従来から知られているように活性金属としての周
期率表第6族としては、Mo及び/又はWが好ましく、含
浸液調製のための原料としては、三酸化モリブデン、パ
ラモリブデン酸アンモニウム、三酸化タングステン、パ
ラタングステン酸アンモニウムを好ましい例として挙げ
ることが出来る。同様に周期律表第8族金属としてはCo
及び/又はNiが好ましく、含浸液調製のための原料とし
ては硝酸コバルト、炭酸コバルト、硝酸ニッケル、炭酸
ニッケルを好ましい例として挙げることが出来る。第6
族金属と第8族金属は単独で或いは混合して用いられ
る。
リンも又従来から知られている活性物質であるが、本
発明の触媒においても有用で、含浸する形態としてはリ
ン酸が適している。このリン酸は上記水溶性化合物とは
別の水溶液として含浸せしめても良いし、該水溶性化合
物を共に含む含浸液を用いて同時に含浸せしめても良
い。この同時含浸の場合は、リン酸の含有量が増すに従
って液粘性が増し、含浸しにくくなる。このためこの方
法による場合は触媒中にP2O5として8重量%担持するの
がほぼ限度である。
2価メルカプタンは一般式HS−R−SH(式中、Rは2
価の炭化水素基を示す)で表わされ、エタンジチオール
(HSCH2CH2SH)、1,4−ブタンジチオール(HS(CH24S
H)などを好ましい例として挙げることが出来る。
一般に炭化水素油の水素化処理用触媒の製造方法は、
無機酸化物担体に活性金属としての周期律表第6族金属
成分及び/又は第8族金属成分の水溶液を含浸し、乾燥
次いで焼成という工程から構成される。
本発明では、上記工程中の活性金属の水溶性化合物及
びリン酸を別々に又は同時に含浸した後の乾燥物に2価
メルカプタンをアルコール等の有機溶媒に溶解してその
溶液を含浸法により担持させるか、又は無機酸化物担体
に活性金属の水溶性化合物及びリン酸と2価メルカプタ
ンを含有する溶液を含浸法により担持させる。このよう
な方法によれば、触媒製造工程に新たな工程を付加する
必要もなく、また従来行なわれている焼成工程が不要と
なるので熱エネルギー的に有利である。
2価メルカプタンの使用量は、周期律表第6族金属及
び第8族金属が水素化反応において高活性を示す硫化形
態(例えばMoS2,WS2,CoS,NiS)を形成するに必要な硫黄
量の1〜3当量倍が好ましい。使用量がこれ以下では活
性の低下を招き、またこれ以上を使用してもそれほど活
性の向上が望める訳ではないので不経済である。
本発明で調製された触媒は使用した溶媒を乾燥除去し
た後に反応塔に充填され炭化水素油の水素化処理に供さ
れる。
本発明では、乾燥後の触媒に格別の処理を必ずしも施
す必要はなく、乾燥後の触媒は直ちに炭化水素油の水素
化処理用の反応器に充填し使用することが出来る。
〔作 用〕
本発明法で調製された触媒は、炭化水素油の水素化脱
硫反応において従来技術によって硫化された触媒よりも
優れた活性を示す。その理由は定かではないが、2価メ
ルカプタンが周期律表第6族金属及び/又は第8族金属
と溶解性の配位化合物を形成し、無機酸化物担体に高分
散状態で金属硫化物が担持されることによると考えられ
る。
〔実施例〕
以下本発明の実施例及び比較例を示す。
実施例1 比表面積280m2/g、細孔容積0.75ml/gのγ−アルミナ
担体100gに三酸化モリブデン29.0g、炭酸ニッケル(Ni
含有量43.3%)10.5g、85%リン酸16.5g及び水から調製
した含浸液80mlを含浸し、110℃で16時間乾燥した。次
に該乾燥物40gにエタンジチオール10.5gを含むアルコー
ル溶液22mlを全量含浸した後、100℃で16時間乾燥し触
媒Aを得た。
触媒Aの金属含有量はモリブデンがMoO3に換算して20
wt%、ニッケルがNiOに換算して4wt%、リンがP2O5に換
算して7wt%であり、エタンジチオールの使用量はMo,Ni
がMoS2,NiSになるのに必要な硫黄の理論量に換算して1.
5倍であった。
実施例2 実施例1に用いたのと同様のアルミナ担体50gに、三
酸化モリブデン14.5g、炭酸ニッケル5.3g、リン酸8.2
g、エタンジチオール14.6g及び水から調製した含浸液
(pH=5)47mlを全量含浸し、100℃で16時間乾燥して
触媒Bを得た。
触媒Bの金属含有量はモリブデンがMoO3に換算して20
wt%、ニッケルがNiOに換算して4wt%、リンがP2O5に換
算して7wt%であり、エタンジチオールの使用量はMo,Ni
がMoS2,NiSになるのに必要な硫黄の理論量に換算して1.
1倍であった。
実施例3 〔活性評価〕 実施例1及び2で調製された触媒A,Bを用いて、クェ
ート常圧軽油の水素化脱硫反応を行なった。反応に用い
た常圧軽油の性状は次の通りであった。
比重(15/4℃) 0.848 硫黄 1.61重量% 窒素 157重量ppm 蒸留性状(初留点) 211℃ 〃 (50vol.%) 340℃ 〃 (終 点) 406℃ 反応は流通式反応装置を用い次の反応条件で行った。
触媒量 3ml 原料油液空間速度 2.0hr-1 反応圧力(水素圧) 3kg/cm2 反応温度 330℃ 水素/油比 300Nl/ 通油時間 8hr 処理油は2時間毎にサンプリングし硫黄含有量を測定
し、脱硫率を求めた。4時間目、6時間目、8時間目に
サンプリングした処理油の硫黄含有量から求めた脱硫率
の平均値を第1表に示す。
比較例 実施例1のエタンジチオールを担持する前の触媒を50
0℃で2時間焼成した後、n−ブチルメルカプタンを混
合したクェート常圧軽油より硫化(または予備硫化)処
理し反応に供した。
〔硫化処理〕
硫化油3重量%n−ブチルメルカプタン/クェート常圧
軽油 触媒量 3ml 原料油液空間速度 2.0hr-1 反応圧力 30kg/cm2 反応温度 316℃ 水素/油比 300Nl/ 通油時間 8hr 〔活性評価〕 活性評価の条件は、実施例3と全く同じである。
4時間目、6時間目、8時間目にサンプリングした処
理油の硫黄含有量から求めた脱硫率の平均値を第1表に
示す。
エタンジチオールを含浸した触媒はA,B共に3重量%
のn−ブチルメルカプタンを混合したクェート常圧軽油
を用いて硫化した触媒より高活性を示す。
〔発明の効果〕 本発明によれば、従来技術の硫化法よりも簡略化され
た操作で、優れた性能を有する炭化水素油の水素化処理
触媒を得ることができる。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周期律表第6族金属及び第8族金属から選
    ばれる少なくとも一種の金属の水溶性化合物及びリン酸
    と2価メルカプタンとが、無機酸化物担体に担持せしめ
    られていることを特徴とする炭化水素の水素化処理用触
    媒。
  2. 【請求項2】周期律表第6族金属がMo,Wの少なくとも一
    種であり、第8族金属がCo,Niの少なくとも一種である
    第(1)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒。
  3. 【請求項3】2価メルカプタンがエタンジチオール及び
    /又は1,4−ブタンジチオールである第(1)項又は第
    (2)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒。
  4. 【請求項4】無機酸化物担体に周期律表第6族金属、第
    8族金属の少なくとも一種の金属の水溶性化合物とリン
    酸とを水溶液として別々に又は同時に含浸し、乾燥した
    後、該乾燥物に2価メルカプタンを含浸することを特徴
    とする炭化水素の水素化処理用触媒の製造方法。
  5. 【請求項5】周期律表第6族金属がMo,Wの少なくとも一
    種であり、第8族金属がCo,Niの少なくとも一種である
    第(4)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒の製造方
    法。
  6. 【請求項6】2価メルカプタンがエタンジチオール及び
    /又は1,4−ブタンジチオールである第(4)項又は第
    (5)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒の製造方
    法。
  7. 【請求項7】無機酸化物担体に、周期律表第6族金属、
    第8族金属の少なくとも一種とリン酸とを含み且つ2価
    メルカプタンを含む含浸液を含浸することを特徴とする
    炭化水素の水素化処理用触媒の製造方法。
  8. 【請求項8】周期律表第6族金属がMo,Wの少なくとも一
    種であり、第8族金属がCo,Niの少なくとも一種である
    第(7)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒の製造方
    法。
  9. 【請求項9】2価メルカプタンがエタンジチオール及び
    /又は1,4−ブタンジチオールである第(7)項又は第
    (8)項記載の炭化水素の水素化処理用触媒の製造方
    法。
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