JP2678276B2 - アニオンクレーを含む触媒組成物及び吸収剤 - Google Patents
アニオンクレーを含む触媒組成物及び吸収剤Info
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Description
トリクス物質を含む炭化水素フィード転化用触媒組成物
に関する。
で適当な条件下に流動触媒粒子と接触させる方法におい
て接触的に転化される。その方法においては、一般に、
触媒粒子は触媒粒子上に沈積する副生成物のコークスが
形成されるので徐々に失活される。(部分的であって
も)活性を失った触媒粒子を反応ゾーンから除去し、ス
トリッピングゾーンで揮発性成分を除去し、続いて再生
ゾーンへ通し、そして酸素含有ガスを用いてコークスを
燃焼させることにより再生の後、反応ゾーンへフィード
バックする。
存在するイオウ及び炭化水素フィード中のイオウ含有化
合物に由来するイオウからのイオウ酸化物の生成を伴
う。再生器からの非煙中に含まれるイオウ酸化物の放出
は環境保護の見地から好ましくないが、そのイオン酸化
物の放出は、熱的又は化学的に再生することができかつ
触媒組成物の1部分を形成することができる適当なイオ
ウ酸化物吸収剤を加えることによって制限されることが
できる。
て、非揮発性無機イオウ化合物を生成する金属酸化物が
使用される。反応ゾーン及びストリッピングゾーンにお
いてこれらのイオウ化合物は炭化水素及びスチームの影
響の下に変化して金属酸化物に戻りそして硫化水素を含
むガスを生成する。最終的には、硫化水素を含むガスは
通常の方法、例えばクラウス法によって処理されること
ができる。
しば金属含有化合物を含んでいる。炭化水素の転化の間
にこれらの化合物からの金属、例えばニッケル及びバナ
ジウム、が触媒粒子上に沈積し、触媒を失活する大きな
原因となっている。
の放出を減少させる目的で、スピネル含有物質が炭化水
素を転化するのに役立つ粒子と共に存在する触媒組成物
を開示している。今や、ヨーロッパ特許出願第0 045 17
0号の組成物を用いて得られた結果として比較して改良
された結果が、アニオンクレー(anionic clay)をイオ
ウ酸化物結合物質として使用した場合に得られることが
見出された。従って、本発明の触媒組成物はイオウ酸化
物結合物質がアニオン性クレーを含むことを特徴とす
る。本発明の触媒組成物はイオウ酸化物放出を最少限に
する炭化水素転化用として著しく適しているばかりでな
く、触媒粒子上への炭化水素フィードからの金属の沈積
によって生じる選択性の減少及び不活性化に対して十分
に抵抗力がある。従って、本発明の触媒組成物、重量の
イオウ及び金属を含む炭化水素フィードの転化用として
特に適している。
中にゼオライト性結晶アルミノケイ酸塩を含む粒子の物
理的混合物、及びランタン、セリウム、プラセオジム、
サマリウム及びジスプロシウムからなる群から選ばれる
少くとも1つの遊離の又は結合された希土類金属と共に
MgAl2O4及び/又はアルミニウムとマグネシウムとの混
合物を含むイオウ酸化物結合粒子からなる触媒組成物を
開示している。
れたイオウ酸化物を希土類金属又はそれら化合物及びシ
リカ及びアルミナのような無機酸化物を含む粒子によっ
て吸収するところの炭化水素を接触的にクラッキングす
る方法に関する。
媒、及び熱抵抗性化合物と組合せた又は組合せないマグ
ネシウム含有クレーを含む希釈剤を含む接触クラッキン
グ組成物を用いる金属濃度の高い炭化水素フィードのク
ラッキングに関する。マグネシウム含有クレーは、アタ
パルジャイト、セピオライト、ヘクトライト又はクリソ
タイルであることができる。
及びイソホロンへのアセトンの転化用及び他のカルボニ
ル含有化合物のアルドール縮合用の改良触媒としての熱
的に処理されたクレーの使用を開示している。
た層、カラム等からなり、その間にはアニオンと水分子
があり、そして金属水酸化物の独特な結合から構成され
る結晶構造を有する。それらの結晶学的構造は依存し
て、これらのクレーは種々な群、例えばパイロオーライ
ト−ショグレナイト−ヒドロタルサイト群、ヒドロカル
マイト群及びエトリンジャイト群に分けられる。
ト群では、八面体から構成されるブルース石(brucit
e)類似主層が中間層と交互になっており、その中間層
では、水分子及びアニオン、特にはカーボネートイオ
ン、が八面体間の空隙の間に分配されている。天然のミ
ネラルの中にはパイロオーライト、ヒドロタルサイト、
スチヒタイト、リーブサイ(reevesite)、アードレイ
ト(eardleyite)、ショグレナイト、マンナサイト(ma
nnaseite)及びバーベルトナイトがある。これらの主層
及びこの群の多数の他の、一般に合成の構成員は、一方
においてはZn,Mn,Fe,Co,Ni,Cu及び特にMgのようた金属
の2価カチオンから誘導される金属水酸化物、及び他方
においてはMn,Fe,Co,Ni,Cr及び特にAlのような金属の3
価カチオンから誘導される金属水酸化物の特定の組合せ
から構成されている。あるいは、1価及び3価金属カチ
オンを、例えば〔Al2Li(OH)6〕+A-・bH2O中のリチウ
ム及びアルミニウムカチオンの計において結合すること
ができる(クレー及びクレーミネラル,第30巻,180〜18
4ページ,1982年参照)。その中間層はアニオン、例えば
NO3 -,OH-,Cl-,Br-,I-,,SO4 2-,SiO3 2-,CrO4 2-,HPO4 2-,Mn
O4 -,HGaO3 2-,HVO4 2-,ClO4 -,BO3 2-,アセテートのような
モノカルボキシレート類、オキサレートのようなジカル
ボキシレート類、ラウリルスルホネートのようなアルキ
ルスルホネート類及び特にCO3 2-を含む。
帯電した主層がアニオンと水を含む中間層と交互になっ
ている層状構造が有している。主層は、一方においては
2価カルシウムカチオンから誘導される金属水酸化物、
及び他方においては鉄、さらに特にはアルミニウムのよ
うな金属の3価カチオンから誘導される特定の組合せか
ら構成されている。中間層はOH-,SO4 2-,Cl-,NO3 -及び特
にCO3 2-のようなアニオンを含む。
したカラムに基づいており、カラムの間にはアニオン及
び時には水分子を含むチャンネルを生じている。そのカ
ラムは、一方においてはSr及び特にCaのような金属の2
価カチオンから誘導される金属水酸化物及び他方におい
てはTi,Cr,Mn,Fe,Ga及び特にAlのような金属の3価カチ
オンから誘導される金属水酸化物の特定の組合せから構
成されている。3価カチオンの代わりに、結晶格子は4
価シリコンカチオンを含むことができる。
イト(Thaumasite)、ジャーラウスカイト(jourauskit
e)、デスパショールサイト(despujolsite)、シャウ
ルタイト(schaurteite)及びフライシェライト(fueis
herite)を含む。
ト群、ヒドロカルマイト群及びエトリンジャイト群の詳
細な記載がミン(Min.)マグ(Mag.)第39巻、377〜389
ページ、1973年にある。
表わし;m及びnはm/n=1〜6であるような値を有し;a
は1,2又は3の値を有し、Aは1価、2価又は3価のア
ニオンを表わし;bは0〜10の範囲の値を有するが、一般
に2〜6の値であり、通常は約4である)に対応する層
状構造を有するのが好ましい。m/nは2〜4の値、さら
に特には事実上3の値を有するのが好ましい。
Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+及びそれらの組合せである。
好ましくはMg2+及びCa2+である。
3+,Cr3+,Ga3+,B3+,La3+及びCe3+のような3価希土類金
属カチオン、及びそれらの組合せである。好ましくはLa
3+及び/又はCe3+と組せた又は組せないAl3+である。
4 2-,SiO3 2-,SiO4 2-,CrO4 2-,HPO4 2-,MnO4 -,HGaO3 2-,HVO4
2-,ClO4 -,BO3 2-,アセテートのようなモノカルボキシレ
ート、オキサレートのようなジカルボキシレート、ラウ
リルスルホネートのようなアルキルスルホネート、及び
それらの組合せである。好ましくはCO3 2-,NO3 -,SO4 2-及
びOH-である。
が出版されている。特に次の文献が参考とされる: −米国特許明細書第4 458 026号 −アクタ アカド.(Acta Acad.)アボエンシスマス.
(Aboensis Mass.)フィズ.(Phys.),VII,3(1933) −ヘルブ.(Helv.)キム.(Chim.)アクタ.(Act
a.),25,106〜137及び555〜569(1942) −ジェイ.(J.)アム.(Am.)セラム.(Ceram.)ソ
ク.(Soc.),42,No.3,121(1959) −ケミストリー レターズ(ジャパン),843(1973) −クレーズ アンド クレー ミネラルズ,23,369(197
5) −クレーズ アンド クレー ミネラルズ,28,50(198
0) −クレーズ アンド クレー ミネラルズ,34,507(198
6) −マテリアルズ ケミストリー アンド フィジクス,1
4,569(1986) 加熱したときに、アニオンクレーは一般に、ある程度
まで容易に分解する。例えばヒドロタルサイト[Mg6Al2
(OH)16]CO3・4H2Oは200℃より下の温度ですでに結晶
格子中の中間層から水を失い始め、そして250゜〜450℃
の範囲の温度で二酸化炭素及び脱ヒドロキシル反応から
の水が逃げる。二つの分解ステップは共に可逆である。
より高い温度、例えばカ焼ステップ及び炭化水素転化操
作に使用される温度では、分解はさらに進行し、不可逆
性でありうる。その後の分解生成物の構造は未知である
が、イオウ酸化物を結合するそれらの能力は優れてい
る。そのような分解が本発明の触媒組成物の製造及び/
又はそれらの使用の間に起るので、本発明の触媒組成物
の好ましい実施態様は、イオウ酸化物を結合する物質が
熱で処理された形態でアニオンクレーを含んでいる。こ
の熱処理は約300゜〜約900℃の温度範囲でアニオンクレ
ー含有物質を加熱する工程を含む。熱処理が、アニオン
クレーがそれに埋め込まれているマトリクス物質をも少
くとも含んでいるアニオンクレー含有物質へ適用される
場合に最適な結果が得られることが見出された。
成分は、アニオンクレー及び場合によりマトリクス物質
である。イオウ酸化物結合物質は又、1以上の希土類金
属又はその化合物を、アニオンクレーに対する希土類金
属の全量として計算して、好ましくは0.25〜25、さらに
好ましくは1〜15、特に7〜12重量%の量で含むことが
好ましい。好ましい希土類金属は遊離の又は結合された
形でのセリウム及び/又はランタンである。
属の化合物の共沈によってイオン酸化物結合物質へ組み
込まれることができる。あるいは、アニオンクレーは好
ましくは希土類金属化合物を、例えば3〜30重量%含む
水溶液で含浸されることができる。またあるいは、アニ
オンクレーをまずマトリクスに埋め込んだ後、含浸する
か又はすでに希土類金属又はその化合物を含むマトリク
ス物質を使用する。
せる。これらの金属が共沈又は含浸によってアニオンク
レー自体に含まれている場合には、特に安定性が増加さ
れる。さらに、希土類金属は触媒の再生において生成さ
れる好ましくない燃焼生成物SO2の転化のための促進剤
(助触媒)として作用する。SO2はイオウ酸化物結合物
質と付加物を生成するところのSO3へ酸化される。そし
てその付加物はSO2との付加物よりも大きな熱安定性を
示す。
この触媒組成物は他の酸化促進剤を含むことができる。
例えばPt,Pd,Ir,Rh,Os,及びRuのような周期系のVIII属
に含まれる貴金属又はその化合物が特に適当である。ま
たCr及びCu及びそれらの化合物も適当である。VIII属貴
金属が0.1〜100ppm使用されるのが好ましく、より好ま
しくは0.11〜50ppm使用されるが好ましい。白金又はパ
ラジウムが触媒組成物中に0.1〜10ppm使用されるのが最
も好ましい。前記金属は公知の方法、例えば適当な塩の
溶液での含浸によって、出来合いの触媒粒子へ適用され
ることができ、又は例えばアルミナに付着したプラチナ
からなる単独粒子の形態で触媒組成物へ添加される。又
これらの金属は前記希土類金属のための方法と同様な方
法でイオウ酸化物結合物質へ組み込まれることができ
る。
が使用される。それらは無定形物質、例えば無定形アル
ミノケイ酸塩である。ゼオライト性結晶アルミノケイ酸
塩、特に0.3〜1.5mmの孔径を有するものを使用するのが
好ましい。例えばX及びYゼオライトのような合成フォ
ージャサイト(faujasites)、さらにはZSM−5,ZSM−1
1,ZSM−12,ZSM−22及び水熱反応で及び/又は化学的に
変性したゼオライトがある。Y型ゼオライト及び水熱的
及び/又は化学的に変性されたその変種、例えば超安定
ゼオライトを使用するのが好ましい。それらは特に米国
特許第3 293 192号、米国特許第3 506 400号及びオラン
ダ特許第7 604 264号中に並びにソサイティー オブ
ケミカル エンジニアリング(ロンドン),モノグラフ
モレキュラーシーブ186ページ(1968)シー.ブイ.
マク.ダニエル及びピー.ケー.マーエル(Maher)著
中に記載されている。
型に調製されているこれらのゼオライトのカチオンが交
換されることができる。このイオン交換のために、希土
類金属イオン及び/又はアンモニウムイオン又は水素イ
オンを含む溶液がしばしば使用される。この交換は一般
に、ゼオライト又は出来合いの触媒が4重量%より少
い、好ましくは0.5重量%より少いナトリウムを含むま
で続けられる。触媒活性物質、特にゼオライト性結晶ア
ルミノケイ酸塩を埋め込むのに適当な公知のマトリクス
物質の例としてはシリカ、アルミナ、マグネシア、ジル
コニア、ボリア(boria)、アルミニウムクロロヒドロ
ール及びそれらの混合物を挙げることができる。好まし
くはシリカ、シリカアルミナ及びアルミナである。
の成分をマトリクス物質へ組入れることができる。その
例としてカオリンのような非アニオンクレー、米国特許
明細素第3 252 757号、第3 252 889号及び第3 743 594
号に記載されている如きベントナイトクレー、モンモリ
ロナイト等が挙げられる。
米国特許明細書第4 182 693号に記載されている如きア
ルミナ粒子を触媒組成物へ組入れることができる。
ssivators)、例えばアンチモン、錫等を含むことがで
きる。それらは炭化水素の転化の際に過剰な水素な生成
を防止するように作用する。
ることができる。適当な調製法は特に米国特許明細書第
3 609 103号及び第3 676 330号に記載されている。例え
ば、マトリクス物質がゲル状である場合にはその種々な
成分をあらかじめそのマトリクス物質と組合せることが
できる。適当に混合した後、触媒粒子がスプレイ乾燥に
よって得られる。又は、その成分をゾルの形でマトリク
ス物質へ加えることができる。次にこのゾルバインダー
をスプレイ乾燥の前又はスプレイ乾燥の間にゲルにする
ことができる。この後者の実施態様は、比較的高密度を
有する粒子が得られるので好ましい。0.5g/mlより大き
い、好ましくは0.7g/mlより大きい見掛け密度を得るの
は簡単である。
実施態様では、粒子サイズは粒子が流動化できるように
選択される。このとき粒子は、例えば20〜150ミクロ
ン、好ましくは40〜90ミクロンである。
的な方法は、例えば: i)アニオンクレー粒子をそのまま加熱(カ焼)する; ii)マトリク物質に埋め込まれたアニオンクレーを含む
粒子を加熱(カ焼)する; iii)アニオンクレーを含む粒子をクラッキングユニッ
トの触媒貯留量へ通常の操作条件下に加える これらの又は類似の工程は組合せられることができる
ことはいうまでもない。
及びイオウ酸化物結合物質は両方マトリックス中に存在
する。
子: a)マトリクス物質に埋め込まれた触媒活性物質を含む
触媒活性粒子 b)マトリクス物質に埋め込まれた又は埋め込まれてい
ないアニオンクレーを含むイオウ酸化物結合物質の粒子 から触媒を構成することによって、触媒活性物質はイオ
ウ酸化物結合物質から物理的に隔離される。
に集合的に取り込まれる場合、そのマトリクスが担体と
して作用するので、一般にイオウ酸化物結合物質は別途
の担体なしでアニオンクレー粒子から成っている。
に対して0.1〜50、好ましくは1〜30、より好ましくは
3〜15重量%のアニオンクレーを含む。さらに、触媒活
性物質、特にゼオライト性物質、は一般にクラックされ
る原料が重質になるに従ってより多い量で存在し、そし
て一般に全触媒組成物に対して5〜50、特に10〜30重量
%の量で存在する。
方法において促進されるのが好ましい。
ノシリケート、より好ましくはY型ゼオライト又は希土
類金属及び/又はアンモニウムイオン又は水素イオンで
交換された超安定ゼオライト(ultrastable zeolite)
である。
又はアルミナであり、それらはスプレイ乾燥の間に最も
よくゲル化されることができる。
ナ又はパラジウムを含むのが好ましい。
子: a)マトリクス物質に埋め込まれた触媒活性物質を含む
触媒活性粒子; b)マトリクス物質に埋め込まれた又は埋め込まれてい
ないアニオンクレーを含むイオウ酸化物結合物質の粒子 から構成される。
物結合物質の量を処理されるべき炭化水素フィードへ簡
単に適応させることができるという利点を有している。
意図する密度、耐摩耗性及び粒子サイズの粒子を得るた
めに、アニオンクレーをマトリクス物質へ埋め込むのが
好ましい。
0〜60、好ましくは20〜50重量%の非アニオンクレー、
及び5〜90、好ましくは10〜30重量%のマトリクス物質
を含む触媒活性粒子; b)1〜99、好ましくは20〜80、より好ましくは40〜70
重量%のアニオンクレー、0〜70重量%の非イオンクレ
ー及び1〜99、好ましくは5〜60、より好ましくは8〜
20重量%のマトリクス物質を含むイオウ酸化物結合物質
の粒子 を含む物理的な混合物が非常に好ましい。
ーを希土類金属、例えばセリウム及び/又はランタン、
好ましくはセリウムで前記方法において促進するのが好
ましい。好ましい触媒活性物質は、ゼオライト性結晶ア
ルミノシリケート、より好ましくは希土類金属及び/又
はアンモニウムイオン又は水素イオンで交換された超安
定ゼオライト又はY型ゼオライトである。両方のタイプ
の粒子に使用される好ましいマトリクス物質はシリカ、
シリカ−アルミナ又はアルミナであり、それらはスプレ
イ乾燥の間に最もよくゲル化されることができる。
II属の貴金属を含むのが好ましい。混合物に対して0.1
〜10ppmの量のプラチナ又はパラジウムを使用するのが
好ましい。
とができる。例えば、触媒活性粒子は80〜125ミクロン
の範囲の径を、そしてイオウ酸化物結合物質の粒子は30
〜75ミクロンの範囲の径を有することができる。二つの
タイプの粒子の粒子サイズ分布はほぼ同じであるのが好
ましい。
を増加させるために、全部で40、好ましくは1〜15重量
%の酸化アルミニウム粒子を触媒組成物中に混合するこ
とができる。触媒組成物が触媒活性粒子及びイオウ酸化
物結合物の粒子の混合物からなる場合には、アルミナ粒
子を両方のタイプの粒子に混合することができる。
は燃焼過程から生じる煙道ガスのようなイオウ酸化物を
含むガス、例えばFCCプラントの再生器からの煙道ガス
を処理するために使用されることができる。その吸収剤
(それは流動化できる粒子、抽出物、ビーズ、ペレット
等の形であることができる)は、1〜99、好ましくは20
〜80、より好ましくは40〜70重量%のアニオンクレー、
0〜70重量%の非アニオンクレー及び1〜99、好ましく
は5〜60、より好ましくは8〜20重量%のマトリクス物
質を含む。アニオンクレー、非アニオンクレー及びマト
リクス物質は、前記組成又は好ましい組成を有する。吸
収剤は水素を用いて再生することができる。その工程に
おいて、結合されたイオウ酸化物は硫化水素含有ガスへ
転化される。この吸収剤を炭化水素フィード転化用触媒
との組合せで添加剤として使用することができる。その
ような組合せは当然に本発明の触媒組成物になる。
て、特に高沸点炭化水素をLPG、ガソリン及びジーゼル
油(LCO)のような低沸点炭化水素へ分解するFCCプロセ
スにおいて使用されることができる。
ーズ,チャプター6,シリーズNo.1,マルセルデッカー(M
arcel Dekker)社、ニューヨーク,1979出版の“フルイ
ド キャタリティック クラッキング ウィズ ゼオラ
イト キャタリスツ(Fluid catalytic cracking with
zeolite catalysts)"P.B.ベヌト(Venuto)及びE.T.ハ
ビブ(Habib)ジュニア(jr.)著に述べられているもの
である。
00kg/m3より高い密度及び1%を越えるコンラドソン法
炭素含量を有している。そのようなフィードの例は、イ
オウ及び金属含有残油、例えば大気圧残油と混合された
又は混合されていない300゜〜600℃の沸点範囲を有する
減圧ガスオイルである。
る。本発明の触媒組成物はイオウ含有炭化水素フィー
ド、すなわち少くとも0.001重量%、好ましくは0.01重
量%より多く、より好ましくは0.1重量%より多く5重
量%以上におよぶイオウを含むフィードを分解するため
に特に適している。イオウに加えて炭化水素フィードは
しばしば金属(鉄、バナジウム、ニッケル、銅等)を0.
1ppmより多く、特に1ppmより多く含んでいる。重質残留
炭化水素フラクションは100ppmより多くの金属を含んで
いるかも知れない。本発明の触媒組成物は、炭化水素フ
ィードに含まれる金属が原因となる失活に対して十分満
足の行く抵抗を示す。
特に460゜〜560℃の温度範囲で行なわれる。適用される
圧力は、一般に大気圧と7気圧との間、特に1気圧と3
気圧との間である。酸素含有ガスでの触媒組成物の酸化
再生は540゜〜825℃、特に700゜〜750℃でスチームの存
在において行なわれる。
製が述べられる。
を入れた。65℃に水を加熱した後、それへ5000mlの脱鉱
物質水中2.5%モルのAl(NO3)3・9H2O及び7.5モルのM
g(NO3)2・6H2Oの溶液及び水酸化ナトリウムの50wt%
水溶液を1時間かけて、撹拌しながら加えた。後者の溶
液は反応混合物のpHが確実に約10になるような量で加え
た。得られた反応混合物を65℃で1時間熟成した。次
に、沈澱を濾過し、脱鉱物質水で洗った。120゜〜125℃
で乾燥後、化学及びX線分析にかけてヒドロタルサイト
類似構造を確認した(HT−NO3と略す)。
る硫酸塩(HT−SO4)を調製した。ただし、 5000mlの代わりに3000mlの脱鉱物質水を反応容器に最
初に入れ; 硝酸マグネシウム及び硝酸アルミニウムを含む溶液を
次の二つの溶液;i)7000mlの脱鉱物質水中20モルのMgSO
4・7H2Oの溶液;及びii)NaAlO2として計算して6.66モ
ルのアルミン酸塩を含むアルミン酸ナトリウムの脱鉱物
質水中溶液1560mlで置き換えた。
(OH)6]2CO3(HT−AlLiと略す)を調製した。ただ
し、i)硝酸アルミニウムは2.5モルの代わりに2モル
を用い、そしてii)硝酸マグネシムを1モルのLiNO3で
置き換えた。
って確認した。
を入れた。その水を65℃に温め、その後それへ100mlの
脱鉱物質水中1.0モルのCa(NO3)2・4H2O及び0.5モル
のAl(NO3)3・6H2Oの溶液及び反応混合物のpHを10に
するような量の50wt%NaOH水溶液を30分かけて、撹拌し
ながら加えた。得られた反応混合物をさらに1.5時間65
℃で撹拌した。次に、沈澱を濾別し、脱鉱物質水で洗っ
て、最後に125℃で乾燥した。得られた生成物(HC)
は、X線及び化学分析によって確認したとき、ヒドロカ
ルマイト構造を有していた。
物質水で作った)及び1200mlの脱鉱物質水の混合物を入
れた。1時間かけて、それへ2000mlの脱鉱物質水中2モ
ルのAl(NO3)3・6H2O及び6モルのCa(NO3)2・4H2O
の溶液、2000mlの脱鉱物質水中3モルのNa2SO4の溶液及
び反応混合物のpHを10にするような量の50wt%NaOH水溶
液を撹拌しながら加えた。種々な成分の添加後、反応混
合物の温度は約25℃であった。この温度で撹拌をさらに
1時間続けた。次に、得られた沈澱を濾別し、脱鉱物質
水で洗って、最後に120℃で4時間乾燥した。得られた
生成物(ET)は、X線及び化学分析によって実証したと
き、エトリンジャイト構造を示した。
びETを使用して、次のa),b)からなる本発明の4つの
触媒組成物を調製した。
みそして次の粒子サイズ分布を有する標準FCC触媒〔例
ケチェン キャタリスツ(Ketjen Catalysts),オラン
ダ〕 b)60wt%のアニオンクレー及びクレーを埋め込んだ40
wt%のマトリクスから成る5wt%の流動化できる粒子、
ただし該マトリクスが75wt%のカオリンクレー、及びア
ルミニウムクロロヒドロールから誘導された25wtのアル
ミナからなり、かつ該流動化できる粒子の粒子サイズ分
布が次の通りである。
次の工程を含む通常の方法によって行なわれた。
ルミニウムクロロヒドロールを含む水性スラリーの調
製; −該スラリーの微粉砕; −微粉砕したスラリーのスプレイ乾燥;及び −60℃で約2時間、該スプレイ乾燥した粒子のカ焼。
水蒸気の存在下において、795℃で17時間熱処理にかけ
た。すなわちFCCユニットの再生ゾーン中長時間滞留の
模擬実験を行なった。同様な模擬実験処置を新しいKMC
−25P触媒のバッチへ適用した。次に、スチーム処理し
たアニオンクレー含有粒子とスチーム処理したFCC触媒
粒子の適当量を混合することによって触媒組成物を調製
した。
に次のテスト方法を使用した。
多数回のサイクルにわたって接触させた。
N2を含むガス流; −5分間空気流; −5分間窒素流; −10分間水素流;及び −5分間窒素流、 各気流の速度は145ml/min.であった。空気の通過は、物
理的に吸収したイオウ酸化物をテスト装置から放出する
作用をし;窒素の通過は酸素と水素とがテスト装置中で
混合されるのを防止する作用をし;そして水素ガスは結
合したイオウ酸化物を触媒組成物から遊離する作用をす
る。
O2の水溶液及び逆滴定用のNaOH水溶液を用いる通常の滴
定法を使用するSO2含有ガスの分析によって間接的に測
定された。最初の数サイクルの間、結合したイオウ酸化
物の量は変動する傾向があるということがわかった。し
かしながら、3サイクル後、使用したイオウ酸化物結合
物質の性質によって一定又はゆるやかに減少する読みが
再現性よく得られた。
すなわち第5サイクルの間に触媒によって結合されたイ
オウ酸化物の割合; −30又は120サイクル後の結合されたSOXの%、すなわち
30又は120サイクルの間に触媒によって結合されたイオ
ウ酸化物の割合;これらのデータはイオウ酸化物の結合
及びイオウ酸化物の遊離を繰り返すサイクルによって問
題の物質の失活に対する抵抗を評価するのに重要であ
る。ガス流の5サイクル後に本発明の前記4つの触媒組
成物で得られたテスト結果が表1に与えられる。各触媒
組成物はその中に使用されたアニオンクレーによって表
わされる(実験2−1から2−4)。比較のために該表
はまたKMC−25P触媒だけを使用して得られたテスト結果
も与える(実験2−5)。
調製及び/又はテスト方法が、特記された相違点以外は
実施例2において記述されたものと同じであったという
ことを意味する。さらに、実施例3〜6及び8に記述さ
れる触媒組成物を構成する成分、すなわち触媒活性物質
を含む成分及びイオウ酸化物結合物質を含む成分、の粒
子サイズ分布は実施例2のa)及びb)で記載したのと
それぞれ同じ範囲にあった。
化物結合特性が、ある従来物質の特性と比較される。そ
してアニオンクレーの構造とイオウ酸化物結合能との間
のユニークな関係が示される。
2−1において記述されたものと同じである。すなわ
ち、95wt%のKMC−25P;60wt%のHT−SO4及びそのHT−SO
4を埋め込んだ40wt%のマトリクスから構成される5wt%
の流動化できる粒子、ただし、該マトリクスが75wt%の
カオリンクレー、及びアルミニウムクロロヒドロールか
ら誘導された25wt%のアルミナから成ること。
30wt%及びAl2O3の13wt%の量のHT−SO4からのMg及びAl
を含むということは注目すべきである。さらに、従来技
術がイオウ酸化物結合物質として特にMgAl2O4−スピネ
ル(ヨーロッパ特許出願第0 045 170号参照)、MgO(例
えば米国特許第4 153 535号)及び粒状ガンマアルミナ
(例えば米国特許第4 115 251号参照)の使用を提唱し
ているということは注目すべきである。従って、比較の
ためにそのような従来技術の物質を含む触媒組成物を、
実施例2において述べた方法と類似の方法を用いて調製
した。
まれた57wt%のマトリクスからなる5wt%の流動化でき
る粒子、ただし、該マトリクスが82.5wt%のカオリンク
レー及びアルミニウムクロロヒドロールから誘導された
17.5wt%のアルミナからなる。
MgO及びガンマアルミナが埋め込まれた57wt%のマトリ
クスから成る5wt%の流動化できる粒子、ただし、該マ
トリクスが82.5wt%のカオリンクレー及びアルミニウム
クロロヒドロールから誘導された17.5wt%のアルミナか
らなる。
方法に委ねた。その結果を以下の表2に掲げる。
し、実験2−1において用いた触媒組成物と同様なもの
を用いて行なった実験の結果を掲げる。ただし、実施例
2において使用したアニオンクレー、3:1のMg:Al原子比
を有するHT−SO4を異なるMg:Al原子比を有するヒドロタ
ルサイト類似クレーで置き換えた。実験4−1で使用し
たクレーは1.5:1のMg:Al原子比を有し、そして実験4−
2で使用したクレーは4.4:1のMg:Al原子比を有してい
た。両方のクレーは共にHT−SO4として実施例1におい
て略述したように調製された。ただし硫酸マグネシムウ
及びアルミン酸ナトリウムの適量が使用された。
を使用し、実験2−1において使用した触媒組成物と同
様なものを用いて行なった実験を掲げる。ただし、i)
実施例2で使用した標準触媒KMC−25Pを、単にプラチナ
促進剤を含まないという点でKMC−25Pと異なっているだ
けのKMC−25(例えばケチェン キャタリスツ、オラン
ダ)で置き換え;そしてii)アニオンクレー、3のM2+:
N3+原子比を有するHT−SO4、を実験5−1から5−7に
おいて3のM2+:N3+原子比を有しかつ以下に述べるよう
な特性を有する別のヒドロタルサイト類似クレーで置き
換えた。
製は実施例1に記述されている。
ーを使用した。ただし、これらにおいてそのMg2+又はAl
3+イオンは部分的に別の2価イオン又は3価イオンで置
き換えられた。これらのクレーの合成はHT−NO3につい
て実施例1において述べた方法を使用して行なわれた。
ただし、硝酸マグネシウム又は硝酸アルミニウムの一部
分を意図する代替イオンの硝酸塩の適量で置き換えた。
表4には使用された代替イオン、及び得られたクレー中
に含まれるそれらのwt%で表わした量(金属酸化物とし
て計算した)を共に掲げる。
いて用いた触媒組成物と同様なものを使用した。ただ
し、そのアニオンクレーを、ヨーロッパ特許出願第0 11
0 702号の7wt%のセリウム(セリウム含有スピネルを基
準とし、Ce2O3として計算した)を含むマグネシウム、
アルミニウム含有スピネルで置き換えた。比較実験5−
9においては標準FCC粒子のみを使用した。
れば、公知の酸化還元能に基づいて選択された問題の代
用イオンがどの程度までSO2をSO3へ酸化することができ
るか従ってイオウ酸化物を結合することを補助するかど
うか、及びもしそうならどの程度までそう出来るかを調
べることであった。表4の第3欄の結果から判るよう
に、最も好ましい結果がセリウム(実験5−7)で得ら
れた。さらに実験5−1と5−8との間の比較から、HT
−NO3含有触媒組成物でさえもセリウムで促進されたス
ピネルを含むヨーロッパ特許出願第0 110 702号の組成
物よりはるかによい特性を示すことが判る。
KMC−25触媒の代わりに各触媒組成物中にプラチナで促
進されたKMC−25Pを用いることによって評価した。その
テスト結果を表4の第4欄に与える。
同様な組成物を調製した。ただし、i)それらは90wt%
の量のKMC−25P触媒及び10wt%の量の流動化できるHT−
SO4含有粒子を含み、そしてii)該流動化できるHT−SO4
含有粒子は、HT−SO4含有粒子をスプレイ乾燥及びカ焼
(実施例2参照)後に希土類金属塩の水溶液を用いる標
準含浸工程に次いで第2カ焼工程(600℃、2時間)に
付すことによって希土類金属酸化物を供給されている。
使用された希土類金属塩は、含浸された粒子を基準とし
そしてRE2O3として計算したwt%でのそれらの量と共に
表5に与えられている。イオウ酸化物結合性能は実施例
2において記述したテスト方法に従って測定された。ガ
ス流の120サイクル後の結果は表5に掲げられる。該表
は又90wt%のKMC−25P及び希土類金属酸化物を供給され
ていない10wt%のHT−SO4含有流動性粒子を含む触媒組
成物で得られた結果(実験6−1)及びKMC−25P触媒の
みを使用して得られた比較のための結果(実験6−7)
を含んでいる。
て記述した10wt%のセリウムを含浸した流動化できるHT
−SO4含有粒子、20wt%の超安定性Yゼオライト及び該
粒子と該ゼオライトとを埋め込みそして85wt%のカイロ
ンクレーと15wt%のアルミニウムクロロヒドロールから
誘導されたアルミナとから成る70wt%のマトリクスを含
む本発明の流動化できる触媒組成物を調製した。スプレ
イ乾燥及びカ焼後に触媒組成物は次の粒子サイズ分布を
示した。
溶液で含浸した。乾燥及びカ焼後に得られた粒子は最後
粒子に関して、元素のプラチナとして計算して5ppmのプ
ラチナを含んでいた。最後にその触媒をスチームの存在
下で熱処理及び実施例2で略述したテスト方法にかけ
た。ガス流の第5サイクルの間に触媒は61%のイオウ酸
化物を吸収した。
において得られたテスト結果を述べる。そのようなプラ
ントにおいては触媒粒子はクラッキング条件下の反応ゾ
ーンで炭化水素フィードと接触する。コークスの析出に
よって触媒粒子は次第に不活性になる。次に触媒粒子は
反応域から除去され、そして触媒を揮発性成分のない状
態にするストリッピングゾーンへ導入される。酸素含有
ガスでコークスを燃焼するためにその粒子をストッピン
グゾーンから再生ゾーンへ移す。最後に、得られた再生
触媒粒子を反応ゾーンへフィードバックする。
はイオウ酸化物の生成を伴う。一般に、使用された触媒
の性質に依存して、イオウ酸化物の一部分が触媒粒子へ
結合され、その結果反応ゾーンへフィードバックされ、
そしてその残りの部分は煙道ガスと共に再生ゾーンから
放出される。
リクスに埋め込まれた超安定性Yゼオライトからなる市
販の標準FCC触媒を使用して開始された。該触媒は普通
の市販のCFCCの操作の間に支配的な活性レベルまで水熱
反応であらかじめ失活しておいた。定常状態の操作条件
下での再生器からの煙道ガスの分析は、それが約0.12vo
l%のイオウ酸化物を含んでいることを示した。
貯留量へ該貯留量を基準として10wt%の量だけ加えた。
この添加物は実施例6において実験6−2として記述し
たもの、すなわち7wt%のCe2O3,56wt%のHT−SO4及び37
wt%のマトリクス物質を含むセリウムで促進されたHT−
SO4含有粒子と同様であった。ただし、異なるスチーム
失活条件、すなわち(795℃で17時間100%スチームの代
わりに)760℃で5時間100%スチームの条件にかけた。
定常状態運転条件に再び到達した後イオウ酸化物の放出
は驚異的に減少した。このとき再生器からの煙道ガスは
ただ0.03vol%のイオウ酸化物を含むにすぎなかった。
すなわちイオウ酸化物は約75%減少した。さらに、5日
間操作を続けた後でもまだ煙道ガスは0.03vol%のイオ
ウ酸化物を含んでいるだけだった。
中に使用しても生産物の収率及び選択性に悪影響を与え
ないことが認められた。
Claims (19)
- 【請求項1】炭化水素転化用触媒組成物であって、触媒
活性物質、イオウ酸化物結合物質及びマトリクス物質を
含む触媒組成物において、該イオウ酸化物結合物質がア
ニオンクレーを含むことを特徴とする触媒組成物。 - 【請求項2】前記アニオンクレーがパイロオーライト−
ショグレナイト−ヒドロタルサイト群、ヒドロカルマイ
ト群又はエトリンジャイト群の結晶構造を有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項の触媒組成物。 - 【請求項3】前記アニオンクレーが一般式: [M2+ mN3+ n(OH)2m+2n]Aa- n/a・bH2O (式中M2+及びN3+はそれぞれ2価及び3価のカチオンを
表わし、m及びnはm/n=1〜6であるような値を有
し、aは1,2又は3の値を有し、Aは1価、2価又は3
価のアニオンを表わし、そしてbは0〜10の範囲の値を
有する) に対応する組成を有することを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は第2項の触媒組成物。 - 【請求項4】m/n=2〜4であることを特徴とする特許
請求の範囲第3項の触媒組成物。 - 【請求項5】MがCa及びMgからなる群から選ばれた1以
上の金属を表わし、かつNがAl又はAlとLa及び/又はCe
との組合せを表わすことを特徴とする特許請求の範囲第
3項又は第4項の触媒組成物。 - 【請求項6】AがCO3 2-,NO3 -,SO4 2-及びOH-より成る群
から選ばれた1以上のアニオンを表わす特許請求の範囲
第3項乃至第5項のいずれか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項7】前記アニオンクレーが熱処理されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第6項のいず
れか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項8】イオウ酸化物結合物質がアニオンクレーを
基準として希土類金属の総量として計算して0.05〜25重
量%の量の1以上の希土類金属又はそれらの化合物を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第7項の
いずれか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項9】前記触媒活性物質がゼオライト性結晶アル
ミノシリケートを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第8項のいずれか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項10】前記マトリクス物質がシリカ、シリカ−
アルミナ又はアルミナからならることを特徴とする特許
請求の範囲第1項乃至第9項のいずれか1項に記載の触
媒組成物。 - 【請求項11】前記触媒組成物がさらに酸化促進剤を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10項の
いずれか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項12】前記酸化促進剤がパラジウム、プラチナ
及びそれらの化合物からなる群から選ばれることを特徴
とする特許請求の範囲第11項に記載の触媒組成物。 - 【請求項13】前記触媒活性物質及びイオウ酸化物結合
物質の両方がマトリクス中に存在していることを特徴と
する特許請求の範囲第1項乃至第12項のいずれか1項に
記載の触媒組成物。 - 【請求項14】次の粒子: a)マトリクス物質に埋め込まれたゼオライト性結晶ア
ルミノケイ酸塩を含む触媒活性粒子; b)マトリクス物質に埋め込まれた又は埋め込まれてい
ないアニオンクレーを含むイオウ酸化物結合物質の粒子 から触媒を構成することによって、触媒活性物質がイオ
ウ酸化物結合物質から物理的に隔離されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第12項のいずれか1
項に記載の触媒組成物。 - 【請求項15】イオウ酸化物結合物質の前記粒子が1〜
99重量%のアニオンクレー、0〜70重量%の非アニオン
クレー、及び1〜99重量%のマトリクス物質を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の触媒組成
物。 - 【請求項16】前記触媒組成物が流動化できることを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第15項のいずれか1
項に記載の触媒組成物。 - 【請求項17】吸収剤が特許請求の範囲第15項に規定さ
れたイオウ酸化物結合物質の組成を有していることを特
徴とするイオウ酸化物含有ガス処理用吸収剤。 - 【請求項18】特許請求の範囲第16項に記載の触媒組成
部物の存在下においてイオウ含有炭化水素原料をクラッ
キングする方法。 - 【請求項19】SO2,SO3又はそれらの混合物を含むガス
を特許請求の範囲第17項に記載の吸収剤を使用して処理
する方法。
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