JP3243494B2 - Catalyst for hydrodesulfurization of thiophene and method for producing the same - Google Patents

Catalyst for hydrodesulfurization of thiophene and method for producing the same

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JP3243494B2 JP13704999A JP13704999A JP3243494B2 JP 3243494 B2 JP3243494 B2 JP 3243494B2 JP 13704999 A JP13704999 A JP 13704999A JP 13704999 A JP13704999 A JP 13704999A JP 3243494 B2 JP3243494 B2 JP 3243494B2
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thiophene
hydrodesulfurization
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なチオフェン
水素化脱硫用触媒と、その製造方法及びその触媒の使用
方法に関するものである。更に詳しくいえば、本発明
は、高活性を有するチオフェン水素化脱硫用触媒を提供
し、これを用いてチオフェンを効率よく水素化脱硫する
方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel catalyst for hydrodesulfurization of thiophene, a method for producing the same, and a method for using the catalyst. More specifically, the present invention relates to a thiophene hydrodesulfurization catalyst having high activity and a method for efficiently hydrodesulfurizing thiophene using the catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油に随伴して地表にもたらされる硫黄
の量は、地球上の自然な硫黄循環量にも匹敵する膨大な
ものとも言われている。水素化脱硫なしでは、石油の燃
焼使用に伴ってこの膨大な硫黄がSOx として大気に放
たれ、これが、酸性雨等の原因となっている。公害防止
あるいは地球環境の改善のため、我国では石油中の硫黄
分の規制強化が行われてきている。例えば、軽油中の硫
黄分の規制は1992年に0.5%から0.2%にな
り、1997年には更に0.05%へ強化されている
(山田宗慶、触媒、第40巻、No.1、34−35、
1998年)。
2. Description of the Related Art It is said that the amount of sulfur brought to the earth's surface with petroleum is enormous, comparable to the amount of natural sulfur circulation on the earth. Without hydrodesulfurization, this enormous sulfur emitted to the atmosphere as SO x with the oil combustion use, which has caused such as acid rain. In order to prevent pollution and improve the global environment, regulations on sulfur content in petroleum have been tightened in Japan. For example, the regulation of sulfur in light oil was increased from 0.5% to 0.2% in 1992 and further increased to 0.05% in 1997 (Muneyoshi Yamada, Catalysts, Vol. 40, No. 1, 34-35,
1998).

【0003】石油等から硫黄分を取り除くため、種々の
脱硫触媒が検討されてきている。例えば、近年、Mo−
Co二元系触媒の研究が実施されてきており、コバルト
はモリブデンに対する助触媒効果を与えているとされて
いる。しかしながら、アルミナ担体等にモリブデンとコ
バルトを原子オーダーで高分散させるのは困難であり、
安定した活性を与える触媒の製造が課題となっている。
[0003] In order to remove sulfur from petroleum and the like, various desulfurization catalysts have been studied. For example, in recent years, Mo-
Research has been conducted on Co binary catalysts, and it is said that cobalt provides a cocatalyst effect on molybdenum. However, it is difficult to highly disperse molybdenum and cobalt on an alumina support or the like in the atomic order.
The challenge is to produce a catalyst that provides stable activity.

【0004】また、チオフェンの水素化脱硫触媒とし
て、コバルトを担持した多孔質スメクタイトが、Mo−
Co二元系触媒に匹敵する脱硫特性を示すことが報告さ
れている(E.Hayashi他,Chemistry
Letters,1997,433−434)。しか
しながら、実験はパルス反応で実施されており、高濃度
のチオフェンに対して長期的に高活性を持続するかどう
か不明であった。また、担体として用いられた多孔質ス
メクタイトは層構造の八面体シートにMgを含有する3
−八面体型スメクタイトであった。
As a catalyst for hydrodesulfurization of thiophene, a porous smectite supporting cobalt is Mo-
It has been reported to exhibit desulfurization properties comparable to Co binary catalysts (E. Hayashi et al., Chemistry).
Letters, 1997, 433-434). However, the experiments were performed in a pulsed reaction, and it was unclear whether long-term high activity against high concentrations of thiophene persisted. In addition, the porous smectite used as the carrier has a layered octahedral sheet containing Mg.
-Octahedral smectite.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コバルトを
層構造の八面体シートに含有するCo含有スメクタイト
系メソポア多孔体より成る触媒、あるいはそれを担体と
して用いた白金担持触媒を提供し、これらのものを用い
てチオフェンを効率よく水素化脱硫することを目的とし
てなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a catalyst comprising a Co-containing smectite-type mesoporous body containing cobalt in a layered octahedral sheet, or a platinum-supported catalyst using the same as a carrier. The purpose of the present invention is to efficiently hydrodesulfurize thiophene using the above-mentioned compound.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、スメクタ
イト系メソポア多孔体を出発原料として用い、実用性の
ある脱硫触媒を開発するために鋭意研究を重ねた結果、
Co含有スメクタイト系メソポア多孔体より成る触媒
が、あるいはこれを担体とした白金担持触媒が、高活性
を有する脱硫触媒として、チオフェンの水素化脱硫に効
果的であることを見出し、この知見に基づいて本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive research to develop a practical desulfurization catalyst using a smectite-based mesopore porous material as a starting material.
Based on this finding, it was found that a catalyst comprising a Co-containing smectite-based mesopore porous body or a platinum-supported catalyst using the same as a carrier was effective as a desulfurization catalyst having high activity for hydrodesulfurization of thiophene. The present invention has been completed.

【0007】すなわち、本発明は、一般式 〔(SiO28 ・(CoO2/3a ・(OH)
(2/3)a+bb-・(b+c)X+(式中のXは一価のアル
カリイオンであり、a,b,cは0<a<10、0.b
≦1、0≦c≦1の範囲の数である)で表わされる比表
面積100〜800m2/g、平均細孔直径2〜nm
(但し5nmを除く)及び細孔容積0.1〜0.8cm
3 /gを有するCo含有スメクタイト系メソポア多孔体
より成るチオフェン水素化脱硫用触媒、あるいはCo含
有スメクタイト系メソポア多孔体に白金を担持させて成
るチオフェン水素化脱硫用触媒を提供するものである。
That is, the present invention relates to a compound represented by the general formula [(SiO 2 ) 8 · (CoO 2/3 ) a · (OH)
(2/3) a + b ] b− · (b + c) X + (wherein X is a monovalent alkali ion, and a, b, and c are 0 <a <10, 0.b
≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1), a specific surface area of 100 to 800 m 2 / g, and an average pore diameter of 2 to 5 nm.
(Excluding 5 nm) and pore volume of 0.1 to 0.8 cm
An object of the present invention is to provide a thiophene hydrodesulfurization catalyst comprising a Co-containing smectite-type mesopore porous body having a ratio of 3 / g, or a thiophene hydrodesulfurization catalyst comprising a Co-containing smectite-type mesopore porous body supporting platinum.

【0008】このような触媒は、本発明に従えば、ケイ
酸アルカリ金属塩と水酸化アルカリとを含む水溶液に、
Coの水溶性塩の水溶液を加えて調製したスラリーを水
熱反応させて一般式 〔(SiO28 ・(CoO2/3a ・(OH) (2/3)a+bb-・(b+c)X+ ・・・(I) (式中のXは一価のアルカリイオンであり、a,b,c
は0<a<10、0<b≦1、0≦c≦1の範囲の数で
ある)Co含有スメクタイト系メソポア多孔体を調製
し、乾燥したのち、300〜700℃の温度で水素還元
することによって製造することができる。また上記水熱
合成方法によって得られたCo含有スメクタイト系メソ
ポア多孔体を担体として用い、これに白金化合物の水溶
液を含浸させ、乾燥したのち、300〜700℃の温度
で水素還元することによっても本発明のチオフェン水素
化脱硫用触媒を製造することができる。
[0008] According to the present invention, such a catalyst is added to an aqueous solution containing an alkali metal silicate and an alkali hydroxide,
A slurry prepared by adding an aqueous solution of a water-soluble salt of Co is subjected to a hydrothermal reaction to obtain a general formula [(SiO 2 ) 8 · (CoO 2/3 ) a · (OH) (2/3) a + b ] b- (B + c) X + ... (I) (wherein X is a monovalent alkali ion and a, b, c
Is a number in the range of 0 <a <10, 0 <b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1) Co-containing smectite-based mesopore porous body is prepared, dried, and then reduced with hydrogen at a temperature of 300 to 700 ° C. Can be manufactured. Alternatively, a Co-containing smectite-based mesopore porous body obtained by the above hydrothermal synthesis method is used as a carrier, impregnated with an aqueous solution of a platinum compound, dried, and then reduced with hydrogen at a temperature of 300 to 700 ° C. The thiophene hydrodesulfurization catalyst of the invention can be produced.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の触媒においては、触媒あ
るいは担体として前記一般式(I)の組成をもつ含Co
スメクタイト系メソポア多孔体が用いられる。この一般
式(I)中のCoは、通常、単独のイオンとして用いら
れるのが好ましいが、一部Mg,Ni,Zn等の他の二
価金属を含有しても良い。また、Xは、製造の際に用い
られるケイ酸塩アルカリ金属塩や水酸化アルカリに由来
する一価のアルカリイオンであり、例えば、ナトリウム
イオン、カリウムイオン、リチウムイオンのようなアル
カリ金属イオンやアンモニウムイオンなどから選ぶこと
ができる。他方、a,b,cは、0<a<10、0<b
≦1及び0≦c≦1であり、及びb+cの値は、好まし
くは0<b+c≦1、最も好ましくは0<b+c≦0.
5の範囲の数であり、これらの値は、Co含有スメクタ
イト系メソポア多孔体の製造の際の原料の種類、使用割
合、反応条件などにより変化する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the catalyst of the present invention, a Co-containing catalyst having the composition of the above general formula (I) is used as a catalyst or a carrier.
A smectite-based mesopore porous body is used. In general, Co in the general formula (I) is preferably used as a single ion, but may partially contain another divalent metal such as Mg, Ni, and Zn. X is a monovalent alkali ion derived from an alkali metal silicate or an alkali hydroxide used in the production, for example, an alkali metal ion such as a sodium ion, a potassium ion, or a lithium ion; You can choose from ions, etc. On the other hand, a, b and c are 0 <a <10 and 0 <b
≦ 1 and 0 ≦ c ≦ 1, and the value of b + c is preferably 0 <b + c ≦ 1, most preferably 0 <b + c ≦ 0.
The number is in the range of 5, and these values vary depending on the type of raw material, the usage ratio, the reaction conditions, and the like in the production of the Co-containing smectite-based mesopore porous body.

【0010】次に、本発明においては、このCo含有ス
メクタイト系メソポア多孔体は、比表面積が100〜8
00m2 /g、平均細孔直径が2〜nm(但し5nm
を除く)、及び細孔容積が0.1〜0.8cm3 /gの
範囲にある性状を有することが必要である。これらのい
ずれかが前記範囲を逸脱すると所望の性能を有する触媒
が得られない。得られる触媒の活性及び選択性などの面
から、このCo含有スメクタイト系メソポア多孔体とし
ては、特に比表面積が200〜800m2 /g、平均細
孔直径が2〜5nm(但し5nmを除く)、細孔容積が
0.2〜0.8cm3 /gの範囲にあるものが好適であ
る。
Next, in the present invention, the Co-containing smectite-based mesopore porous body has a specific surface area of 100 to 8%.
00m 2 / g, average pore diameter. 2 to 5 nm (although 5nm
) And having a pore volume in the range of 0.1 to 0.8 cm 3 / g. If any of these deviates from the above range, a catalyst having desired performance cannot be obtained. From the viewpoint of the activity and selectivity of the obtained catalyst, the Co-containing smectite-based mesopore porous material has a specific surface area of 200 to 800 m 2 / g, an average pore diameter of 2 to 5 nm (excluding 5 nm) , Those having a pore volume in the range of 0.2 to 0.8 cm 3 / g are preferred.

【0011】本発明の白金担持触媒においては、白金担
持量を、触媒全量に基づき、0.1〜5重量%にするの
が望ましい。この担持量が0.1重量%未満では触媒活
性が不十分であるし、5重量%を超えるとその量の割に
は触媒活性の向上があまり認められず、むしろ経済的に
不利となる。触媒活性及び経済性のバランスなどの面か
ら、この白金担持量は、特に0.2〜2重量%の範囲に
あるのが有利である。
In the platinum-supported catalyst of the present invention, the amount of supported platinum is preferably 0.1 to 5% by weight based on the total amount of the catalyst. If the supported amount is less than 0.1% by weight, the catalytic activity is insufficient. If it exceeds 5% by weight, the catalytic activity is not so much improved for the amount, and it is economically disadvantageous. From the viewpoint of the balance between catalyst activity and economy, the amount of supported platinum is advantageously in the range of 0.2 to 2% by weight.

【0012】本発明方法に従って、触媒を製造するに
は、まず、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸のアルカリ
金属塩を含有するアルカリ水溶液を調製する。この際、
ケイ酸アルカリ金属塩としては、例えば、市販の1号な
いし4号の水ガラスやメタケイ酸ナトリウムなどを用い
ることができる。このケイ酸ナトリウムを水に溶解して
ケイ酸ナトリウム含有水溶液を調製するが、この溶液の
pHが所定の範囲にあれば、特にアルカリを添加する必
要はない。pHが所定の範囲未満であれば、水酸化ナト
リウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水な
どのアルカリ水溶液を加えて、pHを所定の範囲に調整
する。このpHは、後述の複合沈殿物を調製する際のp
H値に対応して適宜選定されるが、通常はpH5以上で
ある。また、ケイ酸アルカリ金属塩の濃度については特
に制限はないが、通常5〜30重量%の範囲で選ばれ
る。
To produce a catalyst according to the method of the present invention, first, an aqueous alkali solution containing an alkali metal salt of silicic acid such as sodium silicate is prepared. On this occasion,
As the alkali metal silicate, for example, commercially available water glass No. 1 to No. 4 or sodium metasilicate can be used. The sodium silicate is dissolved in water to prepare a sodium silicate-containing aqueous solution. However, if the pH of the solution is within a predetermined range, it is not necessary to add an alkali. If the pH is less than the predetermined range, the pH is adjusted to a predetermined range by adding an aqueous alkali solution such as an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, or aqueous ammonia. This pH is determined by adjusting the pH at the time of preparing the composite precipitate described below.
It is appropriately selected according to the H value, but is usually pH 5 or more. The concentration of the alkali metal silicate is not particularly limited, but is usually selected in the range of 5 to 30% by weight.

【0013】このようにして調製されたケイ酸アルカリ
金属塩含有アルカリ水溶液に、次いで、コバルト水溶液
塩を含有する水溶液を加える。これらのコバルト塩は、
塩化物塩、硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩などか
ら選定することができる。このコバルト塩の濃度につい
ては特に制限はないが、通常10〜50重量%の範囲が
好ましい。
The aqueous solution containing the aqueous cobalt salt is then added to the aqueous alkali solution containing the alkali metal silicate thus prepared. These cobalt salts
It can be selected from chloride salts, sulfates, nitrates, perchlorates, acetates and the like. The concentration of the cobalt salt is not particularly limited, but is preferably in the range of usually 10 to 50% by weight.

【0014】このようにして、ケイ酸アルカリ金属塩含
有アルカリ水溶液とコバルトの水溶液塩を含有する水溶
液とを混合すると複合沈殿物が形成される。この際の混
合方法としては、ケイ酸アルカリ金属塩含有アルカリ水
溶液をコバルト含有水溶液中に加えても良いし、コバル
ト含有水溶液をケイ酸アルカリ金属塩含有アルカリ水溶
液中に加えてもよい。ケイ酸ナトリウムとコバルトの量
比は、前記一般式(I)において、aの範囲を満たすよ
うに選べば良い。
As described above, when the alkali aqueous solution containing the alkali metal silicate and the aqueous solution containing the aqueous salt of cobalt are mixed, a composite precipitate is formed. As a mixing method at this time, an alkali aqueous solution containing an alkali metal silicate may be added to an aqueous solution containing cobalt, or an aqueous solution containing a cobalt may be added to an aqueous alkali solution containing an alkali metal silicate. The amount ratio of sodium silicate and cobalt may be selected so as to satisfy the range of a in the general formula (I).

【0015】複合沈殿物を沈殿させる際のpHの値は、
一般に5〜13の範囲であるが、好ましいpH値は、p
H6〜10の範囲である。一般的には、pH値が低いと
二価金属が沈殿しにくく、逆にpH値が高いとケイ素が
沈殿しがたくなる傾向がみられる。
The pH value at the time of precipitation of the composite precipitate is as follows:
Generally, the pH is in the range of 5 to 13, but the preferred pH value is p
H6-10. In general, when the pH value is low, the divalent metal does not easily precipitate, and when the pH value is high, silicon tends to hardly precipitate.

【0016】このようにして形成された複合沈殿物はろ
過、遠心分離、デカンテーションなどの公知の手段によ
り取り出したのち、十分に水洗して副生溶解質を除去す
る。次いで、必要があればOHイオンを添加してスラリ
ーを調製したのち、水熱反応させる。この水熱反応時の
pH値は生成するCo含有スメクタイト系メソポア体の
特性に著しく影響を与える。例えば、pH値が低い場合
は、一般に平均細孔径や細孔容積が大きくなり、陽イオ
ン交換容量が小さくなる傾向がみられ、一方pH値が高
くなるに伴い、細孔容積は小さくなり、陽イオン交換容
量が高くなる傾向が認められる。好ましい陽イオン交換
容量は0.1から1.2ミリ当量/gの値の範囲であ
る。このOHイオン供給源としては、例えば水酸化ナト
リウム、水酸化カリウムが用いられる。
The composite precipitate thus formed is taken out by a known means such as filtration, centrifugation, decantation and the like, and then sufficiently washed with water to remove by-product solutes. Next, if necessary, OH ions are added to prepare a slurry, followed by a hydrothermal reaction. The pH value at the time of this hydrothermal reaction significantly affects the characteristics of the produced Co-containing smectite-based mesopore body. For example, when the pH value is low, the average pore diameter and the pore volume generally increase, and the cation exchange capacity tends to decrease. On the other hand, as the pH value increases, the pore volume decreases, and the cation exchange capacity decreases. There is a tendency for the ion exchange capacity to increase. Preferred cation exchange capacities range from 0.1 to 1.2 meq / g. As the OH ion source, for example, hydroxide diisocyanato <br/> Liu arm, potassium water oxidation is used.

【0017】Co含有スメクタイト系メソポア多孔体を
構成するシリケート骨格が陰電荷を帯びていることによ
り、陽イオン交換能が発現するものと考えられる。骨格
陰電荷の量は、前記一般式(I)におけるbの値に対応
し、したがって、陽イオン交換容量の大小とも対応す
る。
It is considered that the cation exchange ability is exhibited by the negatively charged silicate skeleton constituting the Co-containing smectite-type mesopore porous body. The amount of the skeletal negative charge corresponds to the value of b in the general formula (I), and thus corresponds to the magnitude of the cation exchange capacity.

【0018】Co含有スメクタイト系メソポア多孔体を
触媒あるいは触媒担体としてチオフェンの水素化脱硫反
応に用いる場合、含有するアルカリ金属の含有量に触媒
活性が影響を受ける。アルカリ金属の含有量は一般式I
のb+cに相当し、b+cの値が大きくなるほど、触媒
活性は低下してゆく傾向を示すので、b+cの値は好ま
しくは0<b+c≦1、最も好ましくは0<b+c≦
0.5であり、この値が小さいほど活性は高くなる。こ
の値を下げるために、アルカリ金属イオンと水素イオン
やアンモニウムイオンをイオン交換によって置換するこ
とは有効である。また、アルカリ第四級アンモニウムイ
オンと置換させ、300〜700℃の高温下で有機物を
除去して用いることも、触媒活性の向上に有効である。
あるいは陽イオン交換容量の値を小さくすることも触媒
活性の向上に有効に機能する。
When a Co-containing smectite-based mesopore porous body is used as a catalyst or a catalyst carrier in the hydrodesulfurization reaction of thiophene, the catalytic activity is affected by the content of the contained alkali metal. The content of the alkali metal is represented by the general formula I
Since the catalytic activity tends to decrease as the value of b + c increases, the value of b + c is preferably 0 <b + c ≦ 1, most preferably 0 <b + c ≦
0.5, the smaller the value, the higher the activity. In order to reduce this value, it is effective to replace alkali metal ions with hydrogen ions or ammonium ions by ion exchange. It is also effective to improve catalytic activity by substituting with alkali quaternary ammonium ions and removing organic substances at a high temperature of 300 to 700 ° C.
Alternatively, reducing the value of the cation exchange capacity also effectively functions to improve the catalytic activity.

【0019】このようにして調製されたスラリーの水熱
反応は、通常オートクレーブなどを用いて100〜30
0℃程度、好ましくは100〜200℃の範囲の温度で
実施される。水熱反応温度が高くなるに伴い、一般に陽
イオン交換容量が高くなり、逆に比表面積や細孔容積が
小さくなる傾向が認められる。水熱反応後のpHは水熱
反応終了後、自然冷却で得られたスラリーの上澄み液の
値をpHメーターで測定できる。また、固液分離した反
応水溶液を測定してもよい。水熱反応後のスラリーpH
は、好ましくは4〜10の範囲の値であるが、最も好ま
しくは5〜7の範囲の値である。水熱後のスラリーのp
Hが上記範囲を逸脱すると、例えば、pH4以下の場合
はコバルトが溶出し、逆にpH10以上の場合はシリカ
が溶出して目的の組成が達成されがたくなる。また、p
Hが高いほど生成物中のナトリウム含有量が多くなり、
触媒活性が低くなる傾向が認められる。一般に水熱反応
後のスラリーのpHの値は水熱処理条件によって若干変
化するが、水熱処理前のスラリーのpHの値を、目標の
pH値より概ね1前後高いpH値に設定すれば、目標の
値に近接したpH値が得られる。
The hydrothermal reaction of the slurry thus prepared is usually carried out in an autoclave or the like for 100 to 30 minutes.
It is carried out at a temperature of about 0 ° C, preferably in the range of 100 to 200 ° C. As the hydrothermal reaction temperature increases, the cation exchange capacity generally increases, and conversely, the specific surface area and pore volume tend to decrease. After completion of the hydrothermal reaction, the pH of the slurry obtained by natural cooling after the hydrothermal reaction can be measured with a pH meter. In addition, the reaction aqueous solution after the solid-liquid separation may be measured. Slurry pH after hydrothermal reaction
Is preferably a value in the range of 4 to 10, but is most preferably a value in the range of 5 to 7. P of slurry after hydrothermal
When H is out of the above range, for example, when pH is 4 or less, cobalt elutes, and when pH is 10 or more, silica elutes, and it becomes difficult to achieve a desired composition. Also, p
The higher the H, the higher the sodium content in the product,
There is a tendency for the catalytic activity to decrease. In general, the pH value of the slurry after the hydrothermal reaction slightly changes depending on the hydrothermal treatment conditions. However, if the pH value of the slurry before the hydrothermal treatment is set to a pH value that is about 1 higher than the target pH value, A pH value close to the value is obtained.

【0020】水熱反応終了後、反応生成物をそのまま、
又は必要により水洗した後、乾燥処理する。この乾燥処
理は、一般的な乾燥機や真空乾燥機を用い、通常ないし
200℃程度の温度で脱水乾燥してもよいし、噴霧乾燥
あるいは凍結乾燥してもよい。この場合、必要に応じ、
予め所望の形状、例えば、ハニカム状や粒状などに成形
した後、乾燥処理してもよい。また、乾燥後、必要に応
じて粉砕し、粒状にして担体として用いてもよいし、粉
末状のCo含有スメクタイト系メソポア多孔体をハニカ
ム状や粒状などに成形して担体として用いてもよい。こ
の際、特に粘結剤を必要としないが、所望により粘結剤
を用いることができる。
After the completion of the hydrothermal reaction, the reaction product is
Alternatively, after washing with water as necessary, a drying treatment is performed. This drying treatment may be carried out using a general dryer or vacuum dryer at a temperature of usually from about 200 ° C. to about 200 ° C., or by spray drying or freeze drying. In this case, if necessary,
After previously forming into a desired shape, for example, a honeycomb shape or a granular shape, a drying process may be performed. After drying, it may be pulverized and granulated, if necessary, and used as a carrier, or a powdery Co-containing smectite-based mesopore porous body may be formed into a honeycomb shape or a granular shape and used as a carrier. At this time, no binder is required, but a binder can be used if desired.

【0021】この乾燥した反応生成物に水素還元を行っ
て活性化処理し、所望のチオフェン水素化脱硫用触媒を
得る。この水素還元による活性化処理は、通常、触媒と
して用いる直前に脱硫装置内で実施する場合が多い。一
般には、水素ガスを流しながら、加熱して水素還元を行
い、活性化する。この水素還元温度は200℃以上、好
ましくは300〜700℃の範囲であり、最も好ましく
は300〜500℃の範囲である。
The dried reaction product is subjected to an activation treatment by performing a hydrogen reduction to obtain a desired thiophene hydrodesulfurization catalyst. The activation treatment by hydrogen reduction is usually performed in a desulfurization apparatus immediately before use as a catalyst. In general, heating is performed while flowing hydrogen gas to perform hydrogen reduction and activation. This hydrogen reduction temperature is 200 ° C. or higher, preferably in the range of 300 to 700 ° C., and most preferably in the range of 300 to 500 ° C.

【0022】また、前記一般式(I)で表わされ、かつ
前記の性状を有するCo含有スメクタイト系メソポア多
孔体を担体として用い、白金化合物含有水溶液を含浸さ
せ、白金前駆体を該担体に吸着させる。この白金化合物
含有水溶液は、酸性、中性、アルカリ性のいずれであっ
てもよい。また、白金化合物としては、例えば、塩化白
金酸やテトラアミンジクロロ白金−水塩などが好ましく
用いられる。白金担持量は、吸着前後の溶液中の白金濃
度を原子吸光分析法で測定することにより、求めること
ができる。
Further, using a Co-containing smectite-type mesopore porous body represented by the general formula (I) and having the above-mentioned properties as a carrier, a platinum compound-containing aqueous solution is impregnated, and the platinum precursor is adsorbed on the carrier. Let it. The platinum compound-containing aqueous solution may be acidic, neutral or alkaline. Further, as the platinum compound, for example, chloroplatinic acid, tetraaminedichloroplatinum-water salt or the like is preferably used. The amount of platinum carried can be determined by measuring the concentration of platinum in the solution before and after adsorption by atomic absorption spectrometry.

【0023】このようにして白金前駆体を吸着したCo
含有スメクタイト系メソポア多孔体担体をろ過、遠心分
離、デカンテイションなどの公知の手段により取り出
し、十分に水洗後、乾燥処理した後、水素還元を行って
活性化処理し、所望のチオフェン水素化脱硫用白金担持
触媒を得る。この水素還元による活性化処理は、通常、
触媒として用いる直前に装置内で実施する場合が多い。
一般には、水素ガスを流しながら、加熱して水素還元を
行い、活性化する。この水素還元温度は200℃以上、
好ましくは300〜700℃の範囲であり、最も好まし
くは300〜500℃の範囲である。
The Co thus adsorbing the platinum precursor is
The contained smectite-based mesoporous carrier is removed by known means such as filtration, centrifugation, decantation, etc., sufficiently washed with water, dried, then activated by hydrogen reduction, and the desired thiophene hydrodesulfurization is performed. A platinum supported catalyst is obtained. This activation treatment by hydrogen reduction is usually carried out.
It is often carried out in an apparatus immediately before use as a catalyst.
In general, heating is performed while flowing hydrogen gas to perform hydrogen reduction and activation. The hydrogen reduction temperature is 200 ° C or higher,
Preferably it is in the range of 300-700C, most preferably in the range of 300-500C.

【0024】前記の方法で得られた本発明の2種類の触
媒は、化学分析、X線回折、赤外線吸収スペクトル分
析、比表面積測定、細孔径分布測定、陽イオン交換容量
測定(ESR)、X線光電子分光分析(ESCA)、昇
温脱離(TPD)、X線吸収広域連続微細構造スペクト
ル測定(EXAFS)、触媒活性測定などによって評価
することができる。
The two types of catalysts of the present invention obtained by the above-mentioned method are used for chemical analysis, X-ray diffraction, infrared absorption spectrum analysis, specific surface area measurement, pore size distribution measurement, cation exchange capacity measurement (ESR), X It can be evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA), thermal desorption (TPD), X-ray absorption wide area continuous fine structure spectrum measurement (EXAFS), catalyst activity measurement, and the like.

【0025】例えば、本発明の触媒中のスメクタイト構
造は、X線回折測定により容易に確認することができ
る。銅管球、ニッケルフィルターを使用して測定した場
合、同様な組成の非晶質の場合、2θ=20°から25
°にかけてブロードな回折線が得られるのに対し、Co
含有スメクタイト系メソポア多孔体では2θ=20°、
35°及び60°付近にブロードな回折が認められる。
これらは類似組成をもつ天然スメクタイトの回折パター
ンに似るが、天然スメクタイトの場合には層に垂直方向
の回折線(001反射)が明瞭に認められるのに対し
て、この場合には通常認められず、まれに2θ=2°〜
6°に弱くブロードな回折が認められる程度であり、低
結晶質のスメクタイト様物質であると認められる。この
回折パターンは基本的に700〜800℃程度の加熱温
度まで保持される。また、多孔体としての機能は、窒素
ガス吸着による比表面積及び細孔容積測定、あるいは窒
素吸脱着曲線から求められた細孔径分布により確認する
ことができる。
For example, the smectite structure in the catalyst of the present invention can be easily confirmed by X-ray diffraction measurement. When measured using a copper tube and a nickel filter, in the case of an amorphous material having a similar composition, 2θ = 20 ° to 25 °
°, broad diffraction lines are obtained, while Co
In the contained smectite-type mesopore porous body, 2θ = 20 °,
Broad diffraction is observed around 35 ° and 60 °.
These are similar to the diffraction pattern of natural smectite having a similar composition, but in the case of natural smectite, a vertical diffraction line (001 reflection) is clearly observed in the layer, whereas in this case, it is usually not observed. , Rarely 2θ = 2 ° ~
At 6 °, broad diffraction is weakly observed, indicating that the substance is a low-crystalline smectite-like substance. This diffraction pattern is basically maintained at a heating temperature of about 700 to 800 ° C. The function as a porous body can be confirmed by measuring the specific surface area and pore volume by nitrogen gas adsorption, or by pore diameter distribution obtained from a nitrogen adsorption / desorption curve.

【0026】更に、本発明の触媒における白金の分散度
を調べる尺度として、白金1原子当たりの水素吸着原子
量(H/Pt)が用いられる。この水素吸着原子量は、
昇温脱離(TPD)法によって求めることができる。例
えば、400℃で水素還元して活性化処理した後、室温
で水素気流下にて20分間触媒試料に水素を吸着させ、
次いで、30ml/分のアルゴン気流下に昇温速度30
℃/分にて400℃まで昇温させ、脱離する水素量をガ
スクロマトグラフィにより測定することによって、H/
Ptを求めることができる。
Further, as a scale for examining the degree of dispersion of platinum in the catalyst of the present invention, the hydrogen adsorption atomic weight per platinum atom (H / Pt) is used. This hydrogen adsorption atomic weight is
It can be determined by a thermal desorption (TPD) method. For example, after hydrogen reduction and activation treatment at 400 ° C., hydrogen is adsorbed on the catalyst sample at room temperature under a hydrogen stream for 20 minutes,
Then, the temperature was raised at a heating rate of 30 under an argon stream of 30 ml / min.
The temperature was raised to 400 ° C. at a rate of 400 ° C./min, and the amount of desorbed hydrogen was measured by gas chromatography to obtain H /
Pt can be determined.

【0027】このようにして得られたH/Ptの値は、
例えば、白金担持シリカゲル触媒の場合、0.19であ
り、白金が粒子状で分散しているのに対し、本発明の白
金担持Co含有触媒は1.42の値を示し、白金が原子
状で高分散していることが判る。いずれにしても、本発
明の白金担持触媒では、白金が高分散に担持されている
ため、触媒活性が高く優れている。
The value of H / Pt thus obtained is:
For example, in the case of a platinum-supported silica gel catalyst, the value is 0.19, and platinum is dispersed in a particulate state, whereas the platinum-supported Co-containing catalyst of the present invention shows a value of 1.42, and platinum is in an atomic state. It turns out that it is highly dispersed. In any case, the platinum-supported catalyst of the present invention has excellent catalytic activity because platinum is supported in a highly dispersed state.

【0028】これらの本発明の2種類の触媒はチオフェ
ンの水素化脱硫に用いることができる。また、他のチオ
フェン類、例えば、ベンゾチオフェン、メチルベンゾチ
オフェンの様なアルキルベンゾチオフェン、4−メチル
ジベンゾチオフェン、4,6−ジメチルジベンゾチオフ
ェンの様なアルキルジベンゾチオフェン等の水素化脱硫
にも用いることが可能である。本発明のチオフェン水素
化脱硫用触媒は、これらのチオフェン類の水素化脱硫反
応に使用される。本発明においてチオフェンとは、これ
らのチオフェン類を意味する。
These two catalysts of the present invention can be used for hydrodesulfurization of thiophene. Also used for hydrodesulfurization of other thiophenes, for example, alkylbenzothiophenes such as benzothiophene and methylbenzothiophene, alkyldibenzothiophenes such as 4-methyldibenzothiophene and 4,6-dimethyldibenzothiophene. Is possible. The thiophene hydrodesulfurization catalyst of the present invention is used for the hydrodesulfurization reaction of these thiophenes. In the present invention, thiophene means these thiophenes.

【0029】チオフェン、ベンゾチオフェン、メチルベ
ンゾチオフェン、4−メチルジベンゾチオフェン、4,
6−ジメチルジベンゾチオフェン等のチオフェン類は、
原油、重油、軽油、灯油、ガソリン、エル・ピー・ジー
ガス、ブタンガス、天然ガス等に含有されている。本発
明の触媒を用いることにより、これらの液体やガス状物
質に含有されるチオフェンやベンゾチオフェン類等から
水素化脱硫反応によって硫黄分を除去することができ、
結果的に硫黄分を低下させることができる。
Thiophene, benzothiophene, methylbenzothiophene, 4-methyldibenzothiophene, 4,
Thiophenes such as 6-dimethyldibenzothiophene are
It is contained in crude oil, heavy oil, light oil, kerosene, gasoline, LPG, butane gas, natural gas, etc. By using the catalyst of the present invention, it is possible to remove sulfur components from thiophene and benzothiophenes contained in these liquid and gaseous substances by a hydrodesulfurization reaction,
As a result, the sulfur content can be reduced.

【0030】水素化脱硫反応をチオフェンを用いて行う
と、一般にはノルマルブタン、1ーブテン、トランス型
2−ブテン、シス型2−ブテン等が生成する。本発明の
触媒を用いた場合はノルマルブタンの生成量が少なく、
トランス型2−ブテン>シス型2−ブテン>1ーブテン
>ノルマルブタンの生成物の序列となる。
When the hydrodesulfurization reaction is carried out using thiophene, normal butane, 1-butene, trans 2-butene, cis 2-butene and the like are generally produced. When the catalyst of the present invention is used, the amount of normal butane produced is small,
The sequence is trans 2-butene> cis 2-butene>1-butene> normal butane.

【0031】このチオフェンの350℃における水素化
脱硫反応を触媒として、水素気流中400℃で3時間活
性化処理した本発明の2種類の触媒(Co含有スメクタ
イト系メソポア多孔体から成る触媒及び当該多孔体に白
金を担持させて成る触媒)、コバルト担持シリカ触媒及
び白金担持シリカ触媒を用いて実施した場合、それぞれ
の触媒性能は以下に示すようになる。なお、使用した水
素中のチオフェン濃度は2.9Vol.%であった。
Using the hydrodesulfurization reaction of thiophene at 350 ° C. as a catalyst, two types of catalysts of the present invention (a catalyst comprising a Co-containing smectite-type mesoporous material and a catalyst comprising the same, which were activated in a hydrogen stream at 400 ° C. for 3 hours) When the catalyst is carried out using a platinum-supported silica catalyst, a platinum-supported silica catalyst, and a platinum-supported silica catalyst, the respective catalytic performances are as follows. The concentration of thiophene in the hydrogen used was 2.9 Vol. %Met.

【0032】後記する実施例に示すように、本発明の触
媒のpH6.1のスラリーより200℃で水熱合成して
得られた触媒(SM(Co)a)及びpH6.1のスラ
リーより得られたCo含有スメクタイト系メソポア多孔
体を担体とした1wt.%白金担持触媒(1wt.%P
t/SM(Co)a)の場合、反応の転化率は41%及
び60%であった。一方、比較として用いた10wt.
%コバルト担持シリカ触媒(10wt.% Co/Si
2 )と1wt.%白金担持シリカ触媒の場合、反応の
転化率はそれぞれ19%及び36%であった。したがっ
て、触媒活性の強さは、 1wt.% Pt/SM(Co)a >SM(Co)a >1wt.% Pt/SiO2>10w
t.% Co /SiO2 の順となる。このように、本発明の触媒は、チオフェン
の水素化脱硫反応に対して強い活性を示す。
As shown in the examples described later,
Hydrothermal synthesis at 200 ° C from pH 6.1 slurry of medium
The resulting catalyst (SM (Co) a) and a pH 6.1 slurry
Co-containing smectite mesopores obtained from Lee
1 wt. % Platinum supported catalyst (1 wt.% P
In the case of t / SM (Co) a), the conversion of the reaction is 41%.
And 60%. On the other hand, 10 wt.
% Cobalt supported silica catalyst (10 wt.% Co / Si
OTwo) And 1 wt. % Platinum supported silica catalyst, the reaction
Conversions were 19% and 36%, respectively. Accordingly
Thus, the strength of the catalytic activity is 1 wt.% Pt / SM (Co) a> SM (Co) a> 1 wt.% Pt / SiOTwo> 10w
t.% Co / SiOTwo  It becomes the order of. Thus, the catalyst of the present invention
Has a strong activity against hydrodesulfurization reaction.

【0033】[0033]

【実施例】次に、本発明を実施例により、更に詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例1 本実施例では、Co含有スメクタイト系メソポア多孔体
から成る触媒を製造した。1リットルビーカーに水20
0mlを入れ、これに3号ガラス(SiO2 :28w
t.%、Na2 O:9wt.% 、SiO2 /Na2 Oモ
ル比:3.22)86gを溶解した後、更に2M水酸化
ナトリウム水溶液150mlを加えてpH13.8の混
合溶液(A液)を調製した。一方、水200mlに塩化
コバルト六水和物(一級試薬)71.4gを加えてpH
2.0の溶液(B液)を調製した。次に、マグネッチッ
クスターラでA液をかき混ぜながら、その中にB液を5
分間で滴下し、更に1時間かき混ぜた。次いで、生成し
た複合沈殿物をろ取し、十分に水洗した後、水20ml
を加えてスラリー状とし、内容量1リットルのオートク
レーブに仕込み、圧力1.66MPa、温度200℃の
条件で2時間水熱反応を行った。反応前後のpHは6.
9から6.1に変化した。また、Co含有スメクタイト
系メソポア多孔体の化学組成は、 (SiO2)8(CoO)5.98(OH)4.13(Na2O)0.11 であり、a=5.98及びb+c=0.22に相当す
る。この担体の比表面積は380m2 /g、細孔容積は
0.34cm3 /g及び平均細孔径は3.6nmであっ
た。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.
As will be explained, the present invention is in no way limited by these examples.
It is not something to be done. Example 1 In this example, a Co-containing smectite-based mesopore porous body was used.
A catalyst consisting of 20 water in a 1 liter beaker
0 ml, and the No. 3 glass (SiOTwo : 28w
t. %, NaTwo O: 9 wt. %, SiOTwo / NaTwo Omo
After dissolving 86 g, a further 2 M hydroxylation was carried out.
Add 150 ml of aqueous sodium solution and mix at pH 13.8.
A combined solution (solution A) was prepared. On the other hand, chloride in 200 ml of water
Add 71.4 g of cobalt hexahydrate (primary reagent) and add pH
A 2.0 solution (solution B) was prepared. Next, the magnetic
Stir solution A with custala, and add solution B into it.
The mixture was added dropwise over a period of 1 minute, and the mixture was further stirred for 1 hour. Then generate
The combined precipitate was collected by filtration, washed sufficiently with water, and then washed with 20 ml of water.
Into a slurry by adding
At a pressure of 1.66 MPa and a temperature of 200 ° C.
The hydrothermal reaction was performed under the conditions for 2 hours. The pH before and after the reaction is 6.
It changed from 9 to 6.1. In addition, Co-containing smectite
The chemical composition of the porous mesopore material is (SiOTwo)8(CoO)5.98(OH)4.13(NaTwoO)0.11  And corresponds to a = 5.98 and b + c = 0.22
You. The specific surface area of this carrier is 380mTwo / G, pore volume is
0.34cmThree / G and an average pore diameter of 3.6 nm.
Was.

【0034】80℃で16時間乾燥した後、40ml/
分の水素気流下にて400℃で3時間還元して、本発明
の触媒を得た。
After drying at 80 ° C. for 16 hours, 40 ml /
For 3 hours at 400 ° C. for 3 minutes under a hydrogen stream to obtain a catalyst of the present invention.

【0035】実施例2 常圧流通式反応装置を用い、実施例1で得られた触媒
0.1gを使用し、水素とチオフェンとの混合ガス(チ
オフェン濃度:2.9vol.%)を20ml/分で供
給し、350℃の一定温度で反応させた。生成ガスの分
析はガスクロマトグラフ測定装置を用いて行った。
Example 2 Using a normal pressure flow reactor, using 0.1 g of the catalyst obtained in Example 1, a mixed gas of hydrogen and thiophene (thiophene concentration: 2.9 vol.%) Was 20 ml / Per minute and reacted at a constant temperature of 350 ° C. The analysis of the produced gas was performed using a gas chromatograph measurement device.

【0036】反応の転化率は、6時間後の反応温度35
0℃で41%であった。生成物の選択性はノルマルブタ
ン8%、1−ブテン18%、トランス型2−ブテン42
%及びシス型2−ブテン30%であり、チオフェンから
トランス型2−ブテンとシス型2−ブテンが生成する脱
硫反応が進行しやすいことが判明した。
The conversion of the reaction was determined at a reaction temperature of 35 hours after 6 hours.
It was 41% at 0 ° C. The selectivity of the product is normal butane 8%, 1-butene 18%, trans 2-butene 42
% And cis-type 2-butene were found to be 30%, indicating that the desulfurization reaction in which trans-butene and cis-type 2-butene were generated from thiophene easily proceeded.

【0037】実施例3 本実施例では、実施例1で得られたCo含有スメクタイ
ト系メソポア多孔体を担体として白金担持触媒を製造し
た。水1リットルにテトラアミンジクロロ白金−水塩
0.013モルを溶解し、アンモニア水を用いてpH1
2に調整して、濃度2.5mgPt/mlの溶液を得
た。このテトラアミンジクロロ白金水溶液20mlに前
記担体5gを3日間浸せきして白金前駆体を吸着させ
た。白金担持量は1wt.%であった。ろ過、洗浄した
後、110℃で3時間真空乾燥後、40ml/分の水素
気流下にて400℃で3時間還元して、本発明の白金担
持触媒を得た。
Example 3 In this example, a platinum-supported catalyst was produced using the Co-containing smectite-based mesopore porous body obtained in Example 1 as a carrier. Dissolve 0.013 mol of tetraaminedichloroplatinum-water salt in 1 liter of water and adjust the pH to 1 using aqueous ammonia.
Adjusted to 2 to obtain a solution with a concentration of 2.5 mg Pt / ml. 5 g of the carrier was immersed in 20 ml of this aqueous solution of tetraaminedichloroplatinum for 3 days to adsorb the platinum precursor. The amount of platinum carried was 1 wt. %Met. After filtration and washing, vacuum drying was performed at 110 ° C. for 3 hours, and reduction was performed at 400 ° C. for 3 hours under a hydrogen stream of 40 ml / min to obtain a platinum-supported catalyst of the present invention.

【0038】実施例4 実施例3の1wt.%白金担持触媒を用いて実施例2と
同様にしてチオフェンの水素化脱硫反応を行ったとこ
ろ、6時間後の反応温度350℃における反応の転化率
は60%であった。また、生成物のガス組成はモル基準
でノルマルブタン15%、1−ブテン17%、トランス
型2−ブテン39%及びシス型2−ブテン28%であっ
た。Co含有スメクタイト系メソポア多孔体に白金を担
持させることにより、反応の転化率が50%程度増加
し、2−ブテン類の割合が若干減少し、ノルマルブタン
の割合が増加する傾向となることが判明した。
Example 4 1 wt. When a thiophene hydrodesulfurization reaction was carried out in the same manner as in Example 2 using a% platinum-supported catalyst, the conversion of the reaction at a reaction temperature of 350 ° C. after 6 hours was 60%. The gas composition of the product was 15% normal butane, 17% 1-butene, 39% trans 2-butene and 28% cis 2-butene on a molar basis. By supporting platinum on the Co-containing smectite-based mesoporous material, it was found that the conversion of the reaction increased by about 50%, the proportion of 2-butenes slightly decreased, and the proportion of normal butane tended to increase. did.

【0039】比較例1 (1)Co担持シリカゲル触媒の調製 市販のシリカゲル〔アルドリッチ(Aldrichi)
社製、商品名「ダビジル(Davisil)646〕を
32〜60メッシュに整粒して担体として用い、Co
(CH3 COO)2 ・4H2 O水溶液に入れて、含浸法
によってコバルトを10wt.%担持させた10wt.
%Co担持シリカゲルを調製した。1リットルのビーカ
ーを用い、水500mlに2.1gの酢酸コバルト四水
塩試薬(特級試薬、純度99%)を溶解し、0.001
7モル濃度の酢酸コバルト水溶液を作製した。この酢酸
コバルト水溶液52mlに0.52gのシリカゲルを1
日浸せきして10wt.%コバルト担持シリカゲルを作
製した。乾燥後、水素気流下400℃で3時間還元処理
して10wt.%Co担持シリカゲル触媒を得た。 (2)水素化脱硫反応 この触媒を用いて、350℃でチオフェンの水素化脱硫
反応を行った所、反応の転化率は19%であった。生成
物のガス組成はノルマルブタン2%、1−ブテン23
%、トランス型2−ブテン43%及びシス型2−ブテン
31%であった。実施例1と比較するとノルマルブタン
の割合が減少し、1−ブテンの割合が増加しているのが
判明した。実施例1と比べて、反応の転化率は半分ぐら
いの値であった。
Comparative Example 1 (1) Preparation of Co-Supported Silica Gel Catalyst Commercially available silica gel [Aldrich
Co., Ltd., trade name “Davisil 646] is sized to 32-60 mesh and used as a carrier.
(CH 3 COO) 2 .4H 2 O aqueous solution, and 10 wt. % Supported 10 wt.
% Co supported silica gel was prepared. Using a 1 liter beaker, 2.1 g of cobalt acetate tetrahydrate reagent (special grade reagent, purity 99%) was dissolved in 500 ml of water, and 0.001
A 7 molar aqueous solution of cobalt acetate was prepared. 0.52 g of silica gel is added to 52 ml of this aqueous cobalt acetate solution.
Soak in the sun for 10 wt. % Cobalt supported silica gel was prepared. After drying, a reduction treatment was performed at 400 ° C. for 3 hours under a hydrogen stream to obtain 10 wt. % Co supported silica gel catalyst was obtained. (2) Hydrodesulfurization Reaction When a thiophene hydrodesulfurization reaction was performed at 350 ° C. using this catalyst, the conversion of the reaction was 19%. The gas composition of the product is normal butane 2%, 1-butene 23
%, Trans 2-butene 43% and cis 2-butene 31%. Compared with Example 1, it was found that the ratio of normal butane decreased and the ratio of 1-butene increased. Compared to Example 1, the conversion of the reaction was about half the value.

【0040】比較例2 比較例1と同様な方法によって35wt.%Co担持シ
リカゲル触媒を調製した。ただし、この場合0.001
7モル濃度の酢酸コバルト水溶液259mlに0.74
gのシリカゲルを浸せきした。本触媒を用いて、350
℃でチオフェンの水素化脱硫反応を行った所、反応の転
化率は23%であった。比較例1に比べてコバルトの担
持量が10wt.%から35wt.%に増加したにもか
かわらず、反応の転化率は19%から23%へとわずか
増加したにすぎなかった。すなわち、シリカゲルにコバ
ルトを担持させた場合のチオフェンの水素化脱硫活性は
コバルト担持量を増加させてもさほど改善されないこと
が判明した。
Comparative Example 2 A 35 wt. % Co supported silica gel catalyst was prepared. However, in this case, 0.001
0.74 in 259 ml of 7 molar aqueous cobalt acetate solution
g of silica gel. Using this catalyst, 350
When the hydrodesulfurization reaction of thiophene was carried out at ℃, the conversion of the reaction was 23%. The amount of cobalt supported was 10 wt. % To 35 wt. %, The conversion of the reaction increased only slightly from 19% to 23%. That is, it was found that the hydrodesulfurization activity of thiophene when cobalt was supported on silica gel was not significantly improved even if the amount of supported cobalt was increased.

【0041】比較例3 比較例1と同じ32〜60メッシュに整粒したシリカゲ
ル(商品名:Davisil 646)を担体として用
い、実施例3と同様な方法で1wt.%白金担持触媒を
調製した。350℃におけるチオフェンの水素化脱硫反
応の転化率は36%であった。生成物のガス組成は、ノ
ルマルブタン80%、1−ブテン4%、トランス型2−
ブテン8%及びシス型2−ブテン6%でり、大部分がノ
ルマルブタンになることが判明した。
Comparative Example 3 The same silica gel (trade name: Davisil 646) sized to 32 to 60 mesh as in Comparative Example 1 was used as a carrier, and 1 wt. % Platinum supported catalyst was prepared. The conversion of the hydrodesulfurization reaction of thiophene at 350 ° C. was 36%. The gas composition of the product was as follows: normal butane 80%, 1-butene 4%, trans type 2-
It was found that the content was 8% for butene and 6% for cis-type 2-butene, and most of it was normal butane.

【0042】比較例4 実施例1において、原料仕込を3号水ガラス86g、2
M水酸化ナトリウム水溶液150ml及び塩化マグネシ
ウム六水塩(一級試薬)60.99gとした以外は、実
施例1と同様にして、Mg含有スメクタイト系メソポア
多孔体から成る触媒を調製した。水熱反応前後のpHは
10.1から9.2に変化した。また、得られた生成物
の化学組成は、 (SiO2)8(MgO)6.13(OH)4.34(Na2O)0.19 であった。このMg含有スメクタイト系メソポア多孔体
の比表面積は485m2 /g、細孔容積は0.40cm3
/g及び平均細孔径は3.3nmであった。
Comparative Example 4 In Example 1, 86 g of No. 3 water glass and 2
M sodium hydroxide aqueous solution 150ml and magnesium chloride
Um hexahydrate (primary reagent) except for 60.99 g
As in Example 1, Mg-containing smectite mesopores
A catalyst composed of a porous body was prepared. The pH before and after the hydrothermal reaction is
It changed from 10.1 to 9.2. Also, the obtained product
The chemical composition of (SiOTwo)8(MgO)6.13(OH)4.34(NaTwoO)0.19  Met. This Mg-containing smectite-based mesoporous body
Has a specific surface area of 485mTwo / G, pore volume 0.40 cmThree
 / G and the average pore diameter were 3.3 nm.

【0043】350℃におけるチオフェンの水素化脱硫
反応にはほとんど活性を示さず、転化率は1%以下であ
った。
The thiophene had almost no activity in the hydrodesulfurization reaction at 350 ° C., and the conversion was 1% or less.

【0044】比較例5 比較例4のMg含有スメクタイト系メソポア多孔体を担
体として用い、比較例3と同様な方法によって35w
t.%コバルト担持触媒を調製した。350℃における
チオフェンの水素化脱硫反応において、反応の転化率は
24%であった。生成物のガス組成は、ノルマルブタン
7%、1−ブテン22%、トランス型2−ブテン41%
及びシス型2−ブテン30%であった。
Comparative Example 5 Using the Mg-containing smectite-based mesopore porous body of Comparative Example 4 as a carrier, 35w was obtained in the same manner as in Comparative Example 3.
t. % Cobalt supported catalyst was prepared. In the hydrodesulfurization reaction of thiophene at 350 ° C., the conversion of the reaction was 24%. The gas composition of the product is normal butane 7%, 1-butene 22%, trans 2-butene 41%
And cis-type 2-butene was 30%.

【0045】比較例6 実施例1において、原料仕込を3号水ガラス86g、2
M水酸化ナトリウム水溶液190ml及び塩化コバルト
六水和物(一級試薬)71.4gとした以外は、実施例
1と同様にして触媒を調製した。水熱反応前後のpHは
9.4から8.9に変化した。また、得られた生成物の
化学組成は、 (SiO2)8(CoO)6.25 (OH)4.85(Na2O)0.82 であり、a=6.25及びb+c=1.64に相当す
る。この担体の比表面積は210m2 /g、細孔容積は
0.17cm3 /g及び平均細孔径は3.2nmであっ
た。350℃におけるチオフェンの水素化脱硫反応では
ほとんど弱い触媒活性しか示さず、転化率は3%以下で
あった。
Comparative Example 6 In Example 1, 86 g of No. 3 water glass and 2
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 190 ml of M sodium hydroxide aqueous solution and 71.4 g of cobalt chloride hexahydrate (primary reagent) were used. The pH before and after the hydrothermal reaction changed from 9.4 to 8.9. The chemical composition of the obtained product is (SiO 2 ) 8 (CoO) 6.25 (OH) 4.85 (Na 2 O) 0.82 , which corresponds to a = 6.25 and b + c = 1.64. The specific surface area of this carrier was 210 m 2 / g, the pore volume was 0.17 cm 3 / g, and the average pore diameter was 3.2 nm. The hydrodesulfurization reaction of thiophene at 350 ° C. showed almost weak catalytic activity, and the conversion was 3% or less.

【0046】実施例5 実施例1及び実施例3の触媒(本発明製品)を用いて反
応温度350℃におけるチオフェンの水素化脱硫反応に
ついて1週間の連続試験を実施し、触媒の長期安定性を
調べた。その結果を表1に示す。表1より実施例1及び
実施例3の本発明製品のチオフェンの水素化脱硫の触媒
活性は初期においてやや活性は弱いが6時間で活性は向
上してほぼ一定の転化率を示し、7日後の活性もほとん
ど変化せず、長期安定性にすぐれていることが判明し
た。この様にチオフェン2.9Vol.%の高濃度含有
した試料に対して本発明の触媒は長時間高活性を維持で
きる機能を有する。
Example 5 Using the catalysts of Examples 1 and 3 (products of the present invention), a one-week continuous test was carried out on the hydrodesulfurization reaction of thiophene at a reaction temperature of 350 ° C. to confirm the long-term stability of the catalyst. Examined. Table 1 shows the results. From Table 1, the catalytic activity for hydrodesulfurization of thiophene of the products of the present invention of Examples 1 and 3 is slightly weak in the initial stage, but the activity is improved in 6 hours and shows a substantially constant conversion. The activity was hardly changed, and it was found that it had excellent long-term stability. Thus, thiophene 2.9 Vol. % Of the sample of the present invention has a function of maintaining high activity for a long time with respect to a sample containing a high concentration of 0.1%.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】実施例6 実施例1及び実施例3の触媒(本発明製品)を用いてチ
オフェンの水素化脱硫反応について反応温度を300〜
450℃に変化させ、それぞれ6時間後の転化率を測定
した。測定結果を表2に示す。表2の結果から、反応温
度が高いほど触媒活性が高いことが判明した。
Example 6 The hydrodesulfurization reaction of thiophene using the catalysts of Examples 1 and 3 (products of the present invention) was carried out at a reaction temperature of 300 to
The temperature was changed to 450 ° C., and the conversion after 6 hours was measured. Table 2 shows the measurement results. From the results in Table 2, it was found that the higher the reaction temperature, the higher the catalytic activity.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明は、コバルトを含有した特定の化
学組成とメソポア構造の特定の性状を有するCo含有ス
メクタイト系メソポア多孔体から成る触媒、あるいは当
該Co含有スメクタイト系メソポア多孔体から成る担体
に白金を担持させた白金担持触媒に係るものであって、
本発明により、1)新規なチオフェン水素化脱硫用触媒
を提供することができる、2)本発明の触媒は、チオフ
ェンの水素化脱硫反応に対して高活性を有し、しかも製
造方法を変化させることによって触媒活性を制御するこ
とができる、3)高濃度のチオフェンに対して長期的に
高活性を持続する、4)石油等から硫黄分を効率よく除
去することができる、5)石油等の低硫黄化に有用であ
る、等の格別の効果が得られる。
The present invention provides a catalyst comprising a Co-containing smectite-based mesopore porous body having a specific chemical composition containing cobalt and a specific property of a mesopore structure, or a carrier comprising the Co-containing smectite-based mesopore porous body. Pertains to a platinum-carrying catalyst carrying platinum,
According to the present invention, 1) a novel catalyst for hydrodesulfurization of thiophene can be provided. 2) The catalyst of the present invention has high activity for the hydrodesulfurization reaction of thiophene, and changes the production method. Thus, the catalyst activity can be controlled by the method, 3) the high activity can be maintained for a long time with respect to a high concentration of thiophene, 4) the sulfur content can be efficiently removed from petroleum, etc., 5) the petroleum, etc. A special effect such as being useful for reducing sulfur is obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湊 由衣 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学 反応化学研究所内 (72)発明者 青木 久里子 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学 反応化学研究所内 (56)参考文献 特開 平9−225304(JP,A) 特開 平10−202100(JP,A) 特公 平7−115856(JP,B2) 特表 平10−505277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 C01B 33/20 - 33/46 C10G 45/02 - 45/30 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yui Minato 2-1-1 Katahira, Aoba-ku, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture Inside the Institute for Reactive Chemistry, Tohoku University (72) Kuriko Aoki 2-1-1 Katahira, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture No. 1 Tohoku University Research Institute for Reaction Chemistry (56) References JP-A-9-225304 (JP, A) JP-A-10-202100 (JP, A) JP-B-7-115856 (JP, B2) 10-505277 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-38/74 C01B 33/20-33/46 C10G 45/02-45/30 JICST file (JOIS)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式 〔(SiO28 ・(CoO2/3a ・(OH)
(2/3)a+bb-・(b+c)X+(式中のXは一価のアル
カリイオンであり、a,b,cは0<a<10、0.b
≦1、0≦c≦2の範囲の数である)で表わされる比表
面積100〜800m2/g、平均細孔直径2〜nm
(但し5nmを除く)及び細孔容積0.1〜0.8cm
3 /gを有するCo含有スメクタイト系メソポア多孔体
より成るチオフェン水素化脱硫用触媒。
1. A compound of the general formula [(SiO 2 ) 8. (CoO 2/3 ) a. (OH)
(2/3) a + b ] b− · (b + c) X + (wherein X is a monovalent alkali ion, and a, b, and c are 0 <a <10, 0.b
≦ 1, 0 ≦ c ≦ 2), a specific surface area of 100 to 800 m 2 / g, and an average pore diameter of 2 to 5 nm.
(Excluding 5 nm) and pore volume of 0.1 to 0.8 cm
A thiophene hydrodesulfurization catalyst comprising a Co-containing smectite-based mesopore having a content of 3 / g.
【請求項2】 (b+c)の値が0<b+c≦0.5の
範囲の数である請求項1記載のチオフェン水素化脱硫用
触媒。
2. The thiophene hydrodesulfurization catalyst according to claim 1, wherein the value of (b + c) is a number in the range of 0 <b + c ≦ 0.5.
【請求項3】 請求項1の一般式で示されるCo含有ス
メクタイト系メソポア多孔体に白金を担持させて成るチ
オフェン水素化脱硫用触媒。
3. A thiophene hydrodesulfurization catalyst comprising platinum supported on a Co-containing smectite-based mesopore porous body represented by the general formula of claim 1.
【請求項4】 ケイ酸アルカリ金属塩と水酸化アルカリ
とを含む水溶液に、Coの水溶液塩の水溶液を加えて
殿させて、得た複合沈殿物を水洗して副生溶解質を除去
した後、水及び要すればOHイオンを添加して調製した
スラリーを水熱反応させて一般式 〔(SiO28 ・(CoO2/3a ・(OH)
(2/3)a+bb-(b+c)+(式中のXは一価のアル
カリイオンであり、a,b,cは0<a<10、0<b
≦1、0≦c≦2の範囲の数である)で表わされるCo
含有スメクタイト系メソポア多孔体を調製し、乾燥した
のち、300〜700℃の温度で水素還元することを特
徴とする請求項1又は2記載のチオフェン水素化脱硫用
触媒の製造方法。
4. An aqueous solution of an aqueous solution of Co is added to an aqueous solution containing an alkali metal silicate and an alkali hydroxide to precipitate the solution.
And the resulting composite precipitate is washed with water to remove by-product solutes.
After that, the slurry prepared by adding water and, if necessary, OH ions is subjected to a hydrothermal reaction to obtain the general formula [(SiO 2 ) 8 · (CoO 2/3 ) a · (OH)
(2/3) a + b ] b− · (b + c) X + (where X is a monovalent alkali ion, and a, b, and c are 0 <a <10, 0 <b
≦ 1, 0 ≦ c ≦ 2).
The method for producing a catalyst for hydrodesulfurization of thiophene according to claim 1, wherein a smectite-based mesopore-containing porous material is prepared, dried, and then reduced with hydrogen at a temperature of 300 to 700 ° C. 4.
【請求項5】 水熱処理後のスラリーのpHが5〜7で
あることを特徴とする請求項4記載のチオフェン水素化
脱硫用触媒の製造方法。
5. The method for producing a thiophene hydrodesulfurization catalyst according to claim 4, wherein the pH of the slurry after the hydrothermal treatment is 5 to 7.
【請求項6】 請求項4又は5記載の製造方法によって
作製されたCo含有スメクタイト系メソポア多孔体を担
体として用い、次いで、これに白金化合物の水溶液を含
浸させ、乾燥した後、300〜700℃の温度で水素還
元することを特徴とする請求項3記載のチオフェン水素
化脱硫用触媒の製造方法。
6. A Co-containing smectite-based mesopore porous body produced by the production method according to claim 4 or 5, which is used as a carrier, then impregnated with an aqueous solution of a platinum compound, dried, and then heated to 300 to 700 ° C. The method for producing a catalyst for hydrodesulfurization of thiophene according to claim 3, wherein the catalyst is subjected to hydrogen reduction at a temperature of:
【請求項7】 請求項1又は2記載の触媒の存在下、チ
オフェンを250〜500℃において水素と接触させる
ことを特徴とするチオフェンの水素化脱硫方法。
7. A method for hydrodesulfurizing thiophene, comprising bringing thiophene into contact with hydrogen at 250 to 500 ° C. in the presence of the catalyst according to claim 1 or 2.
【請求項8】 請求項3記載の触媒の存在下、チオフェ
ンを250〜500℃において水素と接触させることを
特徴とするチオフェンの水素化脱硫方法。
8. A method for hydrodesulfurizing thiophene, comprising contacting thiophene with hydrogen at 250 to 500 ° C. in the presence of the catalyst according to claim 3.
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