JP3326198B2 - ホウ素含有触媒 - Google Patents
ホウ素含有触媒Info
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Description
ける炭化水素の選択的転化のために適する触媒に関す
る。特に、本発明は炭化水素を同時的にクラッキングし
ながら水素化脱硫及び/または水素化脱窒(hydrodenitr
ogenising)するために適する触媒に関する。
るために、アルミナ及び/又は非晶質シリカ‐アルミナ
から作られたアルミナ‐シリカ‐アルミナ担体(その上
には水素化用金属(hydrogenation metals)、例えばモリ
ブデン、ニッケル及び/またはコバルトが付与されてい
る)を含有して良いと言うことが知られている。そのよ
うな触媒は米国特許第4238316 号明細書中に記載されて
おり、そこでは、ベーマイトまたはベーマイトと非晶質
含水アルミナの混合物から誘導される10〜60重量%のア
ルミナ、及び40〜90重量%の非晶質シリカ‐アルミナを
含有する触媒が開示されている。さらに、そのような触
媒は少量の水素化用金属、例えばタングステン、モリブ
デン及びニッケルを含有しても良い。この特許明細書
は、接触的転化に影響し得るような量でのホウ素を使用
しないよう勧めている。
た、炭化水素の水素処理プロセスにおける選択性を改善
するために用いることができる。それは、米国特許第40
62809 号明細書に記載されており、そこでは、アルミナ
マトリックスをシリカ‐アルミナ同時ゲル(cogel) と混
合し、それにモリブデン、タングステン、ニッケル及び
コバルトのような水素化用金属を添加することによる触
媒の調製が開示されている。該触媒は、重油を中間留分
(middle distillates)へと転化する場合に特に、高い選
択率を示す。
的は、水素処理及び水素化クラッキングプロセスの両者
においていっそう高い活性を達成することである。特
に、該プロセスにおいて選択率を減じることなく、転化
率、並びに脱窒及び脱硫を改善することを目論む。
シリカ−アルミナから作られ、ここでシリカ−アルミナ
が60〜90重量%のシリカを含有しているところの担体物
質、VIB 族金属成分、VIII族金属成分、並びに触媒的に
活性な量のホウ素を含有する水素処理用触媒組成物を提
供する。
般に、金属酸化物として計算して、触媒の全重量に基づ
き1〜20重量%のホウ素の量を意味する。しかしなが
ら、触媒組成物における、例えば用いたアルミナの量に
おける差異によってホウ素の異なるかつ適当な量の使用
がもたらされ得る故に、これらの制限を非常に厳密に解
するべきではない。好ましくは、該触媒組成物は、触媒
全体の重量に基づき計算して、2〜10重量%の、特に4
〜8重量%のホウ素を含有する。
ウ素含有化合物は、例えばH3 BO3 、B2 O3 または
有機ホウ素化合物例えばB(OC2 H5 )3 であって良
い。H3 BO3 を使用するのが好ましい。該化合物は、
固体の形でも溶液でも用いることができる。
つに従い、アルミナとシリカ‐アルミナを混合すること
によって調製されるならば、該触媒は高い活性を示すで
あろう。該担体物質はアルミナと非晶質シリカ‐アルミ
ナの混合物から調製することができ、あるいはアルミナ
とシリカでコートされたアルミナとの混合物から調製す
ることができる。本発明の記載において、シリカ‐アル
ミナと云う時はいつも、シリカでコートされたアルミナ
または非晶質シリカ‐アルミナのいずれをも意味する。
して約5〜60重量%のシリカを含有する。好ましくは、
該触媒は10〜50重量%の、特に10〜40重量%のシリカを
含有する。
も金属酸化物として計算して2〜40重量%の VIB族金属
及び 0.5〜10重量%のVIII族金属を含有する調製された
触媒を与えるような VIB族金属及びVIII族金属の量を供
するのが好ましい。
ン及び/またはタングステンであり、とりわけ5〜30重
量%、特に5〜20重量%の量が好ましい結果を与えるで
あろう。
ルトまたはそれらの組み合わせを包含する。調製された
触媒は、好ましくはそれら金属またはそれら金属の組み
合わせを、1〜10重量%、特に2〜8重量%含有する。
2〜6重量%のニッケル及び/またはコバルト(その量
は調製された触媒の重量に基づき計算される)を含有す
る場合、非常に好ましい結果が得られる。
析(porosimetry) により測定して、一般に 0.3〜1.0 ml
/g の、好ましくは0.35〜0.80ml/g の孔容積を有す
る。該触媒の表面積は、BET窒素吸着法により測定し
て、一般に 100〜400 m2 /g、好ましくは 150〜350
m2 /g である。選択されるメジアン孔直径は、処理さ
れる原料に応じて異なり、水銀多孔度分析により測定し
て、一般に30〜300 オングストローム、好ましくは50〜
150 オングストロームである。
の慣用の方法を用いて調製することができる。
階を行うと好ましい結果が得られると言うことが見出さ
れた。いくつかのVIII族金属が用いられるならば、最も
好ましい結果は常に、VIII族水素化用金属の全量の導入
に先立ちカ焼が行われた場合に得られる。ホウ素または
ホウ素含有化合物がVIII族水素化成分より先に施与さ
れ、かつホウ素の添加とVIII族金属の添加の間に少なく
とも一つのカ焼段階が行われたならば、非常に好ましい
結果が得られる。引き合いに出された該カ焼は、唯一の
カ焼段階を形成しても良く、あるいは、一連のカ焼段階
における最初のもしくは最後の段階またはある中間の段
階であっても良い。
でき、一般に 400〜1000℃の温度が0.5〜16時間保たれ
る。空気中でカ焼するのが好ましい。
することも、また、溶液で含浸により施与することも可
能である。ホウ素化合物を添加するさらに適当な方法
は、担体物質(の一部)との共押出または VIB族金属成
分を含有する溶液を用いての同時含浸(co-impregnatio
n) である。
方法は、適当な金属含有溶液を用いての含浸であり得
る。適当な可溶(水溶)性 VIB族化合物の例は、モリブ
デン酸、二モリブデン酸アンモニウム、及び七モリブデ
ン酸アンモニウムを包含する。MoO3 もまた、特にモ
リブデンが同時ペレット化(copelletisation) 及び/ま
たは共押出によって施与される場合に、非常に適してい
ると見出された。
酸から誘導される塩、例えば塩化物、硝酸塩及び硫酸
塩、並びに弱酸から誘導される塩、例えば酢酸塩及び炭
酸塩を挙げることができる。同様に適当なのは、これら
の金属水酸化物である。硝酸塩及び炭酸塩が好ましい。
そのような水溶性化合物の例は、Ni(NO3 )2 、C
o(NO3 )3 、Ni(CO3 )2 、Co(CO3 )3
及びCo2 (CO3 )3 を包含し、Ni(NO3 )2 及
びCo(NO3 )2 が好ましい。
う前にカ焼段階に付される。複数の含浸の場合において
は、触媒は合間合間に乾燥され、任意的にカ焼されて良
い。
を、未だ成形されていない乾燥形状の担体物質の全体ま
たは一部に添加しても良い。さらなる選択枝は、成形段
階の間の、一以上の適当な金属化合物と担体物質との密
な混合から成る。この目的に用いることのできる操作
は、同時ペレット化及び共押出である。好ましくは、カ
焼は常にVIII族金属の導入に先立って行われる。特に、
上記の方法において、ホウ素の添加とVIII族金属の添加
の間にカ焼段階が存在する。
明細書中に開示されたようにして調製することができ
る。一般に、適当な担体物質の調製は、アルミナを乾燥
したまたは含水の形で非晶質シリカ‐アルミナと混合す
ることを含む。すなわち、例えば、含水アルミナ、ベー
マイトまたはシュードベーマイトを均質なシリカ‐アル
ミナ同時ゲルと混合すること、あるいは、アルミナヒド
ロゲルをシリカとアルミナのグラフトコポリマーと混合
し次に均質化された混合物を押し出すことが可能であ
る。生じる担体物質はシリカ及びアルミナから作られ、
含まれるアルミナの一部は格子中に組み入れられたシリ
カを有する。
号明細書におけるようであって良く、それには、一以上
のアルミニウム塩を沈殿させ、次に該アルミナを加熱し
て物質を乾燥させることによる含水アルミナの調製が記
載されている。
て、ベーマイト、シュードベーマイト及びシュードアル
ミナを挙げることができる。アルミナのための好ましい
出発物質はシュードベーマイトである。
当な方法が、特に米国特許第3210294 号明細書中に開示
されている。同様に適当な違う調製方法が、特に米国特
許第4238316 号明細書中に与えられている。可溶性シリ
カとアルミナ化合物の共沈を用いて非晶質シリカ‐アル
ミナを調製するのが好ましい。
シリカでコートされたアルミナとを混合することによっ
て調製することができる。そのようなシリカでコートさ
れた担体物質の調製の記載として、欧州特許EP-A 01604
75号公報が参照される。
できる。すなわち、ホウ素含有化合物は、前駆担体物質
例えばベーマイトと混合されて良い。あるいは、該化合
物を担体物質と、成形工程の前または間のいずれでも混
合することができる。ホウ素含有化合物は、例えばシリ
カ‐アルミナスラリー及び/またはアルミナスラリーに
加えられても良く、または共押出によって施与されても
良い。これらの夫々の場合において、担体物質は VIB族
金属成分と混合されていてもいなくても良い。触媒の使
用分野に応じて、中間の成形段階を行うのが適切であり
得る。
体はホウ素含有化合物の添加に先立ち、成形され、乾燥
され、及び/またはカ焼される。
のが好ましい:第一に、VIB 族金属を担体物質と共押出
する;該生成物を成形し、カ焼し、その後、成形された
物質をVIII族金属で含浸する。そのような調製法におい
て、ホウ素は好ましくはカ焼に先立ち添加される。
アルミナを混合し、得られた混合物とホウ素含有化合物
とを混合し、次に適当な量の含水非晶質シリカ‐アルミ
ナを添加することにより調製された触媒を用いて、減圧
軽油のための非常に好ましい水素処理及びクラッキング
プロセスを行うことができると言うことが見出された。
上記プロセスにおいて、ホウ素含有化合物は乾燥形状に
て加えられても良く、水性溶液にて加えられても良い。
成形及びカ焼の後に含浸によってVIII族金属を添加し、
次に再びカ焼することによって、目論みの触媒が最終的
に得られる。
その沈殿の間のまたは後のホウ素化合物の添加、続いて
の上記のようなさらなる処理から成る。
は、アルミナ前駆体例えばベーマイトを、シリカ‐アル
ミナ、MoO3 及びH3 BO3 と総て粉末形状で混合
し、続いて硝酸溶液の添加及びホモゲナイズして、押出
し得るペーストを形成することを含むことが見出され
た。上記の調製工程に、該物質の成形、乾燥及びカ焼、
その後の、生じた担体への含浸による例えばニッケルの
添加を非常に容易に続けることができる。最後に、乾燥
されたまたはされていない触媒組成物をカ焼することが
できる。
ており、総ての面において予想外の活性を示す:ここに
開発された触媒を使用すると、その脱硫活性のみでな
く、その脱窒及びクラッキング活性が非常に満足なもの
であると見出された。特に、該触媒は中間留分オイルを
生じる減圧軽油の水素処理に使用されると、増大した活
性を示すことが見出された。
で沸騰するオイルを意味する。中間留分と言う語は、 1
75〜390 ℃の範囲内で沸騰するオイルを指す。
450 ℃の温度、25〜200barの水素圧、 150〜1500Nl/l
のH2 :オイル比、及び 0.1〜5の空間速度(時-1)を
包含する。
る。
水に60℃の温度で溶解することにより、ホウ酸含有溶液
を調製した。
を、203.5gの酸化モリブデン粉末と混合した。この全体
に、ホウ酸の水性溶液及び 1013gの非晶質シリカ‐アル
ミナ(LOI=30.5%)を加えた。得られた混合物を成
形して直径 1.5mmの円筒状の押出物を生成し、120 ℃で
20時間の乾燥後、該押出物を空気中 600℃で1時間カ焼
した。
性溶液で含浸した:該生成物を乾燥し、続いて 600℃で
1時間カ焼した。得られた触媒は、 4.8重量%の酸化ホ
ウ素、11.2重量%の酸化モリブデン、 3.9重量%の酸化
ニッケル、及び33.4重量%のシリカを含有し、触媒の残
分はアルミナで作られていた。
あると見出され、孔容積は、水銀多孔度分析により測定
して、0.58ml/g であった。平均孔直径は72オングスト
ロームであり、36オングストロームより大きい孔直径を
有する孔の孔容積は0.54ml/g であり、 200オングスト
ロームよりも大きな直径を有する孔のそれは 0.027ml/
g であると測定された。
メッシュ、商標 Carborundum)で希釈された 100mlの触
媒を含有する等温パイロット装置中で試験した。この希
釈は逆混合を減じるために用いられた〔A.ド・ブルイン
(de Bruyn)、6th International Congress on Catalysi
s 、ロンドン(1976年),951頁〕。
50℃で1時間乾燥した。この温度で乾燥した後の触媒の
100mlの重量は 66gであった。
ドに富む軽油を用いて、一般に受け入れられた予備硫化
法に従い予備硫化した。
ェート減圧軽油であった: 硫黄 2.9重量% 窒素 900〜1000ppm 密度(50℃) 0.900kg/l 5%BP(ASTM-1160) 384℃ 50%BP(ASTM-1160) 451℃ 95%BP(ASTM-1160) 545℃ 試験条件は以下の通りであった: 供給速度(ml/時) 50 H2 圧(bar) 50 H2 オイル比(Nm3 /m3 ) 320 温度(℃)試験I 390 温度(℃)試験II 407 二つの試験から以下の結果が得られた:
STM D-2887)、n-C24パラフィンの沸点(=392 ℃)
未満の沸点を有する炭化水素である。
義される: [100×(X−Y)]/X ここで、 X=C24以下への転化率 Y=C11以下への転化率であり、C11以下及びC11以下
への転化率は夫々、C24以下及びC24以下への転化率の
測定に類似の方法で決定された。
デン粉末と混合した。この全体に、936gの非晶質シリカ
‐アルミナ(LOI=15%)を加えた。得られた混合物
を成形して直径 1.5mmの円筒状の押出物を生成し、120
℃で20時間の乾燥後、該押出物を空気中 600℃で1時間
カ焼した。
性溶液で含浸し;該生成物を乾燥し、続いて 600℃で1
時間カ焼した。得られた触媒は、 4.0重量%の酸化ニッ
ケル、11.5重量%の酸化モリブデン、及び33.6重量%の
シリカを含有し、残分はアルミナで作られていた。
あると見出され、孔容積は、水銀多孔分析により測定し
て、0.59ml/g であった。平均孔直径は78オングストロ
ームであり、36オングストロームより大きい孔直径を有
する孔の孔容積は0.53ml/gであり、 200オングストロ
ームよりも大きな直径を有する孔のそれは 0.057ml/g
であると測定された。
試験した。
比較の触媒Bとの比較において、増大した転化率に加え
て改善された脱窒及び改善された脱硫を供すると言うこ
とを示す。同様に予想外のことは、中間留分(C11〜C
24)への非常に高い選択率である。中間留分の選択率は
転化率が増大すると減少することが知られているが、本
発明に従う触媒を使用すると、増大した転化率と共に、
少なくとも同じ選択率が得られると言うことが見出され
た。
ケルの代わりにコバルトを含有する本発明に従う触媒を
用いて、類似の利点が得られると言うことを示す。
との混合物に70℃の温度で溶解することにより、ホウ酸
含有溶液を調製した。
(aluminium oxide hydroxide;ベーマイト;LOI=2
5.7%)を、2170g の酸化モリブデン粉末と混合した。
この混合物に、ホウ酸含有水性溶液、10050gの非晶質シ
リカ‐アルミナ(LOI=17.9%)、及び3800mlの水を
加えた。得られた混合物を成形して直径 1.5mmの円筒状
の押出物を生成し、120 ℃で20時間の乾燥後、該押出物
を空気中 550℃で1時間カ焼した。
酸コバルト水性溶液で含浸した:該生成物を乾燥し、続
いて 530℃で1時間カ焼した。得られた触媒Cは、4.74
重量%の酸化ホウ素、3.18重量%の酸化コバルト、11.2
重量%の酸化モリブデン、及び33.3重量%のシリカを含
有し、触媒の残分はアルミナで作られていた。
あると見出され、孔容積は、N2 脱着(77K)により測
定して、0.54ml/g であった。平均孔直径は、水銀浸透
法(mercury penetration) により測定して87オングスト
ロームであり、36オングストロームより大きい孔直径を
有する孔の孔容積は0.54ml/g であり、 200オングスト
ロームよりも大きな直径を有する孔のそれは 0.049ml/
g であると測定された。
の水との混合物に70℃の温度で溶解することにより、ホ
ウ酸含有溶液を調製した。
(ベーマイト;LOI=26.0%)を、2274g の酸化モリ
ブデン粉末と混合した。この混合物に、ホウ酸含有水性
溶液及び10020gの非晶質シリカ‐アルミナ(LOI=1
5.2%)を加えた。得られた混合物を成形して直径 1.5m
mの円筒状の押出物を生成し、120 ℃で20時間の乾燥
後、該押出物を空気中 600℃で1時間カ焼した。
硝酸コバルト水性溶液で含浸した;該生成物を乾燥し、
続いて 530℃で1時間カ焼した。得られた触媒Dは、7.
2 重量%の酸化ホウ素、3.2 重量%の酸化コバルト、1
1.3重量%の酸化モリブデン、及び32.1重量%のシリカ
を含有し、触媒の残分はアルミナで作られていた。
あると見出され、孔容積は、N2 脱着(77K)により測
定して、0.47ml/g であった。平均孔直径は、水銀浸透
法により測定して76オングストロームであり、36オング
ストロームより大きい孔直径を有する孔の孔容積は0.43
ml/g であり、 200オングストロームよりも大きな直径
を有する孔のそれは 0.033ml/g であると測定された。
を、実施例2で与えられたのと同じ条件下で試験した。
以下の結果が得られた。
バルトで置き換えた以外は、比較例3に記載されたのと
同じ方法で比較の触媒Eを調製した。
出され、孔容積は、水銀浸透法により測定して、0.59ml
/g であった。平均孔直径は78オングストロームであ
り、36オングストロームより大きい孔直径を有する孔の
孔容積は0.53ml/g であり、 200オングストロームより
も大きな直径を有する孔のそれは0.06ml/g であると測
定された。
試験した。その結果は以下に列挙されている。
Claims (5)
- 【請求項1】 アルミナ及びシリカ−アルミナから作ら
れ、ここでシリカ−アルミナが60〜90重量%のシリカを
含有しているところの担体物質、VIB 族金属成分、VIII
族金属成分、並びに触媒的に活性な量のホウ素を含有す
る水素処理用触媒組成物。 - 【請求項2】 1〜20重量%のホウ素を含有する、請求
項1記載の触媒組成物。 - 【請求項3】 金属酸化物として計算して、5〜20重量
%のMo、2〜6重量%のNi及び/またはCo、1〜
20重量%のB、5〜40重量%のシリカ、並びに残分のア
ルミナを含有する、請求項1または2記載の触媒組成
物。 - 【請求項4】 触媒の活性な表面積が 150〜350 m2/g
であり、平均孔直径が50〜150 オングストロームであ
る、請求項1〜3のいずれか一つに記載の触媒組成物。 - 【請求項5】 減圧軽油原料を中間留分に転化するため
に、請求項1〜4のいずれか一つに記載の触媒組成物を
使用する方法。
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