JP3337715B2 - 分解原料のマイルド水素化分解用触媒及びその製造方法 - Google Patents
分解原料のマイルド水素化分解用触媒及びその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分解石油留分及び残油の
マイルド(mild)水素化分解用触媒に係る。
マイルド(mild)水素化分解用触媒に係る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】接触マ
イルド水素化分解法は、分解石油留分の重質留分又は残
油を中間留分に転化させる石油精製工程である。
イルド水素化分解法は、分解石油留分の重質留分又は残
油を中間留分に転化させる石油精製工程である。
【0003】反応の第1段階では、多環式芳香族を含む
原料油を単に水素化し、その後、更に水素化しながら水
素化分解する。その後のマイルド水素化分解工程で多環
式芳香族を単環式芳香族及びパラフィンに水素化分解す
る。マイルド水素化分解工程中に有機窒素及び硫黄化合
物はアンモニア及び硫化水素に夫々転化され、スウィー
トニングされた産物を生成する。
原料油を単に水素化し、その後、更に水素化しながら水
素化分解する。その後のマイルド水素化分解工程で多環
式芳香族を単環式芳香族及びパラフィンに水素化分解す
る。マイルド水素化分解工程中に有機窒素及び硫黄化合
物はアンモニア及び硫化水素に夫々転化され、スウィー
トニングされた産物を生成する。
【0004】典型的なマイルド水素化分解工程では、水
素化機能と酸性機能との両方を有する触媒に原料油を接
触させる。水素化機能はニッケル−タングステン、ニッ
ケル−モリブデン、コバルト−モリブデンのような金属
の組み合わせ、及びプラチナ、パラジウム、オスミウム
等のような貴金属の使用により提供される。酸性機能
は、ケイ素、リン、ホウ素、フッ素、マグネシウム、チ
タン、ジルコニウム等のような触媒の表面酸性度を改善
する添加剤により改質されたアルミナから一般に構成さ
れる触媒支持体により提供される。
素化機能と酸性機能との両方を有する触媒に原料油を接
触させる。水素化機能はニッケル−タングステン、ニッ
ケル−モリブデン、コバルト−モリブデンのような金属
の組み合わせ、及びプラチナ、パラジウム、オスミウム
等のような貴金属の使用により提供される。酸性機能
は、ケイ素、リン、ホウ素、フッ素、マグネシウム、チ
タン、ジルコニウム等のような触媒の表面酸性度を改善
する添加剤により改質されたアルミナから一般に構成さ
れる触媒支持体により提供される。
【0005】特定の生成物を得るために、残油を中間留
分に水素化転化させ、これらの残油に含まれる芳香族化
合物を飽和させるための高活性且つ選択的な触媒を開発
及び市販するべく甚大な努力が払われてきた。
分に水素化転化させ、これらの残油に含まれる芳香族化
合物を飽和させるための高活性且つ選択的な触媒を開発
及び市販するべく甚大な努力が払われてきた。
【0006】例えばO’Hara名義の米国特許第30
16346号は、アルミナとより少量のチタニア(0.
5〜5.0重量%)に支持されたニッケル−モリブデン
触媒について記載している。触媒は、最終触媒の重量の
約5〜10重量%のモリブデン、約0.1〜0.7重量
%のコバルト及び約1〜5重量%のニッケルを含有す
る。触媒は水素化脱窒素活性を有しており、更に、標準
相対活性試験でナフサの熱分解中間留分を水素化処理す
るために触媒を使用する場合に触媒上に過剰のコークの
沈積を生じるような水素化分解反応を阻止する。O’H
araの特許に記載されているアルミナ−チタニア支持
体は、四塩化チタン溶液、水酸化アンモニウム水溶液及
び塩化アルミニウムから水酸化アルミニウムと水酸化チ
タンの共沈により製造され、3.7重量%のチタンを含
有する。
16346号は、アルミナとより少量のチタニア(0.
5〜5.0重量%)に支持されたニッケル−モリブデン
触媒について記載している。触媒は、最終触媒の重量の
約5〜10重量%のモリブデン、約0.1〜0.7重量
%のコバルト及び約1〜5重量%のニッケルを含有す
る。触媒は水素化脱窒素活性を有しており、更に、標準
相対活性試験でナフサの熱分解中間留分を水素化処理す
るために触媒を使用する場合に触媒上に過剰のコークの
沈積を生じるような水素化分解反応を阻止する。O’H
araの特許に記載されているアルミナ−チタニア支持
体は、四塩化チタン溶液、水酸化アンモニウム水溶液及
び塩化アルミニウムから水酸化アルミニウムと水酸化チ
タンの共沈により製造され、3.7重量%のチタンを含
有する。
【0007】Quayle名義の米国特許第44657
90号は、アルミナ及びチタニアの共沈支持体に担持さ
れた触媒モリブデン及びニッケルを含有する水素化脱窒
素触媒を開示している。支持体は、硫酸アルミニウム及
び硫酸チタンの溶液から共沈される。支持体中のチタニ
アは、触媒の5重量%以上を構成する。形成されたヒド
ロゲルを、触媒支持体を形成するための標準技術により
処理する。触媒金属をその後、支持体に含浸させる。触
媒のモリブデン含有量は10〜25重量%(MoO3と
して)であり、ニッケル含有量は2〜10重量%(Ni
Oとして)である。しかしながら、この特定の触媒は機
械的特性が比較的低く、製造中に押し出し成形するのは
困難である。
90号は、アルミナ及びチタニアの共沈支持体に担持さ
れた触媒モリブデン及びニッケルを含有する水素化脱窒
素触媒を開示している。支持体は、硫酸アルミニウム及
び硫酸チタンの溶液から共沈される。支持体中のチタニ
アは、触媒の5重量%以上を構成する。形成されたヒド
ロゲルを、触媒支持体を形成するための標準技術により
処理する。触媒金属をその後、支持体に含浸させる。触
媒のモリブデン含有量は10〜25重量%(MoO3と
して)であり、ニッケル含有量は2〜10重量%(Ni
Oとして)である。しかしながら、この特定の触媒は機
械的特性が比較的低く、製造中に押し出し成形するのは
困難である。
【0008】ヨーロッパ特許出願第0199399号
は、改善された水素化脱硫及び水素化脱窒素活性を有す
る炭化水素転化触媒の製造方法を開示している。触媒
は、モリブデン又はタングステンのいずれかであるVI
−B族金属と、コバルト又はニッケルのいずれかである
VIII族金属とをチタニア含有アルミナ支持体と組み
合わせることにより構成される。触媒は、3:1〜1
5:1のAl2O3:TiO2のモル比となるように配合
したαアルミニウム・1水和物と二酸化チタン、Al2
O3100重量部につき2.5〜3.5重量部の濃度の
酢酸、及び押し出し成形可能な混合物を生成するために
十分な量の水を混合することにより製造される。その
後、混合物を押し出し成形し、カ焼する。金属を常法に
より支持体に含浸させる。
は、改善された水素化脱硫及び水素化脱窒素活性を有す
る炭化水素転化触媒の製造方法を開示している。触媒
は、モリブデン又はタングステンのいずれかであるVI
−B族金属と、コバルト又はニッケルのいずれかである
VIII族金属とをチタニア含有アルミナ支持体と組み
合わせることにより構成される。触媒は、3:1〜1
5:1のAl2O3:TiO2のモル比となるように配合
したαアルミニウム・1水和物と二酸化チタン、Al2
O3100重量部につき2.5〜3.5重量部の濃度の
酢酸、及び押し出し成形可能な混合物を生成するために
十分な量の水を混合することにより製造される。その
後、混合物を押し出し成形し、カ焼する。金属を常法に
より支持体に含浸させる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の三元金属触媒
は、石油留分及び残油のマイルド水素化分解に有用であ
る。これらの触媒は、分解原料又は減圧軽油をディーゼ
ル油にマイルド水素化分解するために選択的である。使
用中、本発明の触媒は芳香族化合物を飽和化合物に有効
に転化する。また、本発明の触媒は良好な水素化脱窒素
活性、良好な水素化脱硫活性を有しており、触媒により
処理される石油留分及び残油中のコークス又は他の炭素
不純物による失活に耐える。その結果、本発明の触媒は
通常、約24カ月以上の有効寿命を有する。
は、石油留分及び残油のマイルド水素化分解に有用であ
る。これらの触媒は、分解原料又は減圧軽油をディーゼ
ル油にマイルド水素化分解するために選択的である。使
用中、本発明の触媒は芳香族化合物を飽和化合物に有効
に転化する。また、本発明の触媒は良好な水素化脱窒素
活性、良好な水素化脱硫活性を有しており、触媒により
処理される石油留分及び残油中のコークス又は他の炭素
不純物による失活に耐える。その結果、本発明の触媒は
通常、約24カ月以上の有効寿命を有する。
【0010】本発明の触媒はチタニア及びアルミナの支
持体を有しており、チタニアの含有量は支持体の重量の
約5〜15重量%、好ましくは約6〜10重量%であ
る。支持体は支持体の重量に基づいて約0.4cm3/
g〜約0.8cm3/gの細孔容積を有する。支持体中
の細孔の少なくとも約95%は約20Å〜約500Åの
直径を有する。触媒支持体は、約130m2/g触媒〜
約300m2/g触媒の表面積を有する。触媒は更に、
3種の金属により構成される触媒の触媒活性相を有す
る。1種の金属は周期律表のVI−B族から選択され
る。他の2種の金属は周期律表のVIII族から選択さ
れ、各々VIII族の第1遷移系列及びVIII族の第
2遷移系列から選択される。
持体を有しており、チタニアの含有量は支持体の重量の
約5〜15重量%、好ましくは約6〜10重量%であ
る。支持体は支持体の重量に基づいて約0.4cm3/
g〜約0.8cm3/gの細孔容積を有する。支持体中
の細孔の少なくとも約95%は約20Å〜約500Åの
直径を有する。触媒支持体は、約130m2/g触媒〜
約300m2/g触媒の表面積を有する。触媒は更に、
3種の金属により構成される触媒の触媒活性相を有す
る。1種の金属は周期律表のVI−B族から選択され
る。他の2種の金属は周期律表のVIII族から選択さ
れ、各々VIII族の第1遷移系列及びVIII族の第
2遷移系列から選択される。
【0011】VI−B族元素は好ましくはタングステン
(W)又はモリブデン(Mo)である。第1遷移系列か
らの好適VIII族元素はニッケル(Ni)又はコバル
ト(Co)であり、第2遷移系列からの好適VIII族
元素はルテニウム(Ru)又はパラジウム(Pd)であ
る。VI−B族元素の含有量は、対応する酸化物として
換算した場合、触媒総重量の約6〜30重量%である。
VIII族第1遷移系列元素(例えばニッケル又はコバ
ルト)の含有量は、対応する酸化物として換算した場
合、触媒総重量の約2〜10重量%である。VIII族
第2遷移系列元素の含有量は触媒総重量の約0.1〜1
重量%である。
(W)又はモリブデン(Mo)である。第1遷移系列か
らの好適VIII族元素はニッケル(Ni)又はコバル
ト(Co)であり、第2遷移系列からの好適VIII族
元素はルテニウム(Ru)又はパラジウム(Pd)であ
る。VI−B族元素の含有量は、対応する酸化物として
換算した場合、触媒総重量の約6〜30重量%である。
VIII族第1遷移系列元素(例えばニッケル又はコバ
ルト)の含有量は、対応する酸化物として換算した場
合、触媒総重量の約2〜10重量%である。VIII族
第2遷移系列元素の含有量は触媒総重量の約0.1〜1
重量%である。
【0012】本発明の触媒は、X線光電子分光分析(X
PS)により決定した場合、一般に式(金属)/(金属
+アルミニウム)により表される所定の信号バンド強度
比を示す。これは、金属のピーク面積と、触媒支持体中
の同一金属のピーク面積+アルミニウム(アルミナとし
て)のピーク面積との比である。これらのバンド強度比
はVI−B族元素、好ましくはタングステン又はモリブ
デンでは約4〜12であり、第1遷移系列のVIII族
元素、好ましくはニッケル又はコバルトでは約1〜9で
あり、第2遷移系列のVIII族元素では約0.1〜3
であり、チタンでは約1〜10である。触媒は、80容
量%過剰の200°+留分を含有する分解原料を水素化
分解するために特に適している。
PS)により決定した場合、一般に式(金属)/(金属
+アルミニウム)により表される所定の信号バンド強度
比を示す。これは、金属のピーク面積と、触媒支持体中
の同一金属のピーク面積+アルミニウム(アルミナとし
て)のピーク面積との比である。これらのバンド強度比
はVI−B族元素、好ましくはタングステン又はモリブ
デンでは約4〜12であり、第1遷移系列のVIII族
元素、好ましくはニッケル又はコバルトでは約1〜9で
あり、第2遷移系列のVIII族元素では約0.1〜3
であり、チタンでは約1〜10である。触媒は、80容
量%過剰の200°+留分を含有する分解原料を水素化
分解するために特に適している。
【0013】本発明の触媒は、まず触媒支持体を形成
し、この支持体に触媒的に活性な金属を含浸させ、その
後、含浸させた触媒を所定の制御条件下で乾燥させるこ
とにより製造される。触媒支持体は、硫酸アルミニウム
及びチタニル塩水溶液の混合物にアルミン酸ナトリウム
水溶液を加えてチタン及びアルミニウムヒドロゲルを沈
殿させることにより製造される。沈殿したヒドロゲルを
洗浄し、約50〜150℃で1〜8時間乾燥させる。乾
燥させた支持体を次に好ましくは酢酸のような有機弱酸
及び水と混合してペーストを形成し、ペレット状に押し
出し成形する。押し出し成形したペレットは、支持体の
重量の約5〜30重量%好ましくは約6〜15重量%の
チタニア(酸化チタン)を含有する。押し出し成形した
ペレット、即ち触媒支持体をその後、乾燥及びカ焼す
る。
し、この支持体に触媒的に活性な金属を含浸させ、その
後、含浸させた触媒を所定の制御条件下で乾燥させるこ
とにより製造される。触媒支持体は、硫酸アルミニウム
及びチタニル塩水溶液の混合物にアルミン酸ナトリウム
水溶液を加えてチタン及びアルミニウムヒドロゲルを沈
殿させることにより製造される。沈殿したヒドロゲルを
洗浄し、約50〜150℃で1〜8時間乾燥させる。乾
燥させた支持体を次に好ましくは酢酸のような有機弱酸
及び水と混合してペーストを形成し、ペレット状に押し
出し成形する。押し出し成形したペレットは、支持体の
重量の約5〜30重量%好ましくは約6〜15重量%の
チタニア(酸化チタン)を含有する。押し出し成形した
ペレット、即ち触媒支持体をその後、乾燥及びカ焼す
る。
【0014】乾燥させた支持体にまずVI−B族金属
塩、好ましくはタングステン又はモリブデン塩の溶液を
含浸させる。溶液中の金属濃度は、触媒の重量に基づい
て約6〜30重量%のこの金属の濃度(対応する酸化物
の重量として換算)を提供するのに十分である。含浸さ
せた支持体を約30〜150℃、好ましくは60〜12
0℃で乾燥させ、まず約300〜400℃で2時間カ焼
した後、約450〜550℃で3時間カ焼する。
塩、好ましくはタングステン又はモリブデン塩の溶液を
含浸させる。溶液中の金属濃度は、触媒の重量に基づい
て約6〜30重量%のこの金属の濃度(対応する酸化物
の重量として換算)を提供するのに十分である。含浸さ
せた支持体を約30〜150℃、好ましくは60〜12
0℃で乾燥させ、まず約300〜400℃で2時間カ焼
した後、約450〜550℃で3時間カ焼する。
【0015】次に、含浸させた支持体に更にVIII族
の第1遷移系列元素(即ちコバルト、ニッケル又は鉄、
好ましくはコバルト又はニッケル)と、VIII族の第
2遷移系列元素(即ちロジウム、ルテニウム又はパラジ
ウム、好ましくはルテニウム又はパラジウム)の溶液を
含浸させる。好ましくはこの2種の含浸は同時に行う。
溶液中の金属濃度は、触媒の重量に基づいて約2〜10
重量%の第1遷移系列VIII族元素濃度、約0.1〜
1重量%の第2遷移系列VIII族元素濃度を提供する
ために十分である。こうして更に含浸させた触媒を次
に、上記と同様に、即ち約30〜150℃、好ましくは
60〜120℃で乾燥させ、約300〜400℃で2時
間、次いで約450〜550℃で約3時間カ焼する。
の第1遷移系列元素(即ちコバルト、ニッケル又は鉄、
好ましくはコバルト又はニッケル)と、VIII族の第
2遷移系列元素(即ちロジウム、ルテニウム又はパラジ
ウム、好ましくはルテニウム又はパラジウム)の溶液を
含浸させる。好ましくはこの2種の含浸は同時に行う。
溶液中の金属濃度は、触媒の重量に基づいて約2〜10
重量%の第1遷移系列VIII族元素濃度、約0.1〜
1重量%の第2遷移系列VIII族元素濃度を提供する
ために十分である。こうして更に含浸させた触媒を次
に、上記と同様に、即ち約30〜150℃、好ましくは
60〜120℃で乾燥させ、約300〜400℃で2時
間、次いで約450〜550℃で約3時間カ焼する。
【0016】本発明の触媒は、水素化分解条件、典型的
には温度約350〜400℃、圧力約600〜2000
psig、液空間速度約0.1h-1〜5h-1、及び水素
対炭化水素原料比約200Nm3/m3〜900Nm3/
m3を含む条件下で触媒を分解原料に接触させることに
より、分解石油炭化水素原料をマイルドに水素化分解す
るために使用される。
には温度約350〜400℃、圧力約600〜2000
psig、液空間速度約0.1h-1〜5h-1、及び水素
対炭化水素原料比約200Nm3/m3〜900Nm3/
m3を含む条件下で触媒を分解原料に接触させることに
より、分解石油炭化水素原料をマイルドに水素化分解す
るために使用される。
【0017】好ましい実施態様の詳 細な説明 本発明は、単一の支持体と該支持体上の3種類の触媒活
性元素とを使用する改善された触媒に関する。支持体は
アルミナ及びチタニアを材料とし、硫酸アルミニウム溶
液と組合わせたチタニル(TiO2+)塩水溶液をヒドロ
ゲルとして共沈させることにより製造する。共沈はアル
ミン酸ナトリウム溶液の添加によって行う。このような
チタニル塩溶液の具体例としては、ハロゲン化チタニ
ル、例えば塩化チタニル(TiOCl2)、及び硫酸チ
タニル(TiOSO4)の溶液が挙げられる。好ましく
は、第二又は第三遷移系列の第VI−B族遷移元素、即
ちモリブデン(Mo)又はタングステン(W)を、第一
遷移系列の第VIII族遷移元素、即ちコバルト(C
o)、ニッケル(Ni)又は鉄(Fe)、並びに第二遷
移系列の第VIII族遷移元素、即ちルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)もしくはパラジウム(Pd)と
一緒に、アルミナ及びチタニアからなる多孔質支持体上
の3種類の触媒活性元素として存在させる。
性元素とを使用する改善された触媒に関する。支持体は
アルミナ及びチタニアを材料とし、硫酸アルミニウム溶
液と組合わせたチタニル(TiO2+)塩水溶液をヒドロ
ゲルとして共沈させることにより製造する。共沈はアル
ミン酸ナトリウム溶液の添加によって行う。このような
チタニル塩溶液の具体例としては、ハロゲン化チタニ
ル、例えば塩化チタニル(TiOCl2)、及び硫酸チ
タニル(TiOSO4)の溶液が挙げられる。好ましく
は、第二又は第三遷移系列の第VI−B族遷移元素、即
ちモリブデン(Mo)又はタングステン(W)を、第一
遷移系列の第VIII族遷移元素、即ちコバルト(C
o)、ニッケル(Ni)又は鉄(Fe)、並びに第二遷
移系列の第VIII族遷移元素、即ちルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)もしくはパラジウム(Pd)と
一緒に、アルミナ及びチタニアからなる多孔質支持体上
の3種類の触媒活性元素として存在させる。
【0018】触媒支持体の形成にチタニル(TiO2+)
塩を使用すると、生成されたヒドロゲルの洗浄時に硫酸
塩をより容易に除去できることが判明した。また、チタ
ニル塩を使用すると触媒支持体の押出しをより効率的に
行うことができ、触媒支持体のテクスチャー(性質、組
織)が改善されると共に表面酸度が増加する。適当なチ
タニル塩溶液は、四塩化チタン又は三塩化チタンの加水
分解によって容易に得ることができる。
塩を使用すると、生成されたヒドロゲルの洗浄時に硫酸
塩をより容易に除去できることが判明した。また、チタ
ニル塩を使用すると触媒支持体の押出しをより効率的に
行うことができ、触媒支持体のテクスチャー(性質、組
織)が改善されると共に表面酸度が増加する。適当なチ
タニル塩溶液は、四塩化チタン又は三塩化チタンの加水
分解によって容易に得ることができる。
【0019】形成した触媒支持体のチタニア含量は、触
媒支持体の約5重量%〜約30重量%、好ましくは約6
重量%〜約15重量%である。この方法で支持体を製造
すると、チタンイオン及びアルミニウムイオンが支持体
全体を通してより密接に混合され、そのため支持体マト
リクスにおける相互の金属置換が容易になる。これはひ
いては、支持体の酸度を高める効果がある。最適な支持
体表面酸度は、支持体のチタン対アルミニウムのモル比
が約1:9の時に得られる。
媒支持体の約5重量%〜約30重量%、好ましくは約6
重量%〜約15重量%である。この方法で支持体を製造
すると、チタンイオン及びアルミニウムイオンが支持体
全体を通してより密接に混合され、そのため支持体マト
リクスにおける相互の金属置換が容易になる。これはひ
いては、支持体の酸度を高める効果がある。最適な支持
体表面酸度は、支持体のチタン対アルミニウムのモル比
が約1:9の時に得られる。
【0020】沈澱したアルミナ及びチタニアのヒドロゲ
ルは噴霧乾燥し、次いで得られた乾燥粉末を酢酸のよう
な有機酸の水溶液の存在下でブレンドする。所望であれ
ば、硝酸のような無機酸の水溶液を使用することもでき
る。好ましいのは、酢酸を約0.35M〜約0.5M
(約2容量%〜約3容量%の酢酸)の濃度で含む酸水溶
液である。この粉末及び溶液はペースト状にブレンド
し、押出しにかける。押出したペーストは約30℃〜約
80℃、好ましくは約60℃で約2時間乾燥し、且つ約
60℃〜約150℃、好ましくは約120℃で3時間乾
燥する。次いで、乾燥した支持体を約300℃〜約40
0℃、好ましくは約350℃で2時間か焼し、且つ45
0℃〜600℃、好ましくは約550℃で約3時間か焼
する。
ルは噴霧乾燥し、次いで得られた乾燥粉末を酢酸のよう
な有機酸の水溶液の存在下でブレンドする。所望であれ
ば、硝酸のような無機酸の水溶液を使用することもでき
る。好ましいのは、酢酸を約0.35M〜約0.5M
(約2容量%〜約3容量%の酢酸)の濃度で含む酸水溶
液である。この粉末及び溶液はペースト状にブレンド
し、押出しにかける。押出したペーストは約30℃〜約
80℃、好ましくは約60℃で約2時間乾燥し、且つ約
60℃〜約150℃、好ましくは約120℃で3時間乾
燥する。次いで、乾燥した支持体を約300℃〜約40
0℃、好ましくは約350℃で2時間か焼し、且つ45
0℃〜600℃、好ましくは約550℃で約3時間か焼
する。
【0021】形成した触媒支持体は表面積が約130m
2/g〜約300m2/g、好ましくは約140m2/g
〜約250m2である。この触媒支持体の孔の容積は約
0.4cm3/g〜約0.8cm3/g、好ましくは約
0.45cm3/g〜約0.65cm3/gである。この
触媒支持体の孔の大きさは直径約20オングストローム
〜約500オングストロームである。孔の総容積の少な
くとも約95%はこの範囲の大きさの孔からなる。
2/g〜約300m2/g、好ましくは約140m2/g
〜約250m2である。この触媒支持体の孔の容積は約
0.4cm3/g〜約0.8cm3/g、好ましくは約
0.45cm3/g〜約0.65cm3/gである。この
触媒支持体の孔の大きさは直径約20オングストローム
〜約500オングストロームである。孔の総容積の少な
くとも約95%はこの範囲の大きさの孔からなる。
【0022】本発明の代表的な触媒支持体の孔の表面積
及び分布を、Braunauerら、J.Am.Che
m.Soc.,60:309(1938)に記載の窒素
Braunauer−Emmett−Teller(B
−E−T)法を用いて測定した。結果を下記の表Iに示
す。
及び分布を、Braunauerら、J.Am.Che
m.Soc.,60:309(1938)に記載の窒素
Braunauer−Emmett−Teller(B
−E−T)法を用いて測定した。結果を下記の表Iに示
す。
【0023】
【表1】 押出した触媒支持体の球又はペレットは、約0.25c
m〜約0.08cmの直径を有するのが好ましい。押出
した粒子の長さは約2.5〜約5mmである。触媒の構
造強度(ベッド強度)は約7kg/cm2〜約20kg
/cm2である。触媒活性相を構成する3種類の金属成
分は2ステップ操作で触媒支持体に添加(load)す
る。まず、第VI−B族元素を支持体に含浸させる。第
VI−B元素は金属塩溶液、好ましくはタングステン塩
又はモリブデン塩溶液の形態で支持体に含浸させるのが
好ましい。金属濃度は、第VI−B族金属の濃度を(対
応する金属酸化物の重量で表して)触媒の約6重量%〜
約30重量%、好ましくは約12重量%〜約30重量%
とするのに十分な値にする。好ましい実施態様の1つで
は、含浸溶液を約4〜約6のpHでの緩衝状態とする。
含浸した触媒は約30℃〜約150℃の温度で、好まし
くは60℃で2時間且つ120℃で3時間というように
2つのステップに分けて乾燥し、最初は約300℃〜約
400℃で約2時間、次いで約450℃〜約550℃で
約3時間か焼する。次いで、含浸した支持体を更に、第
VIII族(第一遷移系列)元素、即ちコバルト、ニッ
ケル又は鉄、好ましくはコバルト又はニッケル、並びに
第VIII族第二遷移系列元素、即ちルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)もしくはパラジウム(Pd)、
好ましくはRuもしくはPdで同時含浸処理する。好ま
しくは、触媒の重量に基づいた対応する酸化物の重量で
表して約2重量%〜約10重量%の第VIII族元素
(第一遷移系列)を支持体に添加する。第VIII族第
二遷移系列元素は触媒総重量の約0.1重量%〜約1重
量%の量で支持体に添加する。含浸溶液は約4〜約6の
pHでの緩衝状態とするのが好ましい。好ましい含浸溶
液では、NiO濃度が約40〜約160g/リットルで
あり、Ru濃度が約1〜約12g/リットルである。更
に含浸した触媒は約30℃〜約150℃、好ましくは6
0〜120℃で約3時間乾燥し、約300℃〜約400
℃で約2時間か焼し、且つ約450℃〜約500℃で約
3時間か焼する。
m〜約0.08cmの直径を有するのが好ましい。押出
した粒子の長さは約2.5〜約5mmである。触媒の構
造強度(ベッド強度)は約7kg/cm2〜約20kg
/cm2である。触媒活性相を構成する3種類の金属成
分は2ステップ操作で触媒支持体に添加(load)す
る。まず、第VI−B族元素を支持体に含浸させる。第
VI−B元素は金属塩溶液、好ましくはタングステン塩
又はモリブデン塩溶液の形態で支持体に含浸させるのが
好ましい。金属濃度は、第VI−B族金属の濃度を(対
応する金属酸化物の重量で表して)触媒の約6重量%〜
約30重量%、好ましくは約12重量%〜約30重量%
とするのに十分な値にする。好ましい実施態様の1つで
は、含浸溶液を約4〜約6のpHでの緩衝状態とする。
含浸した触媒は約30℃〜約150℃の温度で、好まし
くは60℃で2時間且つ120℃で3時間というように
2つのステップに分けて乾燥し、最初は約300℃〜約
400℃で約2時間、次いで約450℃〜約550℃で
約3時間か焼する。次いで、含浸した支持体を更に、第
VIII族(第一遷移系列)元素、即ちコバルト、ニッ
ケル又は鉄、好ましくはコバルト又はニッケル、並びに
第VIII族第二遷移系列元素、即ちルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)もしくはパラジウム(Pd)、
好ましくはRuもしくはPdで同時含浸処理する。好ま
しくは、触媒の重量に基づいた対応する酸化物の重量で
表して約2重量%〜約10重量%の第VIII族元素
(第一遷移系列)を支持体に添加する。第VIII族第
二遷移系列元素は触媒総重量の約0.1重量%〜約1重
量%の量で支持体に添加する。含浸溶液は約4〜約6の
pHでの緩衝状態とするのが好ましい。好ましい含浸溶
液では、NiO濃度が約40〜約160g/リットルで
あり、Ru濃度が約1〜約12g/リットルである。更
に含浸した触媒は約30℃〜約150℃、好ましくは6
0〜120℃で約3時間乾燥し、約300℃〜約400
℃で約2時間か焼し、且つ約450℃〜約500℃で約
3時間か焼する。
【0024】このように好ましい金属の特定の組合わせ
を前述のチタニア/アルミナ支持体に添加すると、触媒
の水素化機能を向上させる触媒支持体上での金属分散が
得られる。金属のこのような特定の組合わせは、第VI
II族(第一遷移系列)/第VI−B族系の活性を増加
させ、その結果原料の芳香族の炭素−炭素二重結合が飽
和状態になり、コークスデポジット層の構築による触媒
失活に対する耐性が得られる。第VIII族(第一遷移
系列)/第VI−B族系は、第VIII族第二遷移系列
元素の存在に起因する高い水素化能力を与える。
を前述のチタニア/アルミナ支持体に添加すると、触媒
の水素化機能を向上させる触媒支持体上での金属分散が
得られる。金属のこのような特定の組合わせは、第VI
II族(第一遷移系列)/第VI−B族系の活性を増加
させ、その結果原料の芳香族の炭素−炭素二重結合が飽
和状態になり、コークスデポジット層の構築による触媒
失活に対する耐性が得られる。第VIII族(第一遷移
系列)/第VI−B族系は、第VIII族第二遷移系列
元素の存在に起因する高い水素化能力を与える。
【0025】前述の二重含浸プロセスを使用すれば、含
浸溶液中の金属沈澱を防止するための添加剤は不要であ
る。また、この二重含浸によって、第VI−B族元素が
多孔質触媒支持体中により良く浸透する。
浸溶液中の金属沈澱を防止するための添加剤は不要であ
る。また、この二重含浸によって、第VI−B族元素が
多孔質触媒支持体中により良く浸透する。
【0026】本発明の触媒では、支持体に含浸した触媒
活性元素成分がより良く分散される。触媒の特性は、支
持体表面での活性元素の分散と直接的な関係がある。
活性元素成分がより良く分散される。触媒の特性は、支
持体表面での活性元素の分散と直接的な関係がある。
【0027】触媒支持体上の元素の分散はX線光電子分
光法(XPS)によって測定し得る。この方法では、X
PS中に送出される信号によって、触媒表面上の元素の
量を測定し計算することができる。
光法(XPS)によって測定し得る。この方法では、X
PS中に送出される信号によって、触媒表面上の元素の
量を測定し計算することができる。
【0028】XPS法はX線によって材料の原子を励起
し、光放出によって放出された電子のエネルギースペク
トルを測定することからなる。X線は触媒支持体に数オ
ングストロームしか浸透しないため、得られるスペクト
ルは触媒の表面に存在する元素の量の測定値を表すこと
になる。XPS測定は、X線源とエネルギー分析器と検
出システムとを含むLeybold LHS−10装置
を用いて行う。この装置は、50eVのステップエネル
ギーで300ワットを発生するマグネシウム陰極(Mg
K)により供給されるh=1253.6eVのエネル
ギーレベルで作動する。炭素(1s,285eV)及び
アルミニウム(2p,74.8eV)は結合エネルギー
を計算するための基準として使用される。
し、光放出によって放出された電子のエネルギースペク
トルを測定することからなる。X線は触媒支持体に数オ
ングストロームしか浸透しないため、得られるスペクト
ルは触媒の表面に存在する元素の量の測定値を表すこと
になる。XPS測定は、X線源とエネルギー分析器と検
出システムとを含むLeybold LHS−10装置
を用いて行う。この装置は、50eVのステップエネル
ギーで300ワットを発生するマグネシウム陰極(Mg
K)により供給されるh=1253.6eVのエネル
ギーレベルで作動する。炭素(1s,285eV)及び
アルミニウム(2p,74.8eV)は結合エネルギー
を計算するための基準として使用される。
【0029】金属の表面分散は、触媒に添加した各金属
に対応するXPS信号強度ピークに対する総面積を測定
することによって調べる。各元素の信号バンド強度比
(signal band strength rat
io)は、各元素のピークの面積を該元素の面積とアル
ミニウムピークの面積との和で割ることによって算出す
る。例えば、支持体上のコバルトの分散を測定する場合
は、Coで表されるコバルトピークの面積を、コバルト
ピークの面積とAlで表されるアルミニウムピークの面
積との和で除算する。これを一般式で示すと、(Co)
/(Co+Al)となる。
に対応するXPS信号強度ピークに対する総面積を測定
することによって調べる。各元素の信号バンド強度比
(signal band strength rat
io)は、各元素のピークの面積を該元素の面積とアル
ミニウムピークの面積との和で割ることによって算出す
る。例えば、支持体上のコバルトの分散を測定する場合
は、Coで表されるコバルトピークの面積を、コバルト
ピークの面積とAlで表されるアルミニウムピークの面
積との和で除算する。これを一般式で示すと、(Co)
/(Co+Al)となる。
【0030】本発明の好ましい実施態様における支持体
上の金属の信号バンド強度比は、触媒上の第VI−B族
元素の場合が約1〜約9、触媒に添加された第VIII
族第一遷移系列元素の場合が約4〜約12、触媒上の第
VIII族第二遷移系列元素の場合が約0.1〜約3、
触媒表面上のチタンの場合が約1〜約10である。
上の金属の信号バンド強度比は、触媒上の第VI−B族
元素の場合が約1〜約9、触媒に添加された第VIII
族第一遷移系列元素の場合が約4〜約12、触媒上の第
VIII族第二遷移系列元素の場合が約0.1〜約3、
触媒表面上のチタンの場合が約1〜約10である。
【0031】酸化物前駆体触媒は、使用の前に、還元−
スルフィド化反応によって活性化する。この反応は、酸
性の支持された金属を、水素化処理時に触媒活性を示す
物質である金属スルフィドに変換する。このスルフィド
化プロセスはH2S/H2雰囲気下で行う。この雰囲気は
約1重量%〜約10重量%の硫黄を含む。このスルフィ
ド化プロセスは大気圧で、約200℃〜約450℃の温
度で行う。
スルフィド化反応によって活性化する。この反応は、酸
性の支持された金属を、水素化処理時に触媒活性を示す
物質である金属スルフィドに変換する。このスルフィド
化プロセスはH2S/H2雰囲気下で行う。この雰囲気は
約1重量%〜約10重量%の硫黄を含む。このスルフィ
ド化プロセスは大気圧で、約200℃〜約450℃の温
度で行う。
【0032】スルフィド化プロセス、従って触媒の活性
化は、スルフィド化剤(スパイキング剤)、例えばジメ
チルスルフィド、ジメチルジスルフィド、カーボンジス
ルフィド等からの硫黄を約0.5重量%〜約5重量%含
むH2と減圧ガス油又は軽油との2相形気体−液体混合
物中で行うこともできる。この別のスルフィド化プロセ
スは、約200psig〜約600psigの圧力と、
約230℃〜約400℃の温度とで、温度を約15℃〜
約30℃/時の割合で段階的に上昇させながら行う。ス
ルフィド化中の気体−液体混合物の容量空間速度(vo
lumetric space velocity)は
約1〜約3h-1である。
化は、スルフィド化剤(スパイキング剤)、例えばジメ
チルスルフィド、ジメチルジスルフィド、カーボンジス
ルフィド等からの硫黄を約0.5重量%〜約5重量%含
むH2と減圧ガス油又は軽油との2相形気体−液体混合
物中で行うこともできる。この別のスルフィド化プロセ
スは、約200psig〜約600psigの圧力と、
約230℃〜約400℃の温度とで、温度を約15℃〜
約30℃/時の割合で段階的に上昇させながら行う。ス
ルフィド化中の気体−液体混合物の容量空間速度(vo
lumetric space velocity)は
約1〜約3h-1である。
【0033】本明細書に記載の概念をより明らかにする
ために、以下に実施例を挙げる。但し、これらの実施例
は非限定的であって本発明の範囲を限定するものではな
い。
ために、以下に実施例を挙げる。但し、これらの実施例
は非限定的であって本発明の範囲を限定するものではな
い。
【0034】
【実施例】実施例1 :Ni−W−Ru/TiO2−Al2O3触媒の
製造 次の手順で製造した触媒は、“Ni−W−Ru/TiO
2−Al2O3”と表記する、チタニア−アルミナ担体に
付着させたニッケル−タングステン−ルテニウム金属系
触媒であった。
製造 次の手順で製造した触媒は、“Ni−W−Ru/TiO
2−Al2O3”と表記する、チタニア−アルミナ担体に
付着させたニッケル−タングステン−ルテニウム金属系
触媒であった。
【0035】硫酸アルミニウム[Al2(SO4)3;
1.5kg;260g/l]と塩化チタニル[TiOC
l2;5l;120g/l]とを一緒にして溶液を製造
した。アルミン酸ナトリウムを3kg含有するアルミン
酸ナトリウム(300g/l)溶液を上記のように製造
した混合金属イオン溶液に添加して、該溶液を約7から
約8の比較的一定したpH値とした。スラリーが得られ
た。このスラリーを濾過し、水で2回濯いでから噴霧乾
燥した。得られた粉末を酢酸(2.5容量%)の水溶液
とブレンドした。粉末1g当たり約0.6ccの酢酸溶
液を添加して、ペーストもしくはドウ(dough:練
り粉)のような稠度を有する物質を得た。この物質を押
出成形して長さ約0.16cmから約0.12cmの、
円柱形、三葉形、四葉形等といった様々な形状のペレッ
トとした。押し出した組成物を乾燥し(60℃で2時
間;120℃で3時間)、かつか焼した(350℃で2
時間;550℃で3時間)。乾燥及びか焼は空気中で大
気圧下に行なった。
1.5kg;260g/l]と塩化チタニル[TiOC
l2;5l;120g/l]とを一緒にして溶液を製造
した。アルミン酸ナトリウムを3kg含有するアルミン
酸ナトリウム(300g/l)溶液を上記のように製造
した混合金属イオン溶液に添加して、該溶液を約7から
約8の比較的一定したpH値とした。スラリーが得られ
た。このスラリーを濾過し、水で2回濯いでから噴霧乾
燥した。得られた粉末を酢酸(2.5容量%)の水溶液
とブレンドした。粉末1g当たり約0.6ccの酢酸溶
液を添加して、ペーストもしくはドウ(dough:練
り粉)のような稠度を有する物質を得た。この物質を押
出成形して長さ約0.16cmから約0.12cmの、
円柱形、三葉形、四葉形等といった様々な形状のペレッ
トとした。押し出した組成物を乾燥し(60℃で2時
間;120℃で3時間)、かつか焼した(350℃で2
時間;550℃で3時間)。乾燥及びか焼は空気中で大
気圧下に行なった。
【0036】か焼した担体ペレットを、連続する2ステ
ップで含浸した。第一のステップで担体ペレットを、メ
タタングステン酸アンモニウム(WO3として20重量
%)を含有する溶液に浸漬した。ペレットを、空気中で
大気圧下に上述のように乾燥し、かつか焼した(350
℃で2時間;480℃で3時間)。次に、乾燥した含浸
ペレットを硝酸ニッケル(NiOとして6重量%)及び
酸化ルテニウム(0.6重量%)の溶液と一緒にし、そ
れによって該ペレットを更にニッケル及びルテニウムで
も含浸した。含浸の済んだペレットは上述のように乾燥
及びか焼した。
ップで含浸した。第一のステップで担体ペレットを、メ
タタングステン酸アンモニウム(WO3として20重量
%)を含有する溶液に浸漬した。ペレットを、空気中で
大気圧下に上述のように乾燥し、かつか焼した(350
℃で2時間;480℃で3時間)。次に、乾燥した含浸
ペレットを硝酸ニッケル(NiOとして6重量%)及び
酸化ルテニウム(0.6重量%)の溶液と一緒にし、そ
れによって該ペレットを更にニッケル及びルテニウムで
も含浸した。含浸の済んだペレットは上述のように乾燥
及びか焼した。
【0037】製造した触媒は、66.4重量%のTiO
2+Al2O3に担持された約20重量%のWO3と、約6
重量%のNiOと、約0.6重量%のRuO2とを有し
た。
2+Al2O3に担持された約20重量%のWO3と、約6
重量%のNiOと、約0.6重量%のRuO2とを有し
た。
【0038】ルテニウム塩の替わりにパラジウム塩を用
いて、別の触媒を同様方法で製造した。得られた触媒
は、68.5重量%のTiO2+Al2O3に担持された
約20重量%のWO3と、約6重量%のNiOと、約
0.5重量%のPdO2とを有した。
いて、別の触媒を同様方法で製造した。得られた触媒
は、68.5重量%のTiO2+Al2O3に担持された
約20重量%のWO3と、約6重量%のNiOと、約
0.5重量%のPdO2とを有した。
【0039】上述の触媒を、予め水素化処理した、分解
した石油炭化水素原料を用いて評価した。原料を、アル
ミナ担体上のニッケル及びモリブデン保有触媒並びにコ
バルト及びモリブデン保有触媒を用いて予め水素化処理
した。この処理は、温度約360〜380℃、圧力約6
00psig〜約1,500psig、及び液空間速度
約0.5h-1〜約1h-1で行なった。
した石油炭化水素原料を用いて評価した。原料を、アル
ミナ担体上のニッケル及びモリブデン保有触媒並びにコ
バルト及びモリブデン保有触媒を用いて予め水素化処理
した。この処理は、温度約360〜380℃、圧力約6
00psig〜約1,500psig、及び液空間速度
約0.5h-1〜約1h-1で行なった。
【0040】製造した触媒は使用前に、二硫化炭素での
硫化物化によって活性化した。硫化物化操作ではまず、
触媒を約50psigで水素ガス流下に約120℃で約
2時間乾燥した。あるいは他の場合には、乾燥の際に窒
素のような不活性ガスを用いることも可能である。
硫化物化によって活性化した。硫化物化操作ではまず、
触媒を約50psigで水素ガス流下に約120℃で約
2時間乾燥した。あるいは他の場合には、乾燥の際に窒
素のような不活性ガスを用いることも可能である。
【0041】その後、触媒に通すガス流を維持しつつ乾
燥温度を毎時約30℃の速度で漸次上昇させて約180
℃とした。約180℃の温度に到達したところで、約2
重量%のCS2を含有する軽油原料と水素とを触媒に注
入した(H2/炭化水素比 約300Nm3/m3;LH
SV 約2h-1;圧力 約300psig)。
燥温度を毎時約30℃の速度で漸次上昇させて約180
℃とした。約180℃の温度に到達したところで、約2
重量%のCS2を含有する軽油原料と水素とを触媒に注
入した(H2/炭化水素比 約300Nm3/m3;LH
SV 約2h-1;圧力 約300psig)。
【0042】次に、触媒温度を上記と同じ速度、即ち毎
時約30℃の速度で約260℃まで高めた。260℃に
約5時間維持した後、触媒温度を再び毎時約30℃の速
度で高め、最終温度を約320℃とした。触媒を約3時
間320℃に維持し、この間先に述べた条件下に原料流
を触媒に通し続けた。
時約30℃の速度で約260℃まで高めた。260℃に
約5時間維持した後、触媒温度を再び毎時約30℃の速
度で高め、最終温度を約320℃とした。触媒を約3時
間320℃に維持し、この間先に述べた条件下に原料流
を触媒に通し続けた。
【0043】使用時、本発明の粒状触媒を分解した石油
炭化水素原料と水素化分解条件下に、分解した石油炭化
水素原料の少なくとも一部をディーゼルオイルに変換す
るのに十分な期間だけ接触させる。上記分解した原料の
典型的なものは、約55〜65容量%の芳香族炭化水素
と、0.1重量%〜約0.5重量%の硫黄と、約600
ppm(重量に基づく)を越えない窒素とを含有する。
通常、水素化分解の際の処理の流れは、水素ガスを原料
と混合すること、得られた混合物を加熱すること、及び
所定の水素分圧下に普通は固定床反応器である反応器内
で触媒と接触させることを含む。水素化分解処理は、温
度約200℃〜約425℃、及び圧力約100psig
〜約2,000psigで実施し得る。
炭化水素原料と水素化分解条件下に、分解した石油炭化
水素原料の少なくとも一部をディーゼルオイルに変換す
るのに十分な期間だけ接触させる。上記分解した原料の
典型的なものは、約55〜65容量%の芳香族炭化水素
と、0.1重量%〜約0.5重量%の硫黄と、約600
ppm(重量に基づく)を越えない窒素とを含有する。
通常、水素化分解の際の処理の流れは、水素ガスを原料
と混合すること、得られた混合物を加熱すること、及び
所定の水素分圧下に普通は固定床反応器である反応器内
で触媒と接触させることを含む。水素化分解処理は、温
度約200℃〜約425℃、及び圧力約100psig
〜約2,000psigで実施し得る。
【0044】マイルドな水素化分解を実現する本発明の
触媒をその中で用い得る反応器は、温度約350〜約4
00℃、好ましくは約360℃〜約380℃、全圧約6
00psig〜約2,000psig、好ましくは約7
50psig〜約1,500psig、及び液空間速度
(LHSV)約0.1h-1〜約5h-1、好ましくは約
0.1h-1〜約2h-1の下で作動させ得る。
触媒をその中で用い得る反応器は、温度約350〜約4
00℃、好ましくは約360℃〜約380℃、全圧約6
00psig〜約2,000psig、好ましくは約7
50psig〜約1,500psig、及び液空間速度
(LHSV)約0.1h-1〜約5h-1、好ましくは約
0.1h-1〜約2h-1の下で作動させ得る。
【0045】マイルド水素化分解処理のための水素対炭
化水素原料装填比は、本発明の触媒を用いる場合は好ま
しくは約200Nm3/m3〜約900Nm3/m3で、約
400Nm3/m3〜約900Nm3/m3であれば更に好
ましい(Nm3=m3 @STP)。上記諸条件は、本発
明の触媒の機能に最適の環境をもたらす。
化水素原料装填比は、本発明の触媒を用いる場合は好ま
しくは約200Nm3/m3〜約900Nm3/m3で、約
400Nm3/m3〜約900Nm3/m3であれば更に好
ましい(Nm3=m3 @STP)。上記諸条件は、本発
明の触媒の機能に最適の環境をもたらす。
【0046】実施例2:従来技術によるNi−Mo−P
/TiO2−Al2O3触媒の製造 ヨーロッパ特許第0 199 399号にその全体が開
示されている方法を用いて、Ni−Mo−P/TiO2
−Al2O3触媒を製造した。アルファアルミン酸塩粉末
及びチタニア粉末を向流バッチマラーに装填し、30分
間乾燥状態で予備混合した。水及び酢酸をマラーに2分
間にわたって加え、得られた混合物を30分間混練し
た。別のアリコートの水を添加し、更に15分間混練を
継続した。得られた物質を押出成形し、乾燥(150℃
で12時間)かつか焼(566℃で2時間)して触媒担
体を形成した。
/TiO2−Al2O3触媒の製造 ヨーロッパ特許第0 199 399号にその全体が開
示されている方法を用いて、Ni−Mo−P/TiO2
−Al2O3触媒を製造した。アルファアルミン酸塩粉末
及びチタニア粉末を向流バッチマラーに装填し、30分
間乾燥状態で予備混合した。水及び酢酸をマラーに2分
間にわたって加え、得られた混合物を30分間混練し
た。別のアリコートの水を添加し、更に15分間混練を
継続した。得られた物質を押出成形し、乾燥(150℃
で12時間)かつか焼(566℃で2時間)して触媒担
体を形成した。
【0047】モリブデン酸アンモニウムの溶液をリン酸
のアンモニウム塩の溶液と室温で混合した(アンモニウ
ム塩=250g/l;リン酸=30g/l)。混合物に
硝酸ニッケル[Ni(NO3)2・6H2O;375g/
l]を添加し、この溶液で触媒担体を含浸した。得られ
た触媒は、担体の重量の12重量%がモリブデン(Mo
O3として)、5重量%がニッケル(NiOとして)、
1.5重量%がリン(P2O5として)、及び6重量%が
チタニアという化学組成を有した。担体に付着させた金
属の量は、Mo、Ni及びTiについては原子吸光法
で、Pについては誘導電流(プラズマ)発光法で測定し
た。金属の分散はXPS法で測定した。含浸済みの担体
を乾燥及びか焼した。触媒をH2/H2S流と接触させて
活性化した(200℃で1時間;260℃で1時間;及
び370℃で2時間)。いずれの重量も完成した触媒の
重量に基づく。
のアンモニウム塩の溶液と室温で混合した(アンモニウ
ム塩=250g/l;リン酸=30g/l)。混合物に
硝酸ニッケル[Ni(NO3)2・6H2O;375g/
l]を添加し、この溶液で触媒担体を含浸した。得られ
た触媒は、担体の重量の12重量%がモリブデン(Mo
O3として)、5重量%がニッケル(NiOとして)、
1.5重量%がリン(P2O5として)、及び6重量%が
チタニアという化学組成を有した。担体に付着させた金
属の量は、Mo、Ni及びTiについては原子吸光法
で、Pについては誘導電流(プラズマ)発光法で測定し
た。金属の分散はXPS法で測定した。含浸済みの担体
を乾燥及びか焼した。触媒をH2/H2S流と接触させて
活性化した(200℃で1時間;260℃で1時間;及
び370℃で2時間)。いずれの重量も完成した触媒の
重量に基づく。
【0048】実施例3:従来技術のNi−Mo−P/A
l2O3触媒 米国特許第4600703号に概説された手順でNi−
Mo−P/Al2O3触媒を製造した。硝酸ニッケル
(5.0重量%のNiO)、ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム(15.5重量%のMoO3)及びリン酸(7.5
重量%のP2O5)を支持体に与えるために、γ−アルミ
ナに上記の溶液を同時含浸させた。触媒支持体の表面に
付着した金属の量を、Mo及びNiに関しては原子吸光
法、Pに関しては誘導電流(プラズマ)による発光法に
よって測定した。含浸した触媒を常法で乾燥しキルンで
焼成した。実施例1に記載の手順で硫化することによっ
て触媒を活性化した。
l2O3触媒 米国特許第4600703号に概説された手順でNi−
Mo−P/Al2O3触媒を製造した。硝酸ニッケル
(5.0重量%のNiO)、ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム(15.5重量%のMoO3)及びリン酸(7.5
重量%のP2O5)を支持体に与えるために、γ−アルミ
ナに上記の溶液を同時含浸させた。触媒支持体の表面に
付着した金属の量を、Mo及びNiに関しては原子吸光
法、Pに関しては誘導電流(プラズマ)による発光法に
よって測定した。含浸した触媒を常法で乾燥しキルンで
焼成した。実施例1に記載の手順で硫化することによっ
て触媒を活性化した。
【0049】実施例4:従来技術のNi−W/Al2O3
触媒 従来のアルミナ触媒支持体の2段階含浸を用いてNi−
W/Al2O3触媒を調製した。メタタングステン酸アン
モニウムの溶液をアルミナ支持体と合わせた。タングス
テン含浸触媒を乾燥し焼成した後で、硝酸ニッケル溶液
と合わせた。タングステン溶液はタングステン(305
g/リットルのWO3)を含有していた。ニッケル含浸
溶液は硝酸ニッケル(335g/リットル)を含有して
いた。触媒支持体に添加された金属の量は、最終触媒の
重量に基づいてタングステン約20重量%(WO3)、
ニッケル約5重量%(NiO)であった。
触媒 従来のアルミナ触媒支持体の2段階含浸を用いてNi−
W/Al2O3触媒を調製した。メタタングステン酸アン
モニウムの溶液をアルミナ支持体と合わせた。タングス
テン含浸触媒を乾燥し焼成した後で、硝酸ニッケル溶液
と合わせた。タングステン溶液はタングステン(305
g/リットルのWO3)を含有していた。ニッケル含浸
溶液は硝酸ニッケル(335g/リットル)を含有して
いた。触媒支持体に添加された金属の量は、最終触媒の
重量に基づいてタングステン約20重量%(WO3)、
ニッケル約5重量%(NiO)であった。
【0050】実施例5:本発明の触媒支持体と従来技術
の触媒支持体との特性比較 本発明の触媒支持体(実施例1)と従来技術の触媒支持
体(実施例2、3及び4)との物理的特性を比較した。
Erwekaクラッシャーを使用して触媒支持体のバル
ク圧縮強さを測定した。押出ペレットの軸方向に圧縮力
を作用させた。ある寸法の押出材料を破壊するために必
要な力を測定した。各支持体の30〜40個のサンプル
の圧縮強さを測定した。その平均値を以下の表2に示
す。
の触媒支持体との特性比較 本発明の触媒支持体(実施例1)と従来技術の触媒支持
体(実施例2、3及び4)との物理的特性を比較した。
Erwekaクラッシャーを使用して触媒支持体のバル
ク圧縮強さを測定した。押出ペレットの軸方向に圧縮力
を作用させた。ある寸法の押出材料を破壊するために必
要な力を測定した。各支持体の30〜40個のサンプル
の圧縮強さを測定した。その平均値を以下の表2に示
す。
【0051】全部の支持体で、比表面積及び細孔容積は
夫々、150〜200m2/g及び0.4〜0.6cm3/
gの範囲であった。しかしながら、実施例1の支持体
は、従来技術の押出材料に比較して改良された機械的圧
縮強さを有していた。
夫々、150〜200m2/g及び0.4〜0.6cm3/
gの範囲であった。しかしながら、実施例1の支持体
は、従来技術の押出材料に比較して改良された機械的圧
縮強さを有していた。
【0052】
【表2】 本発明のマイルド水素化分解用触媒は高温においても改
良された表面酸度を示す。得られた触媒の選択性が改良
されている。即ち、水素化分解された原料油の留分のう
ちで370℃以上の温度で水素化分解する留分を優先的
にディーゼル油に転化する。
良された表面酸度を示す。得られた触媒の選択性が改良
されている。即ち、水素化分解された原料油の留分のう
ちで370℃以上の温度で水素化分解する留分を優先的
にディーゼル油に転化する。
【0053】表3は、実施例1及び2の触媒支持体並び
に未処理のアルミナ粉末の酸度を比較したものである。
これらの材料の酸度を、約30℃〜約400℃の温度範
囲内の選択温度におけるピリジンの吸脱着によって測定
した。表3は、本発明の支持体(実施例1)がより大き
い酸度を有し、従ってより多数の酸部位を有することを
はっきりと示す。従って、本発明の触媒は、クラッキン
グされた原料油をディ−ゼル燃料に転化するマイルド水
素化分解に対する選択性が明らかに優れている。
に未処理のアルミナ粉末の酸度を比較したものである。
これらの材料の酸度を、約30℃〜約400℃の温度範
囲内の選択温度におけるピリジンの吸脱着によって測定
した。表3は、本発明の支持体(実施例1)がより大き
い酸度を有し、従ってより多数の酸部位を有することを
はっきりと示す。従って、本発明の触媒は、クラッキン
グされた原料油をディ−ゼル燃料に転化するマイルド水
素化分解に対する選択性が明らかに優れている。
【0054】
【表3】 従来技術の触媒支持体に比較して支持体の酸度を決定す
るために、本発明の触媒を評価した。以下の表4は、本
発明の触媒が実施例2及び3の従来技術の触媒よりも多
数の酸部位を有することを示す。この場合にも、触媒の
酸度を30℃〜400℃の範囲内の選択温度における触
媒のピリジン吸脱着によって測定した。
るために、本発明の触媒を評価した。以下の表4は、本
発明の触媒が実施例2及び3の従来技術の触媒よりも多
数の酸部位を有することを示す。この場合にも、触媒の
酸度を30℃〜400℃の範囲内の選択温度における触
媒のピリジン吸脱着によって測定した。
【0055】
【表4】 また、本発明の触媒においては、支持体中のアルミナと
チタニアとの間の接触が増加していた。前述のごとく、
支持体中のアルミナとチタニアとの均質な会合が触媒の
酸度を改良する。図1及び図2は、実施例1及び2のア
ルミナ−チタニア支持体の夫々のX線回折スペクトルを
示す。X線回折スペクトルは、回折線強度に対して回折
角2θをプロットすることによって触媒支持体の結晶質
構造を示す。図1及び図2において、強度0の点は主ピ
ークの強度に基づいてコンピュータによって決定され
た。次に、(任意の単位の)強度目盛りを等しい部分に
分割した。ピークは構造内で最も多く見られる結晶面間
間隔に対応する。図1のピークがより鮮明であること
は、本発明の触媒支持体中では特定の結晶面間間隔が最
も多く見られることを示している。図2のピークが鮮明
でないことは、アモルファス及びランダムな構造がより
多いことを明らかにしている。図1及び図2はまた、本
発明の触媒支持体の調製中にチタニアのより小さいクリ
スタリットが形成されることを示す。チタニアのより小
さいクリスタリットの形成によってクリスタリットの分
布範囲が拡大する。
チタニアとの間の接触が増加していた。前述のごとく、
支持体中のアルミナとチタニアとの均質な会合が触媒の
酸度を改良する。図1及び図2は、実施例1及び2のア
ルミナ−チタニア支持体の夫々のX線回折スペクトルを
示す。X線回折スペクトルは、回折線強度に対して回折
角2θをプロットすることによって触媒支持体の結晶質
構造を示す。図1及び図2において、強度0の点は主ピ
ークの強度に基づいてコンピュータによって決定され
た。次に、(任意の単位の)強度目盛りを等しい部分に
分割した。ピークは構造内で最も多く見られる結晶面間
間隔に対応する。図1のピークがより鮮明であること
は、本発明の触媒支持体中では特定の結晶面間間隔が最
も多く見られることを示している。図2のピークが鮮明
でないことは、アモルファス及びランダムな構造がより
多いことを明らかにしている。図1及び図2はまた、本
発明の触媒支持体の調製中にチタニアのより小さいクリ
スタリットが形成されることを示す。チタニアのより小
さいクリスタリットの形成によってクリスタリットの分
布範囲が拡大する。
【0056】以下の表5は、実施例1及び実施例2の触
媒支持体中のチタン結合エネルギーを比較したものであ
る。測定された各軌道で約0.6eVのチタニア結合エ
ネルギーの差があることは、種々の実施例の支持体が、
少なくとも支持体中のチタニアに関しては異なる構造を
有することを示している。結合エネルギーをXPSによ
って測定した。
媒支持体中のチタン結合エネルギーを比較したものであ
る。測定された各軌道で約0.6eVのチタニア結合エ
ネルギーの差があることは、種々の実施例の支持体が、
少なくとも支持体中のチタニアに関しては異なる構造を
有することを示している。結合エネルギーをXPSによ
って測定した。
【0057】
【表5】 実施例6:支持体に添加された本発明の触媒と従来技術
の触媒との比較 実施例1〜4の触媒の表面の金属分散を以下の表6に示
す。分散をXPSによって測定した。表6は、本発明の
触媒におけるチタンの表面分散が、同様の触媒支持体組
成を有していた実施例2の従来技術の触媒で観察された
値を上回ることを示す。双方の触媒に対するチタンの実
際の添加量は同等であるにもかかわらず、本発明触媒中
のチタン分散は、実施例2の従来技術触媒中の3倍の値
を示した。
の触媒との比較 実施例1〜4の触媒の表面の金属分散を以下の表6に示
す。分散をXPSによって測定した。表6は、本発明の
触媒におけるチタンの表面分散が、同様の触媒支持体組
成を有していた実施例2の従来技術の触媒で観察された
値を上回ることを示す。双方の触媒に対するチタンの実
際の添加量は同等であるにもかかわらず、本発明触媒中
のチタン分散は、実施例2の従来技術触媒中の3倍の値
を示した。
【0058】
【表6】 本発明の触媒は長期安定性を有し、予め水素化分解され
た石油化学原料の水素化脱硫、水素化脱ニトロ及びマイ
ルド水素化分解に対して優れた活性を示す。
た石油化学原料の水素化脱硫、水素化脱ニトロ及びマイ
ルド水素化分解に対して優れた活性を示す。
【0059】以下の表7は、原料油の総重量に基づいて
イオウ(0.17重量%)、窒素(580重量pp
m)、370℃以上の留分(62容量%)及び芳香族炭
化水素(約50容量%)を含有する予め水素化分解した
原料油のマイルド水素化分解のために実施例1〜4の触
媒を使用したときの夫々の触媒活性を比較する。
イオウ(0.17重量%)、窒素(580重量pp
m)、370℃以上の留分(62容量%)及び芳香族炭
化水素(約50容量%)を含有する予め水素化分解した
原料油のマイルド水素化分解のために実施例1〜4の触
媒を使用したときの夫々の触媒活性を比較する。
【0060】表6に報告した活性は標準活性試験で測定
した。表6の活性を測定するために、温度400℃及び
圧力800psigで反応を生起させた。水素ガス(H
2)対炭化水素原料の容量比は約600Nm3/m3であ
り、液空間速度(LHSV)は1h-1であった。
した。表6の活性を測定するために、温度400℃及び
圧力800psigで反応を生起させた。水素ガス(H
2)対炭化水素原料の容量比は約600Nm3/m3であ
り、液空間速度(LHSV)は1h-1であった。
【0061】
【表7】 本発明の触媒は、従来技術の触媒に比較して改良された
水素化脱硫及び水素化脱窒素活性を有するだけでなく、
従来技術の触媒よりも顕著に優れたマイルド水素化分解
活性を有する。
水素化脱硫及び水素化脱窒素活性を有するだけでなく、
従来技術の触媒よりも顕著に優れたマイルド水素化分解
活性を有する。
【0062】実施例7:支持されたNiW触媒の触媒活
性に対するルテニウムの効果 以下の表8に示す組成を夫々有する支持された触媒を典
型的なマイルド水素化分解条件下に用い、予め水素化分
解された原料油を処理した。双方の場合の処理条件を以
下に示す。
性に対するルテニウムの効果 以下の表8に示す組成を夫々有する支持された触媒を典
型的なマイルド水素化分解条件下に用い、予め水素化分
解された原料油を処理した。双方の場合の処理条件を以
下に示す。
【0063】反応温度:380℃ 全圧力:800psig 空間速度(LHSV):0.55h-1 H2/炭化水素比:1000Nm3/m3
【0064】
【表8】 原料油の特性: A.P.I.:26.0度 イオウ:0.394重量% 窒素:460ppm 370℃以上の留分:42容量% 上記の処理の結果を以下の表9にまとめる。
【0065】
【表9】 上記のデータは、ルテニウムが水素化脱硫、マイルド水
素化分解及び芳香族炭化水素飽和活性に対してプラスの
効果を与えることを示す。
素化分解及び芳香族炭化水素飽和活性に対してプラスの
効果を与えることを示す。
【0066】上記の記載及び実施例は本発明の構想を説
明するために与えたものであり、特許請求の範囲によっ
て規定された本発明の範囲はこれらの記載及び実施例に
は限定されない。
明するために与えたものであり、特許請求の範囲によっ
て規定された本発明の範囲はこれらの記載及び実施例に
は限定されない。
【図1】本発明のアルミナ−チタニア触媒支持体のX線
回折パターンを示すグラフである。
回折パターンを示すグラフである。
【図2】従来技術のアルミナ−チタニア触媒支持体のX
線回折パターンを示すグラフである。
線回折パターンを示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 ロベルト・ガリアツソ アメリカ合衆国、ニユー・ヨーク・ 10022、ニユー・ヨーク、レキシント ン・アベニユー・750、トウエンテイフ アースト・フロアー (72)発明者 イルダ・ロメロ アメリカ合衆国、ニユー・ヨーク・ 10022、ニユー.ヨーク、レキシント ン・アベニユー・750、トウエンテイフ アースト・フロアー (72)発明者 エデイト・レイエス アメリカ合衆国、ニユー・ヨーク・ 10022、ニユー・ヨーク、レキシント ン・アベニユー・750、トウエンテイフ アースト・フロアー (72)発明者 リチヤード・ムノズ アメリカ合衆国、ニユー・ヨーク・ 10022、ニユー・ヨーク、レキシント ン・アベニユー・750、トウエンテイフ アースト・フロアー (56)参考文献 特開 昭54−81187(JP,A) 特開 平4−277031(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 C10G 47/14
Claims (25)
- 【請求項1】 分解石油原料をマイルド水素化分解する
ための触媒であって、 アルミナ及びチタニアからなる多孔質支持体であって、
該支持体の重量を基準にするとアルミナが95〜70重
量%の量で存在し且つチタニアが5〜30重量%の量で
存在する支持体と、 実質的に、元素周期律表の第VI−B族遷移元素、元素
周期律表の第VIII族の第1遷移系列の遷移元素、及
び元素周期律表の第VIII族の第2遷移系列の遷移元
素からなる、前記支持体上の触媒的に活性な3成分相と
からなり、 前 記多孔質支持体が130m2/g〜300m2/gの
表面積を有しており且つその細孔の95%以上が20オ
ングストローム〜500オングストロームの細孔径を有
しており、 前記第VI−B族遷移元素が、該触媒の重量を基準にし
て対応する酸化物の重量に換算して表わすと6重量%〜
30重量%の量で存在し、前記第VIII族の第1遷移
系列元素が、該触媒の重量を基準にして対応する酸化物
の重量に換算して表わすと2重量%〜10重量%の量で
存在し、前記第VIII族の第2遷移系列元素が、該触
媒の重量を基準にすると0.1重量%〜1重量%の量で
存在する前記触媒。 - 【請求項2】 前記第VI−B族元素がタングステンで
ある請求項1に記載の触媒。 - 【請求項3】 前記第VI−B族元素がモリブデンであ
る請求項1に記載の触媒。 - 【請求項4】 前記第VIII族の第1遷移系列の遷移
元素がコバルトである請求項1に記載の触媒。 - 【請求項5】 前記第VIII族の第1遷移系列の遷移
元素がニッケルである請求項1に記載の触媒。 - 【請求項6】 前記第VIII族の第2遷移系列の遷移
元素がルテニウムである請求項1に記載の触媒。 - 【請求項7】 前記第VIII族の第2遷移系列の遷移
元素がパラジウムである請求項1に記載の触媒。 - 【請求項8】 前記触媒的に活性な3成分相が実質的に
タングステン、ニッケル及びルテニウムからなる請求項
1に記載の触媒。 - 【請求項9】 前記触媒的に活性な3成分相が実質的に
タングステン、ニッケル及びパラジウムからなる請求項
1に記載の触媒。 - 【請求項10】 前記多孔質支持体が、94〜90重量
%のアルミナ及び6〜15重量%のチタニアからなる請
求項1に記載の触媒。 - 【請求項11】 該触媒が、前記第VI−B族元素対
(同じ第VI−B族元素+アルミニウム)については4
〜12の、前記第VIII族第1遷移系列元素対(同じ
第VIII元素+アルミニウム)については1〜9の、
チタン対(チタン+アルミニウム)については1〜10
の、前記第VIII族第2遷移系列元素対(同じ第VI
II族元素+アルミニウム)については0.1〜3のX
線光電子スペクトル信号バンド強度比を示す請求項1に
記載の触媒。 - 【請求項12】 前記触媒的に活性な3成分相が実質的
にタングステン(W)、ニッケル(Ni)及びルテニウ
ム(Ru)からなり、該触媒が、 W/W+Al 4〜12、 Ni/Ni+Al 1〜9、 Ti/Ti+Al 1〜10、及び Ru/Ru+Al 0.1〜3 のX線光電子スペクトル信号バンド強度比を示す請求項
1に記載の触媒。 - 【請求項13】 前記触媒的に活性な3成分相が実質的
にタングステン(W)、ニッケル(Ni)及びルテニウ
ム(Ru)からなり、該触媒が、 W/W+Al 8、 Ni/Ni+Al 4.5、 Ti/Ti+Al 3.7、及び Ru/Ru+Al 1 のX線光電子スペクトル信号バンド強度比を示す請求項
1に記載の触媒。 - 【請求項14】 前記触媒が、20重量%のWO3 、6
重量%のNiO、及び0.6重量%の酸化ルテニウムを
含有しており、前記アルミナ及びチタニア支持体が該触
媒の66.4重量%を占めている請求項1に記載の触
媒。 - 【請求項15】 前記触媒が、20重量%のWO3 、6
重量%のNiO、及び0.5重量%の酸化パラジウムを
含有しており、前記アルミナ及びチタニア支持体が該触
媒の68.5重量%を占めている請求項1に記載の触
媒。 - 【請求項16】 前記支持体が、0.4〜0.8cm3
/gの細孔容積を有している請求項1に記載の触媒。 - 【請求項17】 前記細孔容積が、0.45cm3/g
〜0.65cm3/gの範囲である請求項16に記載の
触媒。 - 【請求項18】 有意な量の硫黄、窒素、及び芳香族成
分を含む分解原料をマイルド水素化分解するのに適した
触媒を製造する方法であって、 該支持構造体の重量を基準にすると95〜70重量%の
アルミナと5〜30重量%のチタニアとを含むアルミナ
−チタニア支持構造体であって、0.4〜0.8cm2
/gの細孔容積及び130〜300m2/gの表面積を
有し且つその細孔の95%以上が20オングストローム
〜500オングストロームの細孔径を有する支持構造体
を用意し、 前記アルミナ−チタニア支持体に、周期律表の第VI−
B族から選択される第1の成分を、4〜6のpH値に緩
衝した該第1金属成分の塩の水溶液中で含浸させ、該成
分の対応する酸化物の重量に換算して表わすと6〜30
重量%が該第1の成分である触媒組成を得、 含浸した支持体を乾燥し、 含浸した支持体をか焼し、 乾燥した含浸支持体に更に、周期律表の第VIII族の
第1遷移系列から選択される第2の元素成分を、該触媒
の重量を基準にすると2〜10重量%が該第2の成分の
酸化物である触媒組成を得るように含浸させ、更に、周
期律表の第VIII族の第2遷移系列から選択される第
3の元素成分を、該触媒の重量を基準にすると0.1〜
1重量%が該第3の成分である濃度を得るように含浸さ
せ、 含浸した支持体を更に乾燥し、 乾燥した含浸支持体をか焼することからなる方法。 - 【請求項19】 前記乾燥ステップを、60℃の温度で
実施する請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 前記か焼を、まず300℃〜400℃
の温度で2時間、次いで450℃〜550℃の温度で3
時間実施する請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 前記製造された触媒が、硫化によって
活性化される請求項18に記載の方法。 - 【請求項22】 前記硫化が二硫化炭素を用いて行われ
る請求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 硫黄、窒素、及び芳香族成分を含む分
解石油炭化水素原料に適したマイルド水素化分解方法で
あって、 支持体の重量を基準にするとアルミナが95重量%〜7
0重量%の量で存在し且つチタニアが5〜30重量%の
量で存在するアルミナ及びチタニアからなる多孔質支持
体と、実質的に元素周期律表の第VI−B族の遷移元
素、元素周期律表の第VIII族の第1遷移系列の遷移
元素、及び元素周期律表の第VIII族の第2遷移系列
の遷移元素からなる前記支持体上の触媒的に活性な3成
分相とによって構成されている粒状触媒と、前記分解炭
化水素原料を、水素化分解条件下で、前記分解石油炭化
水素原料の少なくとも一部分をディーゼル油に変換する
のに十分な時間だけ接触させることからなり、そのとき
に、前記多孔質支持体が130m2/g〜300m2/
gの表面積を有し且つその細孔の95%以上が20オン
グストローム〜500オングストロームの細孔径を有し
ており、前記第VI−B族遷移元素が、前記触媒の重量
を基準にして対応する酸化物の重量に換算して表わすと
6重量%〜30重量%の量で存在し、前記第VIII族
の第1遷移系列の元素が、前記触媒の重量を基準にして
対応する酸化物の重量に換算して表わすと2重量%〜1
0重量%の量で存在し、前記第VIII族の第2遷移系
列の元素が、前記触媒の重量を基準にすると0.1重量
%〜1重量%の量で存在する前記方法。 - 【請求項24】 前記水素化分解条件が、360℃〜3
80℃の温度、750〜1,500psigの圧力、
0.1時間−1 〜2時間−1の液空間速度、及び400
Nm3/m3 〜900Nm3/m3の水素対炭化水素原
料比という条件を含む請求項23に記載のマイルド水素
化分解方法。 - 【請求項25】 前記水素化分解条件が、350℃〜4
00℃の温度、600psig〜2,000psigの
圧力、0.1時間−1 〜5時間−1の液空間速度、及び
200Nm3/m3 〜900Nm3/m3の水素対炭化
水素原料比という条件を含む請求項23に記載のマイル
ド水素化分解方法。
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