JP3378944B2 - 硫黄剤と有機還元剤との混合物による、触媒の予備処理方法 - Google Patents
硫黄剤と有機還元剤との混合物による、触媒の予備処理方法Info
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Description
る金属形態または金属酸化物形態の少なくとも1つの金
属を含む、精製または石油化学触媒の予備処理方法に関
する。
の分野において、特に例えば接触リフォーミング反応ま
たはガソリンの選択的水素化反応において、触媒の活性
を弱めるのが望ましいことがしばしばある。従って、例
えばニッケル触媒のケースが挙げられる。これらは、例
えば芳香族の優れた水素化触媒であるが、新品または再
生触媒の始動(demarrage) の際に急上昇を引起こし、始
動障害および反応器の破壊を伴なう程度にまでなること
さえある。従ってこれらの急上昇(run away) を回避す
ることができる、不動態化処理を行なう必要がある。こ
れらの処理は、一般に、新品または再生触媒に存在する
ニッケルの最も有毒な活性部位を、硫黄によって不可逆
的に被毒させることからなる。
バルト、モリブデン、タングステンまたはニッケルをベ
ースとする、水素化処理または水素化用触媒に関して、
適切な触媒が市販されており、酸化物形態で反応器に装
入される。一方、それらの活性化された安定形態は、金
属形態である。従って先行技術において、第一工程で
は、反応器で(「現場で」)、金属状態の酸化物を水素
還元することから始め、ついで前記不都合を解消するた
めに、第二工程では、現場で、触媒の重量に対して、一
般に硫黄0.1 〜1.2 重量%の決定された硫黄量の導入に
よって、触媒の活性を減少させる。一般にここでは、硫
化化合物、例えば硫化炭素、メルカプタン、硫化水素、
チオフェン化合物、硫化物および二硫化物、例えばジメ
チルスルフィドDMS またはジメチルジスルフィドDMDSに
よって操作を行なう。先行技術のこれらの方法におい
て、水素還元(第一工程)は、かなり高い温度で、かな
り長い時間実施される(例えば酸化ニッケルのニッケル
への還元の場合、約400 ℃で14時間操作を行なう)。
改善することができ、かつ精製業者にとって単純化さ
れ、かつ制約のより少ない条件で、操作を行なうことが
できる。本発明によれば、(a) 硫黄化合物による触媒の
含浸と、(b) この触媒の還元とを同時に実施する。さら
に触媒の還元は、有機還元性化合物によって、従って新
品の水素の不存在下に実施される。この操作は、好まし
くは「現場外で」、すなわち反応器外で実施される。こ
のことによって、場合によってはこれを精製業者自身が
実施する必要がなくなり、触媒の処理、予備処理または
再生の専門家に、外部で行なってもらうこともできる。
前記操作は新品の水素の不存在下に実施され、予備処理
の場所から使用場所までの、トラック、飛行機または船
によるその後の輸送には、爆発の危険を伴なわない。こ
れは、触媒の細孔内に残留水素が存在しないからであ
る。ついで触媒のユーザー、すなわち一般に精製業者
は、このようにして予備処理された触媒を、1つまたは
複数の反応器に配置し、このまたはこれらの反応器にお
いて、すなわち「現場で」、場合によっては水素還元を
行なうことができよう。その際、前記予備処理を実施し
ない場合に必要とされる高温で、かつ長い時間の間、そ
の触媒を加熱する必要がないという利点がある。従っ
て、例えば先行技術の方法に従って還元されたニッケル
触媒は、水素の存在下、400 ℃で14時間処理されなけれ
ばならない。本発明においては、精製業者は、ニッケル
触媒を、300 ℃で3時間だけ水素還元するにとどめるこ
とができる。
されている金属形態または金属酸化物形態の少なくとも
1つの金属を含む、精製または石油化学用触媒の予備処
理方法において、 (a) 第一工程において、前記触媒を、一方で、少なくと
も1つの有機還元剤、他方で、 −元素状硫黄と混合されている少なくとも1つの有機多
硫化物、 −場合によっては元素状硫黄と混合されている少なくと
も1つの有機二硫化物、 −場合によっては元素状硫黄と混合されている少なくと
も1つの有機または無機硫化物、 −元素状硫黄 からなる群から選ばれる、少なくとも1つの硫化剤を含
む、水性あるいは有機溶液、または水性あるいは有機懸
濁液により、前記触媒を含浸する、 (b) 第二工程において、このようにして含浸された触媒
を熱処理する、ことを特徴とする方法である。
ン、タングステンおよびニッケルからなる群から選ばれ
る、少なくとも1つの金属を含む触媒だけでなく、使用
前に還元される必要がある、あらゆる型の触媒、特に例
えば白金族の少なくとも1つの貴金属、および/または
レニウム族、錫族、ガリウム族等の少なくとも1つの金
属を含む、1分子あたり2〜12個の炭素原子を有する炭
化水素のリフォーミング、アロマイジング(R) 、芳香族
化用触媒をも処理することができよう。使用される1つ
または複数の金属が担持されている担体は、非晶質担体
(アルミナ等)、または結晶質担体(ゼオライト等)で
あってもよい。
される。
u)、還元性化合物および硫黄化合物による触媒の含浸を
行なう。水溶液あるいは有機溶液、または水溶液あるい
は有機溶液中の懸濁液として、0〜50℃、好ましくは10
〜40℃で、より詳しくは周囲温度で操作を行なう。この
含浸は、一般に、触媒物質の、溶媒、還元性化合物およ
び硫黄化合物との混合(brassage)によって実施される。
この混合は、あらゆる適切な手段によって実施される。
例えば本出願人の特許US-A-4,551,437において記載され
たルーバー(louvres) 炉型、またはルイヴィル(Louisvi
lle)炉型(本出願人の特許出願EP-A-409,680に記載され
ているもの)の回転炉を用いることができる。
硫黄(硫黄華)、あるいは式:R−S(n) −R' (式中、nは3〜20の整数であり、基RおよびR' は同
一または異なって、各々1分子あたり1〜150 個の炭素
原子を含む有機基を表わし、これらの基は、飽和または
不飽和の、直鎖状または分枝状、またはナフテン型のア
ルキル基、アリール基、アルキルアリール基およびアリ
ールアルキル基からなる群から選ばれ、R' はまた、水
素原子を表わしてもよい)で表わされる、本出願人のUS
-A-4,530,917に記載されているような、少なくとも1つ
の有機多硫化物と、例えば粉末の元素状硫黄(硫黄華)
との混合物であってもよい[多硫化物の例として、ジ第
三ドデシル多硫化物(n=5)、およびジ第三ノニル多
硫化物(n=5)を挙げることができる]。
硫黄と混合されている少なくとも1つの有機または無機
硫化物、または特にHO−R1−S−S−R2−OH
(式中、R1およびR2は、有機基である)の少なくと
も1つの有機二硫化物、特にジエタノールジスルフィ
ド、または式HO−C2H4−S−S−C2H4−OH
の2,2 −ジチオビスエタノール(多くの場合D.E.O.D.S.
と呼ばれるもの)を用いることができる。この二硫化物
は、場合によっては元素状硫黄と混合して用いられても
よい。
はその際、単独で、または他の硫化化合物(例えば前記
のような有機多硫化物)と混合して、例えば多硫化物5
〜90重量%と元素状硫黄95〜10%、より詳しくは、これ
は非限定的な例としてであるが、常に多硫化物20〜50重
量%と元素状硫黄80〜50重量%の割合で混合して、懸濁
液状で用いられる。
のEP-B-303,525に記載された還元性化合物、特に1分子
あたり1〜14個(好ましくは2〜12個)の炭素原子を有
するアルデヒド、1分子あたり3〜18個(好ましくは3
〜12個)の炭素原子を有するケトンまたはポリケトン、
1分子あたり2〜14個(好ましくは3〜12個)の炭素原
子を有するエーテルおよびエステル、1分子あたり1〜
14個(好ましくは2〜12個)の炭素原子を有するアルコ
ールまたはポリアルコール、および1分子あたり1〜14
個(好ましくは1〜12個)の炭素原子を有する有機酸ま
たは多酸から選ばれる。好ましい化合物として、下記の
ものが挙げられる: −蟻酸HCOOH、 −蟻酸メチルHCOOCH3、 −蟻酸エチルHCOOC2H5、 −パラアルデヒド(CH3−CHO)3、 −アセトアルデヒドC2H4O、 −ホルムアルデヒドCH2O、 −メチルアルコール、エチルアルコール、 −酢酸等。
液または有機懸濁液状で操作を行なう時(多くの場合こ
の方が好ましいが)、有機溶媒として、好ましくは例え
ば本出願人のUS-A-4,530,917に定義されているようなホ
ワイトスピリットを用いるが、場合によってはまた、適
切なその他のあらゆる溶媒、例えばアルコールまたはポ
リアルコール、グリコールまたはポリグリコールを用い
る。
において、例えば100 〜200 ℃、一般に130 〜170 ℃
で、より詳しくは150 ℃付近で、30分〜3時間、好まし
くは約1〜2時間、触媒物質の熱処理を行なう。
は、最も活性な部位の被毒によって抑制されている)
は、精製業者またはユーザーに引き渡される準備ができ
ている。精製業者またはユーザーは、場合によっては例
えばニッケル触媒については250 〜350 ℃で2〜4時
間、好ましくは280 〜320 ℃で2.5 〜3.5 時間の間、触
媒の水素還元を実施する。
で触媒総量に対する硫黄の重量で表示された硫黄0.05〜
10%、好ましくは0.2 〜1%、他方で、触媒総量に対し
て還元性化合物を、10 ppm〜100重量%、好ましくは100
ppm 〜50重量%、より詳しくは1,000 ppm 〜10重量%
組込む。
は、現場で、すなわち前記触媒の使用のために準備され
た反応帯域において水素還元を受けてもよい。
被毒によって活性を減じようとする、(非晶質または結
晶質マトリックス上に担持された)活性金属の少なくと
も1つの酸化物をベースとする触媒の処理に適用されう
る。この方法の間に、現場外で、前記金属酸化物の大部
分を金属元素に転換し、この方法を終えると、現場で、
水素の存在下、本発明による2工程方法が実施されなか
ったら必要であったであろうような温度および時間よ
り、低い温度および短い時間の間、触媒の還元を続行す
る。
一部の被毒によって活性を減じようとする、(非晶質ま
たは結晶質マトリックス上に担持された)少なくとも1
つの活性金属をベースとする触媒の、現場外で実施され
る処理にも適用でき、この方法を終えると、水素の存在
下、触媒の還元を現場で続行する。
用を制限するものではない。
ナベースの触媒を、2ロット調製した。
蟻酸水溶液42cm3中に混合されている硫黄42.6重量%を
含むDEODS (ジエタノールジスルフィド)0.48gによっ
て含浸する(細孔容積:0.42 ml /触媒g)。
15%蟻酸水溶液42cm3中に混合されている2.4 gのDEOD
S によって含浸する。
と、触媒の各ロットは、150 ℃で1時間、熱処理を受け
る。
表1に示す。
に固定されたこと、触媒上に炭素と少量の水が残ってお
り、硫黄、炭素の量およびP.A.F.は、例えばDMS による
硫黄の先行組込み方法によって得られるものと、同じ程
度の大きさであることが確認できる。
いるアルミナベースの触媒の他の2つのロットNo.3およ
びNo.4を調製した。
100 グラムのロットNo.3は、ホワイトスピリット中15%
の蟻酸メチル溶液42cm3中に混合されている硫黄42.6重
量%を含むDEODS (ジエタノールジスルフィド)0.48g
によって含浸するという点で、ロットNo.1とは異なる
(細孔容積:0.42 ml /触媒g)。
じ触媒100グラムのロットNo.4は、ホワイトスピリット
中15%の蟻酸メチル溶液42cm3中に混合されている2.4
gのDEODSによって含浸するという点で、ロットNo.2と
は異なる。
のこの第一工程を終えると、各触媒ロットNo.3およびN
o.4は、同様に、150 ℃で1時間、熱処理を受ける。
表2に示す。
が触媒上に固定されたこと、触媒上に炭素が残ってお
り、硫黄、炭素の量は、例えばDMS による硫黄の先行組
込み方法によって得られるものと、同じ程度の大きさで
あることが確認できる。
含むが、DMS によって導入され、かつ以下対照触媒と呼
ばれる同じ触媒のロットと比較して用いられる。
て触媒のテストを行なう:1.芳香族の水素化(例えば
トルエンの転換)下記条件において、トルエンの水素化
であるモデル反応を選んだ。
毎時仕込原料2リットル。
ン含量の特徴を示す無水マレイン酸価)の変化によっ
て、蒸気クラッキング(スチームクラッキング)反応に
おいて測定されるジオレフィンの水素化。
無水マレイン酸価)400 ℃で14時間、水素による対照触
媒の還元後、およびロットNo.1については3時間、ロッ
トNo.3については2時間50分間、様々な温度(200 、25
0 および300 ℃)で、触媒(当初から、本発明によって
予備処理されているすなわち予備還元されたもの)の水
素での還元後の結果を表3に示す。
に、予備処理触媒、すなわち本発明によって予備還元さ
れた触媒を用いた場合に、予備処理されておらず、かつ
従来の方法で、水素の存在下、14時間400 ℃で還元され
た触媒を用いた場合と同じ、低いジオレフィン含量を達
成するための、最適な操作条件が決定された(ここで
は、ロットNo.1については300 ℃で3時間、ロットNo.3
については2時間50分間)。
を、本発明に従って予備処理されていない触媒よりも短
い時間、かつより低温で水素還元することができる(ロ
ットNo.1の触媒を用いるよりも、ロットNo.3の触媒を用
いる場合には、わずかに短い時間でさえある。ロットN
o.1において、DEODS は、蟻酸水溶液状である。ロットN
o.3において、DEODS は、蟻酸メチルの有機溶液状であ
る)。
同じ触媒ロットと比較して用いられるが、硫黄はDMS に
よって導入されたものであり、以後、対照触媒と呼ばれ
る。
良好な抑制を行なう触媒に対して、スチームクラッキン
グガソリン(蒸気によるクラッキングすなわち蒸気クラ
ッキング)の水素化のテストを行なった。
価)はジオレフィン含量を、IBr(臭素価)はオレフ
ィン含量を示す。
で4時間水素で還元された触媒(硫黄0.29%を含むロッ
トNo.1およびロットNo.3)を用いて操作を行なうと、本
発明によって予備処理されておらず、400 ℃で15時間、
水素還元された0.8 %S触媒を用いて得られたものと、
同等の結果が認められることが確証される。
に300 ℃で4時間水素で還元された触媒(硫黄0.80%を
含むロットNo.2およびロットNo.4)を用いて操作を行な
うと、本発明によって予備処理されておらず、次に400
℃で15時間、水素処理された対照触媒との比較によっ
て、さらに、仕込原料中に存在するオレフィンに触れな
いだけでなく、これより少し多量に得られさえすること
が確証される。
チル溶液42cm3中懸濁液状の、硫黄華とジ第三ドデシル
多硫化物50−50重量混合物の等量硫黄化学量論量を用い
て、ロットNo.4と同じロットの調製を繰返す。実施例3
のスチームクラッキングガソリンの水素化テストを繰返
して、ロットNo.4を用いるのと実質的に同じ結果が得ら
れた。
触媒の活性部位を被毒し、触媒の当初活性を抑制するこ
とができる。
Claims (14)
- 【請求項1】 担体上に担持されている金属形態または
金属酸化物形態の少なくとも1つの金属を含む、精製ま
たは石油化学用触媒の予備処理方法において、 (a) 第一工程において、前記触媒を、 一方で、蟻酸、蟻酸メチルおよび蟻酸エチルからなる群
から選ばれる、少なくとも1つの有機還元剤、 他方で、2,2 −ジチオビスエタノール(D.E.O.D.S.)およ
びD.E.O.D.S.と元素状硫黄との混合物からなる群から選
ばれる、少なくとも1つの硫化剤を含む、水性あるいは
有機溶液、または水性あるいは有機懸濁液により、前記
触媒を含浸し、 (b) 第二工程において、このようにして含浸された触媒
を熱処理する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 担体上に担持されている金属形態または
金属酸化物形態の少なくとも1つの金属を含む、精製ま
たは石油化学用触媒の予備処理方法において、 (a) 第一工程において、一方で、少なくとも前記有機還
元剤、他方で、少なくとも前記硫化剤を含む、水溶液ま
たは有機溶液、または懸濁液によって、前記触媒を含浸
するが、この工程は、新品の水素の不存在下に実施さ
れ、 (b) 第二工程において、このようにして含浸された触媒
を熱処理する、 ことを特徴とする、請求項1による方法。 - 【請求項3】 第一工程が、水性あるいは有機溶媒中、
または水性溶媒と有機溶媒との混合物中で実施され、第
二工程が、100 〜200 ℃で30分〜3時間実施される、請
求項1または2による方法。 - 【請求項4】 第一工程中に、触媒に対する重量で、0.
05〜10%の硫化剤(硫黄として換算して)と、10 ppm〜
100 %の還元剤をこの触媒に導入する、請求項1〜3の
うちの1つによる方法。 - 【請求項5】 0.2 〜1%の硫化剤(硫黄として換算し
て)と、100 ppm 〜50%の還元剤を導入する、請求項4
による方法。 - 【請求項6】 硫化剤が、D.E.O.D.S.であり、還元剤が
蟻酸である、請求項1〜5のうちの1つによる方法。 - 【請求項7】 有機溶媒中で実施される、請求項1〜6
のうちの1つによる方法。 - 【請求項8】 第一工程が、ホワイトスピリットをベー
スとする溶媒中で実施される、請求項7による方法。 - 【請求項9】 硫化剤が、D.E.O.D.S.であり、還元剤が
蟻酸メチルまたは蟻酸エチルである、請求項8による方
法。 - 【請求項10】 硫化剤が、D.E.O.D.S.と、元素状硫黄
との混合物である、請求項8による方法。 - 【請求項11】 「現場外で」実施される、請求項1〜
10のうちの1つによる方法。 - 【請求項12】 回転炉で実施される、請求項1〜11
のうちの1つによる方法。 - 【請求項13】 前記方法を終えると、触媒は、現場
で、すなわち前記触媒の使用のために準備されている反
応帯域において水素還元を受ける、請求項1〜12のう
ちの1つによる方法。 - 【請求項14】 現場外で実施され、かつ活性部位の少
なくとも一部の被毒によって活性を減じようとする、
(非晶質または結晶質マトリックス上に担持されてい
る)少なくとも1つの活性金属をベースとする触媒に適
用される方法であって、この方法を終えると、現場で、
水素の存在下、触媒の還元を続行する、請求項1〜13
のうちの1つによる方法。
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