JP4732422B2 - 非ゼオライト系分子篩触媒の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、触媒物質及びその製造方法に関する。詳しくは本発明は、接触転化に対し慣用的方法を用いて製造した同様な触媒物質よりも大きな活性度を有する触媒物質を製造するため、非ゼオライト系分子篩（ＮＺＭＳ）に水素化成分を添加する方法に関する。

本発明が関与する非ゼオライト系分子篩は、ＡｌＯ_２及びＰＯ_２四面体単位の三次元的微細孔骨組みを有する結晶質物質である。結晶質アルミノ燐酸塩組成物は、米国特許第４，３１０，４４０号明細書に記載されている。珪素置換アルミノ燐酸塩は、米国特許第４，４４０，８７１号明細書に記載されている。金属置換アルミノ燐酸塩は、米国特許第４，８５３，１９７号明細書に記載されている。これらの特許の各々は、全ての目的に対し参考のためここに入れてある。
ＮＺＭＳ含有触媒は、屡々水素化成分を含んでいる。米国特許第４，４４０，８７１号明細書は、白金、パラジウム、タングステン、及びモリブデンのような水素化促進剤を含有するＳＡＰＯ触媒組成物を教示している。米国特許第４，９０６，３５１号明細書は、ＳＡＰＯ、ＥＬＡＰＳＯ、ＭｅＡＰＯ、ＦｅＡＰＯ、ＴｉＡＰＯ、及びＥＬＡＰＯ分子篩からなる群から選択された少なくとも一種類のＮＺＭＳを有効な量で含有し、第VIＢ族及び第VIII族の一種類以上の金属からなる水素化触媒の群から選択されている水素化成分を含有する触媒を用いた水素化脱蝋法を教示している。米国特許第４，９０６，３５１号明細書は、更にその触媒に水素化成分を添加することを教示している。
米国特許第５，２８２，９５８号明細書は、触媒支持体をＰｄ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２、又はＰｔ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２の水溶液からの０．５重量％パラジウム又は白金とイオン交換することにより中間気孔分子篩脱蝋触媒を製造する方法の例を与えている。米国特許第５，２４６，５６６号明細書は、３５％のキャタパル（Catapal）を結合したＳＡＰＯ−１１に、押出し物に０．５％のＰｔをＰｔ（ＮＯ_３）_４Ｃｌ_２・Ｈ_２Ｏとして含浸させることによりＰｔ促進剤を添加することを教示している。米国特許第５，１３９，６４７号明細書は、キャタパルアルミナを結合したＳＡＰＯ−１１の押出し物に、Ｐｄ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２の水溶液を用いて含浸することを教示している。
米国特許第４，７１０，４８５号明細書は、シリコアルミノ燐酸塩分子篩の結晶を、第VIII族金属の水溶性化合物を含有する水性媒体から成長させることを教示している。即ち、分子篩形成溶液に希望の金属の水溶性塩を配合し、次にその反応混合物を水熱処理にかけてシリコアルミノ燐酸塩分子篩結晶を成長させ、得られた生成物を脱水することにより、第VIII族金属を分子篩の気孔内に吸蔵させる。
触媒物質の製造コストは次第に増大しており、改良された活性度及び選択性のために触媒を製造する新しい方法を開発することは非常に重要である。本発明の方法は、非ゼオライト系分子篩含有触媒に関し、従来の触媒製造方法に対する驚くべき改良を与える。

本発明の目的は、炭化水素質供給原料を転化するための活性触媒として、水素化成分を含有する非ゼオライト系分子篩を製造することである。本発明の更に別な目的は、分子篩が大きな微細孔体積を維持するようにして、水素化成分含有非ゼオライト系分子篩を製造することである。本発明の更に別な目的は、分子篩の微細孔体積に殆ど又は全く減少を起こすことなく、非ゼオライト系分子篩含有触媒に水素化成分を添加するための方法を与えることである。

従って、非ゼオライト系分子篩触媒の製造方法において、第一微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩含有粒子を、水素化成分の活性源と一緒にして、第一微細孔体積の少なくとも約７０％である第二微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩触媒粒子を生成させることからなる方法が与えられる。

別の態様として、本発明は、非ゼオライト系分子篩触媒の製造方法において、第一微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩含有粒子を、非水性溶媒に水素化成分の活性源を溶解した溶液と接触させ、第一微細孔体積の少なくとも約７０％である第二微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩触媒粒子を生成するのに充分な温度及び時間で非水性溶媒の実質的に全てを除去することからなる製造方法に関する。

更に本発明により、非ゼオライト系分子篩とマトリックス材料とを一緒にしてＮＺＭＳ含有粒子を形成し、そして前記ＮＺＭＳ含有粒子を、少なくとも一種類の水素化成分の活性源を非反応性溶媒中に含有させたものと接触させることにより製造された触媒が与えられる。

更に本発明により、非ゼオライト系分子篩及び水素化成分からなる触媒粒子において、触媒粒子の重量について、４５μｌ／ｇ、好ましくは５０〜１００μｌ／ｇの範囲の微細孔体積を有する触媒粒子が与えられる。ここで用いられる微細孔体積とは、触媒粒子の気孔構造内に約２０μ以下の有効直径を有する気孔内に含まれる体積に関する。

種々の因子の中で、本発明は、非ゼオライト系分子篩含有触媒粒子を製造するために水素化成分の非水性溶液を用いると、粒子の触媒性能、例えば、潤滑油基礎材料の脱蝋に用いると、その触媒性能を著しく増大すると言う驚くべき発見に基づいている。

［発明の詳細な説明］
本発明では、非ゼオライト系分子篩（ＮＺＭＳ）及び水素化成分からなる触媒粒子を、非ゼオライト系分子篩含有粒子と、水素化成分の活性源の非水性溶液とを接触させることからなる方法により製造する。

非ゼオライト系分子篩は、ＡｌＯ_２及びＰＯ_２四面体から形成され、電気原子価が中性の骨組みを有する微細孔組成物である。米国特許第４，８６１，７４３号明細書参照。非ゼオライト系分子篩には、米国特許第４，３１０，４４０号明細書に記載されたアルミノ燐酸塩（ＡｌＰＯ_４）、シリコアルミノ（ＳＡＰＯ）、金属アルミノ燐酸塩（ＭｅＡＰＯ）、及び非金属置換アルミノ燐酸塩（ＥｌＡＰＯ）が含まれる。異性化触媒として有用な金属アルミノ燐酸塩分子篩は、米国特許第４，５００，６５１号、第４，５６７，０２９号、第４，５４４，１４３号、及び第４，６８６，０９３号明細書に記載されている。非金属置換アルミノ燐酸塩は、米国特許第４，９７３，７８５号明細書に記載されている。本発明の方法は、中間気孔分子篩ＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１、及びＡｌＰＯ−４１の少なくとも一種類を含有する触媒粒子を製造するのに特に有用である。米国特許第４，４４０，８７１号明細書には、一般にＳＡＰＯ系のものが記載されており、特にＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１、及びＳＡＰＯ−４１が記載されている。本発明で用いるのに最も好ましい中間気孔ＳＡＰＯはＳＭ−３であり、それはＳＡＰＯ−１１分子篩の結晶構造内に入る結晶構造を有する。ＳＭ−３の製造及びその独特の性質は、米国特許第４，９４３，４２４号及び第５，１５８，６６５号明細書に記載されている。これらの特許の各々の全体的記載は、全ての目的に対し参考のためここに入れてある。

非ゼオライト系分子篩を形成する方法は、例えば、米国特許第４，４４０，８７１号、第４，７１０，４８５号、及び第４，９７３，７８５号明細書（それらの全体的記載は参考のためここに入れてある）に見出すことができる。非ゼオライト系分子篩は、一般にＡｌＯ_２及びＰＯ_２単位との四面体配位中の酸化物を形成することができるアルミニウム、燐、場合によりアルミニウム及び燐以外の一種類以上の元素の反応性源及び一種類以上の有機テンプレート剤を含む反応混合物から水熱結晶化により合成される。反応混合物を密封加圧容器に入れ、好ましくは少なくとも約１００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の温度で、分子篩生成物の結晶が得られるまで、通常２時間〜２週間の間、自然発生圧力の下で加熱する。結晶化後、それら結晶を分離し、水で洗浄し、空気中で乾燥する。本発明の方法では必須ではないが、分子篩源含有反応混合物を、粒子の８０重量％が８０μより小さい直径を有するように、反応混合物中に存在する全ての粒子の粒径を減少させるのに充分な条件で処理した場合に、優れた性能を有する触媒物質を実現させることができることが見出されている。そのような方法は米国特許第５，２０８，００５号明細書（この全体的記載は参考のためここに入れてある）に記載されている。別の態様として、分子篩の活性源、テンプレート剤、及び緻密なゲルを粒子に形成するのに充分な水からなる緻密なゲル中で非ゼオライト系分子篩を結晶化させてもよい。そのような方法は、米国特許第５，５１４，３６２号明細書（この全体的記載は参考のためここに入れてある）に記載されている。

ＮＺＭＳ含有粒子は、広範な種類の物理的形態に作ることができる。一般的に言って、それら粒子は粉末、粒状物、又は２メッシュ（タイラー）網を通過し、４０メッシュ（タイラー）網上に保持されるのに充分な粒径を有する押出し物のような成形製品の形にすることができる。分子篩を、結合剤と一緒に押出すなどして成形する場合、分子篩は乾燥前に押出してもよく、或は乾燥してから、又は部分的に乾燥してから押出してもよい。

非ゼオライト系分子篩を触媒として製造する際、ＮＺＭＳを、多孔質マトリックス材料及びマトリックス材料の混合物、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、シリカ・アルミナ、シリカ・マグネシア、シリカ・ジルコニア、シリカ・トリア、シリカ・ベリリア、シリカ・チタニア、チタニア・ジルコニア、及び三元組成物、例えばシリカ・アルミナ・トリア、シリカ・アルミナ・チタニア、シリカ・アルミナ・マグネシア、及びシリカ・マグネシア・ジルコニアと複合体にし、ＮＺＭＳ含有粒子を形成してもよい。シリカ、アルミナ、及びシリカ・アルミナ、マトリックスが好ましい。マトリックスはコゲル（cogel）の形にすることができる。結晶子を無機酸化物マトリックス又は結合剤と複合体にするのは、適当な既知の方法によって達成することができ、その場合、結晶子と酸化物マトリックス前駆物質とを、後者を水和状態にしたまま（例えば、水和塩、ヒドロゲル、湿潤ゼラチン状沈澱物、又は乾燥状態、又はそれらの組合せとして）よく混合する。便利な方法は、塩又は塩混合物（例えば、アルミニウム及び珪酸ナトリウム）の水溶液を用いて、水和モノ又は多酸化物ゲル又はコゲルを製造することである。水酸化炭酸アンモニウム（又は同様な塩基）を、酸化物を水和形として沈澱させるのに充分な量で溶液に添加する。次に沈澱物を洗浄して殆どの水溶性塩を除去し、結晶子と完全に混合する。混合物の成形（押出しなどにより）を促進するのに充分な量の水又は潤滑剤を添加する。用途に応じて、粒子中の水の量は広い範囲に亙って変えることができる。粒子は１００％まで非ゼオライト系分子篩にすることができる。マトリックス材料と複合体にした少なくとも一種類の非ゼオライト系分子篩を含む粒子は、一般に約１重量％〜約９９重量％の非ゼオライト系分子篩を含む。好ましい粒子は、約４５重量％〜約９５重量％の非ゼオライト系分子篩を含む。非ゼオライト系分子篩を約７５重量％〜約９０重量％含む粒子が一層好ましい。

ＮＺＭＳ含有粒子中の合成したままのＮＺＭＳは、その内部結晶気孔構造内にその形成で用いた少なくとも一種類の形のテンプレートを含んでいる。一般に、そのテンプレートは分子篩であるが、立体的構造についての考察から、電荷を釣り合わせる陽イオンとして少なくとも幾つかのテンプレートが存在することが可能である。一般にテンプレートは余りにも大きくて分子篩の内部結晶気孔構造を通って自由に動くことができず、後処理法によって、例えば、ＮＺＭＳを約２００℃〜約７００℃の温度でか焼し、テンプレートを熱的に分解するか、又は或る他の後処理法を用いて少なくともテンプレートの一部分を除去することにより、除去することができる。或る場合には、ＮＺＭＳの気孔はテンプレートの移動を可能にするのに充分な大きさを持ち、従って、完全又は部分的なその除去を、ゼオライトの場合に行われているような慣用的脱着法により達成することができる。必須のことではないが、水素化成分をＮＺＭＳに添加する前に、ＮＺＭＳ気孔からテンプレートを除去するのが好ましい。テンプレートが除去された後、ＮＺＭＳを液体又は蒸気状態の水と接触させないようにして保存するのが好ましい。

本発明の方法では、触媒活性の大きな触媒粒子が形成されるのみならず、触媒粒子は大きな微細孔体積を維持する。理論によって拘束されたくないが、本発明の触媒粒子で維持される大きな微細孔体積は、それら粒子の驚くべき高い触媒活性度をもたらす因子の一つになっていると思われる。本発明の方法では、第一微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩含有粒子を、少なくとも一種類の水素化成分の活性源と、前記第一微細孔体積の少なくとも７０％である第二微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩触媒粒子を生ずるのに充分な条件で一緒にする。好ましい非ゼオライト系分子篩含有粒子は、粒子１ｇ当たり少なくとも約５０μｌ、一層好ましくは粒子１ｇ当たり約５０〜約１００μｌの範囲の微細孔体積（即ち、第一微細孔体積）を有する。好ましい触媒粒子は、触媒粒子１ｇ当たり少なくとも４５μｌ、一層好ましくは約４５〜約１００μｌの範囲、更に好ましくは約５０〜約１００μｌの微細孔体積（即ち、好ましい第二微細孔体積）を有する。ここに記載したようにして製造することができる粒子の微細孔体積は、勿論粒子中に存在する分子篩の量に幾らか依存し、即ち、比例的に一層多くの分子篩を含む粒子は、一般にそれに対応して一層高い微細孔体積を有するであろう。

ここで用いる微細孔体積とは、約２０Å以下の有効直径を有する気孔に関する。微細孔体積は、例えば、粒子の試料についての窒素又はアルゴンの物理吸着の標準等温式から適切に決定することができる。物理吸着により微細孔体積を測定する方法は、Ｓ．Ｊ．グレグ（Gregg）及びＫ．Ｓ．Ｗ．シング（Sing）による「吸着、比表面積及び気孔率」（Adsorption, Surface Area and Porosity）〔ロンドン、アカデッミック・プレス社（Academic Press, Inc.）、１９８２〕に記載されている。気孔率を決定するためのα−プロット法についての説明は、特に第９８頁〜第１００頁に記載されている。

本発明により粒子に添加される好ましい水素化成分は、少なくとも一種類の白金又は貴金属金属で、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、及びそれらの混合物を含めたものからなる群から選択されるか、又はニッケル、モリブデン、コバルト、タングステン、チタン、クロム、及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも一種類の卑金属である。白金及び（又は）パラジウムが最も好ましい。貴金属と卑金属とが、同じ触媒系において一般的に用いられないということは、当分野で認められている通りである。触媒活性金属（一種又は多種）についての言及は、元素状、又は酸化物、硫化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩等の如き或る形の金属（一種又は多種）を含むものとする。水素化成分の活性源には、そのような金属の塩及び錯体が含まれる。

水素化成分の活性源は、その活性源を含む非水性溶液からイオン交換又は含浸により非ゼオライト系分子篩粒子に添加する。水素化成分は、水素化転化条件で炭化水素流のような反応流の水素化転化に触媒作用を及ぼすのに充分な量で触媒粒子上に存在する。水素化成分が貴金属である場合、存在することがある結合剤又はマトリックス材料の重量を含めた触媒粒子の全重量に基づき、約０．０５重量％〜約１．５重量％の量でそれは一般に存在するが、この範囲外の効果的な量を用いることもできる。貴金属水素化成分の好ましい有効な量は、約０．３重量％〜約１．２重量％である。水素化成分が卑金属（一種又は多種）である場合、その有効な量は、一般に触媒粒子の全重量に基づき酸化物（一種又は多種）として表して、卑金属約１．０重量％〜約３０重量％以上であろうが、この範囲外の有効な量を用いてもよい。

本発明の方法で有用な溶媒は、水素化成分の活性源が、本発明による触媒粒子の製造に適するように溶解する非反応性溶媒である。非反応性とは、粒子の微細孔体積の減少を殆ど又は全く伴うことなく、ＮＺＭＳ含有粒子に、溶解した水素化成分活性源を添加することができることを意味する。好ましい溶媒は非水性溶媒である。非水性溶媒とは、溶解した水を実質的に含まない液体、即ち不純物量以上の溶解水を含まない、水以外の溶媒を意味する。溶媒中に溶解した水の量は、好ましくは５％より少なく、一層好ましくは１％より少なく、一層好ましくは０．５％より少ない。液体の水と平衡になっている時の少量の水だけを吸収している溶媒が本発明で有用な非反応性溶媒である。液体の水又は水含有雰囲気と接触している時、水を吸収する傾向を示す他の溶媒も有用であるが、それらは水蒸気に曝されることが少なくなるように取扱いに注意する必要があるであろう。純粋な溶媒及び溶媒混合物の両方が本発明の実施で有用であるが、但し溶媒中の水含有量を低い水準に維持するものとする。

好ましい非反応性溶媒は、乾燥及び活性化工程中、触媒粒子の微細孔体積の損失をできるだけ少なくするように選択する。通常、約４０℃より高い沸点を有する溶媒が好ましい。なぜなら、一層低い沸点の溶媒の速い蒸発速度は、水素化成分の適切な分散を妨げる傾向があるからである。望ましい非反応性溶媒は、熱処理工程中に反応して水を形成するか、又は触媒粒子上に炭素付着物を残すような残留物を残すことなく、触媒粒子から容易に除去することができるものである。従って、非水性溶媒は、除去を促進するため、１００℃より低い沸点を有するのが好ましい。別法として、非水性溶媒は、もし１００℃より高い通常の沸点を有するならば、水素化成分の添加に続く加熱工程中の水の形成を防ぐため、溶媒分子の一部分として酸素含有量は最小であるのが好ましい。１００℃より高い沸点の好ましい非水性溶媒は、酸素を含まない分子を５０％より多く、一層好ましくは６０％より多く、更に一層好ましくは７０％より多く含んでいる。

本発明の方法で有用な適当な溶媒の例には、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びそれらのアルキル置換類似体のような芳香族化合物；シクロヘキサン、シクロペンタン、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、及びそれらのアルキル置換類似体のような脂肪族化合物；アセトン、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、及びそれらのアルキル置換類似体のような酸素化溶媒；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、それらのアルキル置換類似体のようなハロゲン化炭化水素；及びＣＨ_３−ＣＦ_２−ＣＨ_２Ｆ、及びそれらのアルキル置換類似体のようなＨＦＣ；が含まれるが、それらに限定されるものではない。アルキル置換類似体の例には、アルキルベンゼン、アルキルシクロヘキサン、アルキルシクロペンタン、アルキルヘキサン、アルキルペンタン、アルキルヘプタン、アルキルノナンで、アルキルがＣＨ_３−、Ｃ_２Ｈ_５−、Ｃ_３Ｈ_７−、及びＣ_４Ｈ_９−の少なくとも一つを指すものが含まれるが、それらに限定されるものではない。

本発明を実施する時、第一微細孔体積を有するＮＺＭＳ含有粒子を、非反応性溶媒に溶解した適当な水素化成分の活性源と接触させる。一般に、ＮＺＭＳ含有粒子を、その溶液と平衡になるのに充分な時間その溶液と接触させ、粒子への水素化成分の分散が最大になるようにする。平衡に到達するには数時間以上必要であろう。このようにして白金及び（又は）パラジウムを水素化成分として用いた時、その水素化成分の分散は、水素化学吸着により決定して、水素／水素化金属原子比としてその分散を決定した場合、屡々７０％より大きく、８０％位の高さになることがあり、９０％にさえなることがある。

水素化成分含有溶液を分子篩含有粒子に添加した後、溶媒を乾燥工程で除去し、次に一般にか焼／活性化工程を行う。溶媒除去のための条件は、水素化成分の大きな分散を達成し、触媒粒子に大きな微細孔体積を達成するように選択する。従って、周囲圧力での除去温度は、溶媒又は溶媒混合物の通常の沸点より少なくとも約１４℃低く（約２５°Ｆ低く）維持し、溶媒の少なくとも約２５体積％が粒子から除去されるまで維持するのが好ましい。触媒粒子への水素化成分の大きな分散を維持するために、本発明の方法に好ましい溶媒は、約４０℃より高く、一層好ましくは約５０℃より高く、最も好ましくは約５５℃より高い通常の沸点を有する。溶媒は乾燥工程中及びか焼工程前に除去し、か焼工程中に溶媒が燃えて水を形成したりしないようにするのが好ましい。

触媒粒子は、最終組成物を触媒活性にするため、活性化処理にかけるのが望ましい。そのような処理は、含有される金属を少なくとも部分的に触媒活性状態へ転化するように、１２１℃〜５９３℃（２５０°Ｆ〜１１００°Ｆ）の大略の範囲にある温度で乾燥材料を加熱することを含んでいる。本発明の好ましい態様では、結合分子篩を、空気のような遊離酸素含有雰囲気中で、約１２１℃〜５９３℃（約２５０°Ｆ〜１１００°Ｆ）の範囲内の温度で約1/4時間〜２４時間処理し、然る後、水素雰囲気中で上記範囲内の温度で処理し、金属含有イオンを少なくとも一部分遊離金属へ還元する。

水素化成分の活性源は、通常非反応性溶媒又は溶媒混合物中に溶解する形になっている。塩及び錯体を含めた水素化成分の有機及び無期化合物の両方が適切な源である。クロロ白金酸は白金の無機源である。水素化成分の特に好ましい源は、一般式：

（式中、Ｒ_１〜Ｒ_６は、独立に、水素、１〜４個の炭素原子を有する炭化水素、及びベンジルから選択され、Ｍは、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、モリブデン、コバルト、タングステン、チタン、及びクロムからなる群から選択される。）
を有するビス（β−ジケトナト）金属（II）錯体である。適当なＲ基の例には、−ＣＨ_３、−ＣＨ_２ＣＨ_３、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_３、−ＯＨ、−ＯＣＨ_３、−ＯＣＨ_２ＣＨ_３、−ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_３、−Ｃ_６Ｈ_５、及び−ＣＦ_３が含まれるが、それらに限定されるものではない。Ｍは、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及びイリジウムからなる群から選択されるのが好ましく、一層好ましくは、Ｍは白金及びパラジウムからなる群から選択される。Ｍが白金であり、Ｒ_１＝Ｒ_２＝Ｒ_３＝Ｒ_４＝−ＣＨ_３、及びＲ_５＝Ｒ_６＝−Ｈである場合、その錯体は２，４−ペンタン二酸白金（II）と呼ばれている（ＣＡＳ：１５１７０−５７−７）。列挙された金属Ｍの幾つかは三価であり、金属錯体の対応するトリス型を有する。

同じく適当な同様な構造体は次の通りである：

従って、非ゼオライト系分子篩触媒粒子を製造するための本発明の方法の特別の態様として、その方法は、第一微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩含有粒子を、水素化成分、好ましくは白金及び（又は）パラジウム含有成分、一層好ましくは２，４−ペンタン二酸白金（II）及び（又は）２，４−ペンタン二酸パラジウム（II）の活性源を非反応性溶媒、好ましくは非水性溶媒、一層好ましくはトルエン、ベンゼン、及び（又は）キシレンに溶解したものを含む溶液と接触させ、第一微細孔体積の少なくとも約７０％、好ましくは少なくとも約８０％である第二微細孔体積を有する触媒粒子を生成するのに充分な温度及び時間で前記非反応性溶媒の実質的に全てを除去することからなる。

本発明の方法を用いて製造される触媒粒子は、供給物の少なくとも９０％が約３１６℃（約６００°Ｆ）より高い沸点を有する場合の炭化水素質供給物を水素化分解することにより中間的留分の炭化水素を選択的に生成させるための方法で用いることができる。水素化分解条件には、一般に約２６０℃（５００°Ｆ）を越え、通常約３１６℃（６００°Ｆ）より高く、好ましくは３１６℃（６００°Ｆ）〜４８２℃（９００°Ｆ）である反応温度が含まれる。水素添加速度は少なくとも約４００標準立方フィート／バレルであるのがよく、通常約１，０００〜約１５，０００標準立方フィート／バレルである。反応圧力は１３．７バール（２００ｐｓｉｇ）を越え、通常約３２．４バール（５００ｐｓｉｇ）〜約２０７バール（３０００ｐｓｉｇ）の範囲内にある。液体空間時速（ＬＨＳＶ）は約１５／時より小さく、好ましくは約０．２〜約１０／時である。この方法は、３１６℃（６００°Ｆ）より高い温度で沸騰するガスオイルのような重質供給原料を、改良された流動点を有する中間留分範囲生成物へ一層選択的に転化することができる。

本発明で製造された触媒粒子は、炭化水素質供給物を脱蝋する方法でも用いることができる。接触脱蝋条件は、用いられる供給物及び希望の流動点に大きく依存する。一般に温度は約２００℃〜約４７５℃、好ましくは約２５０℃〜約４５０℃であろう。典型的には圧力は約１３．７バール〜２０７バール（約２００ｐｓｉｇ〜３０００ｐｓｉｇ）である。液体空間時速（ＬＨＳＶ）は、好ましくは０．１〜２０／時、一層好ましくは約０．２〜約１０／時であろう。

接触脱蝋工程中反応領域中に水素が存在するのが好ましい。水素対供給物比は典型的には約５００〜約３０，０００ＳＣＦ／ｂｂｌ（標準立法フィート／バレル）、好ましくは約１０００〜約２０，０００ＳＣＦ／ｂｂｌである。一般に水素は、生成物から分離され、反応領域へ再循環されるであろう。

この脱蝋方法は、比較的軽質の留分から高沸点原料、例えば、原油自体、還元粗製油、真空塔残渣、循環油、合成粗製油（例えば、頁岩油、タールサンド油等）、ガスオイル、真空ガスオイル、蝋下油、及び他の重質油、のような原料までの範囲の種々の供給原料を脱ワックスするのに用いることができる。本発明の方法の供給原料は、通常パラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族、及び複素環式化合物を含めたＣ_１０ ^＋供給原料であり、供給原料のワックス質の原因になる一層高い分子量のｎ−パラフィン及び僅かに分岐したパラフィンを実質的な割合で含むものであろう。供給原料は、通常約１７７℃（約３５０°Ｆ）より一般に高い沸点を有するであろう。なぜなら、一層軽い油は通常かなりの量のワックス質成分を含むことはないからである。しかし、ガスオイル、ケロセン、及びジェット燃料、潤滑油原料、加熱用油、及び他の流動点及び粘度が或る規定範囲内に維持される必要がある留分を含めた中間蒸留原料の如きワックス質蒸留物原料に対して本方法は特に有用である。潤滑油原料は、一般に２３０℃（４５０°Ｆ）より高く、一層一般的には約３１５℃（６００°Ｆ）より高い沸点を有するであろう。金属、窒素及び硫黄含有量を低下させるように水素処理され、且つ（又は）水素化分解された原料を含めた水素化処理原料は、この種の原料及び他の留分の便利な源である。なぜなら、それらは通常かなりの量のワックス質ｎ−パラフィンを含んでいるからである。本脱蝋法は、供給物が有機窒素（窒素含有不純物）を含む時、実用的に実施することができるが、供給物の有機窒素含有量は５０ｐｐｍｗより小さいのが好ましく、１０ｐｐｍｗより小さいのが一層好ましい。

触媒粒子は、ワックス質供給原料を異性化するのに用いることができる。ワックス質供給原料は、好ましくは約５０％より多いワックス、一層好ましくは約９０％より多いワックスを含む。しかし、高い流動点、一般に約０℃より高く、一層一般的には約１０℃より高い流動点を有するが、ワックス含有量が５０％より低い高度にパラフィン性の供給物も、本発明の方法で用いるのに適している。そのような供給物は、好ましくは約７０％より多いパラフィン系炭素、一層好ましくは約８０％より多いパラフィン系炭素、最も好ましくは約９０％より多いパラフィン系炭素を含むべきである。

本発明の方法で用いるのに適した更に別の供給物の例には、ガスオイル、潤滑油原料、合成油、例えば、フィッシャー・トロプシュ（Fischer-Torpsch）合成によるもの、高流動点ポリαオレフィン、蝋下油、合成ワックス、例えば通常のαオレフィンワックス、スラックワックス、脱オイルワックス、及び微結晶質ワックスが含まれる。蝋下油は、ワックスから油を分離することにより製造する。分離された油が蝋下油と呼ばれている。スラックワックスは、水素化分解した潤滑油又は溶媒精製した潤滑油から得ることができる。水素化分解が好ましい。なぜなら、その方法は窒素含有量を低い値へ減少させることもできるからである。溶媒精製した油から誘導されたスラックワックスでは、窒素含有量を減少させるため脱油を用いることができる。場合により、スラックワックスの水素化処理を、その窒素含有量を低下するために行うことができる。スラックワックスは非常に大きな粘度指数、通常油含有量及びそのワックスが製造された出発材料により１４０〜２００の範囲の粘度指数を有する。従って、スラックワックスは非常に大きな粘度指数、即ち約１２０〜１８０の粘度指数を有する潤滑油を製造するのに極めて適している。

本発明は、低い流動点及び大きな粘度指数の組合せを特徴とする独特の潤滑油生成物を与える。脱蝋中、脱蝋された生成物の流動点は、供給物の流動点に比較して減少する。１０℃より低い流動点が望ましく、０℃より低い流動点が好ましく、約−５℃より低い流動点が一層好ましい。本発明の脱蝋方法では、脱蝋された生成物の粘度指数は脱蝋中ほんの僅かしか影響を受けず、実際脱蝋工程中に増加することが見られている。約９０より大きな粘度指数の脱蝋油生成物が望ましく、約９５より大きな粘度指数が好ましい。しかし、本方法の触媒粒子を用いることにより、粘度指数及び流動点の性質に関して優れた潤滑油が可能になる。これらの条件下で、潤滑油は−２４℃より低く、−６３℃以下位に低くすることも可能な流動点、及び１２５〜１８０、適切には約１３０より大きな粘度指数を特徴とする。

従って、本発明の触媒粒子は、潤滑油を製造する方法で用いることができる。その方法は、（ａ）水素化分解領域中で炭化水素質供給原料を水素化分解して水素化分解された油からなる流出物を得；そして（ｂ）接触脱蝋領域で工程（ａ）からの水素化分解された油を、非ゼオライト系分子篩及び第ＶＩＩＩ族金属、好ましくは白金又はパラジウムからなる触媒粒子により接触脱蝋することからなる。商業的な操作として、水素化分解はその方法で単一工程として行うか、又は最初に脱窒素又は脱硫工程を用いた多段階法として行うことができるが、それらはすべてよく知られている。例えば、ゼオライトＹを用いた典型的な水素化分解法は、米国特許第５，１５８，６６５号明細書（その全体的記載は参考のためにここに入れてある）に記載されている。

潤滑油が製造される炭化水素質供給物は、通常芳香族化合物及び鎖の長さが非常に長い直鎖及び分岐鎖パラフィンを含む。これらの供給物は通常ガスオイル範囲で沸騰する。好ましい供給原料は、正常な沸点範囲が３５０℃〜６００℃の範囲の真空ガスオイル、及び正常な沸点範囲が約４８０℃〜６５０℃の脱アスファルト化残油である。抜頭原油、頁岩油、液化石炭、コークス留分フラッシュ又は熱分解油、大気圧残油、及び他の重質油を用いることもできる。この方法の別の態様は、穏やかな水素化工程で接触水素化仕上げにより、脱蝋水素化分解物を安定化する付加的工程を含む。典型的な水素化仕上げ方法及び触媒についての説明は、米国特許第５，１５８，６６５号明細書に教示されている。

例１
ＳＡＰＯ−１１を、米国特許第５，２０８，００５号の実施例５の方法を用いて製造した。分子篩は、３５％のキャタパルアルミナと結合し、２．５４ｍｍ（１／１０ｉｎ）押出し物に作った。押出し物を１２１℃で３時間乾燥し、４５４℃で４時間空気中でか焼した。

例２
例１で製造した押出し粒子に、気孔充填法により０．５％のＰｔ〔Ｐｔ（ＮＨ_３）_４Ｃｌ_２・Ｈ_２Ｏとして〕を含有する水性溶液を含浸させた。次にそれらを９３℃で２時間、１４９℃で２時間乾燥し、４５４℃で８時間空気中でか焼した。

例３
例１と同様な方法で製造したＳＡＰＯ−１１分子篩を、１５ｇずつ１５％のキャタパルアルミナと一緒にし、２．５４ｍｍ（１／１０ｉｎ）の押出し物（触媒Ｎｏ．Ａｌ）及び１．５９ｍｍ（１／１６ｉｎ）の押出し物（触媒Ｎｏ．Ｃｌ）に作った。それら押出し物を、１０ｍｌのトルエン中に１４５ｍｇのグルタル酸白金（ペンタン二酸白金）（ＣＡＳ：１５１７０−５７−７）を入れた溶液８．４ｍｌと接触させ、各部分を撹拌して分子篩に溶液が均一に分布するようにした。溶液の撹拌速度を調節して２５℃〜３５℃の温度が維持されるようにした。含浸した分子篩試料を回転蒸発器に入れ、室温で乾燥空気流によりパージした。次にそれらを、６０℃に温度をゆっくり上昇させながら回転した。押出し物が乾燥したように見えた後、それらを大きなセラミック蒸発皿に移し、ガス導入口を具えたプログラム可能な炉中に入れた。押出し物を次に２００℃に加熱し、炉を窒素でパージしながら８時間その温度に維持した。次にそれらを窒素流中で冷却した。まだ暖かい（・６０℃）間に炉から取り出し、直ちに気密な瓶の中に入れた。回収した触媒は、触媒Ｎｏ．Ａ２及び触媒Ｎｏ．Ｃ２として記号を付けた。

例４
例１と同様な方法により、１５％のキャタパルアルミナと結合した押出し物を、２．５４ｍｍ（１／１０ｉｎ）の押出し物（触媒Ｎｏ．Ｂｌ）及び１．５９ｍｍ（１／１６ｉｎ）の押出し物（触媒Ｎｏ．Ｄｌ）に作った。例２の方法と同様な方法により、押出し物にＰｔを含浸させ、仕上がった触媒粒子は０．４重量％の白金を含んでいた。回収した触媒には、触媒Ｎｏ．Ｂ２、触媒Ｎｏ．Ｂ３、及び触媒Ｎｏ．Ｄ２の記号を付けた。
微細孔体積についてのアルゴン物理吸着測定を、オムニソープ（OMNISORP）１００−ＣＸ装置で８７°Ｋで行なった。各実験について、１８０ｍｇの重さの試料を３００℃で２時間真空脱ガスした。データー分析をα−プロットを用いて行なった。α値は、コールター・インストルーメンツ（Coulter Instruments）から供給されたＣＰＧ−７５シリカガラスを用いて決定した。試料の微細孔体積及び外部表面積を、α＝０．８〜α＝１．０の線形回帰により推定した。
分散測定は、触媒粒子上の水素化金属に対する水素の化学吸着に基づいていた。各試験触媒の僅かな試料を３０℃で水素で飽和し、５０μｌずつにして添加した。吸着された水素の量（Ａ１）を決定した。次に弱く吸着した水素は、アルゴンで２０分間３０℃で触媒をフラッシュすることにより除去した。触媒粒子に水素を再び飽和し、第二滴定で吸着した水素の量（Ａ２）を決定した。強く吸着した水素の量を（Ａ１−Ａ２）から計算した。次にこの量を試料中に存在する白金の量に関連付けた。
表Ｉは、アルゴン物理吸着測定の結果を示している。それらの結果は、ＳＡＰＯ−１１含有粒子で、白金化合物の非水性溶液を含浸させたものが、特に比較的小さな表面積の差を考慮すると、水性溶媒で含浸させたＳＡＰＯ−１１に比較して、驚く程大きな微細孔体積を維持していたことを示している。この結果は、含浸及び後の乾燥工程中のそのような穏やかな処理条件で微細孔体積に対する大きな影響を考慮すると、特に驚くべきものである。

例５
ＮＺＭＳ含有粒子の非水性含浸と、ＮＺＭＳ含有粒子の水性含浸との両方により調製した触媒を、１３４バール（１９５０ｐｓｉｇ）圧力でワックス状重質供給物を脱蝋することについて試験した。結果を表IIに示す。表IIによれば、非水性含浸により調製した触媒は、約８．３〜１１℃低い（約１５〜２０°Ｆ低い）反応器温度で許容可能な脱蝋生成物を生成した（触媒Ｂ３と触媒Ａ２とを比較し、触媒Ｄ２と触媒Ｃ２とを比較する）。同じ流動点まで実験中（触媒Ｂ３と触媒Ａ２とを比較）、非水性溶媒を用いて調製した触媒では、潤滑油の収率（３７１℃＋収率（７００°Ｆ＋収率））も著しく増大していた。

例６
例１の方法に従って触媒を調製した。触媒粒子は、８５％のＳＡＰＯ−１１と、１５％のキャタパル アルミナマトリックス材料とからなっていた。１試験バッチの触媒粒子に、気孔充填法により、グルタル酸パラジウムをベンゼンに溶解した溶液を含浸させた。触媒粒子の第二のバッチに、気孔充填法により、硝酸パラジウムの水溶液を含浸させた。グルタル酸パラジウムを含浸させた試験バッチの微細孔体積は、硝酸パラジウムを含浸させた試験バッチの微細孔体積よりもかなり大きかった。例５のものと同様な触媒試験は、非水性溶液を用いた例６の方法により調製した触媒粒子が、水性溶液を用いて調製した触媒粒子よりも触媒として優れていたことを示していた。

Claims (2)

1. 非ゼオライト系分子篩触媒の製造方法において、第一微細孔体積を有し、ＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１、ＳＡＰＯ−４１、及びＳＭ−３からなる群から選択される非ゼオライト系分子篩含有粒子を、非水性溶媒中に溶解した水素化成分活性源と接触させ、前記第一微細孔体積の少なくとも７０％である第二微細孔体積を有する非ゼオライト系分子篩触媒粒子を生成させるのに充分な時間及び温度で、非水性溶媒の実質的全てを除去することからなる触媒製造方法。
2. 生成された非ゼオライト系分子篩触媒粒子が、非ゼオライト系分子篩を４５重量％〜９５重量％含む、請求項１に記載の方法。