JP4951208B2 - 結晶固体uvl−1および炭化水素供給物を水素転化/水素化分解するための方法 - Google Patents

結晶固体uvl−1および炭化水素供給物を水素転化/水素化分解するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な結晶構造を有する新規な結晶固体(以下、UVL−1と称する)およびその製造のための方法に関する。
本発明はまた、UVL−1固体を用いる水素化分解/水素転化および水素化精製/水素化処理方法に関する。
新規な結晶固体を目的とする研究が、触媒分野における有意な進歩をひき起こし得る新規なケイ酸塩型生成物の合成に至った。
この結果、特許文献1は、ラメラ化合物(lamellar compound)を脱ラメラ化することによって得られるITQ−6と称される物質を記載する。ラメラ固体を、膨張剤を含む溶液で処理した後、その固体は、機械的攪拌の影響の下または超音波処理によるかのいずれかで脱ラメラ化される。結晶固体ITQ−6は、400m/gを超える高い比表面積を有する。ITQ−6物質は、そのX線回析図によって特徴付けられる。
特許文献2は、特定のか焼処理によって修正されたケイ酸塩を記載する。ラメラ物質は、膨張剤で処理されて、ラメラ(lamellae)を互いに遠ざける。得られた物質は焼成されて、ラメラを互いに分離する。このようにしてラメラの部分的脱ラメラ化が焼成によって得られる。その特許によって記載された操作プロトコルに従って製造された物質のX線回折分光分析(X−ray diffractometry:XRD)によって得られた第一ピークは、17.5Å〜3.4Åの格子面間隔で得られる。
米国特許第6,469,226号 米国特許第5,137,861号
本発明は、新規な結晶構造を有する結晶固体UVL−1と称される新規な結晶固体およびそのような新規な結晶固体を製造する方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記新規な結晶固体を用いた水素化処理/水素化精製方法および水素化分解/水素転化方法を提供することを目的とする。
窒素吸着によって測定された細孔分布は、バレット−ジョイナー−ハレンダ(Barrett−Joyner−Halenda:BJH)モデルを用いて決定された。BJHモデルに従う窒素の吸着脱着等温線は、E P Barrett、L G JoynerおよびP P Halendaによって著された、定期刊行の「The Journal of the American Society」,73,373(1951)に記載されている。本発明の以下の説明において、用語「窒素吸着ボリューム(nitrogen adsorption volume)」は、P/P=0.99(窒素が細孔の全てを満たしたことを認められた圧力)に関して測定されたボリュームを意味する。「中間窒素脱着直径(mean nitrogen desorption diameter)」は、中間窒素脱着直径に満たない全ての細孔が窒素等温線の脱着分岐(branch)について測定された細孔ボリューム(Vp)の50%を構成するような直径として定義される。
用語「表面吸着」は、吸着等温線分岐について測定された表面積を意味する。参照は、例えば、「Memoires Societe Royale des Science de Liege,6thseries,volume1,no4,pp169〜209(1971)」におけるA Leclouxによる文献に案出され得る。
本発明の複数の固体を特徴付けるために用いられた技術は、X線回折である。以下の説明では、粉末X線分析は、反射モードで操作する回折計を用いて行われ、銅放射線(波長1.5406Åおよび1.5444Å)を用いるバックモノクロメーター(back monochromator)を備えたものである。格子面間隔dは、ブラッグ(Bragg)関係(2d(hkl)・sin(θ)=n・λ)を用いる角位置から演算された。角2θによって表された回折ピークの位置から、ブラッグ関係を用いて、サンプルの特性格子面間隔 hkl を計算した。dhklの測定誤差Δ(dhkl)は、ブラッグ関係によって、2θの測定によって得られた絶対誤差Δ(2θ)の関数として推定された。±0.2°の絶対誤差Δ(2θ)は、共通して受け入れられる。
hklの各値に対する相対強度Irelは、対応する回折ピークの高さから測定された(ここで、vs=very strong;m=medium;w=weak;s=strong;mw=medium weak;vw=very weak)。相対強度I/Iは、100の値がX線回折図の最も強いピークに割り当てられる相対強度スケールに対して与えられた(vw<15;15≦w<30;30≦mw<50;50≦m<65;65≦s<85;vs≧85)。
本発明の固体は、Bruker MSL 400分光計および4mmプローブを用いる固体27Al NMR MAS分光計によって分析された。サンプルの回転速度は、11kHzのオーダーであった。アルミニウムNMRは、能力的に3種のアルミニウムを区別し得る;それらの化学置換は、以下に示される。
100〜40ppm、アルミニウムは、四配位されたAlIVである;
40〜20ppm、アルミニウムは、五配位されたAlである;
20〜−100ppm、アルミニウムは、六配位されたAlVIである。
アルミニウム原子は、四極核である。特定の分析条件下(弱い高周波場:30kHz、低い角運動量:π/2および水飽和したサンプル)でのマジック角度回転(magic angle spining)核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance:NMR)(MAS NMR)は、定量的技術である。MAS NMRスペクトルのデコンポジション(decomposition)は、異なる種の定量に直接的につなげ得る。スペクトルの化学置換は、1M硝酸アルミニウム溶液に対してオフセットされる。アルミニウムのシグナルは、0ppmである。AlIVおよびAlに対する100〜20ppm(領域1に対応する)、およびAlVIに対する20〜−100ppm(領域2に対応する)のシグナルを、積算するために選択した。
以下の説明では、用語「八面体AlVIの比率」は、領域2/(領域1+領域2)の比率を意味する。
固体の酸性度は、赤外吸収分光(infrared absorptionspectroscopy:IR)によって測定され得る。IRスペクトルは、ハップ−ジェンセルタイプのアポジゼーション(Happ−Gensel type apodisation)について4cm−1の分解能を有するニコレ型710(Nicolet type710)干渉計を用いて記録された。サンプル(10mg)は、自立ペレット(self−supported pellet)に押圧され、そして、元の位置の分析セル(in situ analysis cell)に配置された(25〜550℃、IR光線に整列しない炉、10−6mbarの高真空)。ペレットの直径は、13mmであった。
サンプルは、物理吸着水(physisorbed water)を除去し、触媒の表面を部分的に脱水酸化して、作動触媒の酸性度の典型的な画像を提供するために以下のように前処理された。:
・25℃から400℃までの3時間にわたる昇温;
・10時間400℃の一定温度の段階;
・400℃から25℃までの3時間にわたる降温
塩基性のプローブ(ピリジン)が、続いて、25℃、飽和圧力で吸着され、それから、以下の複数の工程において熱脱着された。:
・150℃、1時間、高真空;
・250℃、1時間、高真空;
・350℃、1時間、高真空。
スペクトルは、前処理の終了時および100秒の蓄積期間による伝達モードにおける各脱着工程において25℃で記録された。スペクトルは、等質量(iso−mass)(そして、この結果、等厚(iso−thickness)であると仮定される)になった(正確に10mg)。
ルイス部位の数は、最大のものが約1450cm−1であり、いくつかの肩部(shoulder)も含まれるピークの表面積に比例する。ブレンステッド部位の数は、最大のものが約1545cm−1であるピークの表面積に比例する。(ブレンステッド部位の数)/(ルイス部位の数)の比率は、上記2つのピークの表面積の比率に等しいと推定される。一般に、25℃におけるピークの表面積が用いられた。この比率B/Lは、概して、前処理の終了時に25℃で記録されたスペクトルから計算された。
本発明は、新規な結晶構造を有する結晶固体UVL−1と称される新規な結晶固体に関する。この新規な結晶構造は、X線回折図における特定ピークの存在によって特徴付けられる。
結晶固体UVL−1は、少なくとも下記表1に記載されたピークを含むX線回折図を有する。
Figure 0004951208
そして、以下の一般式によって定義された酸化物のモルにより無水化合物として表現される化学組成を有し、
(XO):(Y:(Z2/nO)
ここで、
Xは、SiおよびGeによって形成された群から選択された少なくとも一つの四価元素を示し、好ましくは、Siであり、場合によってはGeおよびSiの混合物であり、Yは、Al、B、CrおよびGaから選択された少なくとも一つの三価元素を示し、好ましくは、Alであり、Zは、少なくとも一つの結合価nを有するカチオンを示し、好ましくは、Ni、Zr、Co、Cu、Nb、Ti、EuおよびInから選択され、好ましくは、Ni、Co、またはTiであり、より好ましくは、Niであり、
そして、ここで、
nは2〜4であり、mはYのモル数を示し、ここで、mは0〜0.2であり、好ましくは、0〜0.05であり、pは、Z2/nOのモル数を示し、0〜0.2であり、好ましくは、0〜0.05である。
本発明によると、第1の好ましい実施では、Xは、ケイ素であり、Yはアルミニウムであり、本発明の結晶固体UVL−1は、この結果、結晶性アルミノケイ酸塩(aluminosilicate)である。前記結晶性アルミノケイ酸塩に対するX線回折図は、表1に記載された回折ピークの全てと、角2θにおいて9.34°、12.5°、13.4°、22.35°、25.70°、34.00°の、さらなるピークとを有する。アルミノケイ酸塩型の結晶固体UVL−1は、少なくとも下記表2に示されるピークを含むX線回折図を有する。
Figure 0004951208
前記結晶性アルミノケイ酸塩のNMR分析は、アルミニウムは全て四面体の形態であること、すなわち、アルミニウムは、物質の骨組に挿入されていることを示す。アルミニウムに対するシグナルは、四面体アルミニウムの特徴である50ppmにピークを有する。
本発明によると、第2の好適な実施形態では、Xは、ケイ素であり、Zは、コバルトであり、本発明の結晶固体UVL−1は、この結果、結晶性のコバルトケイ酸塩である。前記結晶性コバルトケイ酸塩に対するX線回折図は、表1に記載された回折ピークの全てを有する。コバルトケイ酸塩型の結晶固体UVL−1は、少なくとも下記表3に示されたピークを含むX線回折図を有する。
Figure 0004951208
本発明によると、第3の好適な実施形態では、Xはケイ素であり、Zは、ニッケルであり、本発明の結晶固体UVL−1は、この結果、結晶性ニッケルケイ酸塩である。前記結晶性ニッケルケイ酸塩に対するX線回折図は、表1に記載された回折ピークの全てを有する。ニッケルケイ酸塩型の結晶固体UVL−1は、少なくとも下記表4に示されるピークを含むX線回折図を有する。
Figure 0004951208
本発明によると、第4の好適な実施形態では、Xは、ケイ素であり、Zは、チタンであり、本発明の結晶固体UVL−1は、この結果、結晶性チタンケイ酸塩である。前記結晶性チタンケイ酸塩に対するX線回折図は、表1に記載された回折ピークの全てを有する。チタンケイ酸塩型の結晶固体UVL−1は、少なくとも下記の表5示されるピークを含むX線回折図を有する。
Figure 0004951208
本発明の結晶固体のBET表面積は、80m/g超であり、好ましくは、150〜700m/gであり、より好ましくは、200〜600m/gである。
固体の酸性度は、IR分光計によって測定されてもよいが、比率B/L(ブレンスレット部位の数/ルイス部位の数)の値からも演算される。
本発明はまた、本発明の固体を用いる水素化処理/水素化精製方法および水素化分解/水素転化方法に関する。
本発明の触媒を製造するための好ましい方法は、以下の工程を含む。
a)ラメラ結晶固体を合成する工程。前記合成は、例えば、下記により実施され得る。
・少なくとも一種の四価金属Xの供給源、場合によっては1以上の他の金属Yの供給源、場合によっては1以上の他の金属Zの供給源、アルカリ金属L、有機テンプレートHおよび水を混合すること;
−Xは、SiおよびGeによって形成された群から選択される少なくとも一種の四価元素、好ましくは、Si、場合によってはGeおよびSiの混合物を示す。金属Xは、酸化物、水酸化物、硝酸塩またはその他の形態(例えば、SiO、GeO)で混合物に組み込まれ得る。Xがケイ素である好ましい場合には、シリカ源は、ケイ酸塩、シリカゲル、コロイド様シリカ(colloidal silica)および/またはケイ酸であってもよい。;
−Yは、Al、B、CrおよびGaから選択される少なくとも一種の三価元素、好ましくはAlを示す。Yがアルミニウムである場合には、アルミニウムの供給源は、例えば、AlまたはAl(NOであり得る。
−Zは、少なくとも一種の結合価nを有するカチオンを示し、好ましくは、Ni、Zn、Co、Cu、NbおよびEuから選択され、好ましくは、Ni、Co、Tiである。金属Zは、酸化物、水酸化物、炭酸塩または他の化合物の形態(Ni(CHCOO)、Zn(CHCOO)、Co(CHCOO)、Cu(CHCOO)、Nb、Ti(EtO)、Eu(CHCOO)等)で混合物に組み込まれてもよい。;
−Lは、リチウム、カリウム、ナトリウムおよびカルシウムによって形成された群から選択される。ナトリウムが好ましい。;
−Hは、第四級アンモニウム基および/またはアミン基および/またはアルコール基を有する有機テンプレートである。好ましくは、Hはアミノアルコールである。
−混合物は、好ましくは、下記組成を有する。
(XO):(Y:(Z2/nO):(LOH:(HO):(H)
・nは2〜4である。
・mは0〜0.2、好ましくは、0〜0.05である。
・pは0〜0.2、好ましくは、0〜0.05である。
・qは厳密に0より大きく1未満であり、好ましくは、0.1〜0.6である。
・rは概して10より大きい。
・sは0.05〜3、好ましくは、0.2〜1である。
・高温度(100〜200℃、好ましくは、135〜175℃)を維持すること。
・結晶構造を得るために必要な合成期間(1〜20日、好ましくは、2〜10日)。
得られた固体の水熱結晶化は、当業者に既知の任意の方法を用いて、好ましくは、オートクレーブ内で実施される。反応混合物は、結晶化の間、激しく攪拌される等されてもよい。好ましくは、前記工程終了後に得られた結晶性ラメラ固体は、マガディアイト(magadiite)型である。
b)結晶固体は、ろ過等の当業者に既知の任意の方法を用いて混合物から分離される。固体は、水(好ましくは、脱イオン水)で洗浄され、その後、50〜150℃、好ましくは、60〜100℃、概して、12〜30時間乾燥される。乾燥は、好ましくは、大気圧で実施されるが、加圧下で実施されてもよい。
c)固体は、その後、当業者に既知の任意の方法を用いてラメラの間に膨張剤が組み込まれ得る操作条件の下で、膨張剤を含む溶液で処理される。前記処理は、膨張剤を組み込むことによってラメラ間の距離を増加させ得る。膨張剤を含む溶液を用いるこの処理の例は、米国特許第6,469,226号に記載されている。
用いられ得る膨張剤の例は、第4級アルキルアンモニウム、すなわち、例えば、オクチルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムまたはテトラプロピルアンモニウムの水酸化物および/または塩化物および/または臭素化物から選択される。
d)膨張した固体は、その後、少なくとも部分的に脱ラメラ化される。前記脱ラメラ化処理は、膨張剤を含む溶液で処理された固体に適用される。
用語「脱ラメラ化処理」は、ラメラ間の相互作用力を実質的に低減して、ラメラ間の凝集力を破壊し、ラメラを互いに分離し、そして、ラメラを分散させ得る任意の処理を意味する。
脱ラメラ化処理は、好ましくは、機械的処理(激しい攪拌)または超音波の使用または上記定義の範囲内の当業者に既知の任意の他の方法である。
膨張された固体の懸濁液は、水と膨張固体との重量比率が4〜200:1、好ましくは、10〜100:1、より好ましくは、20〜60:1の水中で製造される。この懸濁液は、制御された方法を用いて振動されて、少なくとも部分的に、膨張した固体を脱ラメラ化する。
上記に定義された脱ラメラ化は、当業者に既知の任意の脱ラメラ化方法を用いて実施され得る。
好ましくは、脱ラメラ化は、機械的に(例えば、強い攪拌により)、または、超音波による処理によって実施される。
脱ラメラ化は、上記処理の一つまたは複数の前記処理様式の組み合わせを用いて懸濁液を処理することによって、0.5〜100時間、好ましくは、1〜20時間、実施され得る。
部分的な脱ラメラ化処理でさえ系がゲル化する原因となることがあり、これは、懸濁液のろ過を困難にする。この目的のために、脱ラメラ化処理の後に酸処理を実施して、懸濁液の凝集(flocculation)を促進してもよい。凝集剤(概して、HCl、HNOまたは酢酸等の酸)を加えて、分散された固体の回収を促進してもよい。
e)得られた脱ラメラ化された固体は、80〜150℃の温度で乾燥されてもよい。
f)固体は、その後、300〜800℃の温度、好ましくは、400〜600℃の温度で焼成されてもよい。焼成処理(calcining treatment)は、概して、ガス流(例えば、空気、酸素)の中で実施される。
本発明はまた、上記製造方法によって得られた結晶固体に関する。
得られた物質は、UVL−1と称される。前記物質は、少なくとも表1に記されたピークを含むX線回折図を有する。
本発明はまた、本発明の固体を触媒組成物として用いる水素化分解/水素転化方法に関し、前記方法は、緩和な水素化分解から高圧水素化分解に至る圧力および転化領域を包含する。用語「緩和な水素化分解」は、低圧(概して、2〜6MPa)で操作する穏やかな転化(概して、40%未満)を意味する。
一般に、本発明の固体を組成物として用いる触媒は、炭化水素留分を処理するために用いられる。本発明の固体を組成物として用いる触媒は、有利には、炭化水素留分を水素化分解および/または水素転化するために用いられる。
本発明の固体を組成物として用いる触媒はまた、少なくとも一種の水添脱水素元素(hydrodehydrogenatin element)(概して、VIBおよびVIII族からの少なくとも一種の元素、通常は、VIB族からの少なくとも一種の元素およびVIII族からの少なくとも一種の非貴金属元素(non noble elemnt))を含む。
本発明の固体を組成物として用いる触媒は、単独で、単一または複数の固定触媒床(catalytic beds)において、1以上の反応器において、単流水素化分解スキーム(once−through hydrocracking scheme)において、未転化フラクションの液体再循環を伴うかまたは伴わないで、場合によっては、本発明の固体の上流に配置された水素化精製固体と共同して用い得る。
本発明の固体を組成物として用いる触媒は、単独で、1以上の沸騰床反応器(ebullated bed reactor)において、単流水素化分解スキーム(once−through hydrocracking scheme)において、未転化のフラクションの液体再循環を伴うかまたは伴わないで、場合によっては、本発明の固体の上流の固定床(fixed bed)または沸騰床反応器に配置された水素化精製触媒と共同して用い得る。
沸騰床反応器は、使い古した触媒の回収および新しい触媒の毎日の追加により操作して、安定な触媒の活性を保持する。
所与の工程において2つの反応地帯間に中間分離を有する2工程の水素化分解スキームでは、本発明の固体を組成物として用いる触媒は、本発明の固体の上流に配置された水素化精製触媒と併用してもしなくてもよい1つまたは2つの反応器において用いられてもよい。
水素化精製するための操作条件(温度、圧力、水素循環速度および1時間ごとの空間速度等)は、供給物の性質、所望の生成物の品質および精製者に利用可能な施設に応じて広く変更し得る。水素化分解触媒は、水素の存在下で、上記の供給物と、200℃を超える温度、通常は250〜480℃、有利には、320〜450℃、好ましくは、330〜435℃の温度で、1MPaを超える圧力、通常は、2〜25MPa、好ましくは、3〜20MPaで、0.1〜20h−1、好ましくは、0.1〜6h−1、より好ましくは、0.2〜3h−1の1時間毎の空間速度で接触され、導入される水素量は、(水素のリットル数)/(炭化水素のリットル)の容量比が、80〜5000L/L、通常は、100〜2000L/Lになるようにする。
本発明の方法に用いられるこれらの操作条件は、通過毎に、340℃未満、好ましくは、370℃未満の沸点を有する生成物への、15%を超える、より好ましくは、20〜95%の転化を達成し得る。
本発明はまた、本発明の固体を触媒組成物として用いる水素化精製および水素化処理方法に関する。
本発明の固体を組成物として用いる触媒は、石油留分、石炭留分、または、天然ガスから製造された炭化水素等の炭化水素供給物の水素化精製および水素化処理のために、より詳細には、芳香族化合物および/またはオレフィン化合物および/またはナフテン化合物および/またはパラフィン化合物を含む炭化水素供給物の水素添加、開環、水添脱窒素化、水添脱酸素化、水添脱芳香族化、水添脱硫化および水添脱金属化のために用いられ、前記供給物は、金属および/または窒素および/または酸素および/または硫黄を含んでいてもよい。
より詳細には、水素化精製および水素化処理方法に用いられる供給物は、ガソリン、ガス油、真空ガス油、大気圧残渣(atmosphiric residues)、真空残渣(vacuum residues)、大気圧蒸留物、真空蒸留物、重油燃料(heavy fuels)、石油(oil)、ろうおよびパラフィン、廃油(spent oil)、脱歴残渣(deasphalted residues)または原油、熱または触媒転化方法からの供給物およびそれらの混合物である。それらは、概して、硫黄、酸素および窒素および/または少なくとも一種の金属等のヘテロ原子を含む。
上記に要約したように、本発明の固体を組成物として用いる触媒は、多数の水素化または水素化処理用途に用いられてもよい。本発明の個体を組成物として用いる触媒はまた、少なくとも一種の水添脱水素化元素(概して、VIBおよびVIII族からの少なくとも一種の元素、通常は、VIB族からの少なくとも一種の元素およびVIII族からの少なくとも一種の非貴金属元素)を含む。
通常の操作条件が前記方法に適用され得る。:180〜450℃(好ましくは、250〜440℃)の温度、0.5〜30MPa(好ましくは、1〜18MPa)の圧力、0.1〜20h−1(好ましくは、0.2〜5h−1)の1時間毎の空間速度、50L/L〜2000L/Lの水素/供給物比(液体供給物の容量当たりの水素の容量として表現され、標準的な温度および圧力条件の下で測定される)。
以下の実施例は、本発明を例示する。しかしながら、本発明の範囲を限定するものではない。
(実施例1)
(本発明による固体S1の製造および形成)
97重量%のtrans−4−アミノシクロヘキサノールおよびシリカ(Ludox AS−40(Aldrichにより市販))を含む溶液を、塩基性の水酸化ナトリウムNaOH溶液(98重量%)、水およびAlカチオンに下記表6に記載されるモル組成を用いて加えた。
Figure 0004951208
混合物を2時間にわたって激しく攪拌した。次いで、均質化した後、混合物をテフロン内張容器に移し、次いで、これをテフロン・オーブン内に置き、続いて、これを、オートクレーブ内に置いた。
オートクレーブを、オーブン内で3日間150℃で加熱した。合成の間、オートクレーブを連続的に攪拌した。得られた結晶生成物をろ過し、脱イオン水で洗浄し(中性のpHを達成するように)、次いで、60℃で終夜乾燥した。
得られた結晶生成物は、Si/Al比が50であるラメラマガディアイト型化合物であった。次いで、この生成物を、膨張剤を含む溶液で、この膨張剤がラメラ間に組み込まれることを可能にする操作条件の下で処理した。
以下の重量組成を有する組成物が製造された。:20重量%のヘキサデシルトリメチルアンモニウム、8重量%のテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(脱イオン水により作られる)。
得られた結晶固体を、次の比率にて前記溶液に導入した。:1gの結晶生成物、30gの溶液。
得られた懸濁液を、還流下に激しく攪拌しながら16時間95℃に維持した。続いて、懸濁液を、得られた固体から液相が分離するまで水で洗浄した。得られた膨張された固体を、次いで、脱ラメラ化した。
以下の脱ラメラ化処理を、膨張剤を含む溶液により処理された固体に適用した。
膨張された固体を、脱イオン水で着手した。:膨張された固体のgあたり、45gの脱イオン化水。
激しい攪拌後の得られた懸濁液を、1時間、以下の条件下に超音波で処理した。:周波数50Hzおよび50ワットの電力の超音波。この懸濁液に、pHが2に達するまで6M HCl酸性溶液を加えた。超音波による処理後の得られた懸濁液を遠心分離した(12000rpmで20分)。得られた固体を、脱イオン水で洗浄した(中性のpHになるまで)。得られた固体を、100℃で16時間乾燥し、次いで、580℃7時間焼成した。
このようにして、アルミノケイ酸塩固体UV−1が得られた。
アルミノケイ酸塩固体UVL−1の回折図を図1に示す。この結晶性アルミのケイ酸塩に対するX線回折図は、表1に記載された回折ピークの全てと、角度2θにおける9.34°、12.5°、13.4°、22.35°、25.70°および34.00°のさらなるピークとを有する。
得られたアルミノケイ酸塩型の固体UVL−1は、以下の特徴を有していた。
・比表面積(specific surface area);230m/g
・Si/Al比(原子吸光によって取得):50
27Al NMRスペクトル(図2)によって示されるように、アルミニウムの全ては、四面体配位であった。
・ブレンステッドおよびルイス酸性度(ピリジン吸収をIRで追求することによって決定される)。その結果を下記表7に示す。
Figure 0004951208
(実施例2)
(Co金属を有する本発明による固体S2の製造および形成)
97重量%のtrans−4−アミノシクロヘキサノールおよびシリカ(Ludox AS−40(Aldrichにより市販))を含む溶液を、塩基性の水酸化ナトリウムNaOH溶液(98重量%)、水およびCoカチオンに、下記表8に記載されたモル組成を用いて加えた。
Figure 0004951208
混合物を2時間激しく攪拌した。次いで、均一化後に混合物をテフロン内張容器に移し、次いで、これをテフロンオーブン内に配置し、次いで、これを、オートクレーブ内に配置した。
オートクレーブをオーブン内において3日間150℃で加熱した。合成の間、オートクレーブを連続的に攪拌した。得られた結晶生成物をろ過し、脱イオン水で(中性のpHに達するように)洗浄し、次いで、60℃で終夜乾燥した。
得られた結晶性の生成物は、Si/Co比が50であるラメラマガディアイト型化合物であった。次いで、この生成物を、膨張剤を含む溶液で、この膨張剤がラメラの間に組み込まれることを可能にする操作条件の下で処理した。
以下の重量組成を有する組成物が製造された。:20重量%のヘキサデシルトリメチルアンモニウム、8重量%のテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(脱イオン水により作られる)。
得られた結晶性生成物を、以下の比率で前記溶液に導入した。:1gの結晶性生成物、30gの溶液。
得られた懸濁液を、環流下に激しく攪拌しながら16時間95℃に維持した。続いて、懸濁液を、液層が得られた固体から分離するまで水で洗浄した。次いで、得られた膨張された固体を、脱ラメラ化した。
以下の脱ラメラ化処理が膨張剤を含む溶液で処理された固体に適用された。
膨張された固体は、脱イオン水で着手された。:膨張された固体のgあたり、45gの脱イオン水。
激しく攪拌した後の得られた懸濁液を、以下の条件下に1時間超音波で処理した。:周波数50Hzおよび電力40ワットでの超音波。6M HCl酸性溶液を、pHが2に達するまで、この懸濁液に加えた。超音波で処理した後の得られた懸濁液を、遠心分離した(12000rpmで20分)。得られた固体を脱イオン水で(中性のpHまで)洗浄した。得られた固体を100℃16時間乾燥し、次いで、580℃7時間焼成した。
このようにして固体UVL−1が得られた。
UVL−1コバルトケイ酸塩型固体の回折図を図3に示す。
得られた固体UVL−1は、以下の特徴を有していた。
・比表面積:214m/g
・蛍光X線分光法(x−ray fluorescence spectrometry:XF)によって得られたSi/Co原子比:50
(実施例3)
(Ti金属を有する本発明による固体S2の製造および形成)
97重量%のtrans−4−アミノシクロヘキサノールおよびシリカ(Ludox AS−40(Aldrichにより市販))を含む溶液を、塩基性の水酸化ナトリウムNaOH溶液(98重量%)、水およびTiカチオンに、下記表9に記載されたモル組成を用いて加えた。
Figure 0004951208
混合物を、2時間激しく攪拌した。次いで、均一化の後、混合物をテフロン内張容器に移し、次いで、これを、テフロンオーブン内に配置し、次いで、これを、オートクレーブ内に配置した。
オートクレーブをオーブン内において3日間150℃で加熱した。合成の間、オートクレーブを連続的に攪拌した。得られた結晶性生成物をろ過し、脱イオン水で(中性のpHに達するように)洗浄し、次いで、60℃で終夜乾燥した。
得られた結晶性の結晶生成物は、Si/Ti比が100であるラメラマガディアイト型の化合物であった。次いで、この生成物を、膨張剤を含む溶液で、膨張剤がラメラの間に組み込まれることを可能にする操作条件の下に処理した。
以下の重量組成を有する組成物が製造された。:20重量%のヘキサデシルトリメチルアンモニウム、8重量%のテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(脱イオン水によって作られる)。
得られた結晶性生成物を、以下の比率で上記溶液に導入する。:1gの結晶性生成物、30gの溶液。
得られた懸濁液を、環流下激しく攪拌しながら16時間95℃に維持した。続いて、液相が得られた固体から分離するまで懸濁液を水で洗浄した。次いで、得られた膨張された固体を脱ラメラ化した。
以下の脱ラメラ化処理が、膨張剤を含む溶液で処理された固体に適用された。
膨張された固体は、脱イオン水において着手された。:膨張された固体のgあたり、45gの脱イオン水。
激しい攪拌の後に得られた懸濁液を、以下の条件下に1時間超音波で処理した。:周波数50Hz、電力50ワットでの超音波。pHが2に達するまで、6M HCl酸性溶液をこの懸濁液に加えた。超音波処理後の得られた懸濁液を、遠心分離した(12000rpmで20分)。得られた固体を、脱イオン水で(中性のpHまで)洗浄した。得られた固体を100℃で16時間乾燥し、次いで、580℃で7時間焼成した。
このようにして、固体UVL−1が得られた。
チタンを含む固体UVL−1の回折図を図4に示す。
得られた固体UVL−1は、以下の特徴を有していた。
・比表面積;160m/g
・原子吸光によって得られたSi/Ti原子比:100
(実施例4)
(Ni金属を有する本発明による固体S4の製造および形成)
97重量%のtrans−4−アミノシクロヘキサノールおよびシリカ(Ludox AS−40(Aldrichにより市販))を含む溶液を、塩基性水酸化ナトリウムNaOH溶液(98重量%)、水およびNiカチオンに、下記表10に記載されたモル組成を用いて加えた。
Figure 0004951208
混合物を、2時間激しく攪拌した。次いで、均一化した後の混合物を、テフロン内張容器に移し、次いで、これを、テフロンオーブン内に配置し、次いで、これを、オートクレーブ内に配置した。
オートクレーブをオーブン内で3日間150℃に加熱した。合成の間、オートクレーブを連続的に攪拌した。得られた結晶性生成物をろ過し、脱イオン水で(中性のpHに達するように)洗浄し、次いで、60℃で終夜乾燥した。
得られた結晶性生成物は、Si/Ni比が50であるラメラマガディアイト型の化合物であった。次いで、この生成物を、膨張剤を含む溶液で、この膨張剤がラメラの間に組み込まれることを可能にする操作条件の下で処理した。
以下の重量組成を有する組成物が製造された。:20重量%のヘキサデシルトリメチルアンモニウム、8重量%のテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(脱イオン水で作られる)。
得られた結晶性生成物を以下の比率で前記溶液に導入した。:1gの結晶性生成物、30gの溶液。
得られた懸濁液を、環流下、激しく攪拌しながら16時間95℃に維持した。続いて、懸濁液を、液相が得られた固体から分離するまで水で洗浄した。次いで、得られた膨張された固体を脱ラメラ化した。
以下の脱ラメラ化処理が膨張剤を含む溶液で処理された固体に適用された。
膨張された固体を、脱イオン水において着手した。:膨張された固体のgあたり45gの脱イオン水。
激しい攪拌後の得られた懸濁液を、以下の条件の下、1時間超音波で処理した。:周波数50Hz、電力50ワットでの超音波。pHが2に達するまで6M HCl酸性溶液をこの懸濁液に加えた。超音波で処理した後の得られた懸濁液を遠心分離した(12000rpmで20分)。得られた固体を、脱イオン水で(中性のpHまで)洗浄した。得られた固体を100℃で16時間乾燥し、次いで、580℃で7時間焼成した。
このようにして固体UVL−1が得られた。
ニッケルを含む固体UVL−1の回折図を図5に示す。
得られたニッケルケイ酸塩型の固体UVL−1は、以下の特徴を有していた。
・比表面積:188m/g
・原子吸収によって得られたSi/Niの原子比:50
(実施例5)
(本発明による固体S1に対する触媒活性試験)
本発明のアルミノケイ酸塩型の固体S1を、n−ヘキサデカンを水素化分解することによって評価した。
実施例1に記載されたプロトコールを用いて製造された、Si/Al=50であるアルミノケイ酸塩型の固体S1を、ヘキサクロロ白金酸の溶液に含浸させた。乾燥含浸(dry impregenation)後に得られた白金含有量は、1重量%だった。
参照触媒を、シリカ含有量が25重量%である市販のASA−25 シリカ−アルミナから製造した。ASA−25 シリカ−アルミナを、ヘキサクロロ白金酸の溶液で乾燥含浸し、1重量%の白金含有量を得た。
次いで、乾燥含浸された各触媒を、100℃で3時間乾燥し、マッフル炉(muffle furnace)中500℃で3時間焼成した。
得られたPt/S1触媒およびPt/ASA−25触媒を、n−ヘキサデカン(n−C16)を水素化分解することによって評価した。水素化分解試験を、連続流通系(固定床反応塔)において実施した。触媒を、元の位置(in situ)で還元した後、水素化分解試験を実施した。還元を、大気圧下、純粋なHの連続流(触媒1gあたり150cm・min−1)内において150℃2時間実施した。水素化分解試験を、4.0MPaの全圧、300℃の温度で、水素およびn−ヘキサデカンの流れ(H2/n−C16モル比:90、n−ヘキサデカン流速:3.5g/g(触媒))の中で、実施した。得られた結果を、表11に示す。本発明の固体S1から製造された触媒は、n−C16に対して、シリカ−アルミナから製造された触媒を用いて得られた活性よりもより高い転換活性を有していた。本発明の固体S1から製造された触媒は、生成物を分解することに対して、シリカ−アルミナから製造された触媒を用いて得られた選択性よりも実質的により高い選択性を有していた。本発明の触媒S1は、シリカ−アルミナから製造された触媒を用いて得られた活性より高いn−C16の水素化分解活性を有していた。
Figure 0004951208
本発明は、触媒分野に関し、本発明による新規な結晶固体を組成物として用いる触媒は、多数の水素化または水素化処理用途に用いることができ、緩和な水素化分解から高圧水素化分解に至る圧力および転化領域を包含する水素化分解/水素転化方法、および水素化精製および水素化処理方法に適用できる。
アルミノケイ酸塩固体UVL−1の回折図を示すグラフである。 実施例1によるアルミニウムの全てが四面体配位であることを示す、27Al NMRスペクトルである。 UVL−1コバルトケイ酸塩型固体の回折図を示すグラフである。 チタンを含む固体UVL−1の回折図を示すグラフである。 ニッケルを含む固体UVL−1の回折図を示すグラフである。

Claims (22)

  1. 少なくとも下記表に記載されたピークを含むX線回折図を有し、
    Figure 0004951208
    酸化物のモルに関し無水化合物として表現された以下の化学組成を有し、
    (XO):(Y:(Z2/nO)
    ここで、
    Xは、SiおよびGeによって形成された群から選択される少なくとも一種の四価元素を示し、Yは、Al、B、Cr、Gaから選択される少なくとも一種の三価元素を示し、Zは、少なくとも一種の結合価nを有するカチオンを示し、
    そして、ここで、
    nは2〜4であり、mは0〜0.2であり、pは0〜0.2である、結晶固体UVL−1。
  2. mおよびpが0〜0.05である、請求項1に記載の結晶固体UVL−1。
  3. 四価元素Xがケイ素である、請求項1または2に記載の結晶固体UVL−1。
  4. 三価元素Yがアルミニウムである、請求項1〜3のいずれか1つに記載の結晶固体UVL−1。
  5. 結合価nを有するカチオンZが、Ni、Zr、Co、Cu、Nb、Ti、EuおよびInによって形成された群から選択される、請求項1〜4のいずれか1つに記載の結晶固体UVL−1。
  6. 結合価nを有するカチオンZがNiである、請求項1〜5のいずれか1つに記載の結晶固体UVL−1。
  7. Xがケイ素であり、Yがアルミニウムであり、少なくとも以下のピークを含むX線回折図を有する、請求項1または2に記載の結晶固体。
    Figure 0004951208
  8. Xがケイ素であり、Zがコバルトであり、少なくとも以下のピークを含むX線回折図を有する、請求項1または2に記載の結晶固体。
    Figure 0004951208
  9. Xがケイ素であり、Zがニッケルであり、少なくとも以下のピークを含むX線回折図を有する、請求項1または2に記載の結晶固体。
    Figure 0004951208
  10. Xがケイ素であり、Zがチタンであり、少なくとも以下のピークを含むX線回折図を有する、請求項1または2に記載の結晶固体。
    Figure 0004951208
  11. 80m/gより大きいBET比表面積を有する、請求項1〜10のいずれか1つに記載の結晶固体UVL−1。
  12. 150〜700m/gのBET比表面積を有する、請求項11に記載の結晶固体UVL−1。
  13. 200〜600m/gのBET比表面積を有する、請求項12に記載の結晶固体UVL−1。
  14. 請求項1〜13のいずれか1つに記載の結晶固体を製造するための方法であって、
    a)少なくとも一種の四価金属Xの供給源、場合により1以上の他の金属Yの供給源、場合により1以上の他の金属Zの供給源、アルカリ金属L、有機テンプレートHおよび水を混合することによってラメラ結晶固体を合成する工程
    (Xは、SiおよびGeによって形成された群から選択される少なくとも一種の四価元素を示し、
    Yは、Al、B、CrおよびGaによって形成された群から選択される少なくとも一種の三価元素を示し、
    Zは、少なくとも一種の結合価nを有するカチオンを示し、
    Lは、リチウム、カリウム、ナトリウムおよびカルシウムによって形成された群から選択され、
    Hは、第四級アンモニウム基および/またはアミン基および/またはアルコール基を有する有機テンプレートであり、;
    混合物は、以下の組成を有し、
    (XO):(Y:(Z2/nO):(LOH:(HO):(H)
    (nは2〜4であり、
    mは0〜0.2であり、
    pは0〜0.2であり、
    qは厳密に0より大きく1未満であり、
    rは概して10より大きく、
    sは0.05〜3であり、)
    合成温度は100〜200℃であり、合成期間は1〜20日間である)と、
    b)結晶固体を分離し、水で洗浄し、および50〜150℃で乾燥する工程と、
    c)膨張剤を含む溶液で結晶固体を処理する工程と、
    d)膨張された固体を少なくとも部分的に脱ラメラ化する工程と
    を包含する、方法。
  15. 工程d)の脱ラメラ化処理は、単独でまたは組み合わせて実施される、機械的処理および超音波処理から選択される手段を用いて実施される、請求項14に記載の製造方法。
  16. 工程d)の脱ラメラ化処理の次に、酸処理を行う、請求項14または15に記載の製造方法。
  17. 80〜150℃の温度で乾燥するための工程e)が、工程d)の脱ラメラ化処理の次に行われる、請求項14〜16のいずれか1つに記載の製造方法。
  18. 300〜800℃の温度で実施される焼成する工程f)が、乾燥工程の次に行われる、請求項17に記載の製造方法。
  19. 工程a)において得られたラメラ結晶固体は、マガディアイト型である、請求項14〜18のいずれか1つに記載の製造方法。
  20. 請求項14〜19のいずれか1つに記載の方法によって得られた結晶固体。
  21. 請求項1〜13のいずれか1つに記載の結晶固体または請求項14〜19のいずれか1つに従って製造された結晶固体を用いる水素化分解/水素転化方法。
  22. 請求項1〜13のいずれか1つに記載の結晶固体または請求項14〜19のいずれか1つに従って製造された結晶固体を用いるn−ヘキサデカンの水素化分解方法。
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