JP5022903B2 - アルミノシリケートドープ触媒および炭化水素供給材料処理の改良法 - Google Patents
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Description
下記記載において、用語「比表面積」は、「The Journal of the American Siciety」,60,309(1938)に記載されたBRUNAUER−EMMETT−TELLER法を用いて確立されたASTM D 3663−78による窒素吸着によって測定されるBET比表面積を意味する。
・100〜40ppm−四配位タイプのアルミニウム,AlIV;
・40〜20ppm−五配位タイプのアルミニウム,AlV;および
・20〜−100ppm−六配位タイプのアルミニウム,AlVI。
Q4サイト:4個のSi(またはAl)に結合させられたSi;
Q3サイト:3個のSi(またはAl)および1個のOHに結合させられたSi;
Q2サイト:2個のSi(またはAl)および2個のOHに結合させられたSi。
・25℃から300℃への3時間にわたる昇温;
・10時間にわたる300℃での等温;
・300℃から25℃への3時間にわたる降温。
・2時間にわたる高減圧下での25℃;
・1時間にわたる高減圧下での100℃;
・1時間にわたる高減圧下での200℃;
・1時間にわたる高減圧下での300℃。
より正確には、本発明は、
・周期律表の第VIB族および第VIII族からの元素によって形成される群から選択される少なくとも1種の水素化脱水素元素;
・ドーピング元素としての0.01〜6%のリン(場合によっては、ホウ素および/またはケイ素と組み合わされる);前記触媒は、水銀多孔度測定法により測定される総容積細孔容積0.35〜0.74ml/gを有する;および、
・アルミナ−シリカをベースとする非ゼオライト性の担体
を含む触媒に関する。該アルミナ−シリカは、以下の特徴を有する:
・シリカの百分率は、5〜95重量%、好ましくは10〜80重量%、より好ましくは20〜60重量%であり、一層より好ましくは、シリカの百分率は、厳格に25重量%超かつ50重量%未満、さらにより好ましくは厳格に25重量%超かつ42重量%未満であり;
・ナトリウム含有量は0.03重量%未満であり;
・水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積は、0.45〜0.96ml/gであり;
・多孔度は、
i)40〜150Åの径を有し、かつ、80〜140Å(好ましくは80〜120Å)の平均細孔径を有するメソ孔の容積が総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の30〜80%を示し;
ii)500Å超の径を有するマクロ孔の容積が総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の15〜80%を示し;
iii)有利には、250Å超の径を有する細孔の容積が総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の20〜80%、好ましくは25〜60%、より好ましくは少なくとも30%を示す
ようになっており;
・BET比表面積は、100〜550m2/g、好ましくは150〜500m2/g、より好ましくは350m2/g未満、一層より好ましくは250m2/g未満であり;
・X線回折図は、アルファ、ロー、カイ、エータ、ガンマ、カッパ、シータおよびデルタのアルミナからなる群に含まれる遷移アルミナの少なくとも1つの主要特徴ピークを少なくとも含む。
本発明の触媒において用いられるアルミナ−シリカは、好ましくは、ミクロンスケールで均一なアルミナ−シリカであって、カチオン性の不純物(例えばNa+)の含有量が0.1重量%未満、好ましくは0.05重量%未満、より好ましくは0.025重量%未満であり、アニオン性の不純物(例えば、SO4 2−、Cl−等)の含有量が1重量%未満、好ましくは0.5重量%未満、より好ましくは0.1重量%未満のものである。
・BET比表面積は、100〜550m2/g、好ましくは150〜500m2/g、より好ましくは350m2/g未満、一層より好ましくは250m2/g未満であり;
・水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積は0.45〜0.96ml/gであり;
・多孔度は、
i)40〜150Åの径を有し、かつ、80〜140Å(好ましくは80〜120Å)の平均細孔径を有するメソ孔の容積が上記のような総細孔容積の30〜80%、好ましくは40〜70%を示し、
ii)500Å超、好ましくは1000〜10000Åの径を有するマクロ孔の容積が、総細孔容積の15〜80%を示し、より好ましくは、マクロ孔の容積は、総細孔容積の少なくとも35%を示し;
iii)有利には、250Å超の径を有する細孔の容積が、総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の20〜80%を示し、好ましくは総細孔容積の25〜60%、より好ましくは総細孔容積の少なくとも30%を示す;
ようになっている。
上記のように、本発明の触媒は、下記を含む:
・カチオン性不純物:該カチオン性不純物の含有量は、好ましくは0.1重量%未満、より好ましくは0.05重量%未満、一層より好ましくは0.025重量%未満である;用語「カチオン性の不純物含有量」は、総アルカリ含有量を意味する;
・アニオン性不純物:該アニオン性不純物の含有量は、好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満、一層より好ましくは0.1重量%未満である;
・周期律表の第VIB族および第VIII族からの元素によって形成される群から選択される少なくとも1種の水素化脱水素元素;
・第VIB族金属(単数種または複数種);該金属の含有量は、金属の形態または酸化物の形態で、好ましくは1〜50重量%、好ましくは1.5〜35重量%、より好ましくは1.5〜30重量%である;
・第VIII族金属:該金属の含有量は、金属形態または酸化物形態で、好ましくは0.1〜30重量%、好ましくは0.2〜25重量%、より好ましくは0.2〜20重量%である;
・触媒上に担持されるドーピング元素としての0.01〜6重量%のリン(用語「ドーピング元素」は、上記のアルミノシリケート担体の調製後に導入される元素を意味する);場合によっては、リンは、ホウ素および/またはケイ素と組み合わされる;それ故に、リンおよびホウ素、またはリン、ホウ素およびケイ素の組み合わせが、ドーピング元素として用いられ得る;ホウ素および/またはケイ素元素が触媒上に存在する場合、酸化物形態で計算されるホウ素およびケイ素の含有量は、0.01〜6重量%、好ましくは0.1〜4重量%、より好ましくは0.2〜2.5重量%である;
・場合による、少なくとも1種の第VIIB族元素(好ましくは、マンガン等);該元素の含有量は、酸化物または金属の形態の化合物の重量で0〜20%、好ましくは0〜10%である;
・場合による、少なくとも1種の第VB族元素(好ましくは、ニオブ等);該元素の含有量は、酸化物または金属形態の化合物の重量で0〜40%、好ましくは0〜20%であり;
・本発明の触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.35〜0.74ml/g、好ましくは0.4〜0.6ml/gである;総細孔容積値の低減は、触媒密度の増加(これによって、反応器のより重要な充填が可能になる)、したがって、処理装置の流れの増加につながる;さらに、より小さい装置において高密度触媒の使用の利益を上げることが可能であることが分かる;このような触媒を使用すると、より多くの原料油が転化され得るように既存装置を開発利用することが可能になる。
・有利には、本発明の触媒は、フッ素を含まない;
・触媒の沈降充填密度(SPD)は、触媒の多孔度の特徴に起因して、一般的には0.7g/cm3超であり、好ましくは0.7〜0.9g/cm3である;
本発明の触媒は、以下を含む:
・アルミナ−シリカをベースとする非ゼオライト性担体;該アルミナ−シリカは次の特徴を有する;
・・シリカの百分率は、5〜95重量%、好ましくは10〜80重量%、より好ましくは20〜60重量%であり、一層より好ましくは、シリカの百分率は、厳格に25重量%超かつ50重量%未満、さらにより好ましくは厳格に25重量%超かつ42重量%未満である:
・・ナトリウム含有量は、0.03重量%未満である;
・・水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積は、0.45〜0.96ml/gである;
・・多孔度は、
i)40〜150Åの径を有し、かつ、80〜140Å(好ましくは80〜120Å)の平均細孔径を有するメソ孔の容積が、上記のような総細孔容積の30〜80%、好ましくは40〜70%を示し;
ii)500Å超、好ましくは1000〜10000Åの径を有するマクロ孔の容積が、総細孔容積の15〜80%、好ましくは30〜60%を示し、より好ましくは、マクロ孔容積は、総細孔容積の少なくとも35%を示し;
iii)有利には、250Å超の径を有する細孔の容積が、総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の20〜80%を示し、総細孔容積の好ましくは25〜60%、より好ましくは少なくとも30%を示す;
ようになっており;
・・BET比表面積が、100〜550m2/g、好ましくは150〜500m2/g、より好ましくは350m2/g未満、一層より好ましくは250m2・g未満であり;
・・X線回折図は、ロー、カイ、カッパ、エータ、ガンマ、シータおよびデルタのアルミナからなる群に含まれる遷移アルミナの少なくとも1つの特性主要ピークを少なくとも含み、好ましくは、ガンマ、エータ、シータおよびデルタのアルミナからなる群に含まれる遷移アルミナの少なくとも1つの主要特徴ピークを少なくとも含み、一層より好ましくは、1.39〜1.40Åの範囲のdおよび1.97〜2.00Åの範囲のdを有するピークを含む。
本発明の触媒の酸性度および水素化性能は、モデル分子の混合物についての触媒試験:トルエンの水素化およびシクロヘキサンの異性化によって評価され得る。
全圧:6.0MPa
トルエンの圧力:0.38MPa
シクロヘキサンの圧力:1.55MPa
水素の圧力:3.64MPa
H2Sの圧力:0.22MPa
触媒容積:40cc
供給材料の流量:80cc/h
毎時空間速度:2L/L・h−1
水素の流量:36L/h
硫化および試験の温度:350℃(3℃/分)
液体流出物サンプルは、ガスクロマトグラフィーによって分析された。未転化トルエン(T)のモル濃度および水素化生成物:メチルシクロヘキサン(MCC6)、エチルシクロペンタン(EtCC5)およびジメチルシクロペンタン(DMCC5)の濃度の測定は、トルエン水素化度XHYDが計算されることを可能にした。XHYDは
XHYD(%)=100*(MCC6+EtCC5+DMCC5)/(T+MCC6+EtCC5+DMCC5)
として定義される。
本発明の触媒は、当業者に知られるあらゆる方法を用いて調製され得る。
担体は、高純度アルミナ−シリカによって構成されるか、または、前記アルミナ−シリカをバインダ、例えばシリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、粘土、酸化チタン(TiO2)、酸化ホウ素(B2O3)、ジルコニア(ZrO2)、該バインダの任意の混合物等と混合した結果であり得る。好ましいバインダは、シリカおよびアルミナであり、より好ましくは、当業者に知られる全ての形態のアルミナ、例えばガンマアルミナである。触媒担体中のバインダの量は0〜40重量%、より特定的には1〜40重量%、より好ましくは5〜20重量%である。しかしながら、担体がバインダを含まずアルミナ−活性成分のみによって構成される本発明の触媒が好ましい。
触媒は、当業者に知られるあらゆる技術を用いてアルミナ−シリカを成形することによって得られてよい。成形は、例えば、押出、ペレット化、油滴凝固法、回転板造粒(rotating plate granulation)または当業者に知られる任意の他の方法によって行われ得る。
乾燥は、当業者に知られるあらゆる技術を用いて行われる。
担体の性質、特に上記のようなその均一性を向上させるために合成後処理が行われてよい。
一般的に、本発明の触媒は概して水素の存在下での炭化水素留分の処理のために用いられ、その際の温度は200℃以上、圧力は1MPa超、空間速度は、0.1〜20h−1、導入される水素の量は、水素(リットル)/炭化水素(リットル)の容積比が80〜5000L/Lであるようにされる。
供給材料を注入する前に、本発明の方法において用いられる触媒は、好ましくは、硫化処理を経て、少なくとも部分的に、金属種が硫化物に変換されて、その後に、処理されるべき供給材料と接触させられる。この硫化活性化処理は当業者に周知であり、文献に既に記載されているあらゆる方法を用いて、現場内、すなわち、反応器内または現場外で行われてよい。
上記の本発明の方法によって非常に多岐にわたる供給材料が処理され得、一般的に、それらは、340℃超で沸騰する化合物を少なくとも20容積%、通常は、少なくとも80容積%含有する。
供給材料が樹脂および/またはアスファルテンタイプの化合物を含有する場合、最初に、水素化分解または水素化処理触媒とは異なる触媒または吸着剤の床上に供給材料を通すことが有利である。
温度、圧力、水素再循環、毎時空間速度等の操作条件は、幅広く、供給材料の性質、産物の所望の品質および精油所において利用可能な設備に応じて変動し得る。水素化分解/水素化転化触媒または水素化処理触媒は、一般的には、水素の存在下に、上記の供給材料と接触させられ、その際の温度は、200℃超、通常250〜480℃、有利には320〜450℃、好ましくは330〜435℃、圧力は1MPa超、通常2〜25MPa、好ましくは3〜20MPaであり、空間速度は、0.1〜20h−1、好ましくは0.1〜6h−1、好ましくは0.2〜3h−1であり、導入される水素の量は、水素(L)/炭化水素(L)の容積比が80〜5000L/L、通常100〜2000L/Lであるようにされる。
本発明の触媒を用いる水素化分解/水素化転化法は、マイルド水素化分解から高圧水素化分解に至る圧力および転化範囲にわたる。用語「マイルド水素化分解」は、一般的には40%未満の中程度の転化をもたらし、一般的には2〜6MPaの低圧で操作する水素化分解を意味する。
単流水素化分解は、一般的に、最初に、供給材料の深在(deep)水素化脱窒素および脱硫を目的とする深在水素化精製を含み、その後に、これは適切に、特に、水素化分解触媒がゼオライトを含む場合に水素化分解触媒に送られる。供給材料のこの深在水素化精製は、供給材料のより軽質なフラクションへの制限された転化率のみを引き出し、これは、不十分であり、このため、より活性な水素化分解触媒を用いて完了させられなければならない。しかしながら、2タイプの触媒の間に分離が行われないことが留意されるべきである。反応器からの流出物の全体が、水素化分解触媒上に適宜に注入され、形成された産物の分離のみがこの後に行われる。この種の水素化分解である単流水素化分解は、供給材料のより深在性の転化のために未転化フラクションを反応器に再循環させることを含む変形例を有する。
本発明の触媒がゼオライト性水素化分解触媒、例えば、Yゼオライトベースとするものの上流で用いられる場合、高シリカ重量含有量を有する触媒、すなわち、触媒組成物を形成する担体中に20〜80重量%、好ましくは30〜60重量%のシリカ含有量を有するものが用いられる。それはまた、有利には、水素化精製触媒と関連して用いられ得、水素化精製触媒は、本発明の触媒の上流に配置される。
本発明の触媒は、単独で、1以上の反応器において用いられ得る。
本発明の触媒はまた、水素化精製帯域、アンモニアの部分的な除去を可能にする帯域(例えばホットフラッシュ(hot flash)による)、および水素化分解触媒を含む帯域を含む単流水素化分解法において用いられ得る。中間留分および場合によってはオイルベースの産出のために一工程で炭化水素供給材料を水素化分解するためのこの方法は、水素化精製を含む少なくとも1つの第一反応帯域と、少なくとも1つの第二反応帯域を含む。第二反応帯域では、第一反応帯域からの流出物の少なくとも一部の水素化分解が行われる。この方法はまた、第一帯域を出る流出物からのアンモニアの不完全な分離を含む。この分離は、有利には、中間ホットフラッシュを用いて行われる。第二反応帯域での水素化分解は、供給材料中に存在する量より低い量のアンモニアの存在下、好ましくは1500重量ppm未満、より好ましくは1000重量ppm未満、一層より好ましくは800重量ppm未満の窒素下に行われる。本発明の触媒は、好ましくは、水素化分解反応帯域において、本発明の触媒の上流に配置される水素化精製触媒と組み合わせてまたは組み合わせずに用いられる。本発明の触媒は、ゼオライト触媒の上流または下流で用いられ得る。ゼオライト触媒の下流で、HPAまたはHPA前駆体は転化され得る。
本発明の触媒は、水素化分解法であって、該方法は、
・水素化精製の第一反応帯域;該帯域において、供給原料は少なくとも1種の水素化精製触媒と接触させられる;該触媒は、標準活性試験において、シクロヘキサン転化度が10重量%未満である;および、
・水素化分解の第二反応帯域;該帯域において、水素化精製工程からの流出物の少なくとも一部が、少なくとも1種のゼオライト水素化分解触媒と接触させられる;該触媒は、標準活性試験において、シクロヘキサン転化度が10重量%超である;
を含み、本発明の触媒は、2つの反応帯域の少なくとも一方に存在する、方法において用いられ得る。
二段階水素化分解は、単流法の場合のような供給材料を水素化精製することを目的とするが、該供給材料の転化率(一般的には、40〜60%程度)を引き出すことも目的とする第一段階を含む。第一段階からの流出物は、次いで、分離(蒸留)を経る。これは通常中間分離と称される。この分離は、未転化フラクションから転化産物を分離することを目的とする。二段階水素化分解法の第二段階では、第一段階において転化されていない供給材料のフラクションのみが処理される。この分離は、二段階水素化法が、中間留分(灯油+ディーゼル)において、単流法より選択性であることを可能にする。実際に、転化産物の中間分離は、第二段階において水素化分解触媒上でそれらをナフサおよびガスに「過剰分解」することを回避する。さらに、第二段階において処理される供給材料の未転化フラクションは、一般的に、極少量のNH3並びに窒素含有有機化合物を、一般的には20重量ppm未満、さらには10重量ppm未満で含有することが留意されるべきである。
(実施例1:触媒C1(本発明に合致しない)の調製)
担体Aは、60重量%のAl2O3および40重量%のSiO2の化学組成を有するアルミナ−シリカであった。そのSi/Al比は0.6であった。そのナトリウム含有量は、100〜120重量ppm程度であった。押出物は、1.6mm径の円筒状であった。その比表面積は320m2/gであった。その総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.81cm3/gであった。その細孔分布は、双峰性であった。メソ孔領域において、4〜15nmに幅広いピークが観察され、細孔分布dV/dDにおいて7nmに最大を有し、平均細孔径(水銀多孔度測定法によって測定される)は105Åであった。40〜150Åの径を有するメソ孔の容積は0.48cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約59%を示す。500Å超の径を有する担体マクロ孔の容積は0.26cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約32%を示す。250Å超の径を有する細孔の容積は0.29cm3/gであり、この容積は総細孔容積の約36%を示す。
触媒C2は、ホウ酸アンモニウム[(NH4)2B4O7・4H2O]およびRhodiaからのRhodorsil EP1エマルジョンの形態のシリコーンオイルを含有する溶液を用いる触媒C1の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.32重量%であった。最終のWO3の含有量は23.7重量%であった。最終のB2O3含有量は3.2重量%であった。最終の再含浸SiO2含有量は2.1重量%であった。
触媒C3は、ホウ酸アンモニウム[(NH4)2B4O7・4H2O]を含有する溶液を用いる触媒C1の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.4重量%であった。最終のWO3含有量は24.25重量%であった。最終のB2O3含有量は3.2重量%であった。
触媒C4は、RhodiaからのRhodorsil EP1エマルジョンの形態のシリコーンオイルを含有する溶液を用いる触媒C1の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.4重量%であった。最終のWO3含有量は24.25重量%であった。最終の再含浸SiO2含有量は2.0重量%であった。
触媒C5は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O40・4H2Oであり、ニッケル塩は硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のP2O5含有量は1.9重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.45ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.808g/cm3である。
触媒C6は、ホウ酸アンモニウム[(NH4)2B4O7・4H2O]およびRhodiaからのRhodorsil EP1エマルジョンの形態のシリコーンオイルを含有する溶液を用いる触媒C5の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.32重量%であった。最終のWO3含有量は23.7重量%であった。最終のP2O5含有量は1.8重量%であった。最終のB2O3含有量は3.2重量%であった。最終の再含浸SiO2含有量は2.1重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.44ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は、0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.83g/cm3である。
触媒C7は、ホウ酸アンモニウム[(NH4)2B4O7・4H2O]を含有する溶液を用いる触媒C5の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.4重量%であった。最終のWO3含有量は24.25重量%であった。最終のP2O5含有量は1.84重量%であった。最終のB2O3含有量は3.2重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.44ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.82g/cm3である。
触媒C8は、RhodiaからのRhodorsil EP1エマルジョンの形態のシリコーンオイルを含有する溶液を用いる触媒C5の乾式含浸によって得られた。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.4重量%であった。最終のWO3含有量は24重量%であった。最終のP2O5含有量は1.82重量%であった。最終の再含浸SiO2含有量は2.1重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.44ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.81g/cm3である。
触媒C9は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O14・4H2Oであり、ニッケル塩は硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。P2O5含有量は7重量%であった。
触媒C10は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O40・4H2Oであり、ニッケル塩は、硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のP2O5含有量は0.6重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.44ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.808g/cm3である。
触媒C11は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O40・4H2Oであり、ニッケル塩は硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のP2O5含有量は2.5重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.45ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.81g/cm3である。
触媒C12は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O40・4H2Oであり、ニッケル塩は硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のP2O5含有量は2.6重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.46ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.83g/cm3である。
触媒C13は、タングステンおよびニッケルの塩およびリン酸H3PO4を含む水溶液を用いる担体Aの乾式含浸によって得られた。担体Aは、押出物の形態であり、上記の特徴を有していた。タングステン塩は、メタタングステン酸アンモニウム(NH4)6H2W12O40・4H2Oであり、ニッケル塩は、硝酸ニッケルNi(NO3)2・6H2Oであった。水飽和雰囲気下周囲温度での熟成の後、含浸させられた押出物は、120℃で終夜乾燥させられ、次いで、乾燥空気中500℃でか焼された。最終のNiO含有量は3.5重量%であった。最終のWO3含有量は25重量%であった。最終のP2O5含有量は3.5重量%であった。触媒の総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.44ml/gである。500Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.10ml/gである。250Å超の径を有する触媒細孔の容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.13ml/gである。沈降充填密度(SPD)は0.83g/cm3である。
担体Bは、70重量%のAl2O3および30重量%のSiO2の化学組成を有するアルミナ−シリカである。そのSi/Al比は0.37であった。そのナトリウム含有量は、100重量ppm程度であった。押出物は、1.6mmの径の円筒状であった。その比表面積は300m2/gであった。その総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.7cm3/gであった。その細孔分布は、双峰性であった。メソ孔領域において、4〜15nmに幅広いピークが観察され、多孔度分布dV/dDにおいて7nmに最大を有しており、平均細孔径(水銀多孔度測定峰によって測定される)は90Åである。40〜150Åの径を有するメソ孔の容積は0.51cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約72%を示す。500Å超の径を有する担体のマクロ孔の容積は0.145cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約20%を示す。250Å超の径を有する細孔の容積は0.17cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約24%を示す。
担体Cは、81重量%のAl2O3および19重量%のSiO2の化学組成を有するアルミナ−シリカであった。そのSi/Al比は0.2であった。そのナトリウム含有量は、100重量ppm程度であった。押出物は、1.6mm径の円筒状であった。その比表面積は300m2/gであった。その総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)は0.61cm3/gであった。その細孔分布は双峰性であった。メソ孔領域において、4〜15nmに幅広いピークが観察され、これは、多孔度分布dV/dDにおいて7nmに最大を有しており、平均細孔径(水銀多孔度測定峰によって測定される)は85Åである。40〜150Åの径を有するメソ孔の容積は0.45cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約74%を示す。500Å超の径を有する担体マクロ孔容積は0.10cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約16%を示す。250Å超の径を有する細孔の容積は0.13cm3/gであり、この容積は、総細孔容積の約21%を示す。
減圧蒸留液の水素化分解を行うために、調製が実施例1〜15において記載された触媒C1〜C15が用いられた。該減圧蒸留液は、下記の主要な特徴を有していた:
供給材料の性質 減圧蒸留液
20℃での密度 0.904
硫黄,重量% 2.2
窒素,重量ppm 620
模擬蒸留:
SD:初留点,℃ 345
SD:5%点,℃ 368
SD:10%点,℃ 375
SD:50%点,℃ 402
SD:90%点,℃ 428
SD:終留点,℃ 467
触媒C1〜C15は、1つの固定移動床反応器を含み、底部から頂部に流体が移動する(上昇流)パイロット装置により本発明の方法を用いて利用された。
全圧 14MPa T=400℃
毎時空間速度(HSV)=0.65h−1
触媒の性能は、380℃未満の沸点を有する産物への正味の転化率、中間留分(150〜380℃留分)についての正味の選択率および中間留分フラクション中の軽油収率/灯油収率の比率として表された。それらは、模擬蒸留の結果から誘導された。
NC380℃=[(380℃− 流出物の%)−(380℃− 供給材料の%)]/[100−[(380℃− 供給材料の%)]
であると推測された。ここで、
380℃− 流出物の%=流出物中の380℃より低い沸点を有する化合物の重量含有量、および
380℃− 供給材料の%=供給材料中の380℃より低い沸点を有する化合物の重量含有量
である。
GS=[(150−380流出物のフラクション)]/(380℃− 流出物の%)]
として規定される。
触媒C3およびC4(それぞれ、ドーピング元素としてホウ素およびシリカのみを含有する)は、触媒C5(ドーピング元素としてリンのみを含有する)よりも中間留分についての選択性に劣ることに注意することは興味深い。さらに、中間留分のフラクションにおいて、軽油/灯油の比は、触媒C5により得られた比より低い。
表2は、リンのみを含有し、それ故にこれも本発明による触媒C12およびC13と比較して本発明による触媒C5、C10およびC11について中間留分における選択性(70.5重量%)および軽油/灯油比(1.5)が特に高いことを示す。
表2には、厳格に25%超かつ50%未満の範囲で選択された含有量のシリカを含有する担体を有する触媒は、選択性および軽油/灯油比の点で向上した触媒性能を示し、本発明の目的による中間留分の製造に特に適していることが示されている。
Claims (38)
- 周期律表の第VIB族および第VIII族からの元素によって形成される群から選択される少なくとも1種の水素化脱水素元素と、リン酸化物ベースで0.6〜2.5重量%のリンと、アルミナ−シリカをベースとする非ゼオライト性担体とを含み、水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積が0.35〜0.74ml/gである炭化水素供給材料の水素化分解/水素化転化または水素化処理用の触媒であって、
該アルミナーシリカは、
・シリカの百分率が5〜95重量%であり;
・ナトリウム含有量が0.03重量%未満であり;
・水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積が0.45〜0.96ml/gであり;
・多孔度が、
i)40〜150Åの径を有し、かつ、80〜140Åの平均細孔径を有するメソ孔の容積が、水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積の40〜70%を示し;
ii)500Å超の径を有するマクロ孔の容積が、水銀多孔度測定法によって測定される総細孔容積の30〜60%を示す
ようになっており;
・BET比表面積が100〜550m2/であり;
・X線回折図は、アルファ、ロー、カイ、エータ、ガンマ、カッパ、シータおよびデルタのアルミナからなる群に含まれる遷移アルミナの少なくとも1つの主要特徴ピークを少なくとも含む
という特徴を有する、触媒。 - シリカの百分率は、厳格に25重量%超かつ50重量%未満である、請求項1に記載の触媒。
- シリカの百分率は、厳格に25重量%超かつ42重量%未満である、請求項2に記載の触媒。
- 水銀多孔度測定法によって測定される触媒の総細孔容積は、0.4〜0.6ml/gである、請求項1〜3のいずれか1つに記載の触媒。
- 沈降充填密度は、0.7g/cm3超である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の触媒。
- リンの含有量は、酸化物の重量で0.6〜4%である、請求項1〜5のいずれか1つに記載の触媒。
- リンの含有量は、酸化物の重量で0.6〜2.5%である、請求項6に記載の触媒。
- 触媒は、ホウ素および/またはケイ素をも含む、請求項1〜5のいずれか1つに記載の触媒。
- モリブデンおよびタングステンをベースとする、請求項1〜8のいずれか1つに記載の触媒。
- ニッケルおよびタングステンをベースとする、請求項1〜9のいずれか1つに記載の触媒。
- 固体27Al MAS NMR分析によって測定される八面体AlVIの比率が50%超である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の触媒。
- アルミナ−シリカは、30〜50%のQ2サイト(ここでは、1つのSi原子は、SiまたはAlの2原子と、2つのOH基と結合させられる)を含み、さらに、10〜30%のQ3サイト(ここでは、1つのSi原子は、SiまたはAlの3原子と1つのOH基と結合させられる)を含む、請求項1〜11のいずれか1つに記載の触媒。
- 担体は、アルミナ−シリカによって構成される、請求項1〜12のいずれか1つに記載の触媒。
- 担体は、1〜40重量%のバインダを含む、請求項1〜13のいずれか1つに記載の触媒。
- 担体は、アルミナ−シリカと、シリカ、アルミナ、粘土、酸化チタン、酸化ホウ素およびジルコニアによって形成される群から選択される少なくとも1種のバインダとを混合することに由来する、請求項14に記載の触媒。
- 担体は、250Å超の径を有する細孔容積が総細孔容積(水銀多孔度測定法によって測定される)の少なくとも30%を示すような多孔度を有する、請求項1〜15のいずれか1つに記載の触媒。
- 第VIIB族からの少なくとも1種の元素を含む、請求項1〜16のいずれか1つに記載の触媒。
- 第VB族からの少なくとも1種の元素を含む、請求項1〜17のいずれか1つに記載の触媒。
- X線回折図が、エータ、シータ、デルタおよびガンマアルミナからなる群に含まれる少なくとも1種の遷移アルミナの主要特徴ピークを少なくとも含む、請求項1〜18のいずれか1つに記載の触媒。
- BET比表面積が150〜500m2/gである、請求項1〜19のいずれか1つに記載の触媒。
- 担体は、X線蛍光により測定される全体のSi/Al比より大きいまたはより小さいSi/Al比を有する少なくとも2つのアルミノ−シリケート領域を含む、請求項1〜20のいずれか1つに記載の触媒。
- 担体は、X線蛍光によって測定される全体のSi/Al比に等しく、かつ2.3未満であるSi/Al比を有する単一のアルミノ−シリケート領域を含む、請求項1〜20のいずれか1つに記載の触媒。
- 硫化処理を経る、請求項1〜22のいずれか1つに記載の触媒。
- 水熱処理を経る、請求項1〜23のいずれか1つに記載の触媒。
- 請求項1〜24のいずれか1つに記載の触媒を用いる炭化水素供給材料の水素化分解/水素化転化方法。
- 単流法を用いて行われる、請求項25に記載の水素化分解/水素化転化方法。
- 少なくとも1つの水素化精製第一反応帯域と、少なくとも1つの第二反応帯域とを含み、該少なくとも1つの第二反応帯域は、第一領域からの流出物の少なくとも一部を水素化分解することを含み、かつ、第一帯域を出る流出物からアンモニアを不完全に分離することを含む、請求項25に記載の水素化分解/水素化転化方法。
- ・供給材料が、標準活性試験において10重量%未満のシクロヘキサン転化度を有する少なくとも1種の水素化精製触媒と接触させられる、水素化精製の第一反応帯域と、
・水素化精製工程からの流出物の少なくとも一部が、標準活性試験において10重量%超のシクロヘキサン転化度を有する少なくとも1種のゼオライト性水素化分解触媒と接触させられる、水素化分解の第二反応帯域と
を含む、請求項26または27に記載の水素化分解/水素化転化方法。 - 二段階法での請求項25に記載の水素化分解/水素化転化方法。
- 水素の存在下に操作し、その際の温度が200℃超であり、圧力が1MPa超であり、空間速度が0.1〜20h−1であり、導入される水素の量が、水素(リットル)/炭化水素(リットル)の容積比が80〜5000L/Lであるようにされる、請求項25〜29のいずれか1つに記載の方法。
- 2〜6MPaの圧力で操作し、40%より下の転化率をもたらす、請求項25〜30に記載の水素化分解/水素化転化方法。
- 固定床様式において操作する、請求項25〜31のいずれか1つに記載の方法。
- 沸騰床様式において操作する、請求項25〜31のいずれか1つに記載の方法。
- 請求項1〜24のいずれか1つに記載の触媒を用いる炭化水素供給材料の水素化処理方法。
- 水素化分解法の上流に配置される、請求項34に記載の方法。
- 水素化分解触媒は、ニッケルおよびタングステンをベースとする、請求項35に記載の方法。
- 炭化水素供給材料は、単独でまたは混合物として用いられる、LCO(ライトサイクルオイル−接触分解装置からの軽油)、常圧蒸留液、減圧蒸留液、潤滑油ベースまたは潤滑油ベースを脱ろうする溶媒から芳香族を抽出するための装置からの供給材料、脱硫または固定床水素化転化または常圧残渣沸騰床水素化転化および/またはRSV(減圧残渣)および/または脱アスファルト油からの蒸留液、または脱アスファルト油から選択される、請求項25〜36のいずれか1つに記載の方法。
- 供給材料は、最初に、水素化分解/水素化転化または水素化処理の触媒とは異なる触媒または吸着剤の床上を通過する、請求項25〜37のいずれか1つに記載の方法。
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