JP5052340B2 - FCC process using mesoporous catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒組成物または触媒、接触触媒前駆体の作製方法、触媒組成物または触媒の作製方法、および接触分解方法に関する。 The present invention relates to a catalyst composition or catalyst, a method for producing a catalytic catalyst precursor, a method for producing a catalyst composition or a catalyst, and a catalytic cracking method.
特に、しかし排他的でなく、本発明は、メソ細孔性接触分解触媒、これらの触媒の製造方法、および分解運転におけるこれらの触媒の使用方法に関する。より詳しくは、本発明は、コークおよび軽質ガスの製造を最小にするのに選択的なメソ細孔性流動接触分解触媒、これらの触媒の製造方法、および流動接触分解運転におけるこれらの触媒の使用方法に関する。 In particular, but not exclusively, the present invention relates to mesoporous catalytic cracking catalysts, methods for producing these catalysts, and methods for using these catalysts in cracking operations. More particularly, the present invention relates to a mesoporous fluid catalytic cracking catalyst selective to minimize the production of coke and light gases, a process for producing these catalysts, and the use of these catalysts in fluid catalytic cracking operations. Regarding the method.
接触分解、特に流動接触分解(「FCC」)は、より高平均分子量のより高沸点の炭化水素を、より価値がありより低平均分子量のより低沸点の炭化水素へ転化するための従来の(即ち周知の)プロセスである。生成物は、輸送、加熱等のための燃料として有用である。前記プロセスにおいては、転化工程は、通常、炭化水素原料材(例えば重質ガス油)を、水素の実質的非存在下に高温で、微粒子触媒の移動床と接触させることによって行なわれる。 Catalytic cracking, particularly fluid catalytic cracking (“FCC”), is a conventional (for converting higher-boiling hydrocarbons of higher average molecular weight to lower-value hydrocarbons of higher value and lower average molecular weight ( That is, a well-known process. The product is useful as a fuel for transportation, heating and the like. In the process, the conversion step is usually performed by contacting a hydrocarbon feedstock (eg, heavy gas oil) with a moving bed of particulate catalyst at an elevated temperature in the substantial absence of hydrogen.
FCCプロセスは、循環式であり、これには、例えば、接触原料材転化、スチームストリッピング、および触媒再生域のための分離域が含まれる。サイクルにおいては、原料材は、生成物への接触転化のために、触媒反応器(典型的にはライザー反応器)中でFCC触媒と混合される。より低沸点の生成物は、分離装置(例えばサイクロン分離装置)で触媒から分離され、不活性化された触媒は、ストリッパーへ導かれ、スチームと接触されて、混入炭化水素が除去される。後者は、サイクロン分離装置からの蒸気と組合わされることができ、両者は、プロセスから外へ導かれうる。ストリッピングされた不活性化触媒は、炭素質残渣(「コーク」と呼ばれる)を含む。ストリッパーから除去されたストリッピングされた触媒は、再生装置(即ち流動床再生装置)へ導かれ、燃焼ガス(例えば空気)と高温で接触されて、コークが焼滅され、触媒が再生される。再生された触媒は、次いで、ライザーに入る原料材と混合され、サイクルが完結される。 The FCC process is cyclic and includes, for example, separation zones for catalytic feed conversion, steam stripping, and catalyst regeneration zones. In the cycle, the feedstock is mixed with the FCC catalyst in a catalytic reactor (typically a riser reactor) for catalytic conversion to product. The lower boiling product is separated from the catalyst in a separator (eg, a cyclone separator), and the deactivated catalyst is directed to a stripper and contacted with steam to remove contaminating hydrocarbons. The latter can be combined with steam from the cyclone separator and both can be routed out of the process. The stripped deactivation catalyst contains carbonaceous residues (referred to as “coke”). Stripped catalyst removed from the stripper is directed to a regenerator (ie, fluidized bed regenerator) where it is contacted with combustion gas (eg, air) at high temperature to burn off coke and regenerate the catalyst. The regenerated catalyst is then mixed with the feedstock that enters the riser to complete the cycle.
連続の循環運転においては、再生装置における発熱性コーク燃焼により、反応器における吸熱原料材分解に見合うのに必要な熱量の少なくとも一部が提供される。しかし、熱バランスのための必要量を超えてコークが存在することは、原料材炭化水素の触媒コークへの転化が、原料材から得られる炭化水素生成物の量を減少させることから望ましくない。従って、炭化水素生成物の量をより多く、しかし触媒コークをより少なく選択的に製造する触媒に対する必要性がある。 In continuous circulation operation, exothermic coke combustion in the regenerator provides at least a portion of the amount of heat necessary to meet the endothermic feedstock decomposition in the reactor. However, the presence of coke in excess of the required amount for heat balance is undesirable because conversion of the feedstock hydrocarbon to catalyst coke reduces the amount of hydrocarbon product obtained from the feedstock. Accordingly, there is a need for a catalyst that selectively produces higher amounts of hydrocarbon products, but less catalytic coke.
メソ細孔性FCC触媒(特許文献1に記載されるものなど)は、原料材の高価値炭化水生成物(軽質オレフィンなど)への転化に効果的である。これらの触媒は、望ましくなく高い触媒コークレベルが、FCC運転で回避されるという望ましい特性を有する。しかし、これらの触媒は、触媒製造費を望ましくなく増大するシリカゾルから形成されるメソ細孔性シリカ−アルミナ母材を含む。更に、従来のゾルは、酸性であり、従って触媒の合成中に、触媒成分(ゼオライトなど)に望ましくない影響を及ぼす場合がある。従って、メソ細孔性触媒を改良する必要性がある。 Mesoporous FCC catalysts (such as those described in Patent Document 1) are effective in converting raw materials into high-value hydrocarbon products (such as light olefins). These catalysts have the desirable property that undesirably high catalyst coke levels are avoided in FCC operation. However, these catalysts include a mesoporous silica-alumina matrix formed from a silica sol that undesirably increases catalyst manufacturing costs. In addition, conventional sols are acidic and thus may have an undesirable effect on catalyst components (such as zeolites) during catalyst synthesis. Therefore, there is a need to improve mesoporous catalysts.
本発明の実施形態によれば、触媒組成物または触媒、分解媒前駆体の製造方法、触媒組成物または触媒の製造方法および接触分解方法が提供される。これは、添付の特許請求の範囲のいずれかに定義される。 According to an embodiment of the present invention, a catalyst composition or catalyst, a method for producing a cracking medium precursor, a method for producing a catalyst composition or a catalyst, and a catalytic cracking method are provided. This is defined in any of the appended claims.
一実施形態において、本発明は、組成物、触媒組成物または触媒に関する。これは、少なくとも一種の非晶質の多孔質母材を含み、各母材は、直径が1Å〜10Åの範囲の細孔および直径が40Å〜少なくとも500Åの範囲の細孔を有し、細孔範囲50Å〜250Åについて、50Å〜250Åの範囲の微分細孔容積分布に、単一の最大値がある。母材は単一の非晶質体であってもよく、二種以上の別個の非晶質母材の混合物であってもよい。但し各母材は、上記微分細孔容積分布の要件を個々に満たす。 In one embodiment, the present invention relates to a composition, a catalyst composition or a catalyst. This includes at least one amorphous porous matrix, each matrix having pores with a diameter in the range of 1 to 10 mm and pores with a diameter in the range of 40 to at least 500 mm, For the range 50 に to 250 Å, there is a single maximum in the differential pore volume distribution in the range 50 Å to 250 Å. The base material may be a single amorphous body or a mixture of two or more separate amorphous base materials. However, each base material individually satisfies the requirements for the differential pore volume distribution.
本発明の触媒組成物は、高度に、流体接触分解運転における液体(特にオレフィン)の製造に選択的であり、コークメークは低く、一方これらの触媒の磨耗耐性は、従来のメソ細孔性FCC触媒に比較してかなり高い。 The catalyst composition of the present invention is highly selective for the production of liquids (especially olefins) in fluid catalytic cracking operations and has low coke make, while the wear resistance of these catalysts is that of conventional mesoporous FCC catalysts. Considerably higher than
一実施形態においては、組成物の母材は、微分細孔容積を、最大細孔直径の関数として有する。この関数は、最大値を50Å〜250Åに、好ましくは50Å〜150Åに有する。直径1Å〜10Åを有する母材細孔の統合微分細孔容積は、この用途で典型的に用いられるゼオライトの細孔容積と区別されることができない。従って、10Å未満の細孔に対する細孔容積を予測することは可能でない。何故なら、母材の細孔容積、およびゼオライトのそれの間で区別されることができないからである。直径10Å〜40Åを有する母材細孔の容積に対する統合最大細孔容積は、0.03cc/g未満、好ましくは0.01cc/g未満、より好ましくは0.006cc/g未満である。 In one embodiment, the matrix of the composition has a differential pore volume as a function of the maximum pore diameter. This function has a maximum value of 50 to 250 cm, preferably 50 to 150 cm. The integrated differential pore volume of the matrix pores having a diameter of 1 to 10 cm cannot be distinguished from the zeolite pore volume typically used in this application. Therefore, it is not possible to predict the pore volume for pores less than 10 mm. This is because no distinction can be made between the pore volume of the matrix and that of the zeolite. The integrated maximum pore volume with respect to the volume of the matrix pores having a diameter of 10-40 mm is less than 0.03 cc / g, preferably less than 0.01 cc / g, more preferably less than 0.006 cc / g.
他の実施形態において、本発明は、分解触媒前駆体の製造方法に関する。前記方法は、
(a)水、少なくとも一種のモレキュラーシーブ、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、少なくとも一種のクレー、次式:
を有する少なくとも一種の尿素化合物、および少なくとも一種のリン酸塩を組み合わせて、第一の混合物を形成する工程;
(b)前記第一の混合物を十分量のアルカリ性シリケート水溶液と組み合わせて、アルカリ性シリケート水溶液のゲル化を防止するのに十分なpHを有するスラリーを形成する工程;
(c)前記スラリーを、水分を除去して第一の固形分を形成するための乾燥温度で乾燥する工程であって、前記固形分は、好ましくは、ケイ酸アンモニウム、アルカリ性シリケートおよびアルカリ性カルボネート、尿素化合物、クレー、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、並びにモレキュラーシーブを含む工程;および
(d)前記第一の固形分を、水およびイオン交換組成物と組み合わせて、触媒前駆体を形成する工程であって、
前記イオン交換組成物は、一種以上の鉱酸(好ましくは硫酸)、鉱酸のアルミニウム塩(硫酸アルミニウムなど)および/または鉱酸のアンモニウム塩(硫酸アンモニウムなど)を含み、
前記触媒前駆体は、前記第一の固形分に比べてより低い濃度のアルカリ金属を有する工程
を含む。
In another embodiment, the present invention relates to a method for producing a cracking catalyst precursor. The method
(A) water, at least one molecular sieve, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, at least one clay,
Combining at least one urea compound having: and at least one phosphate to form a first mixture;
(B) combining the first mixture with a sufficient amount of an aqueous alkaline silicate solution to form a slurry having a pH sufficient to prevent gelation of the aqueous alkaline silicate solution;
(C) drying the slurry at a drying temperature for removing moisture to form a first solid content, wherein the solid content is preferably ammonium silicate, alkaline silicate and alkaline carbonate, Including a urea compound, clay, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, and molecular sieve; and (d) combining the first solid with water and an ion exchange composition to produce a catalyst precursor. A process of forming,
The ion exchange composition comprises one or more mineral acids (preferably sulfuric acid), aluminum salts of mineral acids (such as aluminum sulfate) and / or ammonium salts of mineral acids (such as ammonium sulfate),
The catalyst precursor includes a step having a lower concentration of alkali metal compared to the first solid content.
他の実施形態において、本発明は、触媒前駆体からの触媒の製造方法に関する。前記方法は、次の更なる工程を含む。即ち、
(e)触媒前駆体を、水および独立して選択された第二のイオン交換組成物と組み合わせて、前記第一および第二の固形分に比べてより低い濃度のアルカリ金属を有するイオン交換された触媒前駆体を形成する工程であって、
前記独立して選択された第二のイオン交換組成物は、一種以上の鉱酸(硫酸など)、鉱酸のアルミニウム塩(硫酸アルミニウムなど)および/または鉱酸のアンモニウム塩(硫酸アンモニウムなど)を含む工程;
(f)前記イオン交換された触媒前駆体を、250℃〜850℃の範囲の温度で、焼成されイオン交換された触媒前駆体を製造するための焼成時間で焼成する工程;および
(g)前記焼成されイオン交換された触媒前駆体を、スチームと、650℃〜850℃の範囲の温度で、スチーミング時間で接触させる工程
である。好ましいスチーミング時間は、4〜48時間である。スチーミングにより、分解触媒は不活性化される。これは、実質的により低い水分圧力で、はるかにより長い時間作動する商業FCC装置における不活性化を模擬する。
In another embodiment, the present invention relates to a method for producing a catalyst from a catalyst precursor. The method includes the following further steps. That is,
(E) the catalyst precursor is combined with water and an independently selected second ion exchange composition to be ion exchanged with a lower concentration of alkali metal compared to the first and second solids; Forming a catalyst precursor comprising:
The independently selected second ion exchange composition comprises one or more mineral acids (such as sulfuric acid), aluminum salts of mineral acids (such as aluminum sulfate) and / or ammonium salts of mineral acids (such as ammonium sulfate). Process;
(F) calcination of the ion-exchanged catalyst precursor at a temperature in the range of 250 ° C. to 850 ° C. for a calcination time to produce an ion-exchanged catalyst precursor; and (g) In this step, the calcined and ion-exchanged catalyst precursor is brought into contact with steam at a temperature in the range of 650 ° C. to 850 ° C. for a steaming time. The preferred steaming time is 4 to 48 hours. The cracking catalyst is deactivated by steaming. This simulates deactivation in a commercial FCC unit operating at a much lower time at substantially lower moisture pressures.
更に他の実施形態においては、本発明は、接触分解方法に関する。前記方法は、炭化水素原料材を、触媒有効量の分解触媒と接触転化条件下で接触させる工程であって、前記分解触媒は、ゼオライト、および直径が1Å〜10Åの範囲の細孔および直径が40Å〜少なくとも500Åの範囲の細孔を有し、50Å〜250Åの細孔範囲について、50Å〜250Åの範囲の微分細孔容積分布に、単一の最大値がある工程を含む。 In yet another embodiment, the present invention relates to a catalytic cracking method. The method comprises contacting a hydrocarbon feedstock with a catalytically effective amount of cracking catalyst under catalytic conversion conditions, wherein the cracking catalyst has a zeolite and pores and diameters ranging from 1 to 10 mm in diameter. Having a single maximum value in the differential pore volume distribution in the range of 50 有 し to 250 有 し having a pore in the range of 40 Å to at least 500 、, for a pore range of 50 Å to 250 Å.
他の実施形態においては、触媒転化条件には、温度450℃〜700℃、炭化水素分圧10〜40psia(69〜276kPa)、分解触媒/原料材(重量/重量)比3〜100、大気圧〜45psig(411kPa)の範囲の圧力、および原料材の滞留時間0.1〜20秒が含まれる。ここで、触媒の重量は、分解触媒の全重量である。 In other embodiments, the catalyst conversion conditions include a temperature of 450 ° C. to 700 ° C., a hydrocarbon partial pressure of 10 to 40 psia (69 to 276 kPa), a cracking catalyst / raw material (weight / weight) ratio of 3 to 100, and atmospheric pressure. Includes pressures in the range of ~ 45 psig (411 kPa), and raw material residence times of 0.1 to 20 seconds. Here, the weight of the catalyst is the total weight of the cracking catalyst.
更なる実施形態においては、分解触媒は、次の工程によって製造される。即ち、
(a)水、少なくとも一種のモレキュラーシーブ、少なくとも一種の水酸化アルミニウム、少なくとも一種のクレー、尿素化合物、および少なくとも一種のリン酸塩を組み合わせて、第一の混合物を形成し、前記尿素化合物は、次式:
を有する工程;
(b)前記第一の混合物を十分量のアルカリ性シリケート水溶液と組み合わせて、アルカリ性シリケート水溶液のゲル化を防止するのに十分なpHを有するスラリーを形成する工程;
(c)前記スラリーを、水分を除去して第一の固形分を形成するための乾燥温度で乾燥する工程;
(d)前記第一の固形分を、水およびイオン交換組成物と組み合わせて、触媒前駆体を形成する工程であって、
前記イオン交換組成物は、硫酸、硫酸アルミニウムおよび/または硫酸アンモニウムの一種以上を含み、
前記触媒前駆体は、前記第一の固形分に比べてより低い濃度のアルカリ金属を有する工程;
(e)触媒前駆体を、水および独立して選択された第二のイオン交換組成物と組み合わせて、前記第一の固形分および触媒前駆体に比べてより低い濃度のアルカリ金属を有するイオン交換された触媒前駆体を形成する工程であって、
前記独立して選択された第二のイオン交換組成物は、硫酸、硫酸アルミニウムおよび/または硫酸アンモニウムの一種以上を含む工程;
(f)前記イオン交換された触媒前駆体を、250℃〜850℃の範囲の温度で、焼成されイオン交換された触媒前駆体を製造するための焼成時間で焼成する工程;および
(g)前記焼成されイオン交換された触媒前駆体を、スチームと、650℃〜850℃の範囲の温度で、分解触媒を製造するためのスチーミング時間で接触させる工程であって、好ましいスチーミング時間は4〜8時間である工程
である。
In a further embodiment, the cracking catalyst is produced by the following steps. That is,
(A) combining water, at least one molecular sieve, at least one aluminum hydroxide, at least one clay, a urea compound, and at least one phosphate to form a first mixture, the urea compound comprising: The following formula:
A process comprising:
(B) combining the first mixture with a sufficient amount of an aqueous alkaline silicate solution to form a slurry having a pH sufficient to prevent gelation of the aqueous alkaline silicate solution;
(C) drying the slurry at a drying temperature for removing moisture to form a first solid content;
(D) combining the first solid with water and an ion exchange composition to form a catalyst precursor,
The ion exchange composition comprises one or more of sulfuric acid, aluminum sulfate and / or ammonium sulfate,
The catalyst precursor has a lower concentration of alkali metal compared to the first solid content;
(E) an ion exchange having a lower concentration of alkali metal in combination with the first solids and the catalyst precursor in combination with water and an independently selected second ion exchange composition. Forming a formed catalyst precursor comprising the steps of:
The independently selected second ion exchange composition comprises one or more of sulfuric acid, aluminum sulfate and / or ammonium sulfate;
(F) calcination of the ion-exchanged catalyst precursor at a temperature in the range of 250 ° C. to 850 ° C. for a calcination time to produce an ion-exchanged catalyst precursor; and (g) The step of bringing the calcined and ion-exchanged catalyst precursor into contact with steam at a temperature in the range of 650 ° C. to 850 ° C. for a steaming time for producing a cracking catalyst, wherein a preferable steaming time is 4 to This is a process that takes 8 hours.
(I)接触分解触媒
実施形態においては、本発明は、分解触媒(一般に粒子形態である)、および任意に他の反応性および非反応性成分を含む接触分解触媒組成物に関する。一種以上のタイプの触媒が、組成物中に存在してもよい。典型的には、触媒は、母材、および少なくとも一種の結晶質モレキュラーシーブを含み、前記母材は、少なくとも一種のクレー、少なくとも一種の水酸化またはオキシ水酸化アルミニウム、並びに結合剤コロイドを含む。モレキュラーシーブは、平均細孔直径3〜15オングストロームを有するアルミノシリケート(ゼオライトなど)であってもよい。細孔直径はまた、しばしば、有効細孔直径と呼ばれる。これは、標準吸着技術、および既知の最小動力学的直径の炭化水素を用いて測定されてもよい。非特許文献1および非特許文献2、並びに非特許文献3を参照されたい。一種超のタイプの触媒が、組成物中に存在してもよい。例えば、個々の触媒粒子は、大細孔ゼオライト、形状選択性ゼオライト、およびそれらの混合物を含んでもよい。触媒粒子に加えて、組成物にはまた、微粒子、不活性粒子、白金などの金属種を含む粒子、およびそれらの化合物が含まれてもよい。
(I) Catalytic cracking catalyst In embodiments, the present invention relates to a catalytic cracking catalyst composition comprising a cracking catalyst (generally in particulate form) and optionally other reactive and non-reactive components. One or more types of catalysts may be present in the composition. Typically, the catalyst comprises a matrix and at least one crystalline molecular sieve, the matrix comprising at least one clay, at least one hydroxide or aluminum oxyhydroxide, and a binder colloid. The molecular sieve may be an aluminosilicate (such as zeolite) having an average pore diameter of 3 to 15 angstroms. The pore diameter is also often referred to as the effective pore diameter. This may be measured using standard adsorption techniques and known minimum kinetic diameter hydrocarbons. See Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3. More than one type of catalyst may be present in the composition. For example, the individual catalyst particles may include large pore zeolites, shape selective zeolites, and mixtures thereof. In addition to the catalyst particles, the composition may also include fine particles, inert particles, particles containing a metal species such as platinum, and compounds thereof.
母材およびモレキュラーシーブに加えて、触媒は、更に、白金などの金属、リン含有種などの助触媒種、並びにボトム分解および金属不動態化などの更なる触媒機能を(分解機能に加えて)付与する種を含むことができる。これらの更なる触媒機能は、例えばアルミニウム含有種によって提供されてもよい。 In addition to the matrix and molecular sieves, the catalyst can further (in addition to the cracking function) further catalytic functions such as metals such as platinum, cocatalyst species such as phosphorus-containing species, and bottom cracking and metal passivation. It can contain seeds to confer. These additional catalytic functions may be provided by, for example, aluminum-containing species.
無機母材は、(i)触媒が、粒子間および反応器壁の衝突に耐えるのに十分な磨耗抵抗性(即ち磨耗耐性)のものであるように、成分を互いに結合し、(ii)モレキュラーシーブ上またはその中で分解可能な分子に関して、ある程度のサイズ選択性を提供するための多孔質の無機酸化物母材成分である。無機酸化物母材は、例えば無機酸化物ゾルから作製されてもよく、これは、次いで乾燥される。従来のゾルが用いられてもよい。従来のゾルの例には、ケイ酸ナトリウムおよび硫酸/硫酸アルミニウム溶液の反応から誘導されるシリカゾル、「ルドックス(Ludox)」および「ニアコール(Nyacol)」などの商品名を有する物質によって代表されるイオン交換方法により調製されるシリカゾル、「クロロヒドロール(Chlorhydrol)」などの物質によって代表される5/6塩基性クロロ水酸化アルミニウム、並びに解膠アルミナスラリー(酸と、アルミニウムプソイドベーマイトの「ヴァーサル(Versal)」シリーズなどの物質との反応から作製されうるものなど)が含まれる。母材自体は、一般に酸性の触媒特性を有してもよい。しかし、母材の触媒活性は必要とされない。実施形態においては、母材は、ケイ素およびアルミニウムの酸化物を含む。母材は、一種以上の酸化物相を含むことができる。例えば、オキシ水酸化アルミニウム−γ−アルミナ、ベーマイト、ダイアスポア、および遷移アルミナ(α−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、ε−アルミナ、κ−アルミナ、およびρ−アルミナなど)である。関連する実施形態においては、アルミナ種は、ギブサイト、バイエライト、ノルドストランダイト、またはドイエライトなどの水酸化アルミニウムである。母材物質は、リンまたはリン酸アルミニウム、および一般には望ましくないものの、少量のナトリウムを含んでもよい。母材はまた、カオリン、ベントナイト、アタパルジャイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、およびパイロフィライトなどのクレーを含んでもよい。 The inorganic matrix combines the components together so that (i) the catalyst is sufficiently wear resistant (ie, wear resistant) to withstand particle-to-particle and reactor wall collisions, and (ii) molecular A porous inorganic oxide matrix component to provide some size selectivity with respect to molecules that can be degraded on or in the sieve. The inorganic oxide matrix may be made, for example, from an inorganic oxide sol, which is then dried. Conventional sols may be used. Examples of conventional sols include silica sols derived from the reaction of sodium silicate and sulfuric acid / aluminum sulfate solutions, ions represented by materials having trade names such as “Ludox” and “Nyacol”. Silica sol prepared by the exchange method, 5/6 basic aluminum chlorohydroxide represented by materials such as “Chlorhydrol”, and peptized alumina slurry (acid and aluminum pseudoboehmite “Versal”). Versal) "series, etc., which can be made from reaction with substances such as). The base material itself may generally have acidic catalytic properties. However, the catalytic activity of the matrix is not required. In an embodiment, the base material includes silicon and aluminum oxides. The base material can include one or more oxide phases. For example, aluminum oxyhydroxide-γ-alumina, boehmite, diaspore, and transition alumina (such as α-alumina, β-alumina, γ-alumina, δ-alumina, ε-alumina, κ-alumina, and ρ-alumina) is there. In related embodiments, the alumina species is aluminum hydroxide such as gibbsite, bayerite, nordstrandite, or doyelite. The matrix material may contain phosphorus or aluminum phosphate and, although generally undesirable, a small amount of sodium. The matrix may also include clays such as kaolin, bentonite, attapulgite, montmorillonite, hectorite, and pyrophyllite.
組成物中の触媒は、ここで、より詳細に記載されるであろう。触媒は母材を含み、前記母材は、少なくとも一種のクレー、少なくとも一種の水酸化またはオキシ水酸化アルミニウム、および結合剤コロイドを、触媒の全重量を基準として、5重量%〜100重量%、好ましくは8重量%〜95重量%の範囲の量で含む。その内部には、結晶質モレキュラーシーブを分散される。実施形態においては、モレキュラーシーブは、結晶質アルミノシリケート、即ち天然または合成ゼオライトである。これは、典型的には、2以上のシリカ/アルミナモル比(Si/Al)、および3Å〜15Åの範囲の直径を有する均一な細孔を有する。触媒のゼオライト含量は、触媒の全重量を基準として、0重量%〜95重量%の範囲である。好ましくは5%〜92%、より好ましくは10%〜60%である。 The catalyst in the composition will now be described in more detail. The catalyst comprises a matrix, the matrix comprising at least one clay, at least one hydroxide or aluminum oxyhydroxide, and a binder colloid, 5 wt% to 100 wt%, based on the total weight of the catalyst, Preferably it is included in an amount ranging from 8% to 95% by weight. Inside, a crystalline molecular sieve is dispersed. In an embodiment, the molecular sieve is a crystalline aluminosilicate, i.e. natural or synthetic zeolite. This typically has uniform pores with a silica / alumina molar ratio (Si / Al) of 2 or more and a diameter in the range of 3-15. The zeolite content of the catalyst ranges from 0% to 95% by weight, based on the total weight of the catalyst. Preferably they are 5%-92%, More preferably, they are 10%-60%.
IUPACに基づいて、微細孔とは、2〜20Åの範囲の細孔をいい、メソ細孔性とは20〜500Åの範囲のものをいう。本発明において定義されるように、それぞれの範囲は、微細孔に対しては1Å〜10Å、中間細孔に対しては40Å〜少なくとも500Å、好ましくは40Å〜250Åである。本明細書で用いられる「中間細孔」の機能定義は、FCCにおける中間留出油の吸着に通常伴う範囲を超えて広がる多孔度、特に標準的な市販FCCゼオライト(非特許文献4に示される構造タイプFAU)に伴うものより大きな直径を有する細孔の多孔度である。 Based on IUPAC, micropores refer to pores in the range of 2 to 20 inches, and mesoporous refers to those in the range of 20 to 500 inches. As defined in the present invention, the respective ranges are from 1 Å to 10 に 対 し て for micropores, from 40 Å to at least 500 Å, preferably from 40 Å to 250 に 対 し て for intermediate pores. As used herein, the functional definition of “medium pore” is a porosity that extends beyond the range normally associated with adsorption of middle distillate in FCC, particularly standard commercial FCC zeolites (shown in Non-Patent Document 4). Porosity of pores having a larger diameter than that associated with structure type FAU).
母材細孔の微分細孔容積は、図1に示されるように、最大値を直径40Å〜250Åに有する。この図は、細孔範囲50Å〜250Åにおいて、微分水銀細孔容積の単一の最大値が50Å〜250Åの範囲にあることを示す。 As shown in FIG. 1, the differential pore volume of the base material pores has a maximum value of 40 to 250 mm in diameter. This figure shows that in the pore range of 50 to 250 cm, the single maximum value of the differential mercury pore volume is in the range of 50 to 250 cm.
直径250オングストローム未満の母材細孔について、水銀を用いて測定される細孔容積は、図2に示されるように、水銀を用いて測定される細孔容積の60〜80%を、500オングストローム未満に含む。 For matrix pores less than 250 angstroms in diameter, the pore volume measured using mercury is 60-80% of the pore volume measured using mercury, as shown in FIG. Included in less than.
水銀は、35オングストローム未満の細孔容積を測定することは不可能である。非常に特殊な条件下でなされるガス相吸着は、この範囲の細孔容積を捕捉することができるかもしれないものの、系に含まれるゼオライトに伴う細孔による阻害により、この範囲内の二つの異なるタイプの細孔の正確な測定が妨げられる。 Mercury cannot measure pore volumes below 35 angstroms. Although gas phase adsorption performed under very specific conditions may be able to capture this range of pore volumes, the inhibition by the pores associated with the zeolites contained in the system can result in two in this range. Accurate measurement of different types of pores is hindered.
母材は、実質的には、直径が10Å〜40Åの範囲の細孔を含まない。即ち、これらの細孔直径は、実質的に、母材細孔分布には存在しない。「実質的に含まない」とは、直径10Å〜40Åを有する母材細孔の容積に対する統合最大細孔容積は、0.03cc/g未満、好ましくは0.01cc/g未満、より好ましくは0.006cc/g未満であることを意味する。35オングストローム未満の細孔容積の適切な表示は、図3に示されるように、微分水銀多孔度測定法の勾配によって得られることが発見された。50オングストローム未満の点における微分水銀侵入曲線と接するラインが、0オングストローム以上(最も好ましくは、dV/dDの値が0.0000である場合には10オングストローム以上)の値において、正勾配で細孔直径軸と交差する場合に、本発明の触媒は、より低いコーク収率をもたらす。本発明の二つの異なる物質について、図3における次のプロットは、それぞれ、10および25オングストロームの値で、細孔直径と交差する接線を示す。 The base material substantially does not include pores having a diameter in the range of 10 to 40 mm. That is, these pore diameters are not substantially present in the matrix pore distribution. “Substantially free” means that the integrated maximum pore volume is less than 0.03 cc / g, preferably less than 0.01 cc / g, more preferably 0 with respect to the volume of the matrix pores having a diameter of 10 to 40 mm. It means less than 0.006 cc / g. It has been discovered that a proper indication of pore volume less than 35 angstroms is obtained by a differential mercury porosimetry gradient, as shown in FIG. The line in contact with the differential mercury intrusion curve at a point less than 50 angstroms is a positive slope with a positive slope at a value of 0 angstroms or more (most preferably 10 angstroms or more when the dV / dD value is 0.0000) When intersecting the diameter axis, the catalyst of the present invention results in a lower coke yield. For the two different materials of the present invention, the following plots in FIG. 3 show tangents that intersect the pore diameter with values of 10 and 25 Angstroms, respectively.
[dV/dD:細孔直径]のプロットである図3について、10〜40Åの細孔の細孔容積の最大容積は、0.0004ccHg/(g−オングストローム)×30オングストローム÷2=0.006cc/gに等しい。 For FIG. 3, which is a plot of [dV / dD: pore diameter], the maximum pore volume of pores 10-40 mm is 0.0004 cc Hg / (g-angstrom) × 30 angstrom ÷ 2 = 0.006 cc. / G.
実施形態においては、母材は、サイズが1Å〜10Å、および40Å〜500Åの範囲の細孔を有するが、サイズが10Å〜40Åの範囲の細孔を実質的に含まない非晶質の多孔質シリカ−アルミナ母材である。但し、50Å〜250Åの細孔範囲においては、微分細孔容積分布の単一の最大値が50Å〜250Åの範囲にある。 In an embodiment, the matrix has an amorphous porous material having pores having a size in the range of 1 to 10 and 40 to 500, but substantially free of pores having a size in the range of 10 to 40 It is a silica-alumina base material. However, in the pore range of 50 to 250 cm, the single maximum value of the differential pore volume distribution is in the range of 50 to 250 cm.
関連する実施形態においては、組成物の母材は、母材細孔直径の関数として、微分細孔容積を有する。この関数は、最大値を50Å〜150Åに有する。直径1Å〜10Åを有する母材細孔に対する統合微分細孔容積は、触媒中に典型的に用いられるゼオライトの細孔容積とは区別されることができない。直径40Å〜500Åを有する母材細孔の容積に対する統合最大細孔容積は、0.06cc/g〜0.12cc/gの範囲であり、直径10Å〜40Åを有する母材細孔に対する統合細孔容積は、0.03cc/g未満、好ましくは0.01cc/g未満である。 In related embodiments, the matrix of the composition has a differential pore volume as a function of the matrix pore diameter. This function has a maximum value between 50 and 150 inches. The integrated differential pore volume for matrix pores having a diameter of 1 to 10 cm cannot be distinguished from the zeolite pore volume typically used in catalysts. The integrated maximum pore volume with respect to the volume of the matrix pores having a diameter of 40 to 500 mm is in the range of 0.06 cc / g to 0.12 cc / g, and the integrated pore for the matrix pores having a diameter of 10 to 40 mm The volume is less than 0.03 cc / g, preferably less than 0.01 cc / g.
これらのタイプの触媒は、流動接触分解運転において、液体(特にオレフィン)の製造に顕著に選択的であり、コークメークが低い。これらの触媒の磨耗耐性は、極めて高い。これは、ダビソン指数によって測定される1〜8、最も頻繁にかつ好ましくは1〜5の範囲の低いダビソン指数で示される。非特許文献5を参照されたい。 These types of catalysts are remarkably selective for the production of liquids (especially olefins) in a fluid catalytic cracking operation and have a low coke make. The wear resistance of these catalysts is very high. This is indicated by a low Davison index in the range 1-8, most frequently and preferably 1-5, measured by the Davison index. See Non-Patent Document 5.
好ましい触媒粒子は、(a)非晶質の多孔質固体酸母材(アルミナ、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、シリカ−アルミナ−希土類など)、および(b)ゼオライト(フォージャサイトなど)を含む。母材は、三元組成物を含むことができる。シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、マグネシア、およびシリカ−マグネシア−ジルコニアなどである。母材はまた、コーゲルの形態であってもよい。シリカ−アルミナは、特に母材に好ましく、アルミナ10〜40重量%を含むことができる。記載されるように、助触媒が添加されてもよい。 Preferred catalyst particles are: (a) amorphous porous solid acid matrix (alumina, silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, silica-tria, silica-beryllia, silica-titania, silica-alumina-rare earth And) (b) zeolite (such as faujasite). The matrix can include a ternary composition. Silica-alumina-tria, silica-alumina-zirconia, magnesia, silica-magnesia-zirconia and the like. The base material may also be in the form of a cogel. Silica-alumina is particularly preferable for the base material, and can contain 10 to 40% by weight of alumina. As described, a cocatalyst may be added.
実施形態においては、触媒のゼオライトには、ゼオライトYと親近構造であるゼオライトが含まれる。これらには、希土類水素および超安定(USY)型などのイオン交換型が含まれる。ゼオライトは、結晶子サイズが0.1〜10ミクロン、好ましくは0.3〜3ミクロンの範囲であってもよい。無水ベースのゼオライト成分および母材の相対濃度は、広範囲に異なってもよく、ゼオライト含量は、乾燥組成物の1〜100重量%、好ましくは10〜99重量%、より通常には10〜80重量%の範囲である。 In an embodiment, the catalyst zeolite includes zeolite Y and a zeolite that is closely related. These include rare earth hydrogen and ion exchange types such as the ultrastable (USY) type. The zeolite may have a crystallite size in the range of 0.1 to 10 microns, preferably 0.3 to 3 microns. The relative concentrations of the anhydrous base zeolite component and the matrix can vary widely, and the zeolite content is 1 to 100%, preferably 10 to 99%, more usually 10 to 80% by weight of the dry composition. % Range.
触媒粒子中のゼオライト成分の量は、一般に、触媒の全重量を基準として、1〜60重量%、好ましくは5〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%の範囲であろう。記載されるように、触媒は、典型的には、触媒粒子の形態で組成物中に含まれる。粒子の形態にある場合には、触媒粒径は、直径10〜300ミクロンの範囲であり、平均粒径は60ミクロンであろう。商業的運転におけるより高い圧力[即ち、1気圧(101.3kPa)の圧力]でのスチーム中における人為的な不活性化の後、母材物質の表面積は、≦350m2/g、好ましくは50〜200m2/g、より好ましくは50〜100m2/gであろう。触媒の表面積は、用いられるゼオライトおよび母材成分のタイプおよび量などによるであろうものの、それは、通常、500m2/g未満、好ましくは50〜300m2/g、より好ましくは50〜250m2/g、最も好ましくは100〜250m2/gであろう。 The amount of zeolite component in the catalyst particles will generally range from 1 to 60 wt%, preferably from 5 to 60 wt%, more preferably from 10 to 50 wt%, based on the total weight of the catalyst. As described, the catalyst is typically included in the composition in the form of catalyst particles. When in the form of particles, the catalyst particle size will range from 10 to 300 microns in diameter and the average particle size will be 60 microns. After artificial deactivation in steam at higher pressures in commercial operation [ie pressures of 1 atm (101.3 kPa)], the surface area of the matrix material is ≦ 350 m 2 / g, preferably 50 200 m 2 / g, more preferably it will be 50 to 100 m 2 / g. Surface area of the catalyst, although it will depend like the type and amount of zeolite and matrix components used, it is usually, 500 meters less than 2 / g, preferably 50 to 300 m 2 / g, more preferably 50 to 250 m 2 / g, most preferably 100-250 m 2 / g.
他の好ましい触媒は、ゼオライトYおよび第二のゼオライト(ゼオライトベータなど)の混合物を含む。第一および第二のゼオライトは、同じ触媒粒子、異なる粒子、またはそれらのある種の組み合わせ上にあってもよい。ゼオライトの量、および母材のタイプおよび特性は、Yゼオライト触媒の記載に示される通りである。関連する実施形態においては、第二のゼオライトは、形状選択性ゼオライト種(ZSM−5など)である。別に、形状選択性ゼオライトは、第一のゼオライトを含まない触媒中で用いられてもよい。Yゼオライト、形状選択性ゼオライト、またはその両者は、同じ触媒粒子、異なる粒子、またはそれらのある種の組み合わせ上にあってもよい。 Another preferred catalyst comprises a mixture of zeolite Y and a second zeolite (such as zeolite beta). The first and second zeolites may be on the same catalyst particles, different particles, or some combination thereof. The amount of zeolite and the type and properties of the matrix are as indicated in the description of the Y zeolite catalyst. In a related embodiment, the second zeolite is a shape selective zeolite species (such as ZSM-5). Alternatively, the shape selective zeolite may be used in a catalyst that does not contain the first zeolite. The Y zeolite, the shape selective zeolite, or both may be on the same catalyst particles, different particles, or some combination thereof.
本発明で有用な形状選択性ゼオライト種には、細孔サイズ0.5nm〜0.7nmを一般に有する中間細孔サイズゼオライトが含まれる。これらのゼオライトには、例えば、MFI、MFS、MEL、MTW、EUO、MTT、HEU、FER、およびTON構造タイプのゼオライト(IUPACゼオライト命名法委員会)が含まれる。これらの中間細孔サイズゼオライトの限定しない例には、ZSM−5、ZSM−12、ZSM−22、ZSM−23、ZSM−34、ZSM−35、ZSM−38、ZSM−48、ZSM−50、シリカライト、およびシリカライト2が含まれる。最も好ましくは、ZSM−5であり、これは、特許文献2および特許文献3に記載される。ZSM−11は特許文献4に、ZSM−12は特許文献5に、ZSM−21およびZSM−38は特許文献6に、ZSM−23は特許文献7に、ZSM−35は特許文献8に記載される。 Shape selective zeolite species useful in the present invention include medium pore size zeolites that generally have a pore size of 0.5 nm to 0.7 nm. These zeolites include, for example, zeolites of the MFI, MFS, MEL, MTW, EUO, MTT, HEU, FER, and TON structure types (IUPAC zeolite nomenclature committee). Non-limiting examples of these intermediate pore size zeolites include ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-34, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, ZSM-50, Silicalite and silicalite 2 are included. Most preferred is ZSM-5, which is described in US Pat. ZSM-11 is described in Patent Document 4, ZSM-12 is described in Patent Document 5, ZSM-21 and ZSM-38 are described in Patent Document 6, ZSM-23 is described in Patent Document 7, and ZSM-35 is described in Patent Document 8. The
形状選択性種は、ゼオライトによって記載されているものの、それは、形状選択性(即ち中間細孔サイズ)モレキュラーシーブであってもよい。実施形態においては、適切な中間細孔サイズモレキュラーシーブには、シリコアルミノホスフェ−ト(SAPO)(特許文献9に記載されるSAPO−4およびSAPO−11など);ケイ酸クロム;ケイ酸ガリウム;ケイ酸鉄;リン酸アルミニウム(ALPO)(特許文献10に記載されるALPO−11など);チタンアルミノシリケート(TASO)(特許文献11に記載されるTASO−45など);ボロンシリケート(特許文献12に記載される);チタンアルミノホスフェート(TAPO)(特許文献13に記載されるTAPO−11など);および鉄アルミノシリケートが含まれる。 Although shape selective species are described by zeolites, it may be shape selective (ie, medium pore size) molecular sieves. In embodiments, suitable intermediate pore size molecular sieves include silicoaluminophosphate (SAPO) (such as SAPO-4 and SAPO-11 described in US Pat. Iron silicate; aluminum phosphate (ALPO) (such as ALPO-11 described in Patent Document 10); titanium aluminosilicate (TASO) (such as TASO-45 described in Patent Document 11); boron silicate (patent document) 12); titanium aluminophosphate (TAPO) (such as TAPO-11 described in Patent Document 13); and iron aluminosilicate.
触媒種中の大細孔(例えばゼオライトY)および形状選択性ゼオライトには、「結晶質混合物」が含まれうる。これは、ゼオライトの合成中に結晶または結晶質領域内に生じる欠陥の結果であると考えられる。ZSM−5およびZSM−11の結晶質混合物の例は、例えば特許文献14に開示される。結晶質混合物は、それ自体中間細孔サイズ(即ち形状選択性)ゼオライトであり、異なるゼオライトの結晶子の異なる結晶が、物理的に同じ触媒組成物または水熱反応混合物中に存在するゼオライトの物理的混合物と混同されるべきではない。 Large pores (eg, zeolite Y) and shape selective zeolites in the catalyst species may include “crystalline mixtures”. This is believed to be the result of defects that occur in the crystals or crystalline regions during the synthesis of the zeolite. Examples of crystalline mixtures of ZSM-5 and ZSM-11 are disclosed, for example, in US Pat. The crystalline mixture is itself an intermediate pore size (ie, shape selective) zeolite, and different crystals of different zeolite crystallites are present in the physically same catalyst composition or hydrothermal reaction mixture. It should not be confused with an artificial mixture.
(II)接触分解触媒の調製方法
本発明の触媒は、触媒活性モレキュラーシーブをメソ細孔性無機母材中に分散されて含む。実施形態においては、結晶質アルミノシリケートゼオライト、またはゼオライト(適切にはUSYまたは高シリカUSYゼオライト)は、好ましくは水、尿素化合物、リン酸塩、クレー(例えばカオリン)、および水酸化アルミニウム(例えばギブサイト)と混合され、これらの固形分は、スラリー化される。シリカ水溶液、例えばシリカゾル(結合剤コロイド)は、水性スラリーに添加される。ゾルは、ゲル化可能であってはならない。混合成分のスラリーは、乾燥され、イオン交換されてナトリウムが除去され、焼成され、次いでスチーミングされて触媒が形成される。
(II) Preparation Method of Catalytic Cracking Catalyst The catalyst of the present invention contains a catalytically active molecular sieve dispersed in a mesoporous inorganic matrix. In embodiments, the crystalline aluminosilicate zeolite, or zeolite (suitably USY or high silica USY zeolite) is preferably water, urea compound, phosphate, clay (eg kaolin), and aluminum hydroxide (eg gibbsite). These solids are slurried. An aqueous silica solution, such as silica sol (binder colloid), is added to the aqueous slurry. The sol should not be gelable. The mixed component slurry is dried, ion exchanged to remove sodium, calcined, and then steamed to form a catalyst.
触媒前駆体は、次の工程によって作製されてもよい。即ち、
(a)モレキュラーシーブを、(i)アルカリ性シリケート(例えばケイ酸ナトリウム)を含む水溶液、(ii)尿素、(iii)リン酸塩(リン酸アルカリ金属、リン酸アンモニウム、またはその両者など)、および(iv)クレー成分(ベントナイト、カオリン、またはその両者など)と組み合わせてスラリーを形成する工程、
(b)スラリーを噴霧乾燥する工程、および
(c)ナトリウムをイオン交換操作で除去する工程
である。
The catalyst precursor may be produced by the following steps. That is,
(A) a molecular sieve, (i) an aqueous solution containing an alkaline silicate (eg, sodium silicate), (ii) urea, (iii) a phosphate (such as an alkali metal phosphate, ammonium phosphate, or both), and (Iv) a step of forming a slurry in combination with a clay component (such as bentonite, kaolin, or both),
(B) a step of spray drying the slurry, and (c) a step of removing sodium by an ion exchange operation.
ギブサイトは、上記の部分(a)の成分として、触媒前駆体に添加されてもよい。成分(a)の添加順序は、異なってもよい。触媒は、前駆体から、更にナトリウムを除去することが必要である場合には更なるイオン交換、次いで焼成およびスチーミングによって作製されてもよい。焼成およびスチーミングは、従来とおりであってもよい。焼成は、250℃〜850℃の範囲の温度で行なわれてもよい。焼成時間は、選択された温度によるが、典型的には1時間超である。スチーミングは、好ましくは、650℃〜850℃で4〜48時間なされる。 Gibbsite may be added to the catalyst precursor as a component of part (a) above. The order of addition of component (a) may vary. The catalyst may be made by further ion exchange followed by calcination and steaming if it is necessary to further remove sodium from the precursor. Firing and steaming may be conventional. Firing may be performed at a temperature in the range of 250 ° C to 850 ° C. The firing time depends on the temperature selected, but is typically over 1 hour. Steaming is preferably performed at 650 ° C. to 850 ° C. for 4 to 48 hours.
母材は、スチーミング後、細孔サイズ分布により特徴づけられうる。これは、水銀多孔度測定法によって測定される(非特許文献6;θ=140゜、Hg表面張力=474エルグ/cm2)。IUPACに基づいて、微細孔は、2〜20Åの範囲の細孔をいう。 The matrix can be characterized by pore size distribution after steaming. This is measured by mercury porosimetry (Non-Patent Document 6; θ = 140 °, Hg surface tension = 474 erg / cm 2 ). Based on IUPAC, micropores refer to pores in the range of 2-20 inches.
尿素化合物は、次の一般式を有する。
尿素は、スラリーに、尿素と、ケイ酸ナトリウム中のナトリウムとの反応に基づいて化学量論量で添加されて、炭酸ナトリウムおよびアンモニアが形成されてもよい。尿素の量は、ケイ酸ナトリウムの量に基づいて化学量論量の0.8〜1.2倍で異なってもよい。尿素のスラリーへの添加により、一般に、本発明の触媒の細孔容積の増大がもたらされる。 Urea may be added to the slurry in stoichiometric amounts based on the reaction of urea with sodium in sodium silicate to form sodium carbonate and ammonia. The amount of urea may vary from 0.8 to 1.2 times the stoichiometric amount based on the amount of sodium silicate. The addition of urea to the slurry generally results in an increase in the pore volume of the catalyst of the present invention.
リン酸塩は、水溶性リン酸塩、典型的にはリン酸ナトリウムまたはアンモニウム、好ましくはリン酸ナトリウムである。塩は、第一級、第二級、または第三級塩であってもよい。NaH2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4、Na2HPO4、Na3PO4、同様に(NaPO3)n、Na4P2O7などのポリリン酸塩などである。リン酸塩の量は、好ましくは、存在する全アルミニウムと反応するのに必要とされるもの未満である。 The phosphate is a water-soluble phosphate, typically sodium or ammonium phosphate, preferably sodium phosphate. The salt may be a primary, secondary, or tertiary salt. NaH 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , Na 3 PO 4 , as well as polyphosphates such as (NaPO 3 ) n and Na 4 P 2 O 7 Etc. The amount of phosphate is preferably less than that required to react with the total aluminum present.
スラリー中で用いられるクレーは、カオリン、ベントナイト、アタパルジャイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、およびパイロフィライトであってもよい。好ましいクレーは、カオリンまたはベントナイト、特にはカオリンである。実施形態においては、ゼオライト、クレー、リン酸塩、ケイ酸ナトリウム、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、並びに尿素は、同時にまたは連続して、任意の順序で添加され、周囲温度で、限定かつ制御された量の水中でスラリー化される。一般に、スラリー中の水:固形分の重量比は、1:1〜4:1、好ましくは1.5:1〜3:1の範囲であってもよいことが見出された。2:1に近い水:固形分の重量比は、高品質の触媒を形成するのに顕著に成功裡にあることが見出された。水:固形分の重量比が1:1未満である場合には、スラリーの粘度は、噴霧乾燥するには高すぎ、一方4:1を超える水:固形分の重量比は、ある種の環境下では、触媒の磨耗耐性の減損をもたらすかもしれない。この時点でのスラリーのpHは、シリカゾルのゲル化を回避するためには10〜12の範囲である。実施形態においては、ゾル中のシリカは、平均直径1.0nm(ナノメートル)〜22.0nm、好ましくは1.5nm〜15.0nmの範囲である。シリカゾルは、非特許文献7に記載される。水は、ケイ酸ナトリウムゾルに添加されて、水:固形分重量比1:1〜3:1が維持されてもよい。好ましい固形分含量は、触媒前駆体を基準として28〜45重量%である。スラリーの密度は、出発物質の添加完了時には、好ましくは1.2〜1.4の範囲である。より好ましくは、1.20〜1.35である。好ましくはまた、この時点でのスラリーの粘度は、60〜300cP(60000〜300000Pa・s)、より好ましくは80〜200cP(80000〜200000Pa・s)(22℃)の範囲である。 The clay used in the slurry may be kaolin, bentonite, attapulgite, montmorillonite, hectorite, and pyrophyllite. Preferred clays are kaolin or bentonite, especially kaolin. In embodiments, zeolite, clay, phosphate, sodium silicate, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, and urea are added simultaneously or sequentially in any order and at ambient temperature, Slurried in a limited and controlled amount of water. In general, it has been found that the weight ratio of water to solids in the slurry may range from 1: 1 to 4: 1, preferably 1.5: 1 to 3: 1. A water: solids weight ratio close to 2: 1 has been found to be remarkably successful in forming high quality catalysts. If the water: solids weight ratio is less than 1: 1, the viscosity of the slurry is too high for spray drying, while the water: solids weight ratio above 4: 1 is a certain environment. Below, it may lead to a loss of wear resistance of the catalyst. The pH of the slurry at this point is in the range of 10-12 to avoid gelation of the silica sol. In embodiments, the silica in the sol has an average diameter ranging from 1.0 nm (nanometers) to 22.0 nm, preferably from 1.5 nm to 15.0 nm. Silica sol is described in Non-Patent Document 7. Water may be added to the sodium silicate sol to maintain a water: solid weight ratio of 1: 1 to 3: 1. A preferred solids content is 28 to 45% by weight, based on the catalyst precursor. The density of the slurry is preferably in the range of 1.2 to 1.4 upon completion of the starting material addition. More preferably, it is 1.20-1.35. Also preferably, the viscosity of the slurry at this point is in the range of 60-300 cP (60000-300000 Pa · s), more preferably 80-200 cP (80000-200000 Pa · s) (22 ° C.).
ゼオライト、クレー、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、尿素、ケイ酸ナトリウム、およびリン酸塩を、含水量、密度、好ましくはまたpHおよび粘度を調整して混合した後、スラリーは、従来の処理装置(例えば噴霧乾燥装置)中で乾燥されて、触媒前駆体が形成されうる。 After mixing the zeolite, clay, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, urea, sodium silicate, and phosphate, adjusting the water content, density, preferably also pH and viscosity, the slurry is It can be dried in conventional processing equipment (eg spray drying equipment) to form the catalyst precursor.
実施形態においては、スラリーは、好ましくは周囲温度で/それ未満で、水分を除去して、10ミクロン〜200ミクロン、好ましくは60ミクロン〜100ミクロンの範囲の平均粒子直径の微小球を形成するのに十分な温度で、乾燥装置(好ましくは噴霧乾燥装置)に導かれる。温度は、スラリーを乾燥し、硬い構造を形成するのに十分に高いが、アルカリ金属成分(例えば、ケイ酸ナトリウムからのナトリウム)が、ゼオライト内に吸蔵させられ、それが洗浄され、イオン交換され、ゼオライトから除去されるのを防止する程には十分に高くない。典型的には、スラリーは、乾燥装置、好ましくは噴霧乾燥装置に、250℃〜500℃の範囲の平均入口温度、および125℃〜225℃の範囲の出口温度で供給される。 In an embodiment, the slurry removes moisture, preferably at / below ambient temperature, to form microspheres with average particle diameters ranging from 10 microns to 200 microns, preferably 60 microns to 100 microns. To a drying device (preferably a spray-drying device) at a sufficient temperature. The temperature is high enough to dry the slurry and form a hard structure, but the alkali metal component (eg, sodium from sodium silicate) is occluded in the zeolite and it is washed and ion exchanged. It is not high enough to prevent removal from the zeolite. Typically, the slurry is fed to a dryer, preferably a spray dryer, with an average inlet temperature in the range of 250 ° C to 500 ° C and an outlet temperature in the range of 125 ° C to 225 ° C.
乾燥に引続いて、触媒前駆体は、好ましくは微小球粒子の粉末形態で、脱イオン水を用いて、例えば周囲温度〜100℃で洗浄される。洗浄された前駆体は、次いで、アルカリ金属(例えばナトリウム)をゼオライトから除去するのに十分な時間イオン交換される。実施形態においては、硫酸、硫酸アルミニウム、および硫酸アンモニウムの一種以上が用いられる。好ましくは、硫酸アルミニウム水和物および硫酸アンモニウムが用いられる。好ましくは、硫酸アルミニウム水和物/硫酸アンモニウムの化学量論量が、存在するナトリウム量に基づいて用いられる。好ましくは、硫酸塩中のAl3+/NH4 +の2/3原子比が用いられる。次の表2.3および2.5のデータは、最適のAl3+/NH4 +モル比が、触媒前駆体からのナトリウム除去に対しては、この原子比にあることを示す。 Following drying, the catalyst precursor is washed, preferably in powder form of microsphere particles, with deionized water, for example at ambient temperature to 100 ° C. The washed precursor is then ion exchanged for a time sufficient to remove alkali metal (eg, sodium) from the zeolite. In the embodiment, one or more of sulfuric acid, aluminum sulfate, and ammonium sulfate are used. Preferably, aluminum sulfate hydrate and ammonium sulfate are used. Preferably, a stoichiometric amount of aluminum sulfate hydrate / ammonium sulfate is used based on the amount of sodium present. Preferably, a 2/3 atomic ratio of Al 3+ / NH 4 + in sulfate is used. The following data in Tables 2.3 and 2.5 show that the optimal Al 3+ / NH 4 + molar ratio is at this atomic ratio for sodium removal from the catalyst precursor.
必要な場合には、第二のイオン交換工程が用いられて、ナトリウム量が更に低減されてもよい。イオン交換粒子は、一般に、例えば周囲温度〜100℃で、再度洗浄される。触媒のゼオライト部分は、イオン交換および洗浄後、典型的には、触媒の重量を基準として、アルカリ金属0.4%未満を含む。硫酸アルミニウム水和物からの少量のアルミニウムは、イオン交換中に、触媒中に組込まれると考えられる。 If necessary, a second ion exchange step may be used to further reduce the amount of sodium. The ion exchange particles are generally washed again, for example at ambient temperatures to 100 ° C. The zeolite portion of the catalyst, after ion exchange and washing, typically contains less than 0.4% alkali metal, based on the weight of the catalyst. A small amount of aluminum from the aluminum sulfate hydrate is believed to be incorporated into the catalyst during ion exchange.
いかなる理論またはモデルにも束縛されることを望むものではないが、スラリーにおけるリン酸塩の存在は、母材微細孔度に影響を及ぼすと考えられる。リン酸塩は、スラリー中のアルミニウム種と相互作用して、リン酸アルミニウムを作製すると考えられる。リン酸アルミニウムは、シリカに類似の等電点を有することから、スラリー中の粒子は、類似の電荷を有することが明らかであり、凝集が回避される。凝集は、触媒の微細孔度特性の低下をもたらすであろうと考えられる。本発明の触媒の独特な細孔分布をもたらすと考えられる他の要因は、結合剤系においてケイ酸ナトリウムを、指向化合物としての尿素と組み合わせて用いることに関する。 While not wishing to be bound by any theory or model, the presence of phosphate in the slurry is believed to affect the matrix microporosity. It is believed that the phosphate interacts with the aluminum species in the slurry to produce aluminum phosphate. Since aluminum phosphate has a similar isoelectric point to silica, it is clear that the particles in the slurry have a similar charge and agglomeration is avoided. Aggregation is believed to result in a decrease in the microporosity characteristics of the catalyst. Another factor believed to result in the unique pore distribution of the catalyst of the present invention relates to the use of sodium silicate in combination with urea as the directing compound in the binder system.
(III)接触分解方法
更に他の実施形態においては、本発明は接触分解方法に関する。接触分解方法は、固定床、移動床、沸騰床、スラリー、移送ライン(分散相)、または流動床運転で行われてもよい。本明細書に記載される接触分解方法に適切な炭化水素原料材(即ち主原料)には、430°F〜1050°F(221.11℃〜565.56℃)の範囲で沸騰する天然および合成炭化水素質油が含まれる。ガス油;1050°F(565.56℃)超で沸騰する物質を含む重質炭化水素質油;重質および抜頭石油原油;石油常圧蒸留ボトム;石油減圧蒸留ボトム;ピッチ、アスファルト、ビチューメン、他の重質炭化水素残渣;タールサンド油;シェール油;石炭液化方法から誘導される液体生成物;ナフサ、並びにそれらの混合物などである。
(III) Catalytic cracking method In yet another embodiment, the present invention relates to a catalytic cracking method. The catalytic cracking process may be carried out in a fixed bed, moving bed, ebullated bed, slurry, transfer line (dispersed phase), or fluidized bed operation. Suitable hydrocarbon feedstocks (ie, main feedstocks) for the catalytic cracking process described herein include natural and boiling boiling in the range of 430 ° F to 1050 ° F (221.11 ° C to 565.56 ° C). Synthetic hydrocarbonaceous oil is included. Gas oils; heavy hydrocarbonaceous oils containing substances boiling above 1050 ° F. (565.56 ° C.); heavy and truncated petroleum crude oils; petroleum atmospheric distillation bottoms; petroleum vacuum distillation bottoms; pitch, asphalt, bitumen, Other heavy hydrocarbon residues; tar sand oil; shale oil; liquid products derived from coal liquefaction processes; naphtha, and mixtures thereof.
実施形態においては、接触分解方法は、一つ以上のFCCプロセス装置において行われる。各装置は、反応域(通常はライザー反応域)、ストリッピング域、触媒再生域、および少なくとも一つの分離域が含まれる。FCCプロセスにおいては、原料材は、反応域へ送られ、そこに注入され、そこで主原料は、高温の再生触媒の流動源と接触する。高温の触媒は、原料を、温度450℃〜650℃、好ましくは500℃〜600℃で気化し分解する。分解反応により、炭素質炭化水素またはコークが触媒上に析出し、それにより触媒が失活される。分解された生成物は、コーク化触媒から分離され、分解された生成物の一部は、分留装置などの分離域へ送られてもよい。ナフサ留分などの留分は、分離域で分解生成物から分離され、プロセスから導き出されうる。 In embodiments, the catalytic cracking method is performed in one or more FCC process equipment. Each apparatus includes a reaction zone (usually a riser reaction zone), a stripping zone, a catalyst regeneration zone, and at least one separation zone. In the FCC process, the feedstock is sent to the reaction zone where it is injected, where the main feed comes into contact with the flow source of the hot regenerated catalyst. The high-temperature catalyst vaporizes and decomposes the raw material at a temperature of 450 ° C. to 650 ° C., preferably 500 ° C. to 600 ° C. The cracking reaction causes carbonaceous hydrocarbons or coke to deposit on the catalyst, thereby deactivating the catalyst. The cracked product may be separated from the coking catalyst and a portion of the cracked product may be sent to a separation zone such as a fractionator. A fraction such as a naphtha fraction can be separated from the cracked product in the separation zone and derived from the process.
ライザー反応器の反応域におけるFCCプロセス条件には、温度450℃〜700℃、炭化水素分圧10〜40psia(69〜276kPa)、好ましくは20〜35psia(138〜241kPa)、および触媒/主原料(重量/重量)比3〜100(触媒重量は触媒組成物の全重量である)が含まれる。全圧は、大気圧〜45psig(411kPa)である。必要ではないものの、やはり、スチームが、同時に、原料材と共に反応域中に導入される。ここで、スチームは、主原料の50重量%以下、好ましくは2〜10重量%を構成することが好ましい。また、反応域における原料材の滞留時間は、20秒未満、好ましくは0.1〜20秒、より好ましくは1〜5秒であることが好ましい。 FCC process conditions in the reaction zone of the riser reactor include a temperature of 450 ° C. to 700 ° C., a hydrocarbon partial pressure of 10 to 40 psia (69 to 276 kPa), preferably 20 to 35 psia (138 to 241 kPa), and catalyst / main feed ( Weight / weight) ratio of 3 to 100 (catalyst weight is the total weight of the catalyst composition). Total pressure is from atmospheric pressure to 45 psig (411 kPa). Although not required, steam is still introduced into the reaction zone with the raw materials at the same time. Here, the steam preferably constitutes 50% by weight or less, preferably 2 to 10% by weight of the main raw material. The residence time of the raw material in the reaction zone is preferably less than 20 seconds, preferably 0.1 to 20 seconds, more preferably 1 to 5 seconds.
本方法および触媒は、芸術的な市販FCC触媒の状態を超えて、経済的および技術的利点の両方を提供する。三つの主な結合剤が、FCC触媒を作製するのに現在用いられる。これらは、酸性化されたシリカゾル結合剤、アルミニウムクロロヒドロール、および解膠アルミナである。これら三つの結合系は、酸性であり、この酸性度は、酸敏感性活性物質の物理的特性に悪影響を及ぼすことができる。シリカに基づく先のメソ細孔性触媒は、シリカ源としてLudox(登録商標)を用いた。これは、塩基性ケイ酸ナトリウムより高価な成分である。 The present methods and catalysts provide both economic and technical advantages over the state of artistic commercial FCC catalysts. Three main binders are currently used to make FCC catalysts. These are acidified silica sol binders, aluminum chlorohydrol, and peptized alumina. These three coupled systems are acidic and this acidity can adversely affect the physical properties of the acid sensitive active substance. Previous mesoporous catalysts based on silica used Ludox® as the silica source. This is a more expensive component than basic sodium silicate.
本方法においては、ケイ酸ナトリウム(塩基系)は、成功裡にFCC触媒を結合することができる。更に、尿素をケイ酸ナトリウムと共に噴霧乾燥装置の原料中に組み込むことにより、そのように処理されなかった触媒よりメソ細孔性、かつより選択的である触媒が製造される。ケイ酸ナトリウム中に含まれるナトリウムの中和は、ケイ酸より強い酸のアンモニウム塩を用いてなされる。最も安価な酸源は硫酸である。硫酸を用いた中和は、慎重な制御を必要とするか、またはゲル化は、結果的に、触媒強度および保全性の低下を起こすであろう。炭酸は、ケイ酸よりもいくらか強い酸であり、それ自体はまた、ケイ酸ナトリウムを中和するのに用いられてもよい。しかし、炭酸による中和は、炭酸が、ゲル化が容易に生じるpHでシリカゾルを形成することからゲル化をもたらす。尿素は、炭酸二アンモニウムの無水物であり、ゆっくり加水分解して、塩基性溶液のアンモニアおよび炭酸ナトリウムを形成する。結合剤系に尿素を組み込むことは、反応が、乾燥後に生じることが可能となり、そのためにシリカゲルは、乾燥前に形成せず、より弱い生成物をもたらす。尿素の組込みはまた、本メソ細孔性構造の形成を促進するかもしれない。これは、生成物の選択性を向上する。リン酸塩のアルカリ金属塩は、細孔構造を形成するのに特に効果的であるようである。これは、コーク以外の生成物に対する選択性を向上させる。次の比較例1、2、および3は、リン酸アンモニウムを用いて作製された物質が、有利な生成物選択性をもたらすことができないことを示す。図4および5は、221℃−への転化の際に、コーク以外の生成物に対する選択性が、リン酸アンモニウムを用いて作製された物質に対して不十分であることを示す。即ち、「1.11」、「2.11」、「3.11」、「1.12」、「2.12」、および「3.12」と表示された物質は、アルカリ金属リン酸塩を用いて作製された物質、即ち「4.11」および「5.11」と表示されたものに対するより、不十分であることを示す。図8は、50オングストローム未満の領域での多孔度が、リン酸アンモニウムを用いて作製された物質に対してより大きいことを示す。 In this process, sodium silicate (base system) can successfully bind the FCC catalyst. Furthermore, incorporation of urea with sodium silicate into the raw material of the spray dryer produces a catalyst that is more mesoporous and more selective than a catalyst that has not been so treated. Neutralization of sodium contained in sodium silicate is performed using an ammonium salt of an acid stronger than silicic acid. The cheapest acid source is sulfuric acid. Neutralization with sulfuric acid requires careful control, or gelation will result in reduced catalyst strength and integrity. Carbonic acid is a somewhat stronger acid than silicic acid and as such may also be used to neutralize sodium silicate. However, neutralization with carbonic acid results in gelation because carbonic acid forms a silica sol at a pH at which gelation readily occurs. Urea is an anhydrous diammonium carbonate that slowly hydrolyzes to form the basic solution ammonia and sodium carbonate. Incorporating urea into the binder system allows the reaction to occur after drying, so that silica gel does not form before drying, resulting in a weaker product. Incorporation of urea may also promote the formation of this mesoporous structure. This improves the selectivity of the product. The alkali metal salt of phosphate appears to be particularly effective in forming a pore structure. This improves the selectivity for products other than coke. The following Comparative Examples 1, 2, and 3 show that materials made with ammonium phosphate cannot provide advantageous product selectivity. Figure 4 and 5, 221 ° C. - indicates that during conversion to selectivity for products other than coke, is insufficient for producing substances using ammonium phosphate. That is, the substances labeled “1.11”, “2.11”, “3.11”, “1.12”, “2.12”, and “3.12” are alkali metal phosphates. It is shown that it is inadequate compared to materials made using, ie those labeled “4.11” and “5.11”. FIG. 8 shows that the porosity in the region below 50 Angstroms is greater for materials made with ammonium phosphate.
次の比較例および実施例は、本発明を説明するのに示される。これは、いかなる意味においても限定して考えられるべきではない。 The following comparative examples and examples are given to illustrate the present invention. This should not be considered limiting in any way.
比較例1:尿素なし/リン酸水素二アンモニウム
これは、ケイ酸ナトリウムを結合剤中のシリカ源として用いるが、触媒の調製中に尿素を加えない比較(ベースケース)例である。
Comparative Example 1: No Urea / Diammonium Hydrogen Phosphate This is a comparative (base case) example where sodium silicate is used as the silica source in the binder but no urea is added during catalyst preparation.
2ガロン(7570m3)のプラスチック製バケツ状容器中の水3000gに、ゼオライトZ−14G NaUSY1319.3g、リン酸水素二アンモニウム12.5g、ハイドライト(Hydrite)UFカオリンクレー728g、およびスペースライト(Spacerite)S−11ギブサイト560gを加えた。得られた混合物を、コウルズ(Cowles)ミキサーで30分間攪拌した。 To 3000 g of water in a 2 gallon (7570 m 3 ) plastic bucket, zeolite Z-14G NaUSY 1319.3 g, 12.5 g of diammonium hydrogen phosphate, 728 g of Hydrite UF kaolin clay, and Spacelite ) 560 g of S-11 gibbsite was added. The resulting mixture was stirred for 30 minutes with a Cowles mixer.
「N」印のケイ酸ナトリウム1742.2gを、脱イオン水1700gで希釈し、水/ゼオライト/リン酸水素二アンモニウム/クレーのスラリーに加え、次いでコロイドミルに付した。コロイドミルに付されたスラリーのpHは、10.8(22℃)であった。スラリーの粘度は、188cP(188000Pa・s)(100rpm)であり、スラリーの密度は、1.322g/ccであった。 1742.2 g of “N” marked sodium silicate was diluted with 1700 g of deionized water, added to the water / zeolite / diammonium hydrogen phosphate / clay slurry and then subjected to a colloid mill. The slurry subjected to the colloid mill had a pH of 10.8 (22 ° C.). The viscosity of the slurry was 188 cP (188000 Pa · s) (100 rpm), and the density of the slurry was 1.322 g / cc.
スラリーを、ボウエン(Bowen)#1タワー噴霧乾燥装置中で、出口温度121℃で噴霧乾燥した[空気流250cfm(7.08m3/分)(80℃)で、速度7/35kg/時であった]。50%が74.4ミクロン超の固形分787gを、主タワーポットから集めた。スラリーおよび生成物の特性を、表1に要約する。 The slurry was spray dried in a Bowen # 1 tower spray dryer at an outlet temperature of 121 ° C. [air flow 250 cfm (7.08 m 3 / min) (80 ° C.) at a rate of 7/35 kg / hour. ] 787g of 50% solids greater than 74.4 microns was collected from the main tower pot. The slurry and product properties are summarized in Table 1.
この物質をイオン交換するために、硫酸アンモニウムおよび硫酸アルミニウムの次の溶液を用いた。即ち、
Al2(SO4)3・16H2O 360gを、DI水2040gに溶解した。
(NH4)2SO4106.2gを、DI水2294gに溶解した。
The following solution of ammonium sulfate and aluminum sulfate was used to ion exchange this material. That is,
360 g of Al 2 (SO 4 ) 3 · 16H 2 O was dissolved in 2040 g of DI water.
106.2 g of (NH 4 ) 2 SO 4 was dissolved in 2294 g of DI water.
噴霧乾燥装置の生成物120gに、Al2(SO4)3・16H2O溶液200g、および(NH4)2SO4溶液200gを加えた。この混合物を、振盪浴中で、80℃260rpmで1時間振盪し、冷却し、次いでフィルター上で、DI(脱イオン)水500gを用いて80℃で三回洗浄し、空気乾燥した。この第一のイオン交換からの生成物(比較例1.1)を分析した。残りの試料を、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃260rpmで1時間振盪し、脱イオン水500gで三回洗浄し、120℃で2時間乾燥し、焼成して、比較例1.2を得た。表2には、これらの試料の分析結果が含まれる。 200 g Al 2 (SO 4 ) 3 · 16H 2 O solution and 200 g (NH 4 ) 2 SO 4 solution were added to 120 g product of the spray dryer. The mixture was shaken in a shaking bath at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, cooled, then washed three times at 80 ° C. with 500 g of DI (deionized) water on the filter and air dried. The product from this first ion exchange (Comparative Example 1.1) was analyzed. The remaining sample was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 500 g of deionized water, dried at 120 ° C. for 2 hours, and baked to obtain Comparative Example 1.2. Table 2 contains the analysis results of these samples.
比較例2:尿素/リン酸水素二アンモニウム
これは、更なる比較例である。標準的な市販FCC触媒とは相違して、調製は、塩基性雰囲気で行なわれる。尿素1モルは、ナトリウム2モルを中和すると考えられる。これは、分解して、ケイ酸アンモニウムおよび炭酸ナトリウムを形成することによる。
Comparative Example 2: Urea / diammonium hydrogen phosphate This is a further comparative example. Unlike standard commercial FCC catalysts, the preparation is performed in a basic atmosphere. One mole of urea is believed to neutralize 2 moles of sodium. This is due to decomposition to form ammonium silicate and sodium carbonate.
2ガロン(7570m3)のプラスチック製バケツ状容器中の水2500gに、ゼオライトZ−14G NaUSY1319.3g、リン酸水素二アンモニウム12.5g、ハイドライト(Hydrite)UFカオリンクレー728g、およびスペースライト(Spacerite)S−11ギブサイト560gを加えた。得られた混合物を、コウルズ(Cowles)ミキサーで30分間攪拌した。 To 2500 g of water in a 2 gallon (7570 m 3 ) plastic bucket, zeolite Z-14G NaUSY 1319.3 g, 12.5 g diammonium hydrogen phosphate, 728 g Hydrite UF kaolin clay, and Spacelite ) 560 g of S-11 gibbsite was added. The resulting mixture was stirred for 30 minutes with a Cowles mixer.
「N」印のケイ酸ナトリウム1742.2gを、脱イオン水2275gで希釈し、水/ゼオライト/リン酸水素二アンモニウム/クレーのスラリーに加え、次いでコロイドミルに付した。コロイドミルに付されたスラリーのpHは、11.0(21℃)であった。スラリーの粘度は、247cP(247000Pa・s)(100rpm)であった。スラリーを、ボウエン(Bowen)#1タワー噴霧乾燥装置中で、出口温度145℃で噴霧乾燥した[空気流250cfm(7.08m3/分)(80℃)で、速度7/35kg/時であった]。 1742.2 g of “N” marked sodium silicate was diluted with 2275 g of deionized water, added to the water / zeolite / diammonium hydrogen phosphate / clay slurry and then subjected to a colloid mill. The slurry subjected to the colloid mill had a pH of 11.0 (21 ° C.). The viscosity of the slurry was 247 cP (247000 Pa · s) (100 rpm). The slurry was spray dried in a Bowen # 1 tower spray dryer at an outlet temperature of 145 ° C. [air flow 250 cfm (7.08 m 3 / min) (80 ° C.) at a rate of 7/35 kg / hour. ]
固形分1436gを、主タワーポットから集めた。スラリーおよび生成物の組成を、表3に要約する。 1436 g of solids was collected from the main tower pot. The composition of the slurry and product is summarized in Table 3.
H2SO4 52.4gを、DI水1548gに溶解して、希薄硫酸溶液を作製した。 A dilute sulfuric acid solution was prepared by dissolving 52.4 g of H 2 SO 4 in 1548 g of DI water.
Al2(SO4)3・16H2O 270gを、DI水1530gに溶解して、4.5×10−4モルAl3+/g溶液の希薄硫酸アルミニウム溶液を作製した。 270 g of Al 2 (SO 4 ) 3 · 16H 2 O was dissolved in 1530 g of DI water to prepare a diluted aluminum sulfate solution of 4.5 × 10 −4 mol Al 3+ / g solution.
(NH4)2SO4 70.8gを、DI水1529.2gに溶解して、6.7×10−4モルNH4 +/g溶液の希薄硫酸アンモニウム溶液を作製した。 70.8 g of (NH 4 ) 2 SO 4 was dissolved in 1529.2 g of DI water to prepare a dilute ammonium sulfate solution of 6.7 × 10 −4 mol NH 4 + / g solution.
噴霧乾燥装置の生成物100gに、表4の溶液を加えた。 The solution of Table 4 was added to 100 g of the product of the spray dryer.
これらを、振盪浴で、80℃で1時間振盪し、ろ過し、DI水400gを用いて80℃ 0.5時間で三回洗浄した。これを、1℃/分で120℃へ加温し、120℃で6時間乾燥した。 They were shaken in a shaking bath at 80 ° C. for 1 hour, filtered and washed three times with 400 g DI water at 80 ° C. for 0.5 hour. This was heated to 120 ° C. at 1 ° C./min and dried at 120 ° C. for 6 hours.
これらの試料についての元素分析結果は、表5に含まれる。 The elemental analysis results for these samples are included in Table 5.
Al2O3/SiO2重量比は、比較例2.4(NH4 +/Al3+調製)については0.60であり、比較例2.5(NH4 +調製)については単に0.55であることを注目されたい。これは、系が、およそ0.60/0.55−1=9.1%超のアルミナを組込んでいるか、または0.091×35=3.2%のアルミナ(アルミナ1.6g)が、触媒の元重量に加えられていることを示す。このアルミナは、交換溶液中の100/1800×270×102/666=2.3gからくる。 The Al 2 O 3 / SiO 2 weight ratio is 0.60 for Comparative Example 2.4 (NH 4 + / Al 3+ preparation) and simply 0.55 for Comparative Example 2.5 (NH 4 + Preparation). Please note that. This is because the system incorporates approximately 0.60 / 0.55-1 = 9.1% alumina or 0.091 × 35 = 3.2% alumina (1.6 g alumina). , Which is added to the original weight of the catalyst. This alumina comes from 100/1800 × 270 × 102/666 = 2.3 g in the exchange solution.
この相互作用の特質を更に示すために、比較例2の噴霧乾燥装置の生成物を、希薄硫酸アルミニウム溶液および希薄硫酸アンモニウム溶液のみが用いられる第二のシリーズで交換した。これは、表6に概略される。噴霧乾燥装置の生成物50gに、表6の溶液を加えた。 To further illustrate the nature of this interaction, the product of the spray dryer of Comparative Example 2 was replaced with a second series in which only dilute aluminum sulfate solution and dilute ammonium sulfate solution were used. This is outlined in Table 6. The solution of Table 6 was added to 50 g of the product of the spray dryer.
これらを、振盪浴で、80℃で1時間振盪し、ろ過し、DI水400gを用いて80℃0.5時間で三回洗浄した。これを、1℃/分で120℃へ加温し、120℃で6時間乾燥した。表7には、明らかに、これらのケイ酸ナトリウム結合触媒について、ナトリウムの除去が、アルミニウム塩およびアンモニウム塩の特定割合(即ちAl 2モル/アンモニア3モル)での組み合わせで最も効果的であることが示される。 These were shaken in a shaking bath at 80 ° C. for 1 hour, filtered and washed three times with 400 g DI water at 80 ° C. for 0.5 hours. This was heated to 120 ° C. at 1 ° C./min and dried at 120 ° C. for 6 hours. Table 7 clearly shows that for these sodium silicate-bound catalysts, sodium removal is most effective with specific combinations of aluminum and ammonium salts (ie 2 moles of Al / 3 moles of ammonia). Is shown.
逐次イオン交換により、触媒からのナトリウムの除去が完了されることを示すために、比較例2の噴霧乾燥装置の生成物120gを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃260rpmで1時間振盪し、脱イオン水500gを用いて三回洗浄し、120℃で4時間乾燥して、比較例2.9を得た。残りの試料を、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水500gで三回洗浄し、120℃で2時間乾燥し、焼成して、比較例2.10を得た。比較例1.9および1.10について、揮発性物質を含まない分析結果は、表8に含まれる。 To show that sodium removal from the catalyst is completed by sequential ion exchange, 120 g of the product of the spray dryer of Comparative Example 2 was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, followed by 200 g of dilute ammonium sulfate solution. . This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 500 g of deionized water, and dried at 120 ° C. for 4 hours to obtain Comparative Example 2.9. The remaining sample was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 500 g of deionized water, dried at 120 ° C. for 2 hours, and baked to obtain Comparative Example 2.10. The analysis results for Comparative Examples 1.9 and 1.10 that do not contain volatile substances are included in Table 8.
比較例3:2×尿素/リン酸水素二アンモニウム
この比較例は、噴霧乾燥装置からの生成物からのイオン交換によるナトリウムの除去を示す。これは、次のように調製される。2ガロン(7570m3)のプラスチック製バケツ状容器中の水3000gに、ゼオライトNaUSY1319.3g、リン酸水素二アンモニウム12.5g、ハイドライト(Hydrite)UF(登録商標)カオリンクレー728g、尿素403.5g、およびSpacerite(登録商標)S−11ギブサイト560gを加えた。得られた混合物を、コウルズ(Cowles)ミキサーで30分間攪拌した。
Comparative Example 3: 2x urea / diammonium hydrogen phosphate This comparative example shows the removal of sodium by ion exchange from the product from the spray dryer. This is prepared as follows. To 3000 g of water in a 2 gallon (7570 m 3 ) plastic bucket, zeolite NaUSY 1319.3 g, diammonium hydrogen phosphate 12.5 g, Hydrite UF® kaolin clay 728 g, urea 403.5 g , And 560 g of Spacerite® S-11 gibbsite. The resulting mixture was stirred for 30 minutes with a Cowles mixer.
「N」(登録商標)印のケイ酸ナトリウム1742.2gを、脱イオン水1700gで希釈し、水/ゼオライト/リン酸水素二アンモニウム/クレーのスラリーに加え、次いでコロイドミルに付した。コロイドミルに付されたスラリーのpHは、10.79(17℃)であった。スラリーの粘度は、199cP(199000Pa・s)(100rpm)であり、スラリーの密度は、1.293g/ccであった。 1742.2 g of "N" (R) marked sodium silicate was diluted with 1700 g of deionized water, added to the water / zeolite / diammonium hydrogen phosphate / clay slurry and then subjected to a colloid mill. The slurry subjected to the colloid mill had a pH of 10.79 (17 ° C.). The viscosity of the slurry was 199 cP (199,000 Pa · s) (100 rpm), and the density of the slurry was 1.293 g / cc.
スラリーを、ボウエン(Bowen)#1タワー噴霧乾燥装置中で、出口温度160℃で噴霧乾燥した[空気流250cfm(7.08m3/分)(80℃)で、速度7/35kg/時であった]。乾燥後、固形分を主タワーのボトムからの集めて秤量した。サイクロンのボトムからの固形分は、50%が66.0ミクロン超の固形分1129gの歩留まりであった。名目のスラリーおよび生成物の組成を、表9に示す。 The slurry was spray dried in a Bowen # 1 tower spray dryer at an outlet temperature of 160 ° C. [air flow 250 cfm (7.08 m 3 / min) (80 ° C.) at a rate of 7/35 kg / hour. ] After drying, the solids were collected from the bottom of the main tower and weighed. The solid content from the bottom of the cyclone was a yield of 1129 g of 50% solid content exceeding 66.0 microns. Nominal slurry and product compositions are shown in Table 9.
比較例3の噴霧乾燥装置の生成物120gを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水500gを用いて三回洗浄し、120℃で4時間乾燥して、比較例3.1を得た。残りの試料を、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水500gを用いて三回洗浄し、120℃で2時間乾燥し、焼成して、比較例3.2を得た。比較例3.1および3.2について、揮発性物質を含まない分析結果は、表10に含まれる。 120 g of the product of the spray drying apparatus of Comparative Example 3 was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 500 g of deionized water, and dried at 120 ° C. for 4 hours to obtain Comparative Example 3.1. The remaining sample was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 500 g of deionized water, dried at 120 ° C. for 2 hours, and baked to obtain Comparative Example 3.2. The analysis results for Comparative Examples 3.1 and 3.2 that do not contain volatile substances are included in Table 10.
実施例4:尿素/リン酸水素二ナトリウム
この実施例は、本発明の触媒である。その調製においては、アルカリ性リン酸塩、尿素、およびケイ酸ナトリウムが用いられて、噴霧乾燥生成物が作製される。これは、アルミニウムおよびアンモニウム塩の最適混合物を用いてイオン交換され、最終触媒が作製される。この触媒が、次いでスチームを用いて不活性化された際に、それは、本発明の触媒および方法による細孔構造を有した。2ガロン(7570m3)のプラスチック製バケツ状容器中の水3000gに、リン酸水素二ナトリウム13.4g、尿素200g、アルコア(Alcoa)C−33ギブサイト373g、ゼオライトNaUSY1319.3g、およびハイドライト(Hydrite)UFカオリンクレー874gを加えた。得られた混合物を、コウルズ(Cowles)ミキサーで、それが滑らかに流動するまで攪拌した。
Example 4: Urea / disodium hydrogen phosphate This example is the catalyst of the present invention. In its preparation, alkaline phosphate, urea, and sodium silicate are used to make a spray-dried product. This is ion exchanged with an optimal mixture of aluminum and ammonium salts to make the final catalyst. When this catalyst was then deactivated with steam, it had a pore structure according to the catalyst and method of the present invention. To 3000 g of water in a 2 gallon (7570 m 3 ) plastic bucket, 13.4 g of disodium hydrogen phosphate, 200 g of urea, 373 g of Alcoa C-33 gibbsite, 137 g of zeolite NaUSY 1319.3 g, and Hydrite ) 874 g of UF Kaolin clay was added. The resulting mixture was stirred with a Cowles mixer until it flowed smoothly.
「N」印のケイ酸ナトリウム1742.2gを、脱イオン水2400gで希釈し、これに、水/リン酸水素二ナトリウム/尿素/ギブサイト/ゼオライト/クレーのスラリーを加えた。このスラリーを、次いでコロイドミルに二回付した。コロイドミルに付されたスラリーのpHは、10.8(22℃)であった。スラリーの粘度は、188cP(188000Pa・s)(100rpm)であり、スラリーの密度は、1.288g/ccであった。スラリーを、ボウエン(Bowen)#1タワー噴霧乾燥装置中で、出口温度150℃で噴霧乾燥した[空気流250cfm(7.08m3/分)(80℃)で、速度7/35kg/時であった]。固形分939gを、主タワーポットから集めた。 1742.2 g of “N” marked sodium silicate was diluted with 2400 g of deionized water and to this was added a slurry of water / disodium hydrogenphosphate / urea / gibbsite / zeolite / clay. This slurry was then subjected to a colloid mill twice. The slurry subjected to the colloid mill had a pH of 10.8 (22 ° C.). The viscosity of the slurry was 188 cP (188000 Pa · s) (100 rpm), and the density of the slurry was 1.288 g / cc. The slurry was spray dried in a Bowen # 1 tower spray dryer at an outlet temperature of 150 ° C. [Air flow 250 cfm (7.08 m 3 / min) (80 ° C.) at a rate of 7/35 kg / hour. ] 939 g solids were collected from the main tower pot.
実施例4の噴霧乾燥装置の生成物120gを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水200gを用いて三回洗浄した。湿ったケーキを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水200gを用いて三回洗浄し、150℃で1時間乾燥し、760℃で1時間焼成して、実施例4.1を得た。表11には、分析結果が含まれる。 120 g of the product of the spray drying apparatus of Example 4 was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour and washed three times with 200 g of deionized water. The wet cake was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, followed by 200 g of dilute ammonium sulfate solution. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 200 g of deionized water, dried at 150 ° C. for 1 hour, and calcined at 760 ° C. for 1 hour to obtain Example 4.1. Table 11 includes the analysis results.
実施例5:尿素/ピロリン酸四ナトリウム
この実施例は、本発明の触媒および方法による触媒である。2ガロン(7570m3)のプラスチック製バケツ状容器中の水3000gに、ピロリン酸四ナトリウム21.0g、尿素200g、アルコア(Alcoa)C−33ギブサイト373g、ゼオライトNaUSY 1319.3g、およびハイドライト(Hydrite)UFカオリンクレー874gを加えた。得られた混合物を、コウルズ(Cowles)ミキサーで、それが滑らかに流動するまで攪拌した。
Example 5: Urea / tetrasodium pyrophosphate This example is a catalyst according to the catalyst and method of the present invention. To 3000 g of water in a 2 gallon (7570 m 3 ) plastic bucket, 21.0 g of tetrasodium pyrophosphate, 200 g of urea, 373 g of Alcoa C-33 gibbsite, 1319.3 g of zeolite NaUSY, and Hydrite ) 874 g of UF Kaolin clay was added. The resulting mixture was stirred with a Cowles mixer until it flowed smoothly.
「N」印のケイ酸ナトリウム1742.2gを、脱イオン水2400gで希釈し、これに、水/ピロリン酸四ナトリウム/尿素/ギブサイト/ゼオライト/クレーのスラリーを加えた。このスラリーを、次いでコロイドミルに二回付した。コロイドミルに付されたスラリーのpHは、11.0(22℃)であった。スラリーの粘度は、189cP(189000Pa・s)(100rpm)であり、スラリーの密度は、1.26g/ccであった。スラリーを、ボウエン(Bowen)#1タワー噴霧乾燥装置中で、出口温度150℃で噴霧乾燥した[空気流250cfm(7.08m3/分)(80℃)で、速度7/35kg/時であった]。固形分980gを、主タワーポットから集めた。 1742.2 g of “N” marked sodium silicate was diluted with 2400 g of deionized water and to this was added a slurry of water / tetrasodium pyrophosphate / urea / gibbsite / zeolite / clay. This slurry was then subjected to a colloid mill twice. The pH of the slurry subjected to the colloid mill was 11.0 (22 ° C.). The viscosity of the slurry was 189 cP (189,000 Pa · s) (100 rpm), and the density of the slurry was 1.26 g / cc. The slurry was spray dried in a Bowen # 1 tower spray dryer at an outlet temperature of 150 ° C. [Air flow 250 cfm (7.08 m 3 / min) (80 ° C.) at a rate of 7/35 kg / hour. ] 980 g solids were collected from the main tower pot.
実施例5の噴霧乾燥装置の生成物120gを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水200gを用いて三回洗浄した。湿ったケーキを、希薄硫酸アルミニウム溶液200gに加え、次いで希薄硫酸アンモニウム溶液200gを加えた。これを、80℃ 260rpmで1時間振盪し、脱イオン水200gを用いて三回洗浄し、150℃で1時間乾燥し、760℃で1時間焼成して、実施例5.1を得た。表12には、分析結果が含まれる。 120 g of the product of the spray drying apparatus of Example 5 was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, and then 200 g of dilute ammonium sulfate solution was added. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour and washed three times with 200 g of deionized water. The wet cake was added to 200 g of dilute aluminum sulfate solution, followed by 200 g of dilute ammonium sulfate solution. This was shaken at 80 ° C. and 260 rpm for 1 hour, washed three times with 200 g of deionized water, dried at 150 ° C. for 1 hour, and calcined at 760 ° C. for 1 hour to obtain Example 5.1. Table 12 includes the analysis results.
実施例6
比較例1、2、および3、並びに実施例4および5を、760℃で焼成した。比較例1、2、および3を、次いで、温度760℃で16時間スチーミングして、表6の比較例1.11、2.11、および3.11を得、次いで788℃で16時間スチーミングして、それぞれ、表6の比較例1.12、2.12、3.12を得た。実施例4および5を、788℃で16時間スチーミングして、ACE FCCにおける評価のための触媒4.11および5.11を製造した。ACE装置は、FCCの実験室評価用に作製された商業的に入手可能な装置であり、キシテル社(Xytel Co.)(イリノイ州エルクグローヴヴィレッジ(Elk Grove Village,IL))によって製造される。スチーミングされた触媒の特性を、表13に示す。
Example 6
Comparative Examples 1, 2, and 3 and Examples 4 and 5 were fired at 760 ° C. Comparative Examples 1, 2, and 3 were then steamed at a temperature of 760 ° C. for 16 hours to give Comparative Examples 1.11, 2.11, and 3.11 in Table 6, then steamed at 788 ° C. for 16 hours. Teaming was performed to obtain Comparative Examples 1.12, 2.12, and 3.12. Examples 4 and 5 were steamed at 788 ° C. for 16 hours to produce catalysts 4.11 and 5.11 for evaluation in ACE FCC. The ACE device is a commercially available device made for FCC laboratory evaluation and manufactured by Xytel Co. (Elk Grove Village, Ill.). The properties of the steamed catalyst are shown in Table 13.
比較触媒としての比較例1.11、2.11、3.11、1.12、2.12、および3.12、並びに本発明の4.11および5.11を、次いで、次の物理特性を有する減圧ガス油を、固定流動床反応器の触媒上に注入することによって評価した。その運転は、公開された文献に記載される。装置が作動した条件は、次のようである。 Comparative Examples 1.11, 2.11, 3.11, 1.12, 2.12 and 3.12 as comparative catalysts and 4.11 and 5.11 of the present invention were then subjected to the following physical properties: The reduced pressure gas oil having was evaluated by injecting it over the catalyst of a fixed fluidized bed reactor. Its operation is described in the published literature. The conditions under which the device operated are as follows.
用いられた原料材は、次の特性を有するガルフコースト減圧ガス油であった。 The raw material used was a Gulf Coast reduced pressure gas oil having the following characteristics.
スチーミングされ、人為的に失活された触媒の細孔サイズ分布における観察された相違に一致して、ベースケース、および本発明の二つの実施例は、小型自家用固定流動床装置(ACE)における減圧ガス油の分解の際に、実質的に異なるコーク選択性を示す。図4−aは、[ベースケース比較触媒:本発明の触媒]に対して、[コークメーク:(430゜F−(221℃−)+コークメーク)]を示すグラフである。図4−bは、本発明の触媒が、商業的に入手可能な状態の作製触媒から見られる平均コーク選択性よりコーク選択的であることを示す。 Consistent with the observed differences in the pore size distribution of the steamed and artificially deactivated catalyst, the base case, and the two embodiments of the present invention, can be found in a small private fixed fluidized bed apparatus (ACE). Upon decomposition of the reduced pressure gas oil, it exhibits a substantially different coke selectivity. Figure 4-a is: For the Base Case Comparative Catalyst The catalyst of the present invention]: is a graph showing the Kokumeku (430 ° F -) + Kokumeku - (221 ° C.)]. FIG. 4-b shows that the catalyst of the present invention is more coke selective than the average coke selectivity seen from the commercially available prepared catalyst.
図4−aは、本発明の触媒(実施例4および5)が、所定の転化率レベルに対して、リン酸アンモニウムで作製された他の触媒より少ないコークを生成するという点で、類似の比較触媒と相違することを示す。図5においては、同じデータが、転化率に対して標準化される。これにより、図4に見られる[コーク:転化率]に対する勾配が除去される。 FIG. 4-a is similar in that the catalysts of the present invention (Examples 4 and 5) produce less coke than other catalysts made with ammonium phosphate for a given conversion level. It shows that it is different from the comparative catalyst. In FIG. 5, the same data is normalized to conversion. Thereby, the gradient with respect to [coke: conversion rate] seen in FIG. 4 is removed.
コーク中の重質多環芳香族に付随する軽質炭化水素部分(メチル基など)が、高温の結果として分解される場合には、コーク収率は、降下することができ、一方軽質ガス収率は上昇する。コークまたは軽質ガスのいずれかは、装置の運転を束縛することから、コークを軽質ガスとトレードオフすることは、明らかな成功でない。本発明の触媒については、コークおよび軽質ガスは両方共、ベースケースの比較触媒より低いと思われる。これは、[乾性ガスメーク:(430゜F−(221℃−)+コークメーク)]のプロットである図6−aに示される。図6−bは、本発明の触媒が、商業的に入手可能な状態の作製触媒より少ない乾性ガスを製造することを示す。 If light hydrocarbon moieties (such as methyl groups) associated with heavy polycyclic aromatics in coke are decomposed as a result of high temperatures, the coke yield can drop, while light gas yields Rises. Since either coke or light gas constrains the operation of the device, it is not an obvious success to trade coke with light gas. For the catalyst of the present invention, both coke and light gas appear to be lower than the base case comparative catalyst. This is shown in FIG. 6-a, which is a plot of [dry gas make: (430 ° F. − (221 ° C. − ) + coke make)]. FIG. 6-b shows that the catalyst of the present invention produces less dry gas than the commercially available prepared catalyst.
図7−aは、本発明の触媒が、同じ転化率を達成する際には、類似のベースケース比較触媒より価値があるプロペンを製造することを示す。図7−bは、本発明の触媒が、商業的に入手可能な状態の作製触媒より多くのプロペンを製造することを示す。 FIG. 7-a shows that the catalyst of the present invention produces propene that is more valuable than a similar base case comparative catalyst in achieving the same conversion. FIG. 7-b shows that the catalyst of the present invention produces more propene than the prepared catalyst in a commercially available state.
図8−aは、本発明の触媒(実施例4および5)が、類似のベースケース比較触媒と、次の点で相違することを示す。即ち、
1.[dV/dD:細孔直径]のプロットにおける最大値は、本発明の触媒について、50オングストローム超の細孔直径で現われること、
2.本発明のスチーミング触媒について、50オングストローム未満の[dV/dD:細孔直径]の曲線に対する正接は、正であり、細孔直径軸(dV/dD=0)と、10オングストローム超で交差すること、および
3.本発明の触媒は、ケイ酸ナトリウム、尿素、およびリン酸のナトリウム塩、同様にフォージャサイトおよびアルミナで作製されること
の点である。
FIG. 8-a shows that the catalysts of the present invention (Examples 4 and 5) differ from similar base case comparative catalysts in the following respects. That is,
1. The maximum in the plot of [dV / dD: pore diameter] appears for pore diameters greater than 50 angstroms for the catalyst of the present invention;
2. For the steaming catalyst of the present invention, the tangent to the [dV / dD: pore diameter] curve of less than 50 angstroms is positive and intersects the pore diameter axis (dV / dD = 0) more than 10 angstroms. 2. and The catalyst of the present invention is that it is made of sodium silicate, urea, and sodium salt of phosphoric acid, as well as faujasite and alumina.
図8−bは、商業的に入手可能な状態の作製触媒が、dV/dDプロットにおける局所的な最大値を、スチーミングの苛酷度に係わらず、60オングストローム(50オングストローム)未満に有すること、および60オングストローム超では、一つを超える最大値が60〜200オングストローム範囲にあることを示す。 FIG. 8-b shows that the commercially available prepared catalyst has a local maximum in the dV / dD plot below 60 angstroms (50 angstroms), regardless of steaming severity; And above 60 Angstroms indicate that more than one maximum is in the 60-200 Angstrom range.
図8−cは、商業的に入手可能な状態の作製触媒が、同じ製造業者からの他の触媒と混合された際に、スチーミングの苛酷度に係わらず、dV/dDプロットにおける局部的な最大値を60オングストローム未満に有することを示す[dV/dD:細孔直径]のプロットである。 FIG. 8-c shows the locality in the dV / dD plot when a commercially available prepared catalyst was mixed with other catalysts from the same manufacturer, regardless of the severity of the steaming. [DV / dD: pore diameter] plot showing maximum value less than 60 angstroms.
図8−dは、本発明の触媒が、dV/dDプロットにおける最大値を60オングストローム超、および80オングストローム未満に有することを示す[dV/dD:細孔直径]のプロットである。これは、スチーミングの苛酷度に係わらず、dV/dDプロットにおける局所的な最大値を60オングストローム未満に有するが、80オングストローム超に一つ以上の最大値を有するかもしれない商業的に入手可能な状態の作製触媒と相違する。 FIG. 8-d is a plot of [dV / dD: pore diameter] showing that the catalyst of the present invention has a maximum value in the dV / dD plot greater than 60 angstroms and less than 80 angstroms. This has a local maximum in the dV / dD plot below 60 Angstroms, regardless of the severity of the steaming, but is commercially available that may have one or more maxima above 80 Angstroms This is different from the prepared catalyst.
Claims (19)
該触媒組成物は、分解触媒の一部であり、シリカ−アルミナ母材および少なくとも一種のモレキュラーシーブを含み、
前記母材は、少なくとも一種のクレー、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、および結合剤コロイドを含み、かつ
前記各母材は、直径が1Å〜10Åの範囲の細孔および直径が40Å〜500Åの範囲の細孔を有し、50Å〜250Åの範囲の細孔について、50Å〜250Åの範囲の微分細孔容積分布に、単一の最大値がある
ことを特徴とする流動接触分解(FCC)触媒組成物または触媒。A fluid catalytic cracking (FCC) catalyst composition or catalyst comprising at least one amorphous porous matrix comprising:
The catalyst composition is part of a cracking catalyst and includes a silica-alumina matrix and at least one molecular sieve,
The matrix includes at least one clay, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, and a binder colloid, and each matrix has pores with a diameter in the range of 1 to 10 mm and a diameter of 40 mm. Fluidized catalytic cracking, characterized by having a single maximum value in the differential pore volume distribution in the range of 50 Å to 250 有 し for pores in the range of ˜500 、, and for pores in the range of 50 Å to 250 Å FCC) Catalyst composition or catalyst.
(a)水、少なくとも一種のモレキュラーシーブ、少なくとも一種の水酸化アルミニウムまたはオキシ水酸化アルミニウム、少なくとも一種のクレー、次式:
を有する少なくとも一種の尿素化合物、および少なくとも一種のリン酸アルカリ金属を組み合わせて、第一の混合物を形成する工程;
(b)前記第一の混合物を十分量のアルカリ性シリケート水溶液と組み合わせて、アルカリ性シリケート水溶液のゲル化を防止するのに十分なpHを有するスラリーを形成する工程;
(c)前記スラリーを、水分を除去して第一の固形分を形成するのに十分な乾燥温度で乾燥する工程;および
(d)前記第一の固形分を、水およびイオン交換組成物と組み合わせて、触媒前駆体を形成する工程であって、
前記イオン交換組成物は、鉱酸、鉱酸のアルミニウム塩および鉱酸の塩よりなる群から選択される少なくとも一種を含み、
前記触媒前駆体は、イオン交換され、前記第一の固形分に比べてより低い濃度のアルカリ金属を有する工程
を含むことを特徴とする製造方法。A process for producing a cracked catalyst precursor for a fluid catalytic cracking (FCC) catalyst composition or catalyst comprising the steps of:
(A) water, at least one molecular sieve, at least one aluminum hydroxide or aluminum oxyhydroxide, at least one clay,
Combining at least one urea compound having: and at least one alkali metal phosphate to form a first mixture;
(B) combining the first mixture with a sufficient amount of an aqueous alkaline silicate solution to form a slurry having a pH sufficient to prevent gelation of the aqueous alkaline silicate solution;
(C) drying the slurry at a drying temperature sufficient to remove moisture and form a first solid; and (d) the first solid with water and an ion exchange composition. Combining to form a catalyst precursor comprising:
The ion exchange composition includes at least one selected from the group consisting of mineral acids, aluminum salts of mineral acids, and salts of mineral acids,
The manufacturing method characterized by including the process by which the said catalyst precursor is ion-exchanged and has a lower density | concentration alkali metal compared with said 1st solid content.
前記独立して選択された第二のイオン交換組成物は、硫酸、硫酸アルミニウムおよび硫酸アンモニウムよりなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項10に記載の製造方法。Combining the ion-exchanged catalyst precursor from step (d) with water and an independently selected second ion-exchange composition, the first solids and the first ion-exchanged Forming a second ion-exchanged catalyst precursor having a low concentration of alkali metal compared to the catalyst precursor,
The method according to claim 10 , wherein the independently selected second ion exchange composition contains at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, aluminum sulfate, and ammonium sulfate.
分解触媒前駆体を、請求項10〜15のいずれかに従って製造する工程;
(e)前記イオン交換された触媒前駆体を、250℃〜850℃の範囲の温度で、焼成されイオン交換された触媒前駆体を製造するための焼成時間で焼成する工程;および
(f)前記焼成されイオン交換された触媒前駆体を、スチームと、650℃〜850℃の範囲の温度で、触媒を製造するためのスチーミング時間で接触させる工程
を含むことを特徴とする製造方法。A process for producing a fluid catalytic cracking (FCC) catalyst composition or catalyst comprising:
Producing a cracking catalyst precursor according to any of claims 10 to 15 ;
(E) calcining the ion-exchanged catalyst precursor at a temperature in the range of 250 ° C. to 850 ° C. for a calcining time for producing an ion-exchanged catalyst precursor; and (f) the above A process comprising contacting the calcined and ion-exchanged catalyst precursor with steam at a temperature in the range of 650 ° C. to 850 ° C. for a steaming time for producing the catalyst.
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