JP6232058B2 - 修飾されたy型ゼオライトを含有する接触分解の触媒およびその調製方法 - Google Patents

修飾されたy型ゼオライトを含有する接触分解の触媒およびその調製方法 Download PDF

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Description

本発明は、修飾されたY型ゼオライトを含有する接触分解の触媒およびその調製方法に関する。
石油資源の減少のために、原油がより重くなり、より質が悪くなることは、議論の余地のない事実である。重油をガソリンおよびディーゼル油といった軽い燃料に変換する主たる処理方法として、接触分解において、より質の悪い原料の重油が処理されることは、ますます避けられなくなることである。接触分解における質の悪い原料の重油の影響によって、変換率の低下およびコークスの収率の増大が引き起こされる。それゆえに、ゼオライトの修飾、触媒の生成および処理過程の設計の観点において、多くの研究が実施されている(Liu Tao, Zhang Zhongdong, Zhang Haitao, Sino-Global Energy. 2009, 14(1):71-77)。しかしながら、現在の触媒の設計および生産工程のほとんどにおいては、分解反応の変換率を増大させることによって、軽い燃料およびLPGの高い収率を達成しており、その結果として、コークスの収率が顕著に増大する。このことは、結果として石油資源の浪費を招く。重油の利用率を改善するために、上記の変換率を、適宜制御することによって、コークスの収率を低下させ得、コークスの選択性を改善し得る。触媒の総合的な反応能力に決定的な影響力を有するものは、FCC触媒の組成物におけるゼオライトである。それゆえに、接触分解の触媒の反応能力を改善するための最も効果的な手法は、上記ゼオライトを修飾することである。
コークスは、水素の欠乏の度合いが異なる種々の水素欠乏性化合物から構成される。上記水素欠乏性化合物は、水素移動反応の生成物である。それゆえに、コークスの収率を低下させるためには、上記水素移動反応を適切に減少させることが必要である。上記水素移動反応の主たる経路は、上記ゼオライトの酸性の部位におけるプロトン化したオレフィンの吸着、反応および脱離である。上記ゼオライトの酸性の部位の密度がより高くなると、上記水素移動反応はより激しくなる。上記ゼオライトの酸性の部位の密度は、上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率に関係する。上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率がより小さくなると、アルミニウム−酸素の4面体における酸性の部位の数がより増大し、上記ゼオライトの酸性の部位の密度がより増大し、上記水素移動反応の数がより多くなり、上記水素移動反応がより速く進行し、そして、コークスの収率がより高くなる。反対に、上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率がより大きくなると、上記ゼオライトの酸性の部位の密度がより低くなり、上記水素移動反応の数がより少なくなり、そして、コークスの収率がより低くなる。それゆえに、有効成分がコークスの選択性に優れていることを確実とするために、上記有効成分は、単位格子の大きさがより小さく、酸性の部位の適切な密度を備えることが必要である。
分解装置の運転において、適切な反応活性を維持するために、消耗した触媒を排出し、新たな触媒を供給することが必要なことが、よく知られている。それゆえに、触媒の経過時間における分布が存在する。経過時間が異なる触媒は、異なる反応能力を有する。新たな触媒における上記ゼオライトは、単位格子の大きさがより大きく、それゆえ、新たな触媒は、より高い分解活性、より強い水素移動能、およびより高いコークスの収率を備える。長期間経過した触媒について、上記ゼオライトが、水熱環境下にて、骨格の脱アルミニウムおよび構造的な崩壊を受け、それゆえ、消耗した触媒は、より低い分解活性およびより乏しい反応選択性を備える。これらの2つの状態の触媒は、双方とも、重油の活用のためには好ましくないことは明らかである。触媒を用いる重油の活用を改善するためには、種々の程度の失活化の条件下にて、上記ゼオライトの反応能力を増大することから開始すべきである。触媒全体のコークスの選択性を減少させ、その結果重油の活用を増大するために、1つの方法においては、単位格子の大きさの小さい上記ゼオライトが、新しい触媒のコークスの選択性を減少させるために用いられ得、他の方法においては、上記ゼオライトの活性の安定性が、平衡状態の活性を改善し、上記ゼオライトを水熱条件にてエイジングすることによって発生する種々の段階における活性の差異を減少させるための修飾によって改善され得る。
単位格子の大きさの小さなY型ゼオライトの使用は、結果として、触媒の活性および重油の変換能力を減少させる。それゆえに、有効成分の機能を改善するためには、他の修飾要素を加える必要がある。希土類を用いた修飾は、上記ゼオライトの分解活性および水熱安定性を著しく増大させる。しかしながら、希土類の含有量の多い上記ゼオライトは、コークスの選択性に乏しいことが、多くの研究において示されている。それゆえに、上記の希土類の含有量が、多くも少なくもない中ぐらいの量、または少ない量のものを用いることが、適切である。最近、P(リン)および希土類の双方を上記ゼオライトに導入することによる修飾が、触媒の能力を改善するために採用されている。
中国特許出願公開第1157465号明細書、中国特許出願公開第1436727号明細書、中国特許出願公開第1506161号明細書、中国特許出願公開第1317547号明細書、中国特許出願公開第101537366号明細書、欧州特許第0421422号明細書、および中国特許出願公開第1951814号明細書等の特許文献において、Y型ゼオライトにおけるSi/Alの比率が、水熱による脱アルミニウムおよび/または化学的な脱アルミニウムによって増大し、2度の水熱焼成によって単位格子の収縮が達成されることが開示されている。しかしながら、脱アルミニウムが深く進行する(SiO/Alのモル比率≧15)過程において、上記ゼオライトの構造が、多くの場合、崩壊し、上記ゼオライトの結晶化度は低下する。
米国特許第5013699号明細書において、NaY型のゼオライトに対して、アンモニウムイオン交換およびその後の高熱の水蒸気処理を受けさせることを含む、Y型ゼオライトを処理する方法が開示されている。その後、その結果得られたサンプルに対して、pH<4において、アンモニウムイオン交換および脱アルミニウムを受けさせることにより、ゼオライト生成物を得ている。その方法において、上記ゼオライトのサンプルは、より低いpHの条件にて処理され、保護を全く受けていない。それゆえに、上記ゼオライトの骨格は、崩壊しやすく、結果として、上記ゼオライトの結晶化度は低下する。
米国特許第4503023号明細書において、LZ−210ゼオライトおよびその調製方法が開示されている。上記方法は、NaY型ゼオライトに、フルオロケイ酸を用いた、脱アルミニウムおよびケイ素の置換を受けさせることにより、上記ゼオライトのSi/Alの比率を増大させることを含む。その結果得られる生成物は、より高い結晶化度を備える。しかしながら、Y型ゼオライトが、フルオロケイ酸を用いた脱アルミニウムを受ける場合、上記ゼオライトの生成物におけるSiO/Alのモル比率は、通常、13以下となり、その他の点においては、上記ゼオライトの生成物における結晶化度が、顕著に低下する。加えて、フルオロケイ酸を用いた、脱アルミニウムおよびケイ素の置換によって調製される修飾されたY型ゼオライトは、2次空孔をほとんど、あるいは全く備えておらず、重油の接触分解のために好ましくない。
中国特許出願公開第1157465号明細書において、50〜95重量%の支持体および5〜50重量%のアルカリ土類金属を含むゼオライトから構成される、接触分解の触媒が開示されている。その触媒は、アルカリ土類金属を含む化合物を、アンモニア水を任意で加えた水の存在下にて、ゼオライトと均一に混合し、乾燥し、焼成することによって、アルカリ土類金属を含むゼオライトを得、そのアルカリ土類金属を含むゼオライトを支持体のスラリー中にて分散させ、乾燥し、成形することを介して調製される。
本発明の目的は、良好な安定性および/またはコークスの生成を減少させる能力を有する、リンおよび希土類を含む、修飾されたY型ゼオライトを提供することである。
本発明の別の目的は、上記の修飾されたY型ゼオライトの調製方法を提供することである。
本発明の別の目的は、重油を原料とする接触分解において、上記の修飾されたY型ゼオライトの使用を提供することである。
別の局面において、本発明の目的は、安定性がより高く、コークスの収率が低く、および重油の利用率が高い接触分解の触媒を提供することである。上記の触媒は、新規の修飾されたY型ゼオライトを含む。
本発明は、単位格子の大きさが、2.420〜2.440nmであり、その修飾されたY型ゼオライトの重量を基準とする%として、リンの含有量が、0.05〜6%、REの含有量が、0.03〜10%、およびアルミナの含有量が、22%未満であり、並びに、ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.35mmol/g未満、かつ、0.05mmol/gより大きいことを特徴とする、修飾されたY型ゼオライトを提供する。
Figure 0006232058
ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す。上記サンプルの重量減少の%および結晶化度は、以下に記載する通りの方法に従って測定される。
本発明は、分解の有効成分、その接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜70重量%の粘土、および(酸化物として)10重量%〜40重量%の無機酸化物のバインダーを含む、接触分解の触媒をさらに提供する。ここで、上記分解の有効成分は、その接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにて0重量%〜40重量%の他のゼオライトを含む。
別の局面において、本発明は、上記の修飾されたY型ゼオライト、他のゼオライト、粘土および無機酸化物のバインダーを混合し、パルプ化し、噴霧乾燥することを含む、接触分解の触媒を調製する方法を提供する。
本発明はまた、上述の修飾されたY型ゼオライトを調製する方法を提供する。ここで、上記修飾されたゼオライトは、出発物質としてNaY型ゼオライトを用いて、3回置換−3回焼成の処置を介することによって得られる。すなわち、出発物質としての上記ゼオライトは、3回の置換工程および3回の水熱処理工程を含む複合処置を受ける。リンおよび希土類の導入は、上記の置換工程によって実施される。上記ゼオライトが、リン含有置換溶液または希土類含有置換溶液に対して添加されることによって、上述の置換が実施される。リンは、任意の置換工程において導入され得、1度または数回にわたって添加され得る。希土類は、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて導入され得る。置換工程において、アルミニウムの除去を促進させるために、脱アルミニウム剤が添加されることにより、化学的な脱アルミニウムが実施される。上記の化学的な脱アルミニウムは、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて実施され得る。
脱アルミニウムの後に形成されるアルミニウムの隙間が、可能な限りケイ素によって置換され得るから、本発明における修飾されたY型ゼオライトは、その結晶格子において、ほとんど欠損を有さない。それゆえ、非常に優れた安定性、良好な構造の水熱安定性および良好な活性の水熱安定性を備える。有効成分として、接触分解の触媒におけるゼオライトを適用することにより、長期間安定した活性、コークスの収率の効果的な制御および重油の利用率の増大を維持し得る。
より具体的には、本発明は、以下の技術的解決手段を提供する。
1.接触分解の触媒であって、分解の有効成分、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜70重量%の粘土、および(酸化物として)10重量%〜40重量%の無機酸化物のバインダーを含み、ここで、上記分解の有効成分が、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにて0重量%〜40重量%の他のゼオライトを含み、ここで、上記修飾されたY型ゼオライトは、単位格子の大きさが、2.420〜2.440nmであり、上記修飾されたY型ゼオライトの重量を基準とする%として、リンの含有量が、0.05〜6%、REの含有量が、0.03〜10%およびアルミナの含有量が、22%未満であり、並びに、ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.35mmol/g未満、かつ、0.05mmol/gより大きいことを特徴とする、接触分解の触媒、
Figure 0006232058
ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す。
2.前述の技術的解決手段のうちの何れか1つによる接触分解の触媒であって、ここで、単位格子の大きさが、2.428〜2.438nmであり、上記修飾されたY型ゼオライトの重量を基準とする%として、上記リンの含有量が、0.1〜4.5%、上記REの含有量が、0.1〜4.5%、および上記アルミナの含有量が、21%未満であり、並びに、上記ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.3mmol/g未満、かつ、0.10mmol/gより大きい、接触分解の触媒。
3.前述の技術的解決手段のうちの何れか1つによる接触分解の触媒であって、ここで、上記粘土が、カオリン、メタハロイサイト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、海泡石、アタパルガイト、ヒドロタルサイト、ベントナイトおよびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択され、上記無機酸化物のバインダーが、γ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナ、擬ベーマイト、ベーマイト、ギブサイト、バイヤライトまたはそれらの任意の組み合わせを含むアルミナバインダーである、接触分解の触媒。
4.前述の技術的解決手段のうちの何れか1つによる接触分解の触媒であって、上記他のゼオライトが、以下のもののうちの1種以上から選択される、接触分解の触媒:
REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライトおよびREUSY型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったY型ゼオライト、
ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライトおよびZSP型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったMFI構造のゼオライト、
β−ゼオライト、並びに、
SAPOおよびケイ酸チタン分子ふるいといった非ゼオライト系分子ふるい。
5.前述の技術的解決手段のうちの何れか1つによる接触分解の触媒であって、ここで、上記接触分解の触媒の重量に対して、上記接触分解の触媒は、
無水ベースにて10重量%〜70重量%の上記粘土、
(酸化物として)10重量%〜40重量%の無機酸化物のバインダー、および、
上記分解の有効成分を含み、
ここで、上記分解の有効成分は、以下のものから実質的に構成されるか、あるいは以下のものから構成される:
(A)無水ベースにて10重量%〜50重量%の上記修飾されたY型ゼオライト、
(B)随意的に、以下のもののうちの1種以上、
(1)無水ベースにて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
(2)無水ベースにて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
(3)無水ベースにて30重量%以下の、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトおよび/または希土類を含有した、酸処理され、熱水による脱アルミニウムをされたY型ゼオライト、
(C)随意的に、
(4)無水ベースにおいて30重量%以下の、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライト、およびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択されるY型ゼオライト、
ここで、上述の(1),(2),(3)および(4)の合計の重量は、40重量%以下である、接触分解の触媒。
6.前述の技術的解決手段のうちの何れか1つによる接触分解の触媒であって、ここで、上記修飾されたY型ゼオライトは、以下の工程によって調製される:
出発物質としてNaY型ゼオライトを用いて、希土類含有物質およびリン含有物質が使用される、3回の置換工程、並びに、3回の水熱処理工程を介して、上記修飾されたY型ゼオライトが、得られ、
上記置換工程において、リンおよび希土類の導入が実施され、
それぞれの上記置換工程は、独立しており、上記ゼオライトが、リン含有置換溶液、または希土類含有置換溶液に添加され、
リンが、任意の置換工程にて導入され、希土類が、最初の置換工程を除いた任意の置換工程にて導入される、接触分解の触媒。
7.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記方法が、最初の置換工程を除いた任意の置換工程にて脱アルミニウム剤を導入することをさらに含む、接触分解の触媒。
8.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記リン含有物質は、オルトリン酸、ピロリン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2水素アンモニウム、リン酸アルミニウム、およびそれらの任意の混合物から構成される群から選択される、接触分解の触媒。
9.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記希土類含有物質は酸化ランタン、酸化セリウム、硝酸ランタン、硝酸セリウム、塩化ランタン、塩化セリウム、混合された希土類の硝酸塩、混合された希土類の塩化物、およびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択される、接触分解の触媒。
10.前出の技術的解決法7による接触分解の触媒であって、上記脱アルミニウム剤は、エチレンジアミン4酢酸、シュウ酸、クエン酸、スルホサリチル酸、フルオロケイ酸、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、ケイフッ化アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム、およびそれらの混合物から構成される群から選択される、接触分解の触媒。
11.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記置換が、60〜100℃、例えば70〜90℃にて、少なくとも0.5時間、例えば、1〜2時間かけて実施されることを、さらに含む、接触分解の触媒。
12.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記水熱処理の工程が、それぞれ独立しており、350〜650℃、例えば、550〜600℃にて、1〜100%、例えば、70〜100%の水蒸気中にて、少なくとも0.5時間、例えば、1〜2時間かけて実施されることを、さらに含む、接触分解の触媒。
13.前出の技術的解決法6による接触分解の触媒であって、上記方法が、以下の工程を含むことを特徴とする:
(1)NaY型ゼオライトを、アンモニウム塩、リン酸アンモニウム塩および水と、上記NaY型ゼオライトにおける比率が、上記アンモニウム塩:上記リン酸アンモニウム塩:水=1:[0.4〜1]:[0〜0.04]:[5〜10]となるように混合し、スラリーを得、上記スラリーを、無機酸を用いて、pHを3.0〜4.5に調整し、その後、上記スラリーを、70〜95℃にて、少なくとも0.5時間処理し、その後、洗浄する。ここで、上記NaY型ゼオライトは、無水ベースであり、上記リン酸アンモニウム塩は、リン元素を基準とする。
(2)工程(1)にて得られた生成物を、350〜650℃にて、1〜100%水蒸気中の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成することによって最初に焼成されたゼオライトを得る。
(3)工程(2)にて得られた上記最初に焼成されたゼオライトを、リン酸、脱アルミニウム剤および水と、上記最初に焼成されたゼオライト:リン酸:脱アルミニウム剤:水=1:[0〜0.04]:[0.02〜0.3]:[5〜10]の比率にて混合し、その結果得られた混合物を、無機酸を用いて、pHを2.3〜3.5に調整し、その後、50〜90℃にて、少なくとも0.5時間処理し、ろ過し、洗浄する(洗浄温度≧50℃)。ここで、上記最初に焼成されたゼオライトは、無水ベースであり、リン酸は、リン元素を基準とする。
(4)工程(3)にて得られた生成物を、350〜650℃にて、1〜100%の水蒸気中にて、少なくとも0.5時間焼成し、2度焼成されたゼオライトを得る。
(5)工程(4)にて得られた2度焼成されたゼオライトを、希土類の塩化物および水と、上記2度焼成されたゼオライト:希土類の塩化物:水=1:[0.01〜0.05]:[5〜10]の比率にて混合し、その後、その結果得られた混合物を70〜90℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、ろ過し、洗浄する(洗浄温度は、≧50℃)。ここで、上記2度焼成されたゼオライトは、無水ベースを基準とし、希土類の塩化物は、REを基準とする。
(6)工程(5)にて得られた生成物を、350〜650℃にて、1〜100%の水蒸気中にて、少なくとも0.5時間焼成し、修飾されたY型ゼオライトを得る。
14.接触分解の触媒を調製する方法であって、
分解の有効成分、粘土およびバインダーを含むスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥することを含み、
ここで、上記分解の有効成分は、修飾されたY型ゼオライトおよび他のゼオライトを含み、
ここで、上記スラリーは、上記接触分解の触媒100重量部につき、無水ベースにて10〜70重量部の粘土、(酸化物として)10〜40重量部の無機酸化物のバインダー、無水ベースにて10〜50重量部の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにて0〜40重量部の他のゼオライトを用いて調製され、
ここで、上記修飾されたY型ゼオライトは、単位格子の大きさが、2.420〜2.440nmであり、上記修飾されたY型ゼオライトの重量を基準とする%として、リンの含有量が、0.05〜6%、REの含有量が、0.03〜10%およびアルミナの含有量が、22%未満であり、並びに、ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.35mmol/g未満、かつ、0.05mmol/gより大きいことを特徴とすることを含む、方法。
Figure 0006232058
ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す。
15.前出の技術的解決法14による接触分解の触媒を調製する方法であって、ここで、上記単位格子の大きさが、2.428〜2.438nmであり、上記修飾されたY型ゼオライトの重量を基準とする%として、上記リンの含有量が、0.1〜4.5%、上記REの含有量が、0.1〜4.5%、および上記アルミナの含有量が、21%未満であり、並びに、上記ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.3mmol/g未満、かつ、0.10mmol/gより大きい、方法。
16.前出の技術的解決法14、15のどちらかによる接触分解の触媒を調製する方法であって、上記粘土が、カオリン、メタハロイサイト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、海泡石、アタパルガイト、ヒドロタルサイト、ベントナイトおよびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択され、上記無機酸化物のバインダーが、γ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナ、擬ベーマイト、ベーマイト、ギブサイト、バイヤライトまたはそれらの任意の組み合わせを含むアルミナバインダーである、方法。
17.前出の技術的解決法14〜16の何れかによる接触分解の触媒を調製する方法であって、上記他のゼオライトは、以下のもののうちの1種以上から選択される:
REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライトおよびREUSY型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったY型ゼオライト、
ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライトおよびZSP型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったMFI構造のゼオライト、
β−ゼオライト、並びに、
SAPOおよびケイ酸チタン分子ふるいといった非ゼオライト系分子ふるい。
18.前出の技術的解決法14〜17の何れかによる接触分解の触媒を調製する方法であって、上記接触分解の触媒100重量部につき、無水ベースにて10〜70重量部の粘土、(酸化物として)10〜40重量部の無機酸化物のバインダー、および上記分解の有効成分を用い、
ここで、上記分解の有効成分は、以下のものから実質的に構成されるか、あるいは、以下のものから構成される、
(A)無水ベースにて10〜50重量部の修飾されたY型ゼオライト、
(B)随意的に、以下のもののうちの1種以上、
(1)無水ベースにて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
(2)無水ベースにて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
(3)無水ベースにて30重量%以下の、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトおよび/または希土類を含有した、酸処理され、熱水による脱アルミニウムをされたY型ゼオライト、
(C)随意的に、
(4)無水ベースにおいて、30重量%以下の、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライト、およびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択されるY型ゼオライト、
ここで、上述の(1),(2),(3)および(4)の合計の重量は、40重量%以下である、方法。
19.前出の技術的解決法14〜18の何れかによる接触分解の触媒を調製する方法であって、上記修飾されたY型ゼオライトは、前述の技術的解決法6〜13の何れか1つにて記載された通りの方法に従って調製される、方法。
本発明に基づく接触分解の触媒は、接触分解において良好な安定性を示し得、コークスの収率を低下させ得、重油の利用率を増大させ得る。本発明に基づく接触分解の触媒はまた、ディーゼル油の良好な収率、ガソリンの良好な収率、オレフィン(プロピレンのような)の良好な低収率、またはディーゼル油およびガソリンの良好な合計収率を示す。
図1は、実施例と比較例との間の結晶化度に関するデータを比較するための曲線を示す。 図2は、実施例と比較例との間の結晶化度の保持率に関するデータを比較するための曲線を示す。 図3は、実施例と比較例との間の活性に関するデータを比較するための曲線を示す。 図4は、実施例と比較例との間のコークスの選択性に関するデータを比較するための曲線を示す。
コークスは、水素欠乏の度合いが異なる、種々の水素欠乏化合物から構成される。上記コークスは、水素移動反応の生成物である。それゆえに、コークスの収率を低下させるためには、水素移動反応を減少させる必要がある。水素移動反応に主な経路は、上記ゼオライトの酸性の部位における、プロトン化したオレフィンの吸着、反応および脱離である。上記ゼオライトにおける酸性の部位の密度がより高い場合、上記水素移動反応は、より激しくなる。上記ゼオライトにおける酸性の部位の密度は、上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率に関連する。上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率が、より小さい場合、アルミニウム−酸素の4面体における酸性の部位の数が、より多くなり、上記ゼオライトにおける酸性の部位の密度が、より高くなり、上記水素移動反応の数が、より多くなり、上記水素移動反応が、より速くなり、コークスの収率が、より高くなる。反対に、上記ゼオライトの骨格におけるSi/Alの比率が、より高い場合、上記ゼオライトにおける酸性の部位の密度が、より低くなり、上記水素移動反応の数が、より少なくなり、コークスの収率が、より低くなる。それゆえに、上記有効成分が、良好なコークスの選択性を有することを確実とするためには、上記有効成分について、より小さい大きさの単位格子および酸性の部位の適度な密度を備えることが必要である。
[修飾されたY型ゼオライト]
単位格子の大きさが、2.420〜2.440nm、好ましくは、単位格子の大きさが、2.428〜2.438nmであり、
重量%として、リンの含有量が、0.05〜6%、好ましくは、0.1〜4.5%であり、
重量%として、REの含有量が、0.03〜10%、好ましくは、0.1〜4.5%であり、
重量%として、アルミナの含有量が、22%未満、好ましくは、21%未満であり、
ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.35mmol/g未満、好ましくは、0.3mmol/g未満、かつ、0.05mmol/gより大きいものであり、より好ましくは、0.3mmol/g未満、かつ、0.10mmol/gより大きいものであり、
Figure 0006232058
ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す、修飾されたY型ゼオライトを、本発明は提供する。
上記ゼオライトの骨格における脱アルミニウムによって、上記の「ヒドロキシ・ネスト」が、そのアルミニウムの隙間に隣接する4つのSi−OH基から形成される。上記ヒドロキシ群は、上記ゼオライトの結晶格子における欠損部位である。上記ヒドロキシ・ネストの数は、上記ゼオライトの構造的な安定性に直接的に関係する。上記ヒドロキシ・ネストが、より多くなる場合、上記ゼオライトの骨格における脱アルミニウムにより形成されたアルミニウムの隙間が多くなり、上記ゼオライトの構造的な安定性がより低下する。水熱の、あるいは化学的な、上記Y型ゼオライトにおける脱アルミニウムが行われる間に形成される上記アルミニウムの隙間は、遊離のケイ素を用いて置換される。上記ゼオライトの修飾における脱アルミニウムの方法および処理条件は、修飾されたゼオライトの安定性に直接的に影響を与える。多くの実験に基づいて、本発明の発明者らは、驚くべきことに、修飾されたY型ゼオライトにおいて、3回置換−3回焼成の方法の後に、その骨格の脱アルミニウムにより形成されるアルミニウムの隙間が、ケイ素によって十分置換され、上記のヒドロキシ・ネストの数が減少し、それゆえに、その安定性が、顕著に増大することを発見した。
本発明にて規定されるY型ゼオライトについて、ヒドロキシ・ネストの比濃度は、文献(Liu Xing-Yun, Liu Hui, Li Xuan-Wen, Xu Xiao-Jie. Quantitative Characterization of "Hydroxyl Nests" Concentration for the Dealuminated Y Zeolite [J]. Acta Phys. Chim. Sin., 1998, 14(12): 1094-1097)中の方法によって特徴付けられる。その方法に従い、ヒドロキシ・ネストの比濃度は、サンプルについての熱重量分析および計算によって得られる。
重量欠損の曲線において、200℃より低い温度における曲線は、吸着水の除去による重量欠損に対応し、200℃〜500℃における曲線は、ゼオライトからのアンモニウムの除去およびヒドロキシ・ネストからの水の除去に対応し、500℃〜800℃における曲線は、ヒドロキシの除去による重量欠損に対応する。Y型ゼオライトにおけるNH の分解によって、酸性のヒドロキシが生成する。それゆえに、ヒドロキシのモル数は、NHのモル数に対応する。従って、ヒドロキシのモル数は、500℃〜800℃における重量欠損の曲線から算出され、NHの質量に変換される。ヒドロキシ・ネストのモル数は、200℃〜500℃における重量欠損の曲線から算出される重量欠損から、NHの質量を差し引くことによって算出され得る。
ヒドロキシ・ネストの濃度の算出において、2分子の水の除去により、1つのヒドロキシ・ネストが消失し、それゆえに、ヒドロキシ・ネストのモル質量は36であり、そして、2つのヒドロキシ基により、1分子の水が除去され、それゆえに、ヒドロキシ基のモル質量は9である。
本発明はまた、上述の修飾されたY型ゼオライトを調製する方法を提供する。ここで、上述の修飾されたY型ゼオライトは、出発物質としてNaY型ゼオライトを用い、3回置換および3回焼成の方法を介することによって得られる。いわゆる、「3回置換および3回焼成の方法」とは、上記ゼオライトを修飾する方法を略したものを意味する。すなわち、出発物質としての上記ゼオライトが、3回の置換工程および3回の水熱処理工程を含む複合方法を受けることである。リンおよび希土類の導入は、置換工程によって実施される。上記ゼオライトをリン含有置換溶液または希土類含有置換溶液に添加することにより、上記置換が実施される。リンは、任意の置換工程にて導入され、1度または数回にわたり添加され得る。希土類は、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて導入され得る。上記置換工程において、脱アルミニウム剤を添加することにより、アルミニウムの除去を促進させるための化学的な脱アルミニウムが実施され得る。上記化学的な脱アルミニウムは、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて実施され得る。
本発明の1実施形態において、リン含有置換溶液は、リン含有物質を含む。
本発明の1実施形態において、希土類含有置換溶液は、希土類含有物質を含む。
本発明の1実施形態において、リン含有置換溶液は、希土類含有物質を全く含まない。
本発明の1実施形態において、希土類含有置換溶液は、リン含有物質を全く含まない。
本発明において、リン含有物質は、オルトリン酸、リン酸、ピロリン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2水素アンモニウム、リン酸アルミニウムのうち1種以上を意味する。
本発明において、アンモニウム塩は、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、および硫酸水素アンモニウムのうちの1種以上を意味する。
本発明において、リン酸アンモニウム塩は、リン酸アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、およびリン酸2水素アンモニウムのうちの1種以上を意味する。
本発明において、希土類含有物質は、酸化ランタン、酸化セリウム、硝酸ランタン、硝酸セリウム、塩化ランタン、塩化セリウム、混合された希土類の硝酸塩、および混合された希土類の塩化物のうちの1種以上を意味する。
上記混合された希土類の硝酸塩とは、(REx1REx2・・・RExn)(NOを意味し、ここで、REx1、REx2、・・・、RExnは、希土類元素を意味し、ここで、nは、2以上の整数であり、x1+x2+・・・+xnの合計は、1に等しい。
上記混合された希土類の塩化物とは、(REy1REy2・・・REyn)Clを意味し、ここで、REy1、REy2、・・・、REynは、希土類元素を意味し、ここで、nは、2以上の整数であり、y1+y2+・・・+ynの合計は、1に等しい。
本発明において、上記の脱アルミニウム剤は、有機酸(エチレンジアミン4酢酸、シュウ酸、クエン酸、スルホサリチル酸を含む)、無機酸(フルオロケイ酸、塩酸、硫酸、硝酸を含む)、有機物と無機物の塩(シュウ酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、ケイフッ化アンモニウム、ホウフッ化アンモニウムを含む)から構成される群から選択される。
本発明において、上記の修正されたY型ゼオライトを調製する方法は、NaY型ゼオライトを出発物質として用いること、上記NaY型ゼオライトを3回の置換処理および3回の水熱処理を受けさせることにより、修飾されたY型ゼオライトを得ることを含み、ここで、それぞれの置換工程において、独立して、上記ゼオライトを、リン含有置換溶液または希土類含有置換溶液に添加し、上記置換は、通常、60〜100℃、好ましくは70〜90℃にて、少なくとも0.5時間、例えば1〜2時間かけて実施される。リンは、任意の置換工程にて導入され得、1度または数回にかけて添加され得る。希土類は、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて導入され得る。化学的な脱アルミニウム剤は、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて導入され得る。それぞれの水熱処理工程は、独立であり、350〜650℃、例えば、550〜600℃にて、1〜100%、例えば、70〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間、例えば、1〜2時間かけて実施される。
本発明に基づく方法の1実施形態において、上記置換は、60〜100℃、例えば、60〜95℃(例えば、70〜90℃)にて、実施される。
本発明に基づく方法の1実施形態において、上記置換は、0.5〜5時間、例えば、1〜2時間かけて実施される。
本発明に基づく方法の1実施形態において、上記水熱処理は、350〜650℃、例えば、550〜600℃にて実施される。
本発明に基づく方法の1実施形態において、上記水熱処理は、1〜100%、例えば、70〜100%の水蒸気の条件にて実施される。
本発明に基づく方法の1実施形態において、上記水熱処理は、少なくとも0.5時間、例えば、1〜2時間かけて実施される。
本発明に基づく方法において、上記置換工程にて、リン含有置換溶液または希土類含有置換溶液を添加した液体のpHの値は、無機酸を用いて、例えば、2〜5(例えば、2.4〜4)に調整され得る。上記無機酸は、塩酸、硫酸、硝酸およびそれらの任意の混合物から構成された群から選択される。
好ましい調製方法は、以下の工程を含む:
(1)NaY型ゼオライトを、(少なくとも)アンモニウム塩、リン酸アンモニウム塩および水と、上記NaY型ゼオライトにおいて、アンモニウム塩:リン酸アンモニウム塩:水=1:[0.4〜1]:[0〜0.04]:[5〜10]の比率にて、混合し、スラリーを得、上記スラリーを、無機酸を用いて、pHを3.0〜4.5に調整し、その後、上記スラリーを、70〜95℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、その後、洗浄する。ここで、上記NaY型ゼオライトは、無水ベースであり、上記リン酸アンモニウム塩は、元素状態のリンに基づく。
(2)工程(1)にて得られる生成物を350〜650℃にて、1〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成し、最初に焼成されたゼオライトを得る。
(3)工程(2)にて得られる、最初に焼成されたゼオライトを、リン酸、脱アルミニウム剤および水と、最初に焼成されたゼオライト:リン酸:脱アルミニウム剤:水=1:0〜0.04:0.02〜0.3:5〜10の比率にて、(少なくとも)混合し、その結果得られる混合物を、無機酸を用いて、pHを2.3〜3.5に調整し、その後、50〜90℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、ろ過し、洗浄する(洗浄の温度≧50℃)。ここで、上記の最初に焼成されたゼオライトは、無水ベースであり、上記リン酸は、元素状態のリンに基づく。
(4)工程(3)にて得られる生成物を350〜650℃にて、1〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成し、2度焼成されたゼオライトを得る。
(5)工程(4)にて得られる、2度焼成されたゼオライトを、(少なくとも)希土類の塩化物および水と、2度焼成されたゼオライト:希土類の塩化物:水=1:[0.01〜0.05]:[5〜10]の比率にて混合し、その結果得られる混合物をその後、70〜90℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、ろ過し、洗浄する(洗浄の温度≧50℃)。ここで、上記の2度焼成されたゼオライトは、無水ベースであり、希土類の塩化物は、REに基づく。
(6)工程(5)にて得られる生成物を350〜650℃にて、1〜100%の水蒸気の条件において、少なくとも0.5時間かけて焼成し、修飾されたY型ゼオライトを得る。
本発明によれば、Si/Alの高い比率および単位格子の大きさの小さい、修飾されたY型ゼオライトが、「3回置換−3回焼成の方法」を用いて調製され得る。上記焼成の条件は、穏やかである。脱アルミニウムの後に形成されるアルミニウムの隙間は、可能な限りケイ素に置換され得る。それゆえに、上記の修飾されたゼオライトは、結晶格子内に欠損がほとんど存在せず、構造的な良好な水熱安定性、活性における良好な水熱安定性、および良好なコークスの選択性を備える。
[分解の有効成分]
本発明の接触分解の触媒において、修飾されたY型ゼオライト以外に、他のゼオライトが、随意的に、通常、40重量%以下、例えば、0.5〜40重量%(例えば、0.5〜30重量%)にて存在する。上記他のゼオライトは、接触分解の触媒において従来使用される他のY型ゼオライト、MFI構造のゼオライト、ベータ−ゼオライト、非ゼオライト系分子ふるい、およびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択される。
本発明の接触分解の触媒において、他のゼオライトの全体の量は、40重量%以下である。
上記の他のY型ゼオライトは、本発明の修飾されたY型ゼオライトを除いた他のY型ゼオライト(例えば、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライトおよびそれらの任意の組み合わせ)から選択される。
1実施形態において、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライトおよびREUSY型ゼオライトは、希土類含有量が10重量%より多い。1実施形態において、DASY型ゼオライトは、希土類含有量が10重量%未満である。
上記MFI構造ゼオライトは、例えば、ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライト、ZSP型ゼオライトおよびそれらの任意の組み合わせである。
上記非ゼオライトの分子ふるいは、例えば、SAPO、ケイ酸チタンの分子ふるいおよびそれらの任意の組み合わせである。
1実施形態において、上記他のゼオライトは、REY型ゼオライトおよび/またはDASY型ゼオライトを含む。1実施形態において、上記接触分解の触媒の重量を基準として、無水ベースにて、上記接触分解の触媒は、3〜15重量%のREY型ゼオライトおよび/またはDASY型ゼオライトを含む。
1実施形態において、上記他のゼオライトは、(1)Mg含有超安定Y型ゼオライト、(2)MFI構造のゼオライト、(3)希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、水熱により脱アルミニウム化されたY型ゼオライトのうちの1種を少なくとも含み、上記他のゼオライトは、上記の接触分解の触媒の重量を基準として、無水ベースにて、0.5〜30重量%存在し、さらなる実施形態において、上記他のゼオライトは、REY型ゼオライトおよび/またはDASY型ゼオライトをさらに含む。
別の実施形態において、上記他のゼオライトは、(1)Mg含有超安定Y型ゼオライト、(2)MFI構造のゼオライトおよび(3)希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、水熱により脱アルミニウム化されたY型ゼオライトのうちの1種のみを含む。上記他のゼオライトは、上記接触分解の触媒の重量を基準として、無水ベースにて、0.5〜30重量%の量が存在し、さらなる実施形態においては、上記他のゼオライトは、REY型ゼオライトおよび/またはDASY型ゼオライトをさらに含む。
1実施形態において、上記他のゼオライトは、(1)Mg含有超安定Y型ゼオライト、(2)MFI構造のゼオライト、および(3)希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、水熱により脱アルミニウム化されたY型ゼオライトのうちの1種を含んでいない。
[Mg含有超安定Y型ゼオライト]
本発明の接触分解の触媒において、上記のMg含有超安定Y型ゼオライトは、MgOとして、0.1〜25重量%、好ましくは、0.5〜25重量%のMgを含有する。このゼオライトは、従来の方法によって調製され得る。1つの方法は、マグネシウム化合物(例えば、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび硝酸マグネシウムのうちの少なくとも1つ)を溶解させ、あるいは、十分湿った状態とし、超安定Y型ゼオライト(USY型ゼオライト)の懸濁液内において一様に分散させ、随意的に、アンモニア水を上記分散液に添加し、均一に混合し、乾燥させ、焼成することを含む。他の方法は、例えば、十分湿った状態である、超安定Y型ゼオライト(USY型ゼオライト)をマグネシウム化合物(例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび硝酸マグネシウムのうちの少なくとも1種)を含む溶液内にて一様に分散させ、そこにアンモニア水を添加し、均一に混合し、ろ過し、洗浄し、乾燥し、そして焼成することを含み得る。
上述のMg含有超安定Y型ゼオライトの調製方法の具体例については、例えば、中国特許出願公開第1297018号明細書または中国特許出願公開第1157465号明細書(特に、実施例1〜5)が、参考となり得る。
[MFI構造のゼオライト]
MFI構造のゼオライトは、市販のもの、または既知の方法に従って調製されるものであり得る。MFI構造のゼオライトの例としては、ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライト、ZSP型ゼオライトおよびそれらの組み合わせを含む。
1実施形態において、上記MFI構造のゼオライトは、以下の酸化物としての重量比に基づく、無水の化学組成の表現式を有する:(0〜0.3)NaO・(0.5〜5.5)Al・(1.3〜10)P・(0.7〜15)M1・(0.01〜5)M2・(70〜97)SiO、ここで、M1は、Fe、CoまたはNiであり、xは、M1の原子数を表し、yは、M1の酸化状態を充足させるのに必要な酸素の数を表し、M2は、Zn、Mn、GaおよびSnから構成される群から選択され、mは、M2の原子数を表し、nは、M2の酸化状態を充足させるのに必要な酸素の数を表す。
好ましい実施形態において、上記MFI構造のゼオライトは、(0〜0.2)NaO・(0.9〜5.0)Al・(1.5〜7)P・(0.9〜10)M1・(0.5〜2)M2・(82〜92)SiOの、酸化物としての重量比に基づく化学式を有する。好ましい実施形態において、M1は、Feであり、M2は、Znである。
本発明において、上記MFI構造のゼオライトの具体的な調製方法については、中国特許出願公開第1611299号明細書(特に、実施例1〜11)が、参考となり得る。
[希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライト]
希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトは、市販のもの、または既知の方法に従って調製されるものであり得る。例えば、上記の希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトは、以下のように調製され得る。撹拌しながら、希土類を含有したY型ゼオライトを、100〜500℃にて、0.1〜10時間かけて、テトラクロロシランと接触させる。ここで、希土類を含有したY型ゼオライトとテトラクロロシランとの重量比は、1:0.05〜0.5である。上記の希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトの具体的な調製方法については、中国特許出願公開第1683244号明細書または中国特許出願公開第1286721号明細書(特に、実施例5、6および8)が、参考となり得る。
希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトは、市販のもの、または既知の方法に従って調製されるものであり得る。例えば、上記の希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトは、以下のように調製され得る。固体−液体の重量比を4〜20として、超安定Y型ゼオライトおよび酸の溶液(0.01〜2Nの濃度を備える)を、20〜100℃にて完全に混合する。10〜300分間の処理の後、上記混合物を洗浄し、ろ過する。その結果得られる物質を、希土類の塩の溶液に添加し、希土類のイオンを用いて置換する。置換の後、その結果得られる物質を引き続き洗浄し、ろ過し、乾燥する。上記の希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトの具体的な調製方法については、中国特許出願公開第1958452号明細書または中国特許出願公開第100497175号明細書(特に、実施例1〜6)が、参考となり得る。
[粘土]
本発明において、上記粘土は、接触分解の触媒において従来使用される粘土であり得、例えば、カオリン、メタハロイサイト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、海泡石、アタパルガイト、ヒドロタルサイト、ベントナイトであり得る。
[バインダー]
本発明において、上記バインダーは、接触分解の触媒において従来使用される無機酸化物のバインダーのうちの1種以上であり、好ましくは、アルミナバインダーである。上記アルミナバインダーは、上記の分解の触媒において従来使用される、種々の形態のアルミナ(水和アルミナ、アルミナゾルおよびそれらの任意の組み合わせ)から構成される群から選択され、例えば、γ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナ、擬ベーマイト、ベーマイト、ギブサイト、バイヤライトまたはそれらの任意の組み合わせ、好ましくは、擬ベーマイトおよびアルミナゾルからなる2重(dual)アルミニウムバインダーから構成される群から選択される。
[接触分解の触媒]
1実施形態において、本発明における接触分解の触媒は、分解の有効成分、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにおいて10〜70重量%の粘土、および(酸化物として)10〜40重量%の無機酸化物のバインダーを含み、ここで、上記分解の有効成分は、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにおいて10〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにおいて0〜40重量%の他のゼオライトを含む。
1実施形態において、本発明における接触分解の触媒は、上記接触分解の触媒の重量に対して、
無水ベースにおいて10〜70重量%の粘土、
(酸化物として)10〜40重量%の無機酸化物のバインダー、および、
分解の有効成分を含み、
ここで、上記分解の有効成分は、
(A)無水ベースにおいて10〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、
(B)随意的に、以下のもののうちの1種以上、
(1)無水ベースにおいて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
(2)無水ベースにおいて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
(3)無水ベースにおいて30重量%以下の、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライト、並びに、
(C)随意的に、
(4)無水ベースにおいて、30重量%以下のREY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライト、およびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択されるY型ゼオライト(上述のMg含有超安定Y型ゼオライト、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトを除く)から実質的に構成されるか、あるいは構成されるものを含み、
ここで、上述の(1)、(2)、(3)および(4)の合計重量は、40重量%以下である。
更なる実施形態において、上記粘土の含有量は、20〜40重量%、例えば、28〜35重量%である。
更なる実施形態において、上記無機酸化物のバインダーの含有量は、15〜35重量%、例えば、約30重量%である。
更なる実施形態において、上記修飾されたY型ゼオライトの含有量は、5〜40重量%である。
更なる実施形態において、上記MFI構造のゼオライトの含有量は、0.5〜30重量%、例えば、2〜28重量%、例えば、2〜25重量%、例えば、2〜15重量%である。
更なる実施形態において、上記Mg含有超安定Y型ゼオライトの含有量は、0.5〜30重量%、例えば、1〜28重量%、例えば、1〜25重量%、例えば、1〜22重量%である。
更なる実施形態において、上記希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトは、0.5〜30重量%、例えば、2〜28重量%、例えば、2〜25重量%、例えば、2〜15重量%、例えば、2〜13重量%である。
更なる実施形態において、上記希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトの含有量は、0.5〜30重量%、例えば、2〜30重量%である。
更なる実施形態において、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、およびREUSY型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトの含有量は、0.5〜30重量%、例えば、2〜28重量%、例えば、2〜25重量%、例えば、2〜15重量%、例えば、3〜13重量%である。
更なる実施形態において、上記分解の有効成分は、無水ベースにおいて、2〜20重量%、例えば、5〜12重量%のREY型ゼオライトを含む。
更なる実施形態において、上記分解の有効成分は、無水ベースにおいて、2〜20重量%、例えば、3〜13重量%のDASY型ゼオライトを含む。
更なる実施形態において、上記分解の有効成分は、上記接触分解の触媒の重量に対して、
(A)無水ベースにおいて10〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、
(B)無水ベースにおいて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
(C)無水ベースにおいて30重量%以下のREY型ゼオライトから構成され、
ここで、((B)成分×(C)成分)/((A)成分×(A)成分)は、<0.01または>0.4であり;好ましくは、上記REYのゼオライトは、>10重量%の量の希土類を含有し、上記Mg含有超安定Y型ゼオライトは、<4重量%の量の希土類を含有する。
更なる実施形態において、上記分解の有効成分は、上記接触分解の触媒の重量に対して、
(A)無水ベースにおいて10〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、
(B)無水ベースにおいて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
(C)無水ベースにおいて30重量%以下のREYのゼオライトから構成され、
ここで、((B)成分×(C)成分)/((A)成分×(A)成分)は、>0.45、例えば、>0.5であり;好ましくは、上記REYのゼオライトは、>10重量%の量の希土類を含有する。
[接触分解の触媒の調製方法]
本発明において、上記接触分解の触媒の調製方法は、上記の修飾されたY型ゼオライトを含む上記分解の有効成分を提供すること、上記分解の有効成分、上記粘土および上記無機酸化物バインダーを混合し、パルプ化すること、並びに、その後に、噴霧乾燥することを含む。上記調製方法は、その内容が参考として本明細書中に示されている、中国特許出願公開第1098130号明細書、中国特許出願公開第1362472号明細書、中国特許出願公開第1727442号明細書、中国特許出願公開第1132898号明細書および中国特許出願公開第1727445号明細書において詳細に論じられている。
以下の実施例および比較例を含む、本発明において、上記ゼオライトの分析方法は、以下の通りである。
元素の含有量は、蛍光X線分光測定によって決定される。
単位格子の大きさおよび結晶化度は、それぞれ、標準法RIPP145−90、RIPP146−90に基づく、X線回折によって決定される。Analytical Methods in Petrochemical Industry (RIPP Experiment Techniques), Yang Cuiding et.al, Science Press, 1990が、参考となり得る。
結晶化度の保持率は、エイジング処理前のサンプルの結晶化度に対する、エイジング処理後のサンプルの結晶化度の比率である。
ヒドロキシ・ネストの比濃度の決定において、ゼオライトの熱重量分析のデータが、TAQ5000IRの熱重量分析器を用いて、窒素を一定に流しつつ、TGA分析の手順に従い、10℃/分の速度にて800℃まで昇温させて、測定され、ヒドロキシ・ネストの比濃度が、算出される。
軽油のマイクロ活性(MA)は、標準法RIPP92−90に従い、2gのゼオライトを用いて測定される。
以下、本発明は、実施例を用いて、さらに説明されるが、本発明の範囲は、その実施例には限定されない。
実施例および比較例において、使用される出発物質は、市販のものであり、その詳細な仕様は、以下の通りである。
NaY型ゼオライト;工業製品、Si/Alの比率>4.7、結晶化度>85%、Sinopec触媒会社キリュウ支社製
混合された希土類の塩化物(本明細書においては、略して希土類の塩化物と称する);工業製品、仕様:リットルあたり、153gのランタン(Laとして)および69gのセリウム(Ceとして)を含有、Sinopec触媒会社キリュウ支社製
硫酸アンモニウム;化学的に純粋
リン酸;化学的に純粋
リン酸2水素アンモニウム;化学的に純粋
硫酸;化学的に純粋
シュウ酸;化学的に純粋
フルオロケイ酸;化学的に純粋
塩酸;化学的に純粋。
[修飾されたY型ゼオライトの調製]
[実施例1]
最初の置換:出発物質としてNaY型ゼオライトを使用すること、および硫酸アンモニウム溶液を用いて置換すること。NaY型ゼオライト、硫酸アンモニウムおよび水を、NaY型ゼオライト(無水ベース):硫酸アンモニウム:水=1:1:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、硫酸を用いてそのpHを3.5に調整し、85℃にて、1時間かけて置換し、ろ過し、脱イオン水を用いて洗浄したことによって、最初に置換されたゼオライトを得た。
最初の焼成:水熱焼成処理。上記の最初に置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、最初に焼成されたゼオライトを得た。
2回目の置換:上記最初に焼成されたゼオライトを、希土類を含む溶液を用いて処理すること。上記最初に焼成されたゼオライト、希土類の塩化物および水を、最初に焼成されたゼオライト(無水ベース):希土類の塩化物(Reとして):水=1:0.042:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、2度置換されたゼオライトを得た。
2回目の焼成:水熱焼成処理。上記2度置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、2度焼成されたゼオライトを得た。
3回目の置換:上記2度焼成されたゼオライトを、リン酸およびシュウ酸を含む溶液を用いて処理すること。上記2度焼成されたゼオライト、リン酸、シュウ酸(2分子の結晶水を含有)および水を、2度焼成されたゼオライト(無水ベース):リン酸(Pとして):シュウ酸(2分子の結晶水を含有):水=1:0.014:0.14:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、硫酸を用いてそのpHを2.8に調整した。上記混合物に対して、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、3度置換されたゼオライトを得た。
3回目の焼成:水熱焼成処理。上記3度置換されたゼオライトを、550℃にて、70%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、3度焼成されたゼオライト、すなわち、ゼオライトA1とも称される、修飾されたゼオライトを得た。
上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[比較例1]
中国特許出願公開第101537366号明細書に開示された方法に基づく、修飾されたY型ゼオライトの調製
100g(無水ベース)のNaY型ゼオライトを1000gの置換溶液(0.63%の(NHHPOおよび8.58%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを3.0〜3.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。730℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、上記の焼成された物質を、1200gの置換溶液(0.58%のREClおよび6.8%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを6.0〜6.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。730℃にて、70%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、修飾されたゼオライト、すなわちゼオライトB1を得た。上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[実施例2]
最初の置換:出発物質としてNaY型ゼオライトを使用すること、および塩化アンモニウム溶液を用いて置換すること。NaY型ゼオライト、塩化アンモニウムおよび水を、NaY型ゼオライト(無水ベース):塩化アンモニウム:水=1:0.8:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、塩酸を用いてそのpHを4.0に調整し、90℃にて、1時間かけて置換し、ろ過し、脱イオン水を用いて洗浄したことによって、最初に置換されたゼオライトを得た。
最初の焼成:水熱焼成処理。上記の最初に置換されたゼオライトを、550℃にて、80%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、最初に焼成されたゼオライトを得た。
2回目の置換:上記最初に焼成されたゼオライトを、リン酸およびフルオロケイ酸を含む溶液を用いて処理すること。上記最初に焼成されたゼオライト、リン酸、フルオロケイ酸および水を、最初に焼成されたゼオライト(無水ベース):リン酸(Pとして):フルオロケイ酸:水=1:0.01:0.03:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、塩酸を用いて、pHを2.8に調整し、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、2度置換されたゼオライトを得た。
2回目の焼成:水熱焼成処理。上記2度置換されたゼオライトを、550℃にて、70%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、2度焼成されたゼオライトを得た。
3回目の置換:上記2度焼成されたゼオライトを、希土類を含む溶液を用いて処理すること。上記2度焼成されたゼオライト、希土類の塩化物および水を、2度焼成されたゼオライト(無水ベース):希土類の塩化物(REとして):水=1:0.03:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、3度置換されたゼオライトを得た。
3回目の焼成:水熱焼成処理。上記3度置換されたゼオライトを、550℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、3度焼成されたゼオライト、すなわち、ゼオライトA2とも称される、修飾されたゼオライトを得た。
上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[比較例2]
中国特許出願公開第101537366号明細書に開示された方法に基づく、修飾されたY型ゼオライトの調製
100g(無水ベース)のNaY型ゼオライトを900gの置換溶液(0.45%の(NHHPOおよび10%の(NHSOを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを3.0〜3.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。730℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、上記の焼成された物質を、1200gの置換溶液(0.44%のREClおよび7.8%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを6.0〜6.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。730℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、修飾されたゼオライト、すなわちゼオライトB2を得た。上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[実施例3]
最初の置換:出発物質としてNaY型ゼオライトを使用すること、および硫酸アンモニウム溶液を用いて置換すること。NaY型ゼオライト、硫酸アンモニウムおよび水を、NaY型ゼオライト(無水ベース):硫酸アンモニウム:水=1:1:10の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、硫酸を用いてそのpHを3.5に調整し、90℃にて、2時間かけて置換し、ろ過し、脱イオン水を用いて洗浄したことによって、最初に置換されたゼオライトを得た。
最初の焼成:水熱焼成処理。上記の最初に置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、最初に焼成されたゼオライトを得た。
2回目の置換:上記最初に焼成されたゼオライトを、リン酸塩およびシュウ酸を含む溶液を用いて処理すること。上記最初に焼成されたゼオライト、リン酸水素2アンモニウム、シュウ酸および水を、最初に焼成されたゼオライト(無水ベース):リン酸水素2アンモニウム(Pとして):シュウ酸:水=1:0.018:0.18:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、塩酸を用いて、pHを2.8に調整し、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、2度置換されたゼオライトを得た。
2回目の焼成:水熱焼成処理。上記2度置換されたゼオライトを、550℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、2度焼成されたゼオライトを得た。
3回目の置換:上記2度焼成されたゼオライトを、希土類を含む溶液を用いて処理すること。上記2度焼成されたゼオライト、希土類の塩化物および水を、2度焼成されたゼオライト(無水ベース):希土類の塩化物(REとして):水=1:0.02:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、85℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、3度置換されたゼオライトを得た。
3回目の焼成:水熱焼成処理。上記3度置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、3度焼成されたゼオライト、すなわち、ゼオライトA3とも称される、修飾されたゼオライトを得た。
上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[比較例3]
中国特許出願公開第101537366号明細書に開示された方法に基づく、修飾されたY型ゼオライトの調製
100g(無水ベース)のNaY型ゼオライトを1000gの置換溶液(0.63%の(NHHPOおよび10%の(NHSOを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを3.0〜3.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。670℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、上記の焼成された物質を、400gの置換溶液(0.60%のREClおよび6.8%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを6.0〜6.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。700℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、修飾されたゼオライト、すなわちゼオライトB3を得た。上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[実施例4]
最初の置換:出発物質としてNaY型ゼオライトを使用すること、並びに、リン酸塩および硫酸アンモニウムを含む溶液を用いて置換すること。NaY型ゼオライト、リン酸2水素アンモニウム、硫酸アンモニウムおよび水を、NaY型ゼオライト(無水ベース):リン酸2水素アンモニウム(Pとして):硫酸アンモニウム:水=1:0.05:1:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物を、硫酸を用いてそのpHを3.0に調整し、85℃にて、1時間かけて置換し、ろ過し、脱イオン水を用いて洗浄したことによって、最初に置換されたゼオライトを得た。
最初の焼成:水熱焼成処理。上記の最初に置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、最初に焼成されたゼオライトを得た。
2回目の置換:上記最初に焼成されたゼオライトを、シュウ酸を含む溶液を用いて処理すること。上記最初に焼成されたゼオライト、シュウ酸および水を、最初に焼成されたゼオライト(無水ベース):シュウ酸:水=1:0.2:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、硫酸を用いて、pHを2.4に調整し、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、2度置換されたゼオライトを得た。
2回目の焼成:水熱焼成処理。上記2度置換されたゼオライトを、550℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、2度焼成されたゼオライトを得た。
3回目の置換:上記2度焼成されたゼオライトを、希土類を含む溶液を用いて処理すること。上記2度焼成されたゼオライト、希土類の塩化物および水を、2度焼成されたゼオライト(無水ベース):希土類の塩化物(REとして):水=1:0.01:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、3度置換されたゼオライトを得た。
3回目の焼成:水熱焼成処理。上記3度置換されたゼオライトを、600℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、3度焼成されたゼオライト、すなわち、ゼオライトA4とも称される、修飾されたゼオライトを得た。
上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[比較例4]
中国特許出願公開第101537366号明細書に開示された方法に基づく、修飾されたY型ゼオライトの調製
100g(無水ベース)のNaY型ゼオライトを1200gの置換溶液(1.22%の(NHHPOおよび8.58%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを5.0〜5.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。620℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、上記の焼成された物質を、1200gの置換溶液(0.055%のREClおよび7.8%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを6.0〜6.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。700℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、修飾されたゼオライト、すなわちゼオライトB4を得た。上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[実施例5]
最初の置換:出発物質としてNaY型ゼオライトを使用すること、並びに、リン酸塩および硫酸アンモニウムを含む溶液を用いて置換すること。NaY型ゼオライト、リン酸2水素アンモニウム、硫酸アンモニウムおよび水を、NaY型ゼオライト(無水ベース):リン酸2水素アンモニウム(Pとして):硫酸アンモニウム:水=1:0.05:1:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物を、硫酸を用いてそのpHを3.5に調整し、90℃にて、2時間かけて置換し、ろ過し、脱イオン水を用いて洗浄したことによって、最初に置換されたゼオライトを得た。
最初の焼成:水熱焼成処理。上記の最初に置換されたゼオライトを、550℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、最初に焼成されたゼオライトを得た。
2回目の置換:上記最初に焼成されたゼオライトを、希土類を含む溶液を用いて処理すること。上記最初に焼成されたゼオライト、希土類の塩化物および水を、最初に焼成されたゼオライト(無水ベース):希土類の塩化物(REとして):水=1:0.02:8の重量比にて混合した。その結果得られた混合物に対して、85℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、2度置換されたゼオライトを得た。
2回目の焼成:水熱焼成処理。上記2度置換されたゼオライトを、580℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、2度焼成されたゼオライトを得た。
3回目の置換:上記2度焼成されたゼオライトを、リン酸塩およびフルオロケイ酸を含む溶液を用いて処理すること。上記2度焼成されたゼオライト、リン酸水素2アンモニウム、フルオロケイ酸および水を、2度焼成されたゼオライト(無水ベース):リン酸水素2アンモニウム(Pとして):フルオロケイ酸:水=1:0.006:0.03:8の重量比にて混合した。上記混合物に対して、塩酸を用いて、pHを3.0に調整し、上記混合物に対して、70℃にて、1時間かけて置換を行い、ろ過し、脱イオン水(水温≧50℃)を用いて洗浄したことによって、3度置換されたゼオライトを得た。
3回目の焼成:水熱焼成処理。上記3度置換されたゼオライトを、550℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成したことによって、3度焼成されたゼオライト、すなわち、ゼオライトA5とも称される、修飾されたゼオライトを得た。
上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
[比較例5]
中国特許出願公開第101537366号明細書に開示された方法に基づく、修飾されたY型ゼオライトの調製
100g(無水ベース)のNaY型ゼオライトを1500gの置換溶液(1.11%の(NHHPOおよび8.58%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを4.5〜5.0に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。650℃にて、100%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、上記の焼成された物質を、1000gの置換溶液(0.35%のREClおよび7.8%のNHClを含む)が入っている反応器の内部に注ぎ込んだ。置換の過程において、上記溶液を、pHを6.0〜6.5に制御しながら、90℃にて、1時間かけて、置換を実施した。上記置換の後、ろ過および洗浄を実施した。700℃にて、70%の水蒸気中の条件において、2時間かけて焼成した後、修飾されたゼオライト、すなわちゼオライトB5を得た。上記修飾されたゼオライトの特性を、表0に記載した。
Figure 0006232058
[実施例6]
この実施例は、本発明の修飾されたY型ゼオライトの構造の水熱安定性を説明する。
上述の実施例2〜4および比較例2〜4にて調製されたサンプルを、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、2時間、4時間、8時間、17時間および24時間の水熱エイジング処理の対象とした。上記エイジング後のサンプルに対して、結晶化度についての測定を行った。その結晶化度および結晶化度の保持率についての結果を、それぞれ表1、図1、表2および図2に示した。
本発明の修飾されたY型ゼオライトは、比較例における修飾されたY型ゼオライトよりも、より優れた結晶化度を備え、かつ、種々のエイジングの程度の下における水熱エイジング処理後の結晶化度の保持率がより優れていることが、上述の結果から理解され得る。
本発明の修飾されたY型ゼオライトは、より優れた構造の水熱安定性を備えることを、この実施例が、はっきりと示した。
[実施例7]
この実施例は、本発明の修飾されたY型ゼオライトの、活性の水熱安定性およびコークスの選択性を説明する。
上述の実施例2〜5および比較例2〜5にて調製されたサンプルを、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、2時間、4時間、8時間、17時間および24時間の水熱エイジング処理の対象とした。上記エイジング後のサンプルに対して、軽油マイクロ活性(MA)およびコークスの収量を測定し、そしてまた、コークスの収率/変換率を算出した。その結果を、それぞれ表3、図3、表4および図4に示した。
厳しい水熱環境にて、本発明の修飾されたY型ゼオライトは、初期の速い失活の後、比較例の修飾されたY型ゼオライトよりも著しく高い、平衡状態の活性に、迅速に到達することが、表3および図3から理解され得る。本発明のゼオライトは、活性の安定性により優れていたことを、このことが示した。
本発明の修飾されたY型ゼオライトは、比較例の修飾されたY型ゼオライトよりも、コークスの選択性においてより優れていたことが、表4および図4から理解され得る。
Figure 0006232058
Figure 0006232058
Figure 0006232058
Figure 0006232058
[触媒の調製および評価]
以下の、触媒を調製する方法において、ゼオライトA1〜A5およびB1〜B5に加えて、以下の原料を用いた。
カオリンは、宿州の中国カオリン社から市販されている製品であり、78重量%の固形分を有する。使用されたカオリンのスラリーは、45重量%の固形分を有する。
擬ベーマイトは、山東アルミニウム・ファクトリーから市販されている製品であり、60重量%の固形分を有する。
アルミナゾルは、Sinopec触媒会社キリュウ支社から市販されている製品であり、21.5重量%のAl含有量を有する。
以下、酸/アルミナの比率は、アルミナとしての擬ベーマイトに対する、36重量%の濃度を備える塩酸の重量比を示す。
Mg含有超安定Y型ゼオライトは、中国特許出願公開第1157465号明細書の実施例1に開示された方法に従って調製され、以下、ゼオライトZ1と呼称される。
REY型ゼオライトは、Sinopec触媒会社キリュウ支社から市販されている製品であり、12重量%のRE含有量、および85重量%の固形分を有する。以下、上記REYのゼオライトは、ゼオライトREYとも呼称される。
ZRP−1ゼオライトは、リンおよび希土類を含有するMFI構造のゼオライトであり、Sinopec触媒会社キリュウ支社から市販されている製品であり、4%のRE含有量、2%のリン含有量、および45のSi/Alの比率を有する。以下、上記ZRP−1ゼオライトは、ゼオライトZRP−1とも呼称される。
ZSP−1型ゼオライトは、リンおよび鉄を含有するMFI構造のゼオライトであり、Sinopec触媒会社キリュウ支社から市販されている製品であり、1.5重量%のリン含有量、2.5重量%のFe含有量を有する。以下、上記ZSP−1ゼオライトは、ゼオライトZSP−1とも呼称される。
DASY−2.0ゼオライトは、Sinopec触媒会社キリュウ支社から市販されている製品であり、87重量%の固形分および2%のREの含有量を有する。以下、上記DASY−2.0ゼオライトは、ゼオライトDASY−2.0とも呼称される。
希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライトは、中国特許出願公開第1286721号明細書の実施例5に開示された方法に従って調製され、以下、ゼオライトZ2と呼称される。
希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライトは、中国特許出願公開第100497175号明細書の実施例1にて開示された方法に従って調製され、以下、ゼオライトZ3と呼称される。
[第1組]
[触媒の実施例1]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、15重量部のゼオライトA1(無水ベース)、18重量部のゼオライトZ1(無水ベース)および5重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C1を得た。
[触媒の実施例2]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、31重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、30重量部のゼオライトA2(無水ベース)、1重量部のゼオライトZ1(無水ベース)および8重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C2を得た。
[触媒の実施例3]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、25重量部のゼオライトA3(無水ベース)、5重量部のゼオライトZ1(無水ベース)および10重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C3を得た。
[触媒の実施例4]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、10重量部のゼオライトA4(無水ベース)、22重量部のゼオライトZ1(無水ベース)および8重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C4を得た。
[触媒の実施例5]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、20重量部のゼオライトA5(無水ベース)、10重量部のゼオライトZ1(無水ベース)および10重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C5を得た。
[触媒の比較例1〜5]
ゼオライトA1〜A5をそれぞれ、ゼオライトB1〜B5と交換した以外は、触媒の実施例1〜5に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC1〜DC5を得た。
[触媒の実施例6]
ゼオライトREYを添加することなく、20重量部のゼオライトA1を添加する以外は、触媒の実施例1に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒C6を得た。
[触媒の比較例6]
ゼオライトA2も、ゼオライトREYも添加することなく、39重量部のゼオライトZ2を添加したこと以外は、触媒の実施例2に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC6を得た。
上述の接触分解の触媒C1〜C6およびDC1〜DC6を、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、12時間エイジングした後、固定された流動床(FFB)装置(Dadi社により提供、RIPP、Sinopec)の中に積み込み、上記接触分解の触媒の反応能力を算出した。上記触媒の積み込み量は、150gであった。続いて、表1−1に示された通りの特性を有する原料油を、FBB装置に導入し、触媒/油の比率(重量による)を4とし、16/時間の単位時間当たりの重量空間速度にて、500℃の温度にて、接触分解反応を実施した。その結果を表1−2に示した。
Figure 0006232058
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[第2組]
[触媒の実施例1]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、38重量部のゼオライトA1(無水ベース)および2重量部のゼオライトZRP−1(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C1を得た。
[触媒の実施例2]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。その混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、その混合物に対して、30重量部のゼオライトA2(無水ベース)、5重量部のゼオライトREY(無水ベース)および5重量部のゼオライトZRP−1(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C2を得た。
[触媒の実施例3]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、25重量部のゼオライトA3(無水ベース)、10重量部のゼオライトZRP−1(無水ベース)および8重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C3を得た。
[触媒の実施例4]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、35重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、15重量部のゼオライトA4(無水ベース)、10重量部のゼオライトZRP−1(無水ベース)および10重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C4を得た。
[触媒の実施例5]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、15重量部のゼオライトA4(無水ベース)、15重量部のゼオライトZSP−1(無水ベース)および8重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C5を得た。
[触媒の比較例1〜5]
ゼオライトA1〜A5をそれぞれ、ゼオライトB1〜B5と交換した以外は、触媒の実施例1〜5に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC1〜DC5を得た。
[触媒の比較例6]
ゼオライトA1を、同じ量のゼオライトZRP−1と交換した以外は、触媒の実施例1に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC6を得た。
上述の接触分解の触媒C1〜C5およびDC1〜DC6を、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、8時間エイジングした。小規模の固定流動床ACE Rユニット(合衆国のカイザー技術有限会社により設計、製造された)にて、上記接触分解の触媒の反応における性能を算出した。上記触媒の積み込み量は、9gであった。続いて、出発物質として表2−1に示された通りの特性を有する油を混合した触媒を、ACE Rユニットに導入し、触媒/油の比率(重量による)を4とし、16/時間の単位時間当たりの重量空間速度にて、520℃の温度にて、接触分解反応を実施した。その結果を表2−2に示した。
Figure 0006232058
Figure 0006232058
[第3組]
[触媒の実施例1]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、35重量部のゼオライトA1(無水ベース)および5重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C1を得た。
[触媒の実施例2]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、30重量部のゼオライトA2(無水ベース)および8重量部のゼオライトREY(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C2を得た。
[触媒の実施例3]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、25重量部のゼオライトA3(無水ベース)、10重量部のゼオライトREY(無水ベース)および3重量部のゼオライトDASY−2.0(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C3を得た。
[触媒の実施例4]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、20重量部のゼオライトA4(無水ベース)、12重量部のゼオライトREY(無水ベース)および6重量部のゼオライトDASY−2.0(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C4を得た。
[触媒の実施例5]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、32重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、15重量部のゼオライトA5(無水ベース)、10重量部のゼオライトREY(無水ベース)および13重量部のゼオライトDASY−2.0(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C5を得た。
[触媒の比較例1〜5]
ゼオライトA1〜A5をそれぞれ、ゼオライトB1〜B5と交換した以外は、触媒の実施例1〜5に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC1〜DC5を得た。
[触媒の実施例6]
ゼオライトREYを同じ量のゼオライトA1に交換し、ゼオライトA1のみを用いて、ゼオライトREYを添加しなかった以外は、触媒の実施例1に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒C6を得た。
上述の接触分解の触媒C1〜C6およびDC1〜DC5を、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、12時間エイジングした。小規模の固定された流動床ACE Rユニット(合衆国のカイザー技術有限会社により設計、製造された)にて、上記接触分解の触媒の反応における性能を算出した。上記触媒の積み込み量は、9gであった。続いて、出発物質として表3−1に示された通りの特性を有する油を混合した触媒を、ACE Rユニットに導入し、触媒/油の比率(重量による)を8とし、16/時間の単位時間当たりの重量空間速度にて、500℃の温度にて、接触分解反応を実施した。その結果を表3−2に示した。
Figure 0006232058
Figure 0006232058
[第4組]
[触媒の実施例1]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、35重量部のゼオライトA1(無水ベース)および5重量部のゼオライトZ−2(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C1を得た。
[触媒の実施例2]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、25重量部のゼオライトA2(無水ベース)、13重量部のゼオライトZ−2(無水ベース)および2重量部のゼオライトZ−3(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C2を得た。
[触媒の実施例3]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、15重量部のゼオライトA3(無水ベース)および25重量部のゼオライトZ−3(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C3を得た。
[触媒の実施例4]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、28重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、40重量部のゼオライトA4(無水ベース)および2重量部のゼオライトZ−2(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C4を得た。
[触媒の実施例5]
20重量部の擬ベーマイト(アルミナとして)および脱イオン水を混合し、パルプ化したことによって、スラリーを得た。その結果得られたスラリーに対して、酸/アルミナの比率が0.20となるように塩酸(36重量%の濃度を備える)を添加したことによって解膠した。上記混合物を65℃まで温め、1時間かけて酸性化した。その結果得られた混合物に対して、30重量部のカオリンのスラリー(無水ベース)および10重量部のアルミナゾル(アルミナとして)をそれぞれ添加した。20分間撹拌した後、上記混合物に対して、5重量部のゼオライトA5(無水ベース)、30重量部のゼオライトZ−3(無水ベース)および5重量部のゼオライトDASY−2.0(無水ベース)を添加した。撹拌し続けた後、その結果得られた混合物を噴霧乾燥したことによって、微粒子触媒を生成した。上記微粒子触媒を、500℃にて、1時間かけて焼成した。その後、上記微粒子触媒を60℃にて、(NHSOの溶液を用いて、NaO含有量が0.25重量%未満となるまで洗浄した((NHSOの溶液:微粒子触媒:HO=0.04:1:10の重量比)。最終的に、上記触媒を、脱イオン水を用いてリンスし、ろ過し、120℃にて乾燥したことによって、接触分解の触媒C5を得た。
[触媒の比較例1〜5]
ゼオライトA1〜A5をそれぞれ、ゼオライトB1〜B5と交換した以外は、触媒の実施例1〜5に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC1〜DC5を得た。
[触媒の比較例6]
ゼオライトA1を、同じ量のゼオライトZ3に交換した以外は、触媒の実施例1に準ずる調製方法を繰り返したことにより、接触分解の触媒DC6を得た。
上述の接触分解の触媒C1〜C5およびDC1〜DC6を、800℃にて、100%の水蒸気中の条件にて、8時間エイジングした。小規模の固定された流動床ACE Rユニット(合衆国のカイザー技術有限会社により設計、製造された)にて、上記接触分解の触媒の反応における性能を算出した。上記触媒の積み込み量は、9gであった。続いて、出発物質として表4−1に示された通りの特性を有する油を混合した触媒を、ACE Rユニットに導入し、触媒/油の比率(重量による)を5.5とし、16/時間の単位時間あたりの重量空間速度にて、518℃の温度にて、接触分解反応を実施した。その結果を表4−2に示した。
Figure 0006232058
Figure 0006232058

Claims (18)

  1. 接触分解の触媒であって、
    分解の有効成分、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜70重量%の粘土、および(酸化物として)10重量%〜40重量%の無機酸化物のバインダーを含み、
    上記分解の有効成分は、上記接触分解の触媒の重量に対して、無水ベースにて10重量%〜50重量%の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにて0重量%〜40重量%の他のゼオライトを含み、
    ここで、上記修飾されたY型ゼオライトは、
    2.420nm〜2.440nmの大きさの単位格子を備え、
    上記修飾されたY型ゼオライトの重量に対する%として、0.05%〜6%のリン含有量、0.03%〜10%のRE含有量、および22%未満のアルミナ含有量を備え、並びに
    0.35mmol/g未満のヒドロキシ・ネストの比濃度を備えることを特徴とする。
    Figure 0006232058
    ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す。
  2. 上記単位格子の大きさが、2.428nm〜2.438nmであり、
    上記の修飾されたY型ゼオライトの重量に対する%として、上記リン含有量が、0.1%〜4.5%であり、上記RE含有量が、0.1%〜4.5%であり、上記アルミナ含有量が、21%未満であり、
    上記ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.3mmol/g未満、かつ、0.14mmol/g以上である、請求項1に記載の接触分解の触媒。
  3. 上記粘土が、カオリン、メタハロイサイト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、海泡石、アタパルガイト、ヒドロタルサイト、ベントナイトおよびこれらの任意の組み合わせから構成される群から選択され、
    上記無機酸化物のバインダーが、γ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナ、擬ベーマイト、ベーマイト、ギブサイト、バイヤライトまたはそれらの任意の組み合わせを含むアルミナバインダーである、請求項1に記載の接触分解の触媒。
  4. 上記他のゼオライトが、以下のもののうちの1種以上から選択される、請求項1に記載の接触分解の触媒:
    REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライトおよびREUSY型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったY型ゼオライト、
    ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライトおよびZSP型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったMFI構造のゼオライト、
    β−ゼオライト、並びに、
    SAPOおよびケイ酸チタン分子ふるいといった非ゼオライトの分子ふるい。
  5. 上記接触分解の触媒が、上記接触分解の触媒の重量に対して、
    無水ベースにて10重量%〜70重量%の上記粘土、
    (酸化物として)10重量%〜40重量%の上記の無機酸化物のバインダー、および、
    上記分解の有効成分を含み、
    ここで、上記分解の有効成分は、以下のものを含むか、あるいは、以下のものから実質的に構成されるか、あるいは、以下のものから構成される、請求項1に記載の接触分解の触媒:
    (A)無水ベースにて10重量%〜50重量%の上記の修飾されたY型ゼオライト、
    (B)随意的に、以下のもののうちの1種以上、
    (1)無水ベースにて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
    (2)無水ベースにて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
    (3)無水ベースにて30重量%以下の、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライト、並びに、
    (C)随意的に、
    (4)無水ベースにおいて、30重量%以下の、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライトおよびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択されるY型ゼオライト、
    ここで、上述の(1),(2),(3)および(4)の合計の重量は、40重量%以下である。
  6. 分解の有効成分、粘土およびバインダーを含むスラリーを調製すること、並びに、上記の調製されたスラリーを噴霧乾燥することを含む、接触分解の触媒を調製する方法であって、
    上記分解の有効成分は、修飾されたY型ゼオライトおよび他のゼオライトを含み、
    上記接触分解の触媒100重量部につき、無水ベースにて10重量部〜70重量部の粘土、(酸化物として)10重量部〜40重量部の無機酸化物のバインダー、無水ベースにて10重量部〜50重量部の修飾されたY型ゼオライト、および無水ベースにて0重量部〜40重量部の他のゼオライトを使用することによって、上記スラリーを調製し、
    ここで、上記修飾されたY型ゼオライトは、2.420nm〜2.440nmの大きさの単位格子を備え、上記修飾されたY型ゼオライトに対する重量%として、0.05%〜6%のリン含有量、0.03%〜10%のRE含有量、および22%未満のアルミナ含有量を備え、並びに、0.35mmol/g未満のヒドロキシ・ネストの比濃度を備えることを特徴とする。
    Figure 0006232058
    ここで、M200℃、M500℃およびM800℃は、それぞれ、200℃、500℃、800℃にて測定されたサンプルにおける重量減少の%を示し、Cは、上記サンプルの結晶化度を示す。
  7. 上記単位格子の大きさが、2.428nm〜2.438nmであり、
    上記修飾されたY型ゼオライトに対する重量%として、上記リン含有量が、0.1%〜4.5%であり、上記RE含有量が、0.1%〜4.5%であり、上記アルミナ含有量が、21%未満であり、および、
    上記ヒドロキシ・ネストの比濃度が、0.3mmol/g未満、かつ、0.14mmol/g以上である、請求項6に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  8. 上記粘土が、カオリン、メタハロイサイト、モンモリロナイト、珪藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、海泡石、アタパルガイト、ヒドロタルサイト、ベントナイトおよびこれらの任意の組み合わせから構成される群から選択され、
    上記無機酸化物のバインダーが、γ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナ、擬ベーマイト、ベーマイト、ギブサイト、バイヤライトまたはそれらの任意の組み合わせを含むアルミナバインダーである、請求項6に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  9. 上記他のゼオライトが、以下のもののうちの1種以上から選択される、請求項6に記載の接触分解の触媒の調製方法:
    REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライトおよびREUSY型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったY型ゼオライト、
    ZSM−5型ゼオライト、ZRP型ゼオライトおよびZSP型ゼオライトのうちの1種以上のゼオライトといったMFI構造のゼオライト、
    β−ゼオライト、並びに、
    SAPOおよびケイ酸チタン分子ふるいといった非ゼオライト系分子ふるい。
  10. 前記接触分解の触媒100重量部につき、
    無水ベースにて10重量部〜70重量部の上記粘土、
    (酸化物として)10重量部〜40重量部の上記無機酸化物のバインダー、および、
    上記分解の有効成分を使用し、
    上記分解の有効成分が、以下のものを含むか、以下のものから実質的に構成されるか、あるいは、以下のものから構成される、請求項6に記載の接触分解の触媒の調製方法:
    (A)無水ベースにて10重量%〜50重量%の上記の修飾されたY型ゼオライト、
    (B)随意的に、以下のもののうちの1種以上、
    (1)無水ベースにて30重量%以下のMFI構造のゼオライト、
    (2)無水ベースにて30重量%以下のMg含有超安定Y型ゼオライト、
    (3)無水ベースにて30重量%以下の、希土類修飾された、気相式超安定Y型ゼオライト、および/または、希土類を含有した、酸処理され、熱水により脱アルミニウムされたY型ゼオライト、並びに、
    (C)随意的に、
    (4)無水ベースにおいて、30重量%以下の、REY型ゼオライト、REHY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、USY型ゼオライト、REUSY型ゼオライトおよびそれらの任意の組み合わせから構成される群から選択されるY型ゼオライト、
    ここで、上述の(1),(2),(3)および(4)の合計の重量は、40重量%以下である。
  11. 前記修飾されたY型ゼオライトが、以下の方法に従って調製される、請求項6に記載の接触分解の触媒の調製方法。
    上記修飾されたY型ゼオライトは、出発物質としてNaY型ゼオライトを使用し、希土類含有物質およびリン含有物質が使用される置換工程を3回、および水熱処理工程を3回経ることによって得られ、
    上記置換工程において、リンおよび希土類の導入が実施され、
    それぞれの上記置換工程は、独立しており、上記ゼオライトが、リン含有置換溶液、または希土類含有置換溶液に添加され、
    リンが、任意の置換工程にて導入され、希土類が、最初の置換工程を除いた任意の置換工程にて導入される。
  12. 脱アルミニウム剤が、最初の置換工程を除く任意の置換工程にて導入される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  13. 上記リン含有物質が、オルトリン酸、リン酸、ピロリン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2水素アンモニウム、リン酸アルミニウムおよびこれらの任意の組み合わせから構成される群から選択される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  14. 上記希土類含有物質が、酸化ランタン、酸化セリウム、硝酸ランタン、硝酸セリウム、塩化ランタン、塩化セリウム、混合された希土類の硝酸塩、混合された希土類の塩化物、およびこれらの任意の組み合わせから構成される群から選択される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  15. 上記脱アルミニウム剤が、エチレンジアミン4酢酸、シュウ酸、クエン酸、スルホサリチル酸、フルオロケイ酸、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、ケイフッ化アンモニウム、ホウフッ化アンモニウム、およびこれらの任意の組み合わせから構成される群から選択される、請求項12に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  16. 上記置換工程が、60℃〜100℃にて、少なくとも0.5時間かけて実施される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  17. 上記水熱処理工程が、それぞれ独立しており、350℃〜650℃にて、1%〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて実施される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
  18. 前記修飾されたY型ゼオライトが、以下の方法に従って調製される、請求項11に記載の接触分解の触媒の調製方法。
    (1)NaY型ゼオライトを、アンモニウム塩、リン酸アンモニウム塩および水と、上記NaY型ゼオライト:上記アンモニウム塩:上記リン酸アンモニウム塩:水=1:[0.4〜1]:[0〜0.04]:[5〜10]の比率にて混合することによって、スラリーを得、上記スラリーを、無機酸を用いて、pHを3.0〜4.5に調整し、その後、上記スラリーを、70℃〜95℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、そしてその後、洗浄すること、
    ここで、上記NaY型ゼオライトは、無水ベースであり、上記リン酸アンモニウムの塩は、リン元素を基準とする;
    (2)工程(1)にて得られた生成物を、350℃〜650℃にて、1%〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成することによって最初に焼成されたゼオライトを得ること;
    (3)工程(2)にて得られた上記の最初に焼成されたゼオライト、リン酸、脱アルミニウム剤および水を、上記の最初に焼成されたゼオライト:上記リン酸:上記脱アルミニウム剤:水=1:[0〜0.04]:[0.02〜0.3]:[5〜10]の比率にて混合し、その結果得られた混合物を、無機酸を用いて、pHを2.3〜3.5に調整し、その後、50℃〜90℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、ろ過し、洗浄すること(洗浄温度≧50℃)、
    ここで、上記の最初に焼成されたゼオライトは、無水ベースであり、リン酸は、リン元素を基準とする;
    (4)工程(3)にて得られた生成物を、350℃〜650℃にて、1%〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成することによって2度焼成されたゼオライトを得ること;
    (5)工程(4)にて得られた上記の2度焼成されたゼオライトを、(混合された)希土類の塩化物および水と、上記の2度焼成されたゼオライト:上記希土類の塩化物:水=1:[0.01〜0.05]:[5〜10]の比率にて混合し、その後、その結果得られた混合物を、70℃〜90℃にて、少なくとも0.5時間かけて処理し、ろ過し、洗浄すること(洗浄温度≧50℃)、
    ここで、上記の2度焼成されたゼオライトは、無水ベースであり、上記希土類の塩化物は、RE を基準とする;
    (6)工程(5)にて得られた生成物を、350℃〜650℃にて、1%〜100%の水蒸気の条件にて、少なくとも0.5時間かけて焼成することによって、修飾されたY型ゼオライトを得ること。
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