JP6254165B2 - 水素化変換多金属触媒及びそれを調製する方法 - Google Patents

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Description

本出願は、出願日2012年9月5日の米国仮特許出願第61/697063号及び出願日2013年3月15日の米国仮特許出願第61/801683号の35USC119に基づく利益を主張するものである。
本発明は、概括的には、水素化処理用の自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒、触媒を調製する方法及び多金属触媒を用いる水素化変換法に関する。
原油市場において、より処理しにくい原油に由来する供給原料を、高価値の最終製品に処理することについて、大きな関心が存在する。これらの処理しにくい供給原料は、低い水素含量を有する芳香族化合物の割合の増加に起因するより高い密度を特徴とする。したがって、これらの供給原料は、粘度、低温流動性、セタン指数、煙点、排気規制などの規格に適合する燃料を製造するためのより深い水素化(芳香族化合物のより広範な飽和)を必要とする。そのような方法が容量多産性であると、要求される水素化活性を満たすのに十分に強力な水素化(HYD)触媒を配備する精油所に、より高い利益をもたらす。
水素化は、高密度の供給原料の精製の重要な側面であるが、深度水素化触媒は、供給原料と精製製品の間の容積の増加を最大限にすること以上のことをもたらす必要がある。ヨーロッパにおける環境に関する法律制定の結果として、環境にやさしい輸送燃料を義務付けるより厳格な法律の制定への世界的な傾向がある。例は、米国で製造及び輸入されるすべてのディーゼル油は、2014年12月1日をもって超低硫黄ディーゼル油(ULSD)でなければならないという指令である。低硫黄含量を有する輸送ディーゼル油へのこの変更は、ディーゼルエンジンからの粒子状物質の排出を実質的に低くするより新たな排出制御技術の適用を考慮したものである。精製油製品からの硫黄のような汚染物質を除去する環境指令は、深度水素化(HYD)能力と深度水素化脱硫(HDS)活性とを兼ね備える触媒の必要性を意味する。密度がより高いことは、有機硫黄及び窒素分子などの汚染物質並びに金属及びアスファルテン(すなわち、最も芳香族性の溶媒中でさえ低い溶解度を有する多環式芳香族化合物)の濃度がより高いことを一般的に意味するので、この深度水素化脱硫活性は、高密度の供給原料を精製するにあたって特に重要である。
深度水素化脱硫は、1)親芳香族化合物の環構造を飽和させた後に硫黄原子を遊離させる水素化(HYD)と、2)芳香族環化合物などの硫黄含有分子における硫黄原子と炭素原子(単数又は複数)との結合を切断する水素化分解(HYL)との組合せにより、最も効率的に達成される。これは、高密度供給原料の深度水素化用の最適の触媒が水素化機能と水素化分解機能との適切なバランスを示すと予期されることを意味する。水素化処理(例えば、水素化脱硫及び水素化脱窒素)に適する触媒は、一般的に、コバルト、ニッケル、鉄又はそれらの組合せなどの元素と組み合わされた、硫化モリブデン若しくは硫化タングステン又はスルホカーバイドを含む。水素化処理触媒の活性及び選択性を制御する方法を得るために水素化処理触媒の形態を修正する試みがなされた。例えば、米国特許第4,528,089号は、炭素含有触媒前駆体から調製された触媒が有機基を含まない硫化物前駆体から調製された触媒より活性が高いことを開示している。
金属硫化物の形態を制御する因子を含む、複雑な金属硫化物触媒をより十分に理解するためにかなりの実験及びモデル化の努力が進行中である。米国特許第7,591,942号及び第7,544,632号は、アミン系界面活性剤の存在下で自己担持型多金属触媒を硫化することにより、積層の層の数が少ない硫化モリブデン若しくは硫化タングステンの積み重なった層を含む触媒が得られることを示している。積層の層の数がより少ないことは、モリブデン、タングステン又はモリブデンタングステン硫化物のより小さい結晶が存在し、これが触媒作用に利用可能なより大きい表面積をもたらし得ることを意味する。
蒸留留分、例えば、減圧軽油、重質コーカー軽油又はディーゼル燃料中の芳香族化合物の飽和も、研究者により注目された。高い芳香族含量は、高い密度、不良な燃料品質、ディーゼル燃料の低いセタン価、及びジェット燃料の低い煙点値に関連する。高い水素化脱窒素(HDN)活性は、一般的にニッケルタングステン硫化物触媒の芳香族飽和活性に関連し、一方、高い水素化脱硫(HDS)活性は、コバルトモリブデン硫化物触媒の高い水素化分解活性に関連する。
改善された触媒活性及び不活性化に対する抵抗性を有する改善された触媒、詳細には、新たな排気規制に適合する低芳香族製品を生成することができる、より低い等級のより処理しにくい炭化水素供給原料の水素化処理に用いる自己担持型混合金属硫化物触媒が依然として必要とされている。水素化処理に用いる次世代の高活性の自己担持型触媒を設計するためのこれらの触媒に関する構造−性能関係のより十分な理解も必要である。
1つの態様において、本発明は、硫化ニッケル及び硫化タングステンから本質的になる自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒に関し、触媒は、遷移金属基準で1:3〜4:1のモル比のNi:Wを含む。1つの実施形態において、触媒は、Mo、Nb、Ti及びそれらの混合物から選択される、1%(モル)未満の量で存在する金属助触媒をさらに含む。
第2の態様において、本発明は、硫化モリブデン及び硫化タングステンから本質的になるMMS触媒に関し、触媒は、遷移金属基準で少なくとも0.1mol%のMo及び少なくとも0.1mol%のWを含む。1つの実施形態において、触媒は、表Eに示すのと同じ処理条件における供給原料としての重質コーカー軽油の水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合、硫化モリブデンのみを含む触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒の速度定数よりも少なくとも10%高いHDS反応速度定数を有すると特徴付けられる。
第3の態様において、本発明は、硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含むMMS触媒に関し、触媒は、表Aに示す特性を有する供給原料としての重質コーカー軽油の水素化処理において、また表Eに示す所定の処理条件において一次速度則を仮定して少なくとも100g供給原料hr−1g触媒−1のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定して少なくとも550g供給原料hr−1g触媒−1のHDS反応速度定数により特徴付けられる。1つの実施形態において、触媒は、表Bに示す特性を有する供給原料としての重質減圧軽油の水素化処理において、また表Fに示す定常状態処理条件において一次速度則を仮定して少なくとも4hr−1のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定して少なくとも5hr−1のHDS反応速度定数により特徴付けられる。他の実施形態において、触媒は、表Cに示すのと同じ処理条件における供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合、硫化ニッケル及び硫化モリブデンを含む触媒又は硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む触媒の速度定数よりも少なくとも10%高いHYD反応速度定数及びHYL反応速度定数により特徴付けられる。
第4の態様において、本発明は、硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含むMMS触媒に関し、触媒は、三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有すると特徴付けられ、5点ABCDEは、A(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.25)、B(Ni=0.25、Mo=0.00、W=0.75)、C(Ni=0.25、Mo=0.25、W=0.50)、D(Ni=0.60、Mo=0.25、W=0.15)、E(Ni=0.72、Mo=0.13、W=0.15)と定義される。1つの実施形態において、触媒は、0.33≦Ni/(W+Mo)≦2.57、0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33及び0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00の範囲内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有すると特徴付けられる。
第5の態様において、本発明は、硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含むMMS触媒に関し、触媒は、硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有すると特徴付けられる。1つの実施形態において、モリブデンタングステン硫化物相は、少なくとも1層を含み、少なくとも1層は、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む。
第6の態様において、本発明は、硫化モリブデン(Mo)、硫化タングステン(W)及び硫化ニッケル(W)を含むMMS触媒に関し、触媒は、少なくとも20m/gのBET表面積及び少なくとも0.05cm/gの細孔容積を有する。1つの実施形態において、触媒は、少なくとも30m/gのBET表面積を有する。
第7の態様において、本発明は、MMS触媒を調製する方法に関し、方法は、ニッケル、モリブデン及びタングステンのmol%により遷移金属元素の組成を示す三元相図の領域により定義される相対的割合のモル比Ni:Mo:Wを有し、領域が5点ABCDEにより定義され、5点がA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.55、Mo=0.00、W=0.45)、C(Ni=0.48、Mo=0.14、W=0.38)、D(Ni=0.48、Mo=0.20、W=0.33)、E(Ni=0.62、Mo=0.14、W=0.24)である、触媒前駆体を生成するために十分な量のニッケル(Ni)金属前駆体、十分な量のモリブデン(Mo)金属前駆体及び十分な量のタングステン(W)金属前駆体を混合することと、触媒前駆体を硫化物触媒に変換するのに十分な条件下で触媒前駆体を硫化することとを含む。
従来技術の多金属触媒と比較して、有意に高いHYL、HYD、HDS及びHDN活性を有するように最適化した自己担持型触媒における100%金属基準での原子%としてのニッケル、モリブデン及びタングステンの含量を示す三元相図である。
有意に高いHYD及びHDN活性を有するように最適化した自己担持型触媒における100%金属基準での原子%としてのニッケル及びタングステンの含量を示す三元相図である。
有意に高いHYL及びHDS活性を有するように最適化した自己担持型触媒における100%金属基準での原子%としてのモリブデン及びタングステンの含量を示す三元相図である。
50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wの最適組成範囲内の組成を有する使用済み触媒のXRDパターン(2シータ度の関数としての1秒当たりのカウント)を示す画像である。
55mol%Ni、14mol%Mo及び31mol%Wの最適組成範囲内の組成を有する他の使用済み触媒のXRDパターン(2シータ度の関数としての1秒当たりのカウント)を示す画像である。
10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%Wの組成を有する使用済み触媒のXRDパターン(2シータ度の関数としての1秒当たりのカウント)を示す画像である。
50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wの組成を有する使用済み触媒における結晶性Ni及びNi相を示すTEM画像である。
50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wの組成を有する使用済み触媒における硫化ニッケルのナノ粒子を示すTEM画像である。
硫化モリブデン及び硫化タングステン粒子の湾曲多層構造を示す、50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wの組成を有する使用済み触媒のTEM画像である。
10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%Wの組成を有する使用済み触媒のTEM画像である。
各種触媒のXPSにより測定したNi及びW表面濃度を示すグラフである。
新たに調製した及び使用済み触媒(コーカー軽油供給原料の水素化処理後)のBET表面積を示すグラフである。
新たに調製した及び使用済み触媒(少なくとも0.5時間にわたるコーカー軽油供給原料の水素化処理後)の細孔容積を比較するグラフである。
50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wからなる最適組成範囲にある自己担持型触媒の表面構造の図的記述である。
10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%Wを有する最適組成範囲外の比較自己担持型触媒の表面構造の図的記述である。
WMo(1−z)層上の0.5〜3nmのNiS小滴を示すTEMの図的記述である。
1)層内原子混合物、2)硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物及び3)硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物のいずれかの形態のモリブデンタングステン硫化物相の表面構造の図的記述である。
以下の用語は、本明細書を通して用い、特に示さない限り、以下の意味を有するものとする。
「端」、「基部」、「縁」及び「層」などの用語への言及は、De la Rosaら、Science Highlight November 2004による「Structural Studies of Catalytically Stabilized Industrial Hydrotreating Catalysts」に見いだすことができる。
「スラブ」への言及は、硫化ニッケルの単一粒子又は粒子凝集体の結晶形態を意味する。
本明細書で言及する周期表は、IUPAC及びU.S.National Bureau of Standardsにより承認された表である。例は、2001年10月付けのLos Alamos National Laboraory’s Chemistry Divisionの元素の周期表である。
「自己担持型」は、触媒組成物があらかじめ形成された成形触媒担体上に堆積された触媒からなる通常の触媒の形のものでないことを意味する「バルク触媒」又は「非担持触媒」と同義で用いることができる。1つの実施形態において、自己担持型触媒は、沈殿により形成される。他の実施形態において、自己担持型触媒は、触媒組成物に組み込まれた結合剤を有する。さらに他の実施形態において、自己担持型触媒は、金属化合物から形成され、いずれの結合剤も含まない。
「の1つ又は複数」又は「の少なくとも1つ」は、X、Y及びZ又はX〜X、Y〜Y及びZ〜Zなどのいくつかの要素又は要素のクラスの前に用いる場合、X又はY又はZから選択される単一要素、同じ共通のクラスから選択される要素の組合せ(X及びXなど)並びに異なるクラスから選択される要素の組合せ(X、Y及びZなど)を意味するものとする。
「硫化モリブデン」は、eが0と1の間の値を有し、1つの実施形態において炭化物、窒化物及び/又はスルホカーバイドドメインをさらに含むMoS2+eを意味する。MoSは、一般的に本明細書で用いているように硫化モリブデン又はMoS2+eの例示のためのものであり、式により示されない硫化モリブデンを除外するものではない。
「硫化タングステン」は、eが0と1の間の値を有し、1つの実施形態において炭化物、窒化物及び/又はスルホカーバイドドメイン並びにオキシスルフィドドメインをさらに含むWS2+eを意味する。WSは、一般的に本明細書で用いているように硫化タングステン又はWS2+eの例示のためのものであり、式により示されない硫化タングステンを除外するものではない。
「重質コーカー軽油」は、次の特性を有するコーカー軽油供給原料を意味する:31.4(0.8686g/ml)のAPI、85.7重量%のC、12.246重量%のH、1986ppmのN、1.6680重量%のS、37の臭素価、35.2重量%の総芳香族化合物、23.3重量%の単環芳香族化合物として分布及び11.9重量%の多環芳香族化合物、下の表Aに示す沸点分布を有する。
「重質減圧軽油」は、次の特性を有する減圧軽油供給原料を意味する:21.1(0.9273g/ml)のAPI、84.89%のC、11.951%のH、974ppmのN、2.335重量%のS、9.357cstの100°Fにおける粘度、下の表Bに示す沸点分布を有する。
ジフェニルエーテル(モデル供給原料)の水素化分解(HYL)反応条件を下の表Cに示し、実施例の項においても詳述する。
ベンゼン(モデル供給原料)の水素化(HYD)反応条件を下の表Dに示し、実施例の項においても詳述する。
重質減圧軽油(表Aにおける特性)のHDS及びHDN反応条件を下の表Eに示し、実施例の項においても詳述する。
重質減圧軽油(表Bにおける特性)のHDS及びHDN反応条件を下の表Fに示し、実施例の項においても詳述する。
混合金属硫化物(「MMS」)触媒は、1つの実施形態においてモリブデン、タングステン及びニッケル、第2の実施形態においてニッケル及びモリブデン又はニッケル及びタングステン並びにさらに他の実施形態においてモリブデン及びタングステンの遷移金属硫化物を含む触媒を意味する。
結晶性ドメインLのサイズは、L=kλ/(Δ(2θ)xcosθ)のシェラーの式により算定され、式中、λは、入射ビームの波長であり、Cukα1を用いる場合、λ=1.5406Å、k=0.89であり、Δ(2θ)は、FWHM(半値全幅)であり、θは、度単位で測定された反射ピークの角度位置である。
「水素化変換」又は「水素化処理」は、メタン化、水性ガスシフト反応、水素化、水素化処理、水素化脱硫、水素化脱窒素、水素化脱酸素、水素化脱炭酸、水素化脱カルボニル化、水素化脱金属、水素化脱芳香族、水素化異性化、水素化脱ろう及び選択的水素化分解を含む水素化分解を含むが、これらに限定されない、水素の存在下で行われる任意の工程を意味する。水素化処理及び反応条件によって、水素化処理の生成物は、粘度、粘度指数、飽和炭化水素含量、密度、低温特性、揮発性及び脱分極等の改善を示し得る。反応は、接触又は熱分解、ヘテロ原子又は金属の除去、アスファルテン又は炭素残分の減少、オレフィン又は芳香族の飽和(ASAT)、及び骨格又は二重結合異性化による分子量低減の1つ又は複数を含む。
水素化分解(「HYL」)は、炭素−炭素又は炭素−ヘテロ原子単結合が水素により切断される又は「分解」を受ける反応を意味する。ヘテロ原子は、一般的に酸素、硫黄、窒素又は重金属である。接触水素化分解は、油供給原料中のヘテロ原子としての酸素を除去する水素化脱酸素(HDO)及び硫黄を除去する水素化脱硫(HDS)で一般的に起こる。HDOの例を以下に示すが、フェノールからの酸素の少なくとも一部の除去は、ベンゼンを形成するC(SP)−Oの直接切断により起こる。
HDSの例を以下に示すが、ジベンジルチオフェンからの硫黄の少なくとも一部の除去は、ビフェニルを形成するC(sp2)−S結合の直接切断(kspにより示される「HYL」反応)により起こる。
水素化(「HYD」)又は水素による処理は、分子への水素原子の付加を一般的に構成する、水素と他の分子との間の化学反応を意味する。水素化は、一般的に、窒素を除去する水素化脱窒素(HDN)で起こる。HDNの例を以下に例示するが、水素化分解と続くホフマン脱離による脱アミノ化によるC−N結合の切断が起こる前にキノリンからの窒素の除去が、分子の芳香環を部分的に水素化又は完全に水素化することから始まる。
精油所は、アルキルジベンジルチオフェン型の縮合芳香族硫黄化合物を含む処理しにくい供給原料などの、より重質の供給原料をますます処理しなければならない。10〜15wppmのULSD要件により、それは、精油所がこれらの硫黄化合物を規定のレベルを下回るまで脱硫しなければならないことも意味する。複雑な硫黄分子は、芳香族窒素種と同様に挙動し、C−S結合の切断(HYL)の前に最初に水素化されること(HYD)を必要とする。
伝統的には、処理しにくい供給原料の水素化処理用の触媒は、Mo(又はW)陽イオンの一部が助触媒金属Co又はNiにより置換された硫化モリブデン触媒及び硫化タングステン触媒を含む。コバルトの存在がC−S結合の切断を促進すると一般的に考えられているので、得られるコバルトモリブデン硫化物系は、HYL活性の増強が認識される。他方で、ニッケルタングステン硫化物及びニッケルモリブデン硫化物系は、HYD活性の増強が認識される。
1つの実施形態において、本発明は、最適化水素化(HYD)及び水素化分解(HYL)活性、並びにひいては顕著なHDN及びHDS性能を有する自己担持型MMS触媒に関する。本発明はまた、処理しにくい供給原料の水素化処理のためのバランスのとれた水素化(HYD)及び水素化分解(HYL)活性を有する自己担持型触媒の調製の方法に関する。1つの実施形態において、自己担持型MMS触媒は、VIB族の少なくとも2つの金属、例えば、Mo及びW並びにNiなどのVIII族の少なくとも1つの金属、並びにそれらの多相配合物を含む。
最適化HDS/HDN活性を有する自己担持型触媒:最適金属比率の範囲内のニッケル、タングステン及びモリブデン硫化物を含むMMS触媒が、二元金属硫化物組成物のMMS触媒と比べて混合モリブデンタングステン硫化物の高度HYL活性及び混合ニッケルタングステン又はニッケルモリブデン硫化物の高度HYD活性の両方の特有の組合せを示し、その結果として、HDS及びHDN活性の高度な組合せを示すことが発見された。組成の広い範囲内のタングステン及びモリブデン硫化物を含むMMS触媒が、モリブデン硫化物触媒と比較したとき、HYL活性の改善に現われた成分間の相乗効果を示し、したがって高度HDS活性を示すことも発見された。最適範囲内のニッケル対タングステン比を有する混合ニッケルタングステン硫化物触媒系において、活性ニッケル又はタングステン硫化物触媒と比べて、活性ニッケル相が触媒のHYD活性を、したがってHDN活性を増大させるような成分間の相乗効果が存在することがさらに発見された。同様な効果が混合ニッケルモリブデン硫化物触媒系について認められた。
BET表面積及び細孔容積(PV)特性に関して、1つの実施形態における最適組成範囲内のモリブデン、タングステン及びニッケル硫化物を含む自己担持型MMS触媒は、少なくとも20m/gのBET表面積及び少なくとも0.05cm/gの細孔容積を有すると特徴付けられる。BET表面積は、第2の実施形態において少なくとも30m/g、第3の実施形態において少なくとも40m/gである。該MMS触媒は、水素化処理工程における少なくとも0.5時間の重質コーカー軽油への暴露の後に最初の値の少なくとも20%の表面積を有する(すなわち、表面が80%未満減少する)という最小限の収縮を有するとさらに特徴付けられる。最初の値は、暴露の前に新たに調製された触媒の表面積を意味する。最適組成範囲内のモリブデン、タングステン及びニッケルを含む自己担持型MMS触媒に関するXPSデータの検討により、1つの実施形態において少なくとも0.4mol/molのNi表面濃度対Niバルク濃度比、少なくとも0.3mol/molのW表面濃度対Wバルク濃度比が、他の実施形態において少なくとも0.5mol/molのNi表面/Niバルク濃度比、少なくとも0.4mol/molのW表面/Wバルク濃度比が示されている。
1つの実施形態において、水素化処理における最適HYL及びHYD性能の組合せを示す自己担持型混合金属硫化物触媒は、0.25≦Ni/(Ni+Mo+W)≦0.8のNi/(Ni+Mo+W)比の範囲、0.0≦Mo/(Ni+Mo+W)≦0.25のMo/(Ni+Mo+W)モル比の範囲及び0.12≦W/(Ni+Mo+W)≦0.75のW/(Ni+Mo+W)モル比の範囲を有する最適化Ni:Mo:W組成を有することにより特徴付けられる。
他の実施形態において、自己担持型触媒は、ニッケル、モリブデン及びタングステンの相対的モル量が、ニッケル、モリブデン及びタングステンの元素含量をそれらのモル分率により示す図1の三元相図における5つの点ABCDEにより定義される組成範囲内にある場合に最適性能を示す。5点ABCDEは、A(Ni=0.80、Mo=0.00、W=0.20)、B(Ni=0.25、Mo=0.00、W=0.75)、C(Ni=0.25、Mo=0.25、W=0.50)、D(Ni=0.63、Mo=0.25、W=0.12)、E(Ni=0.80、Mo=0.08、W=0.12)と定義される。
1つの実施形態において、金属成分のモル比Ni:Mo:Wは、0.33≦Ni/(Mo+W)≦2.57の範囲、0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33のMo/(Ni+W)モル比の範囲及び0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00のW/(Ni+Mo)モル比の範囲にある。さらに他の実施形態において、領域内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wは、三元相図の6点ABCDEFにより定義され、6点ABCDEFは、A(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義される。他の実施形態において、金属成分のモル比Ni:Mo:Wは、1.08≦Ni/(Mo+W)≦2.03、0≦Mo/(Ni+W)≦0.18及び0.33≦W/(Mo+Ni)≦0.72の範囲内にある。
さらに他の実施形態において、領域内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wは、三元相図の4点ABCDにより定義され、4点ABCDは、A(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義される。
1つの実施形態において、二元金属ニッケルタングステン硫化物自己担持触媒は、ニッケル及びタングステンの相対的なモル量が、遷移金属基準で1:3〜4:1のNi:Wモル比範囲における図2の三元相図におけるE(Ni=0.25、W=0.75)及びF(Ni=0.8、W=0.2)により定義される最適範囲にある場合に最適なHYD及びHDN性能を示す。さらに他の実施形態において、二元金属触媒は、Mo、Nb、Ti及びそれらの混合物から選択される金属助触媒をさらに含み、金属助触媒は、1%(モル)未満の量で存在する。
他の実施形態において、二元金属モリブデンタングステン硫化物自己担持触媒は、ニッケル及びタングステンの相対的なモル量が、図3の三元相図におけるG(Mo=0.001、W=0.999)及びH(Mo=0.999、W=0.001)により定義される最適範囲(遷移金属基準で少なくとも0.1mol%のMo及び少なくとも0.1mol%のWを有する)にある場合に硫化モリブデンのみ又は硫化タングステンのみと比較して改善されたHYL及びHDS性能を示す。
最適組成範囲内のモリブデン、タングステン及びニッケルを含むMMS触媒が、出発金属前駆体と無関係に、また出発試薬としての無機金属塩又は有機金属化合物から調製したかどうかに無関係に20%以内のHDS反応速度定数及びHDN反応速度定数(表面積及びNi表面濃度に対して規格化した後の)の変動を有することが認められる。
1つの実施形態において、自己担持触媒は、その元素、化合物又はイオン形のニッケル、モリブデン及びタングステンの源(「金属前駆体」)から調製する。モリブデン前駆体の例は、アルカリ金属モリブダート(例えば、アルカリ金属ヘプタモリブダート、アルカリ金属オルトモリブダート、アルカリ金属イソモリブダート)、モリブデンのアンモニウムメタラート(例えば、アンモニウムモリブダート及びさらにイソ、ペルオキソ、ジ、トリ、テトラ、ヘプタ、オクタ又はテトラデカモリブダート)、他の無機モリブデン化合物(モリブデン硫酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩)、有機モリブデン化合物(例えば、モリブデンナフテナート、ペンタシクロジエニルモリブダート、シクロペンタジエニルMoトリカルボニル二量体)、アルカリ金属タングスタート(例えば、アルカリ金属ヘプタタングスタート、アルカリ金属オルトタングスタート、アルカリ金属イソタングスタート)、タングステンのアンモニウムメタラート(例えば、アンモニウムタングスタート及びさらにイソ、ペルオキソ、ジ、トリ、テトラ、ヘプタ、オクタ又はテトラデカタングスタート)、他の無機タングステン化合物(例えば、タングステン硫酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩)、有機タングステン化合物(例えば、ナフテン酸タングステン、ペンタシクロジエニルタングステンジヒドリド)、他の無機ニッケル、モリブデン又はタングステン単一金属又は化合物(例えば、ホスホモリブデン酸のアンモニウム塩、ホスホモリブデン酸、酸化モリブデン、酸化タングステン、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル、リン酸ニッケル、亜リン酸ニッケル、ギ酸ニッケル、フマル酸ニッケル、モリブデン酸ニッケル、タングステン酸ニッケル、酸化ニッケル、ニッケルモリブデン合金などのニッケル合金、ラネーニッケル等)、イオン性塩(例えば、Mo−Pヘテロポリアニオン化合物、Mo−Siヘテロポリアニオン化合物、W−Pヘテロポリアニオン化合物、W−Siヘテロポリアニオン化合物及びNi−Mo−Wヘテロポリアニオン化合物)並びに有機金属化合物(例えば、シクロペンタジエニルニッケル及びニッケルナフタナート)を含むが、これらに限定されない。1つの実施形態において、金属前駆体は、ニッケル、モリブデン、タングステン及びそれらの組合せの無機金属硫化物、例えば、Ni、Ni、NiS、NiS、MoS、MoS、WS、WS、MoWS、NiMoS、NiWS、NiMoWSである。他の実施形態において、金属前駆体は、無機又は有機であり得る、単一金属又は硫黄含有化合物である。例は、例えば、アンモニアテトラチオモリブダート、アンモニアテトラチオタングスタート及びR.T.Vanderbilt Co.,Inc.から商業的に入手できる物質であるMolyvan(商標)Aを含むが、これらに限定されない。
1つの実施形態において、MMS触媒は、最適範囲内の組成を有するニッケル、モリブデン及びタングステンを含む酸化物又は水酸化物触媒前駆体を硫化することにより調製する。触媒前駆体は、より大きい錯体を形成する配位結合の形成に利用可能な1つ又は複数の電子対を有する化合物を意味する、配位子「L」(「ライゲーティング剤」、「キレート化剤」又は「錯化剤」又はキレート剤又はキレーター)の存在下で場合によって調製する。配位子の例は、NH3、アルキル及びアリールアミン、カルボキシラート、カルボン酸、アルデヒド、ケトン、エノラート形のアルデヒド、エノラート形のケトン及びヘミアセタール、有機酸付加塩、並びにそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
1つの実施形態において、モリブデン及びタングステン金属前駆体を最初に少なくとも1種の配位子と混合し、得られた溶液を反応条件下でニッケル金属前駆体と混合して、スラリー(ゲル又は懸濁沈殿物)を形成させる。触媒前駆体調製物は、水性媒体に限定されず、金属前駆体/配位子の添加は、任意の順序であり得、存在する場合、場合による配位子と別個又は一緒に混合することができることを理解すべきである。1つの実施形態において、反応は、25〜350℃の温度及び0〜3000psigの圧力において起こる。反応混合物のpHは、沈殿(共ゲル又は共ゲル化)の速度を増加又は減少させるために変化させることができる。
共沈ステップの後、触媒前駆体は、ろ過、傾斜又は遠心分離などの公知の分離法を用いる液体除去ステップで単離又は回収し、次いで乾燥して水をさらに除去する。結合剤(又は希釈剤)、細孔形成剤及び当技術分野で公知の他の添加物は、当技術分野で公知の方法、例えば、押出し成形、ペレット成形又は丸薬成形により場合によって成形する前に触媒前駆体に組み込むことができる。1つの実施形態において、触媒前駆体は、水酸化物触媒前駆体については50℃〜200℃の温度で熱的に処理又は乾燥する。他の実施形態において、前駆体は、成形後に少なくとも300℃、好ましくは325℃の温度で焼成する。1つの実施形態において、触媒前駆体は、最適化組成範囲内のニッケル、モリブデン及びタングステンを含む触媒前駆体を形成するのに十分な量の出発物質としてのニッケル、モリブデン及びタングステンの有機金属化合物の形のニッケル、モリブデン及びタングステン金属前駆体から調製する。他の実施形態において、触媒前駆体は、少なくとも金属前駆体、例えば、Ni、Mo又はWを、単一金属硫化物又は硫化物、例えば、ニッケルタングステン硫化物、ニッケルモリブデン硫化物、モリブデンタングステン硫化物等、又はMolyvan Aなどの硫黄含有金属化合物と反応させ、最適化組成範囲内のニッケル、モリブデン及びタングステンを含む触媒前駆体を形成することにより調製する。
1つの実施形態において、出発物質は、硫化剤の添加の前に酸素不含有溶媒中で最初に混合する。二硫化ジメチル又は二硫化炭素などの硫化剤を触媒前駆体に添加して、自己担持触媒を形成する。1つの実施形態において混合金属硫化物を形成する硫化反応は、200〜450℃の温度及び0〜3000psigの水素圧で起こる。
触媒前駆体は、触媒前駆体の成分を金属硫化物に少なくとも部分的に変換するのに、一般的に実質的に変換するのに十分な条件下で硫化することができる。適切な硫化条件は、硫化剤、例えば、HS、二硫化ジメチル、無機又は有機多硫化物等を含む雰囲気中で前駆体を25℃から500℃に及ぶ温度で、10分から15日までH含有ガス圧力下で加熱することを含む。HSなどの気体硫化剤による硫化は、ex−situ又はin−situで、例えば、触媒を最終的に炭化水素供給原料を水素化処理するために用いるユニット中で行わせることができる。
最適組成範囲内のニッケル、モリブデン及びタングステンを含む酸化物又は水酸化物触媒前駆体を作製する方法並びにその酸化物又は水酸化物触媒前駆体から形成された硫化触媒に関するさらなる詳細は、触媒前駆体及び混合金属硫化物触媒組成に関する関連する開示が参照により本明細書に含まれる、米国特許番号US8,080,492、US8,058,203、US7,964,526、US7,931,799、US7,964,525、US7,544,285、US7,615,196、US6,635、599、US6,635,599、US6,652,738、US7,229,548、US7,288,182、US6,566,296、US6,860,987、US6,156,695、US6,162,350、US6,299,760、US6,620,313、US6,758,963、US6,783,663、US7,232,515、US7,179,366、US6,274,530;米国特許公開番号US10110190557A1、US20090112011A1、US20090112010A1、US20090111686A1、US20090111685A1、US20090111683A1、US20090111682A1、US20090107889A1、US20090107886A1、US20090107883A1、US2007090024を含む、多くの特許出願及び特許に記載されている。
1つの実施形態において、最適組成範囲内のモリブデン、タングステン及びニッケルを含む自己担持型MMS触媒は、触媒の構造が硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む、多相性であると特徴付けられる。モリブデン、タングステン及びモリブデンタングステン硫化物相は、少なくとも1層を含み、該層は、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)上記の層の混合物の少なくとも1つを含む。
1つの実施形態において、層の数は、1〜6である。1つの実施形態において、層の数は、1〜6である。図17に例示する他の実施形態において、モリブデンタングステン硫化物相は、硫化モリブデン層中に原子的に置換され(逆の場合も同様)、層内原子混合物を形成するタングステンとして存在する。他の実施形態において、モリブデンタングステン硫化物相は、硫化タングステン及び硫化モリブデンとの層内混合物として存在する。さらに他の実施形態において、それは、硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別のドメインの混合物として存在する。モリブデンタングステン硫化物相は、TEM又はXRDにより観察することができる。
活性ニッケル相は、TEMにより観察することができる。活性ニッケル相は、a)モリブデンタングステン硫化物相(三元金属触媒の場合)又は硫化タングステン相(二元金属Ni:W触媒の場合)の端部内に置換された原子状ニッケル(例えば、金属状態の)及び還元ニッケル(例えば、2より低い酸化状態のニッケル)の少なくとも1つ、並びにb)モリブデンタングステン硫化物相上に分散した或いはモリブデンタングステン硫化物相(三元金属触媒の場合)又は硫化タングステン相(二元金属Ni:W触媒の場合)の端部を修飾しているNiSナノ粒子(0≦x≦1)を含む。
硫化ニッケル相は、Ni及びNi結晶の両方のスラブを含む。大きな硫化ニッケルスラブは、モリブデンタングステン硫化物相(三元金属触媒の場合)又は硫化タングステン相(二元金属Ni:W触媒の場合)の成長のための支持体としての役割を果たし、モリブデンタングステン硫化物(三元金属触媒の場合)又は硫化タングステン(二元金属Ni:W触媒の場合)の表面上の活性ニッケルの分散を安定させる。
SEM検査により、硫化ニッケル相が複数のスラブを含むことが示されている。XRD及びTEM検査により、硫化ニッケル相がNi及びNiの少なくとも1つを含むことが示されている。大きな硫化ニッケル結晶性スラブは、モリブデンタングステン硫化物の支持体としての役割を果たし、モリブデンタングステン硫化物(三元金属触媒の場合)又は硫化タングステン(二元金属Ni:W触媒の場合)の表面上の活性ニッケルの分散を安定させる。
いかなる理論にも拘束されることを望むものでないが、モリブデンタングステン硫化物相は、活性ニッケルの支持体としての役割を果たすと考えられる。そしてまた、硫化ニッケル相は、モリブデンタングステン硫化物相の分散を安定させている。モリブデンタングステン硫化物相は、硫化ニッケルスラブを包んでおり、その結果、モリブデンタングステン硫化物層は、湾曲した形状を示す。さらに、モリブデンタングステン硫化物層は、基底面上のその層状結晶性構造の欠陥を生じ、HYL及び/又はHYD活性の増大に関連する特別な部位を生み出す。複数の相の特定の相互作用が高いHYL及びHYD活性を有し、優れたHDN及びHDS性能を有する触媒をもたらす。例えば、有機金属化合物の形の触媒前駆体の分解又は酸素含有金属化合物から出発する混合金属オキソ水酸化物の共沈から開始する、異なる触媒調製経路が、類似の金属組成を有するが、異なる触媒活性を有する触媒をもたらす可能性があることも注意すべきである。
1つの実施形態において、50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%Wによる最適HYL及びHYD活性を得るために調整された自己担持型触媒の形態の検討で、図4に示すようにNi結晶相に特有であるピークを含むXRDパターンが示されている。図4に示すように、XRDパターンは、例えば、14.4°、32.7°、39.5°、49.8°及び58.3°の2θ度におけるモリブデンタングステン硫化物の存在を示す反射ピーク(国際結晶学データベース又はICDDによる)を示している。図5に示す他の実施形態において、XRDパターンは、例えば、21.8°、31.1°、37.8°、44.3°、49.7°、50.1°及び55.2°の2θ度におけるNi相の存在に対応する反射ピーク(ICDDによる)を示している。
1つの実施形態において、最適組成範囲内の自己担持型混合金属硫化物触媒は、Niの[002]面に対応する4.60±0.5Åの間隔を有し、Niの[110]面に対応する2.87ű0.5Åの間隔を有する格子縞を示す。これらの観測結果は、硫化ニッケル相が結晶性であることを示すものである。これらの観測結果は、硫化ニッケル相が、活性ニッケルの分散を安定させるモリブデンタングステン硫化物相の成長のための核生成部位(支持体)としての役割を果たすことをさらに示唆するものである。他の実施形態において、TEM画像により、NiSxナノ粒子の形態の活性ニッケルがモリブデンタングステン硫化物スラブ上に位置するように思われ、或いはモリブデンタングステン硫化物スラブの端部を修飾している可能性がより高いことが示唆される。図7は、Ni及びNiの大結晶の組み合わされたものとしての硫化ニッケルの存在を示す実例となるTEM画像である。図8は、硫化ニッケルのナノ粒子の形態の活性ニッケルの存在を示す他の実例となるTEM画像である。
XRD/TEM画像は、硫化ニッケルがモリブデンタングステン硫化物をどのようにして支えているかを示している。活性ニッケルは、モリブデンタングステン硫化物上に分散したNiSxナノ粒子の形であり、モリブデンタングステン硫化物中に置換された低酸化状態のニッケルの形である。
図9は、モリブデンタングステン硫化物粒子の湾曲が硫化ニッケル粒子表面の湾曲に従っているように思われる、モリブデンタングステン硫化物粒子の存在を示す他のTEM画像である。モリブデンタングステン硫化物相における湾曲は、個々のモリブデンタングステン粒子が積み重なることができる高さを最小限にし、個々のモリブデンタングステン硫化物粒子のサイズを減少させる。湾曲並びにモリブデン/タングステン硫化物粒子におけるサイズ及び積層の程度の減少は、HYD及びHYLについて活性な部位のより高い密度をもたらす。1つの実施形態において、モリブデン/タングステン粒子は、それぞれ14°及び59°の2θ度において測定された2〜4°のFWHM(半値全幅)を用いてシェラーの式により推定された、1〜6(層)の積層の程度及び30〜50Åの層の大きさを示す。[002]面の面間距離は、6.1Åである。
図16は、最適組成範囲において、混合金属硫化物の形態が大きな(1つの実施形態で約10〜20nm)硫化ニッケルスラブ(Ni3S2及びNi9S8)からなり、モリブデンタングステン硫化物層がこれらの硫化ニッケルスラブを包んでいることを示すTEM画像の図的記述である。最適組成範囲において、モリブデンタングステン硫化物層は、層の大部分が波状である約1〜4層の積重ねの状態で配置されている。様々なサイズ(1〜20nm)の活性硫化ニッケル(NiS)小滴がモリブデンタングステン硫化物層の端部に存在する。
水素化処理適用: 少なくとも0.1mol%のMo及び0.1mol%のWの量で硫化モリブデン及び硫化タングステンを含む自己担持型MMS触媒は、表Eに示すのと同じ工程条件での供給原料としての重質コーカー軽油の水素化処理において同じ金属重量基準で比較した場合、硫化モリブデンのみを含む自己担持型触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒よりも1つの実施形態において少なくとも10%高い、他の実施形態において少なくとも15%高いHDS反応速度定数を有する。他の実施形態において、モリブデンタングステン硫化物MMS触媒は、表Cに示す工程条件における同じ金属モル基準でのジフェニルエーテルの水素化処理において硫化モリブデンのみを含む自己担持型触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒のHYL反応速度定数を少なくとも10%上回るHYL反応速度定数を示す。
最適組成範囲内のニッケル及びタングステン硫化物を含む自己担持型MMS触媒は、高いHYD活性及びそれによる優れたHDN活性を有する。一次速度則を仮定すると、1つの実施形態において、触媒は、表Fに示す定常状態工程条件における重質減圧軽油(VGO)の水素化処理において触媒重量毎時空間速度基準での少なくとも4hr−1のHDN反応速度定数を有すると特徴付けられる。他の実施形態において、HDN反応定数は、触媒重量毎時空間速度基準で少なくとも4.5hr−1である。他の実施形態において、触媒は、表Eに示す工程条件下の重質コーカー軽油の水素化処理における少なくとも100g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDN反応速度定数を有すると特徴付けられる。他の実施形態において、触媒は、少なくとも110g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDN反応速度定数を有すると特徴付けられる。ニッケルタングステン硫化物MMS触媒は、表Dに示す工程条件で同じ金属モル基準で、ベンゼンの水素化処理における硫化タングステンのみを含む自己担持型触媒又は硫化ニッケルのみを含む触媒のHYD反応速度定数を1つの実施形態において少なくとも10%上回り、他の実施形態において少なくとも15%上回るHYD反応速度定数を示す。
最適範囲内のモリブデン、タングステン及びニッケル硫化物を含む自己担持型MMS触媒は、モリブデン及びタングステン硫化物を含むMMS触媒の高いHYL活性とニッケル及びモリブデン硫化物を含む触媒又はニッケル及びタングステン硫化物を含む触媒の高いHYD活性との独特の組合せ並びにそれによる優れたHDN及びHDS活性を有する。1つの実施形態において、一次速度則を仮定すると、触媒は、表Fに示す定常状態工程条件での重質VGOの水素化処理において触媒重量毎時空間速度基準での少なくとも4hr−1のHDN反応速度定数、及び触媒重量毎時空間速度基準での少なくとも5hr−1のHDS反応速度定数を有すると特徴付けられる。他の実施形態において、定常状態条件におけるHDN反応定数は、触媒重量毎時空間速度基準で少なくとも4.5hr−1であり、HDS反応速度定数は、触媒重量毎時空間速度基準で少なくとも6hr−1である。他の実施形態において、触媒は、表Eに示す工程条件での重質コーカー軽油の水素化処理における少なくとも100g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDN反応速度定数及び少なくとも550g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDS反応速度定数により表される初期活性を有すると特徴付けられる。他の実施形態において、少なくとも110g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDN反応速度定数及び少なくとも600g供給原料・hr−1・g触媒−1のHDS反応速度定数を有すると特徴付けられる。
1つの実施形態において、モリブデン、タングステン及びニッケル硫化物を含むMMS触媒は、表C及び表Dに示すのと類似の工程条件での供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において、同じ金属モル基準で比較した場合、ニッケル及びモリブデン硫化物を含む触媒又はニッケル及びタングステン硫化物含む触媒の各速度定数よりも少なくとも10%高いHYD反応速度定数及びHYL反応速度定数を有すると特徴付けられる。他の実施形態において、HYD及びHYL反応速度定数は、少なくとも15%より高い。
最適範囲内の組成を有し、高いHYL及びHYD活性の組合せを示す自己担持型MMS触媒は、重質コーカー軽油、LCファイニング製品、常圧残油(AR)、減圧軽油(VGO)及び特に合成原油に由来するものなどの処理しにくい石油供給原料を水素化処理するのに特に適している。処理しにくい供給原料は、一般的に比較的に高い比重、低い水素対炭素比及び高い残留炭素を示すと特徴付けられる。それらは、水素化処理の困難さを増加させ、芳香族化合物の水素化時に相分離をしばしばもたらす、かなりの量のアスファルテン、有機硫黄、有機窒素及び金属を含む。そのような処理しにくい供給原料は、一般的に343℃(650°F)〜454℃(850°F)の範囲の初期沸点、とりわけ371℃(700°F)を超える初期沸点を示す。
1つの実施形態において、650°F(343℃)を超える沸点の硫黄種を含む、高沸点硫黄種の除去に特に適する自己担持型触媒は、超低硫黄ディーゼル(ULSD)水素化分解装置生成物の製造並びに改質装置供給原料として許容されるナフサの製造に用いる。
以下の説明のための例は、非限定的であるものとする。例において、モデル供給原料又は商業的供給原料を混合金属硫化物触媒の調製における出発試薬としての有機金属化合物又は酸化物/水酸化物前駆体とともに用い、化学組成に関する最適範囲を定量化するために、活性ニッケル、モリブデン及びタングステン相の組合せを含む触媒の活性を検討する目的で接触反応を行わせた。MMSの構造及び組成は、誘導結合プラズマ(ICP)原子発光分析(ICP AES)、X線光電子分光法(XPS)及びX線回折分析(XRD)などの分析技術を用いて測定した。表面積は、窒素吸着等温線測定を用いたBET(ブルナウア、エメット、テラーによるBET)法により算定した。混合金属硫化物物質の構造の詳細及び化学組成に関する追加情報は、走査型電子顕微鏡法(SEM)及び透過型電子顕微鏡法(TEM)を用いて得た。
触媒の水素化分解活性は、下に示すようなジフェニルエーテルモデル供給原料におけるC(sp)−O結合の切断の反応速度を測定することにより決定した。反応速度定数k1は、C(sp)−O結合の水素化分解反応の速度定数である。検出された直接的な酸素引き抜き及び部分的水素化はなかった。
水素化活性は、下に示すようなベンゼンモデル供給原料のシクロヘキサンへの反応速度を用いて決定した。反応速度定数k4は、ベンゼンのシクロヘキサンへの反応の水素化速度定数である。
モデル供給原料を用いたHYL/HYD活性の評価: 以下の実施例において、HYL/HYD活性は、モデル供給原料を用いて評価した。触媒は、有機金属化合物から出発して調製した。出発金属試薬を入れた後、硫化剤、モデル供給原料化合物及び希釈剤としてのヘキサデカンを1Lバッチ式オートクレーブに添加した。Hで10分間パージした後にオートクレーブを密封した。反応混合物を750rpmで撹拌した。反応器を室温でHで1000psigにあらかじめ加圧した後、一定の加熱速度で382℃(720°F)の反応温度まで2時間で昇温した。382℃及び約1800psigにおける反応の30分後に、反応器を冷水で約2分で100℃未満に急冷した。反応混合物を反応器から回収し、0.8μmフィルターによりろ過して、使用済み触媒を収集した。使用済み触媒を十分な量のヘプタンで洗浄した後、ICP、XRD、XPS、BET、SEM及びTEMを含む技術を用いて触媒の特性を評価した。
HYL反応速度定数を以下のように定義する。
HYD反応速度定数を以下のように定義する。
精油所供給原料を用いたHDS/HDN活性の評価: 多くの例において、触媒のHDS/HDN活性を精油所供給原料を用いて評価した。触媒は、有機金属化合物又は水酸化物前駆体から調製した。精油所供給原料は、重質コーカー軽油及び重質減圧軽油であった。
反応器供給原料としての重質コーカー軽油を用いた試験を以下の手順に従って実施した。金属含有出発試薬、硫化剤及びヘキサデカン溶媒を1Lバッチ式オートクレーブに入れた。Hで10分間パージした後にオートクレーブを密封した。硫化反応混合物を750rpmで撹拌した。反応器をHで1000psigにあらかじめ加圧した。反応器温度を250℃(480°F)に40分で上昇させ、次いで2.5時間一定に維持し、その後さらに温度を343℃(650°F)に70分で上昇させた。343℃で2時間後に反応器を冷水で室温に急冷した。触媒活性の評価は、重質コーカー軽油を水素化処理することにより行った。120gの重質コーカー軽油を新たに調製した硫化物触媒を含むオートクレーブに装入した。Hで10分間パージした後にオートクレーブを密封した。反応混合物を750rpmで撹拌した。反応器を室温(RT)でHで1000psigに加圧した後、一定の加熱速度で382℃(720°F)の反応温度まで2時間で昇温した。382℃及び約1800psigにおける反応の30分後に、反応器を冷水で約2分で100℃未満に急冷した。反応混合物を反応器から回収し、0.8μmフィルターによりろ過して、使用済み触媒を収集した。使用済み触媒を十分な量のヘプタンで洗浄した後、ICP、XRD、XPS、BET、SEM及びTEMを用いて触媒の特性を評価した。
HDS反応速度定数を以下のように定義する。

HDSの転化率は、30%から67%である。
HDN反応速度定数を以下のように定義する。

HDNの転化率は、8%から27%である。
重質減圧軽油供給原料の使用を記述する例において、水酸化物触媒前駆体を20〜40メッシュに粉砕し、固定床反応器に入れた。触媒の硫化は、2.5重量%のDMDSを含む直留ディーゼル供給原料を硫化剤として用いた液相硫化法により行った。触媒前駆体の硫化は、400〜500°Fの低温硫化ステップと続く600〜700°Fの高温硫化ステップの2つのステップで行った。重質減圧軽油の水素化処理の反応条件は、次の通りであった:T=700°F、P=2300psig、LHSV=2.0hr−1、1回通過水素、H対供給原料比=5000scf/bbl。
HDS反応速度定数を以下のように定義する。

HDSの転化率は、試験したすべての触媒について95%より大きい。
HDN反応速度定数を以下のように定義する。

HDNの転化率は、試験したすべての触媒について95%より大きい。
(例1)
実験は、単一成分硫化物触媒、例えば、硫化ニッケル、硫化モリブデン及び硫化タングステンのHYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。HYL活性の評価のために、モリブデン源としての0.93gのMolyvan A、又はタングステン源としての0.83gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド、又はニッケル源としての2.57gのナフテン酸Ni(トルエン中6重量%Ni)を23.81gのジフェニルエーテル及び100gのヘキサデカンの反応供給原料と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。硫化モリブデン触媒を調製するために硫化剤を添加しなかった。タングステンを硫化タングステンに硫化するために二硫化炭素(CS)0.4gを添加した。ニッケルを硫化ニッケルに硫化するために0.25gの二硫化ジメチル(DMDS)を添加した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
HYD活性の評価のために、実験を繰り返したが、5.46gのベンゼン及び100gのヘキサデカンを反応供給原料として用いた。
表1に単一金属触媒Ni、MoS、WSの水素化分解及び水素化活性を示す。両活性は低いと考えられる。
(例2)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理における単一成分硫化物触媒、例えば、硫化ニッケル、硫化モリブデン及び硫化タングステンのHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。モリブデン触媒前駆体としての0.93gのMolyvan A、又はタングステン触媒前駆体としての0.83gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド、又はニッケル触媒前駆体としての2.57gのナフテン酸Ni(トルエン中6重量%Ni)を120gの重質コーカー軽油及び100gのヘキサデカンの反応供給原料と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。硫化モリブデン触媒を調製するために硫化剤を添加しなかった。タングステンを硫化するために0.4gの二硫化炭素(CS)を添加して、硫化タングステンを調製し、ニッケルを硫化するために0.25gの二硫化ジメチル(DMDS)を添加して、硫化ニッケルを調製した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
表2に単一金属触媒Ni、MoS、WS水素化分解及び水素化活性を示す。両活性は弱いと考えられる。
(例3)
実験は、モリブデンタングステン硫化物触媒のHYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。HYL活性の評価のために、異なる比率のMolyvan A及びシクロペンタジエニルタングステンジヒドリドを23.81gのジフェニルエーテル、100gのヘキサデカンの反応供給原料及び二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。装入比率は、0.62gのMolyvan A 対0.28gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド、及び0.31gのMolyvan A 対0.55gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリドであった。これらは、それぞれ2:1及び1:2のMo:Wモル比に相当する。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
HYD活性の評価のために、実験を繰り返したが、5.46gのベンゼン、100gのヘキサデカンを反応供給原料として用いた。
表3にモリブデンタングステン硫化物触媒の水素化分解及び水素化活性を示す。HYL活性の増大によって示されるように硫化モリブデンと硫化タングステンとの間に相乗効果が存在するのに対して、HYD活性は、比較的に低いままである。
(例4)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理におけるモリブデンタングステン硫化物触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。0.31gのMolyvan A及び0.55gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリドを120gの重質コーカー軽油、100gのヘキサデカンの反応供給原料及び0.5gの二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
表4にモリブデンタングステン硫化物触媒のHDS及びHDN活性を示す。HDS活性の増大によって示されるように硫化モリブデンと硫化タングステンとの間に相乗効果が存在するのに対して、HDN活性は、比較的に低いままである。
(例5)
実験は、HYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。ニッケルモリブデン硫化物触媒のHYL活性の評価のために、0.31gのMolyvan A及び1.71gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)を23.81gのジフェニルエーテル、100gのヘキサデカンの反応供給原料及び0.17gの二硫化ジメチル(DMDS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
ニッケルモリブデン硫化物触媒のHYD活性の評価のために、上記の実験を繰り返したが、5.46gのベンゼン、100gのヘキサデカンを反応供給原料として用いた。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
ニッケルタングステン硫化物触媒のHYL評価のために、0.28gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド及び1.71gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)の配合物を23.81gのジフェニルエーテル、100gのヘキサデカンの反応供給原料並びに0.17gの二硫化ジメチル(DMDS)硫化剤及び0.13gの二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
ニッケルタングステン硫化物触媒の配合物のHYD活性の評価のために、上記の実験を繰り返したが、5.46gのベンゼン、100gのヘキサデカンを反応供給原料として用いた。反応後に使用済み触媒を収集し、特性を評価した。
表5にニッケルモリブデン硫化物及びニッケルタングステン硫化物触媒のHYL及びHYD活性を示す。HYL及びHYD活性の両方の促進における硫化ニッケルと硫化モリブデンとの間又は硫化ニッケルと硫化タングステンとの間の相乗効果、特にニッケルタングステン硫化物触媒の強いHYD活性が存在する。
(例6)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理におけるニッケルモリブデン硫化物触媒及びニッケルタングステン硫化物触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。ニッケルモリブデン硫化物触媒については、0.31gのMolyvan A及び1.71gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)を120gの重質コーカー軽油、100gのヘキサデカンの反応供給原料及び0.17gの二硫化ジメチル(DMDS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。ニッケルタングステン硫化物触媒については、0.28gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド及び1.71gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)を120gの重質コーカー軽油、100gのヘキサデカンの反応供給原料並びに0.17gの二硫化ジメチル(DMDS)硫化剤及び0.13gの二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
表6にニッケルモリブデン硫化物及びニッケルタングステン硫化物触媒のHDS及びHDN活性データを要約する。HDS及びHDN活性の両方の促進における硫化ニッケルと硫化モリブデンとの間及び硫化ニッケルと硫化タングステンとの間の相乗効果、特にニッケルタングステン硫化物触媒の強いHDN活性が存在する。
(例7)
実験は、ニッケル、モリブデン及びタングステン硫化物を含むMMS触媒のHYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。HYLの評価のために、50mol%のNi、25mol%のMo及び25mol%のWを含むMMS触媒を調製するための出発物質としての0.23gのMolyvan A、0.21gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド及び1.28gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)を23.81gのジフェニルエーテル、100gのヘキサデカンの反応供給原料、0.13gの二硫化ジメチル(DMDS)硫化剤及び0.10gの二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。反応後に使用済み触媒試料を収集し、特性を評価した。
HYD活性の評価のために、実験を繰り返したが、5.46gのベンゼン及び100gのヘキサデカンの反応供給原料を用いた。反応後に使用済み触媒を収集し、特性を評価した。
表7に非常に強いHYL及びHYD活性を示すMMS触媒の水素化分解及び水素化活性データを示す。
(例8)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理における50mol%のNi、25mol%のMo及び25mol%のWを含むMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。表8に選択した比率のMMS触媒の非常に強いHDS及びHDN活性を示すMMS触媒のHDS及びHDN活性データを示す。
(例9)
実験は、異なる遷移金属組成の異なるMMS触媒のHYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。1つの実験において、0.13gのMolyvan A、0.26gのシクロペンタジエニルタングステンジヒドリド及び1.42gのナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)をHYLの評価のための23.81gのジフェニルエーテル又はHYDの評価のための5.46gのベンゼン、100gのヘキサデカンの反応供給原料、0.14gのDMDS及び0.13gの二硫化炭素(CS)と一緒に1Lバッチ式オートクレーブに装入した。MMS触媒の標的触媒組成は、55mol%Ni、14mol%Mo及び31mol%Wであった。
表9に触媒組成を変化させることによってHYL及びHYD活性を最適化することができることを示す、MMS触媒のHYL及びHYD活性データを示す。
(例10)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理における異なる金属組成を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。触媒の調製に用いた出発物質の量及び触媒活性の評価の結果は、表10及び11に示す通りである。結果から、MMS触媒のHDS及びHDN活性が触媒組成と強く相関し、触媒活性が最も高い最適遷移金属比率の配合が存在することがわかる。表中、Molyvan Aは、Moの出発試薬であり、シクロペンタジエニルタングステンジヒドリドは、Wの出発試薬であり、ナフテン酸ニッケル(トルエン中6重量%Ni)は、Niの出発試薬である。
(例11)
実験は、最適金属範囲外の異なる遷移金属モル百分率を有する異なるMMS触媒のHYL/HYD活性の評価のために前述の手順に従って行った。活性の評価の結果及び触媒の調製に用いた出発物質の量は、表12及び13に示す通りである。結果から、最適範囲外の触媒組成については、HYD及びHYL活性が低下することがわかる。
(例12)
実験は、重質コーカー軽油供給原料の水素化処理における異なる遷移金属モル百分率を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。活性試験結果及び触媒の調製に用いた出発物質の量は、表14及び15に示す通りである。結果から、最適範囲外の触媒組成については、HDS及びHDN活性が低下することがわかる。
(例13)
この実験では、55mol%のNi、14mol%のMo及び31mol%のWを含む水酸化物触媒前駆体を用いてMMS触媒を調製した。水酸化物触媒前駆体を調製するために、Ni(NO・6HO、(NH(Mo24)・4HO及び(NH1240を水に溶解し、金属前駆体の共沈反応のための当技術分野で公知の手順、例えば、Encyclopedia of Catalysisに記載の手順に従ってNHOHを添加することにより共沈させた。
0.353g(乾燥基準)の触媒前駆体を100gのヘキサデカン及び0.25gの二硫化炭素(CS)硫化剤と一緒に1Lのバッチ式オートクレーブに装入した。触媒の硫化時に、Hで10分間パージした後に反応器を密封した。反応混合物を750rpmで混合した。反応器をHで1000psigにあらかじめ加圧した後、250℃(480°F)に40分で昇温した。その温度で2.5時間の反応の後、反応器温度をさらに343℃(650℃)に70分で上昇させた後、2時間反応させた。次いで、硫化混合物をRTに急冷した。
(例14)
実験は、例13の触媒前駆体から調製した硫化触媒のHYL/HYD活性の評価のために行った。
HYL活性の評価のために、23.81gのジフェニルエーテルを硫化触媒を含む反応器に室温(RT)で装入した。Hで10分間パージした後に反応器を密封した。反応混合物を750rpmで混合した。反応器をRTでHで1000psigに加圧した後、382℃(720°F)の反応温度まで一定の加熱速度で2時間で昇温した。反応温度における反応器の圧力を約1800psigに維持した。382℃で1/2時間の反応の後、反応器を循環冷却水により約2分で100℃未満に急冷した。反応混合物を反応器から回収し、0.8μmろ紙によりろ過して、分析/特性評価のために使用済み触媒を収集した。
HYD活性の評価のために、上記の実験を繰り返したが、5.46gのベンゼンを反応供給原料として用いた。反応後に使用済み触媒を収集し、特性を評価した。
表16に水酸化物触媒前駆体から調製したMMS触媒のHDS及びHDN活性データを示す。データから、最適組成範囲内ではHDS及びHDN活性が最高であることが確認される。
(例15)
実験は、例13の触媒前駆体から調製した硫化触媒のHDS/HDN活性の評価のために行った。評価のために、120gの重質コーカー軽油供給原料を硫化触媒を含む反応器にRTで装入した。Hで10分間パージした後に反応器を密封した。反応混合物を750rpmで混合した。反応器をRTでHで1000psigに加圧した後、382℃(720°F)の反応温度まで一定の加熱速度で2時間で昇温した。反応温度における反応器の圧力を約1800psigであった。382℃で1/2時間の反応の後、反応器を循環冷却水により約2分で100℃未満に急冷した。反応混合物を反応器から回収し、0.8μmろ紙によりろ過して、分析及び特性評価のために使用済み触媒を収集した。使用済み触媒の表面積が有機金属出発物質(例えば、Molyvan A、シクロペンタジエニルタングステンジヒドリド及びナフテン酸ニッケル)から調製した触媒の約半分にすぎなかったことが認められた。公平な比較のために、HDS及びHDN活性を表面積及びNi表面/バルク濃度比により規格化した。表17に示す結果は、例13の水酸化物触媒前駆体から調製したMMS触媒と同様な組成(55mol%Ni、14mol%Mo及び31mol%W)の有機金属出発物質から調製したMMS触媒との比較を提供する。
(例16)
実験は、重質減圧軽油供給原料の水素化処理における異なる遷移金属百分率を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。例13における方法を用いて調製した水酸化物触媒前駆体を前述の手順に従って固定床反応器中で硫化した。活性試験結果は、表18に示す通りである。最適範囲内の組成を有する触媒については、HDS及びHDN活性が最も高い。HDN及びHDS反応速度定数は、液体重量毎時空間速度(LHSV)基準で一次速度則を仮定して計算した。
(例17)
実験は、重質減圧軽油供給原料の水素化処理における異なる遷移金属百分率を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。例13における方法を用いて調製した水酸化物触媒前駆体を前述の手順に従って固定床反応器中で硫化した。結果は、表19に示すように、最適遷移金属範囲外の組成を有するMMS触媒のHDN活性が比較的に低いことを示している。HDS及びHDN反応速度定数は、液体重量毎時空間速度(LHSV)基準で一次速度則を仮定して計算した。
(例18)
実験は、重質減圧軽油供給原料の水素化処理における異なる遷移金属百分率を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。例13における方法を用いて調製した水酸化物触媒前駆体を前述の手順に従って固定床反応器中で硫化した。活性試験結果は、表20に示す通りである。ニッケル/タングステン二元金属触媒は、高い水素化活性を有する。
(例19)
実験は、重質減圧軽油供給原料の水素化処理における異なる遷移金属百分率を有する異なるMMS触媒のHDS/HDN活性の評価のために前述の手順に従って行った。例13における方法を用いて調製した水酸化物触媒前駆体を前述の手順に従って固定床反応器中で硫化した。活性試験結果は、表21に示す通りである。ニッケル/モリブデン二元金属触媒は、比較的に低い水素化活性を有する。
(例20)
以前の例の使用済み触媒についてXRD及びTEMにより特性評価を行った。
図4に50mol%のNi、25mol%のMo及び25mol%のWを含む使用済み触媒のXRDパターンを示し、図5に結晶性Ni相に対応するピークを有する、55mol%のNi、14mol%のMo及び31mol%のWを含む使用済みMMS触媒のXRDパターンを示す。図6に準最適組成(10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%W)を有する使用済みMMS触媒のXRDパターンを示す。
図7に50mol%のNi、25mol%のMo及び25mol%のWを含む使用済みMMS触媒のTEM画像を示す。画像は、大きな結晶性Ni及びNiの存在を明らかに示している。図8は、硫化ニッケルのナノ粒子を示す、この使用済みMMS触媒の他のTEM画像である。図9は、モリブデンタングステン硫化物が、この特定の場合に主としてNiからなる硫化ニッケルを包んでいることを示す、この使用済みMMS触媒のTEM画像である。モリブデンタングステン硫化物層の曲率は、硫化ニッケル粒子の曲率に一致している。図10は、最適範囲外の組成(10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%W)を有する使用済みMMS触媒のTEM画像である。この画像には検出可能なNiは存在しない。
表22及び表23にニッケルモリブデン硫化物粒子、ニッケルタングステン硫化物粒子及びニッケルモリブデンタングステン硫化物粒子の積層度データ並びにスラブのサイズを示す。積層度及び粒子の大きさは、それぞれ14.4°及び58.3°におけるFWHMを用いてシェラーの式により推定する。タングステンを含まないニッケルモリブデン硫化物触媒については、積層度は、ニッケル対モリブデン比を0.2から4.4に増加させることによって4から8に増加した。それに反して、タングステンを含むMSS触媒については、広い組成範囲において積層度が約3〜5のままであり、個々のスラブサイズが約30〜45Åのままであった。結果は、MMS触媒の構造に対するタングステンの影響を示すものである。
(例21)
以前の例の使用済み触媒のXPSデータを解析して、ニッケル、モリブデン及びタングステンの種々のバルク濃度におけるNi、Mo及びWの表面濃度を決定した。最適の金属組成範囲内では、触媒表面にWが富化されていることが考えられる。さらに、モリブデンタングステン硫化物におけるタングステンの存在は、表面上のNiSナノ粒子の分散を促進する。
図11は、種々のニッケル、モリブデン及びタングステン組成におけるNi及びWの表面濃度とバルク濃度との比を比較したグラフである。
(例22)
新たに調製した触媒及び使用済み触媒をBET法を用いて検査し、解析した。新たに調製した触媒及び使用済み触媒(重質コーカー軽油を水素化処理した後)のBET表面積及び細孔容積をN中350℃で12時間の標準的前熱処理の後に測定した。
図12は、種々の遷移金属組成における新たに調製した触媒及び使用済み触媒(重質コーカー軽油供給原料を水素化処理した後)のBET表面積を比較したグラフである。図13は、種々の遷移金属組成における新たに調製した触媒及び使用済み触媒(重質コーカー軽油供給原料を水素化処理した後)の細孔容積を比較したグラフである。最適範囲外の遷移金属組成、例えば、10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%Wを有する触媒については、BET表面積は、ほぼ1桁低く、状態の悪い表面再構築が示唆される。より高いNi:Mo:Wモル比、例えば、1:1:1を上回るモル比を有する触媒については、表面積の減少が著しく小さかった。
図14及び図15は、それぞれ最適範囲内(例えば、50mol%Ni、25mol%Mo及び25mol%W(遷移金属基準))及び最適範囲外(例えば、10mol%Ni、45mol%Mo及び45mol%W(遷移金属基準))のニッケル、モリブデン及びタングステン組成を有する触媒の表面構造を示す代表的なスキームである。
本明細書及び添付の特許請求の範囲の目的のために、特に示さない限り、明細書及び特許請求の範囲で用いる量、百分率又は割合を表すすべての数及び他の数値は、すべての事例で「約」という語により修飾されていると理解すべきである。したがって、それと反対のことを示さない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載する数値パラメーターは、本発明により得ようとする所望の特性によって異なり得る近似である。本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いているように、単数形「a」、「an」及び「the」は、1つの指示対象に明示的且つ明確に限定されない限り、複数の指示対象を含む。本明細書で用いているように、「含む」という用語及びその文法的異形は、リストにおける事項の列挙が、列挙された事項と置き換える又はそれに加えることができる他の類似の事項を除外するものでないように、非限定的であるものとする。
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、また当業者が発明を行い実施することを可能にするために、例を使用する。特許性のある範囲は、特許請求の範囲により定義されており、当業者が考え付く他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異なっていない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言との実質のない差異を有する等価構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。本明細書で引用したすべての引用は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
なお、下記[1]から[183]は、いずれも本発明の一形態又は一態様である。
[1]
硫化ニッケル及び硫化タングステンから本質的になり、遷移金属基準で1:3〜4:1のモル比のNi:Wを含む、自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[2]
Mo、Nb、Ti及びそれらの混合物から選択される金属助触媒をさらに含み、金属助触媒が1%(モル)未満の量で存在する、[1]に記載の自己担持型MMS触媒。
[3]
表Aに示す特性を有する供給原料としての重質コーカー軽油の表Eに示す工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して少なくとも100g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDN反応定数を有することを特徴とする、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[4]
表Aに示す特性を有する供給原料としての重質コーカー軽油の表Eに示す工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して少なくとも110g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDN反応定数を有することを特徴とする、[4]に記載の自己担持型MMS触媒。
[5]
表Bに示す特性を有する供給原料としての重質減圧軽油の表Fに示す定常状態工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して触媒重量毎時空間速度基準での少なくとも4hr −1 のHDN反応速度定数を有することを特徴とする、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[6]
表Dに示すのと同じ工程条件における供給原料としてのベンゼンの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、硫化ニッケルのみを含む触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒よりも少なくとも15%高いHYD反応速度定数を有することを特徴とする、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[7]
硫化タングステン相上に分散したNiS ナノ粒子を有することを特徴とする、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[8]
硫化タングステン相及び活性ニッケル相を含む多相構造を有することを特徴とする、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[9]
多相構造が硫化ニッケル相をさらに含む、[8]に記載の自己担持型MMS触媒。
[10]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[9]に記載の自己担持型MMS触媒。
[11]
硫化ニッケルが硫化タングステン相の支持体としての役割を果たす、[9]に記載の自己担持型MMS触媒。
[12]
活性ニッケル相が、硫化タングステン相中に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[8]に記載の自己担持型MMS触媒。
[13]
活性ニッケル相が、硫化タングステン相の端部を修飾している原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[8]に記載の自己担持型MMS触媒。
[14]
活性ニッケル相が、硫化タングステン相上に分散した又は硫化タングステン相を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[8]に記載の自己担持型MMS触媒。
[15]
触媒が遷移金属基準で1:3〜4:1のモル比のNi:Wを含むのに十分な量のニッケル金属前駆体及びタングステン金属前駆体を硫化することにより調製される、[1]から[2]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[16]
ニッケル金属前駆体が、ニッケルの無機金属硫化物、ニッケルの硫黄含有無機化合物、ニッケルの硫黄含有有機化合物、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル、リン酸ニッケル、亜リン酸ニッケル、ギ酸ニッケル、フマル酸ニッケル、モリブデン酸ニッケル、タングステン酸ニッケル、酸化ニッケル、ニッケル合金、シクロペンタジエニルニッケル、ナフテン酸ニッケル及びそれらの混合物から選択される、[15]に記載の自己担持型MMS触媒。
[17]
タングステン金属前駆体が、アルカリ金属タングスタート、タングステンのアンモニウムメタラート、無機タングステン化合物、ナフテン酸タングステン、ペンタシクロジエニルタングステンジヒドリド、酸化タングステン、W−Pヘテロポリアニオン化合物、W−Siヘテロポリアニオン化合物、タングステンの硫黄含有無機化合物、タングステンの硫黄含有有機化合物及びそれらの混合物から選択される、[15]に記載の自己担持型MMS触媒。
[18]
遷移金属基準で1:3〜4:1のモル比のNi:Wを含むのに十分な量のモリブデン金属前駆体及びタングステン金属前駆体を、H を含むガスの圧力下で少なくとも硫化剤により25℃〜500℃の温度で10分間から15日間硫化することにより調製される、[17]に記載の自己担持型MMS触媒。
[19]
硫化モリブデン及び硫化タングステンから本質的になり、遷移金属基準で少なくとも0.1mol%のMo及び少なくとも0.1mol%のWを含む、自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[20]
表Eに示すのと同じ工程条件における供給原料としての重質コーカー軽油の水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、硫化モリブデンのみを含む触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒よりも少なくとも10%高いHDS反応速度定数を有することを特徴とする、[19]に記載の自己担持型MMS触媒。
[21]
表Eに示すのと同じ工程条件における供給原料としての重質コーカー軽油の水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、HDS反応速度定数が硫化モリブデンのみを含む触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒よりも少なくとも15%高い、[20]に記載の自己担持型MMS触媒。
[22]
表Cに示すのと同じ工程条件におけるジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、硫化モリブデンのみを含む触媒又は硫化タングステン触媒のみを含む触媒よりも少なくとも10%高い水素化分解(HYL)反応速度定数を有することを特徴とする、[19]から[20]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[23]
表Cに示すのと同じ工程条件における供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、HYL反応速度定数が硫化モリブデンのみを含む触媒又は硫化タングステンのみを含む触媒よりも少なくとも15%高い、[22]に記載の自己担持型MMS触媒。
[24]
a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む少なくとも1層を含むモリブデンタングステン硫化物相を有することを特徴とする、[19]から[20]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[25]
硫化モリブデン及び硫化タングステン相が1〜6層を含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[26]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成している個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[27]
前記少なくとも1層が、タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[28]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成している個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[29]
前記少なくとも1層が、モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[30]
少なくとも2層を含む硫化モリブデン及び硫化タングステン相を有し、少なくとも2層が硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物を含むことを特徴とする、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[31]
少なくとも1層が、硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物を含む、[24]に記載の自己担持型MMS触媒。
[32]
触媒が少なくとも0.1mol%のMo及び0.1mol%のWを含むのに十分な量のモリブデン金属前駆体及びタングステン金属前駆体を硫化することにより調製される、[19]から[20]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[33]
モリブデン金属前駆体が、モリブデン金属、アルカリ金属モリブダート、モリブデンのアンモニウムメタラート、硫酸モリブデン、リン酸モリブデン、ケイ酸モリブデン、ホウ酸モリブデン、ナフテン酸モリブデン、ペンタシクロジエニルモリブダート、シクロペンタジエニルMoトリカルボニル二量体、リンモリブデン酸のアンモニウム塩、リンモリブデン酸、酸化モリブデン、Mo−Pヘテロポリアニオン化合物、Mo−Siヘテロポリアニオン化合物、モリブデンの無機金属硫化物、モリブデンの硫黄含有無機化合物、モリブデンの硫黄含有有機化合物及びそれらの混合物から選択される、[32]に記載の自己担持型MMS触媒。
[34]
タングステン金属前駆体が、アルカリ金属タングスタート、タングステンのアンモニウムメタラート、無機タングステン化合物、ナフテン酸タングステン、ペンタシクロジエニルタングステンジヒドリド、酸化タングステン、W−Pヘテロポリアニオン化合物、W−Siヘテロポリアニオン化合物、タングステンの硫黄含有無機化合物、タングステンの硫黄含有有機化合物及びそれらの混合物から選択される、[32]に記載の自己担持型MMS触媒。
[35]
モリブデン金属前駆体及びタングステン金属前駆体を、H を含むガスの圧力下で少なくとも硫化剤により25℃〜500℃の温度で10分間から15日間硫化することにより調製される、[32]に記載の自己担持型MMS触媒。
[36]
硫化モリブデンがMoS 2+e であり、硫化タングステンがWS 2+e であり、eが0から1の値を有する、[19]から[20]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[37]
表Aに示す特性を有する供給原料としての重質コーカー軽油の表Eに示す工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定した少なくとも100g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定した少なくとも550g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDS反応速度定数を有することを特徴とする、硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む、自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[38]
表Bに示す特性を有する供給原料としての重質減圧軽油の表Fに示す工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して少なくとも4hr −1 のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定して少なくとも5hr −1 のHDS反応速度定数を有することを特徴とする、[37]に記載の自己担持型MMS触媒。
[39]
表Cに示す工程条件下での供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、硫化ニッケル及び硫化モリブデンを含む触媒又は硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む触媒の速度定数よりも少なくとも10%高いHYD反応速度定数及びHYL反応速度定数を有することを特徴とする、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[40]
表Dに示す工程条件下での供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、HYD反応速度定数及びHYL反応速度定数のそれぞれが、硫化ニッケル及び硫化モリブデンを含む触媒又は硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む触媒のそれぞれの速度定数より少なくとも15%高い、[39]に記載の自己担持型MMS触媒。
[41]
硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有することを特徴とする、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[42]
モリブデンタングステン硫化物相が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む少なくとも1層を含む、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[43]
モリブデンタングステン硫化物相が1〜6層を含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[44]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[45]
前記少なくとも1層が、タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[46]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[47]
前記少なくとも1層が、モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[48]
モリブデンタングステン硫化物相の表面が、モリブデンタングステン硫化物相のバルクよりも少なくとも20%高いモリブデン対タングステン比を示す、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[49]
前記少なくとも1層が、硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別のドメインの混合物を含む、[42]に記載の自己担持型MMS触媒。
[50]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相中に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[51]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相の端部を修飾している原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[52]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相上に分散した又はモリブデンタングステン硫化物相を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[53]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[54]
モリブデンタングステン硫化物相がNi 及びNi 層のスラブを包んでいる、[52]に記載の自己担持型MMS触媒。
[55]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相の担持体としての役割を果たす、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[56]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相上の活性ニッケル相の分散を安定させている、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[57]
MoS 相及びWS 相に対応するピークを示すX線回折パターンにより特徴付けられる、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[58]
Ni 相に対応するピークを示すX線回折パターンにより特徴付けられる、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[59]
4.60±0.5Å及び2.87±0.5Åの硫化ニッケル結晶上の格子縞を示すTEM画像により特徴付けられる、[41]に記載の自己担持型MMS触媒。
[60]
少なくとも20m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[61]
少なくとも40m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[60]に記載の自己担持型MMS触媒。
[62]
重質コーカー軽油を少なくとも0.5時間水素化処理した後の触媒が、80%未満の表面積の減少を有する、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[63]
XPSにより特性評価を行ったときに0.4を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[64]
XPSにより特性評価を行ったときに0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[63]に記載の自己担持型MMS触媒。
[65]
XPSにより特性評価を行ったときに0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[66]
XPSにより特性評価を行ったときに0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[65]に記載の自己担持型MMS触媒。
[67]
三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有する硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、5点ABCDEがA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.25、Mo=0.00、W=0.75)、C(Ni=0.25、Mo=0.25、W=0.50)、D(Ni=0.60、Mo=0.25、W=0.15)、E(Ni=0.72、Mo=0.13、W=0.15)と定義される、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[68]
三元相図の6点ABCDEFにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有する硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、6点ABCDEFがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義される、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[69]
三元相図の4点ABCDにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有する硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、4点ABCDがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義される、[37]から[38]までのいずれか一項に記載の自己担持型MMS触媒。
[70]
硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とし、5点ABCDEがA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.25)、B(Ni=0.25、Mo=0.00、W=0.75)、C(Ni=0.25、Mo=0.25、W=0.50)、D(Ni=0.60、Mo=0.25、W=0.15)、E(Ni=0.72、Mo=0.13、W=0.15)と定義される、自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[71]
0.33≦Ni/(W+Mo)≦2.57、
0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33及び
0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00
の範囲内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[72]
三元相図の6点ABCDEFにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、6点ABCDEFがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義されることを特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[73]
1.08≦Ni/(Mo+W)≦2.03、
0≦Mo/(Ni+W)≦0.18及び
0.33≦W/(Mo+Ni)≦0.72
の範囲内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[74]
三元相図の4点ABCDにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有する硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、4点ABCDがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義される、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[75]
少なくとも20m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[76]
少なくとも40m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[75]に記載の自己担持型MMS触媒。
[77]
重質コーカー軽油を少なくとも0.5時間水素化処理した後の触媒が、水素化処理の前の最初の表面積の少なくとも20%の表面積を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[78]
XPSにより特性評価を行ったときに0.4を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[79]
XPSにより特性評価を行ったときに0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[78]に記載の自己担持型MMS触媒。
[80]
XPSにより特性評価を行ったときに0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[81]
XPSにより特性評価を行ったときに0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[80]に記載の自己担持型MMS触媒。
[82]
表Aに定義されている特性を有する供給原料としての重質コーカー軽油の表Eに定義されている工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して少なくとも100g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定して少なくとも550g供給原料・hr −1 ・g触媒 −1 のHDS反応速度定数を有することを特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[83]
表Bにより定義されている特性を有する供給原料としての重質減圧軽油の表Fにより定義されている工程条件下での水素化処理において一次速度則を仮定して少なくとも4hr −1 のHDN反応速度定数及び一次速度則を仮定して少なくとも5hr −1 のHDS反応速度定数を特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[84]
表Cに示す工程条件下での供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、硫化ニッケル及び硫化モリブデンを含む触媒又は硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む触媒の速度定数よりも少なくとも10%高い複合HYD及びHYL反応速度定数を有することを特徴とする、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[85]
表Dに示す工程条件下での供給原料としてのジフェニルエーテルの水素化処理において同じ金属モル基準で比較した場合に、複合HYD及びHYL反応速度定数が、硫化ニッケル及び硫化モリブデンを含む触媒又は硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む触媒の速度定数より少なくとも15%高い、[84]に記載の自己担持型MMS触媒。
[86]
硫化モリブデンがMoS 2+e であり、硫化タングステンがWS 2+e であり、eが0から1の値を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[87]
硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有する、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[88]
モリブデンタングステン硫化物相が少なくとも1層を含み、前記少なくとも1層が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む、[87に記載の自己担持型MMS触媒。
[89]
モリブデンタングステン硫化物相が1〜6層を含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[90]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[91]
前記少なくとも1層が、タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[92]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成している個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[93]
前記少なくとも1層が、モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[94]
モリブデンタングステン硫化物相が硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物を含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[95]
前記少なくとも1層が、硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物を含む、[88]に記載の自己担持型MMS触媒。
[96]
活性ニッケル層が、モリブデンタングステン硫化物相中に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[87]に記載の自己担持型MMS触媒。
[97]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相上に分散した又はモリブデンタングステン硫化物相を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[87]に記載の自己担持型MMS触媒。
[98]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[87]に記載の自己担持型MMS触媒。
[99]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相の支持体としての役割を果たす、[87]に記載の自己担持型MMS触媒。
[100]
モリブデンタングステン硫化物相がNi 及びNi 層のスラブを包んでいる、[95]に記載の自己担持型MMS触媒。
[101]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相上の活性ニッケル相の分散を安定させている、[87]に記載の自己担持型MMS触媒。
[102]
MoS 相及びWS 相に対応するピーク並びにNi 相に対応するピークのいずれかを示すX線回折パターンにより特徴付けられる、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[103]
4.60±0.5Å及び2.87±0.5Åの硫化ニッケル上の格子縞を示すTEM画像により特徴付けられる、[70]に記載の自己担持型MMS触媒。
[104]
硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有することを特徴とする自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[105]
モリブデンタングステン硫化物相が少なくとも1層を含み、前記少なくとも1層が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[106]
モリブデンタングステン硫化物相が1〜6層を含む、[105]に記載の自己担持型MMS触媒。
[107]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[105]に記載の自己担持型MMS触媒。
[108]
前記少なくとも1層が、タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[105]に記載の自己担持型MMS触媒。
[109]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[105]に記載の自己担持型MMS触媒。
[110]
前記少なくとも1層が、モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物、並びに硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物のいずれかを含む、[105]に記載の自己担持型MMS触媒。
[111]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相中に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[112]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相上に分散した又はモリブデンタングステン硫化物相を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[113]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[114]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相の支持体としての役割を果たす、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[115]
モリブデンタングステン硫化物相がNi 及びNi 層のスラブを包んでいる、[113]に記載の自己担持型MMS触媒。
[116]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相上の活性ニッケル相の分散を安定させている、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[117]
MoS 相及びWS 相に対応するピークを示すX線回折パターンによりさらに特徴付けられる、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[118]
Ni 相に対応するピークを示すX線回折パターンによりさらに特徴付けられる、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[119]
4.60±0.5Å及び2.87±0.5Åの硫化ニッケル上の格子縞を示すTEM画像によりさらに特徴付けられる、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[120]
少なくとも20m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[121]
少なくとも40m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[120]に記載の自己担持型MMS触媒。
[122]
重質コーカー軽油を少なくとも0.5時間水素化処理した後の触媒が、80%未満の表面積の減少を有する、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[123]
XPSにより特性評価を行ったときの0.4を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比をさらに特徴とする、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[124]
XPSにより特性評価を行ったときの0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比をさらに特徴とする、[123]に記載の自己担持型MMS触媒。
[125]
XPSにより特性評価を行ったときの0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比をさらに特徴とする、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[126]
XPSにより特性評価を行ったときの0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比をさらに特徴とする、[125]に記載の自己担持型MMS触媒。
[127]
三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、5点ABCDEがA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.25、Mo=0.00、W=0.75)、C(Ni=0.25、Mo=0.25、W=0.50)、D(Ni=0.60、Mo=0.25、W=0.15)、E(Ni=0.72、Mo=0.13、W=0.15)と定義されることを特徴とする、[104]に記載の自己担持型MMS触媒。
[128]
0.33≦Ni/(Mo+W)≦2.57の範囲、0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33のMo/(Ni+W)モル比の範囲、及び0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00のW/(Ni+Mo)モル比の範囲内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とする、[127]に記載の自己担持型MMS触媒。
[129]
三元相図の6点ABCDEFにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、6点ABCDEFがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義されることを特徴とする、[127]に記載の自己担持型MMS触媒。
[130]
1.08≦Ni/(Mo+W)≦2.03、
0≦Mo/(Ni+W)≦0.18及び
0.33≦W/(Mo+Ni)≦0.72
の範囲内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とする、[127]に記載の自己担持型MMS触媒。
[131]
三元相図の4点ABCDにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、4点ABCDがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義されることを特徴とする、[127]に記載の自己担持型MMS触媒。
[132]
硫化モリブデン(Mo)、硫化タングステン(W)及び硫化ニッケル(Ni)を含み、少なくとも20m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒。
[133]
少なくとも30m /gのBET表面積を有する、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[134]
少なくとも40m /gのBET表面積を有する、[133]に記載の自己担持型MMS触媒。
[135]
重質コーカー軽油を少なくとも0.5時間水素化処理した後に80%未満の表面積の減少を有することを特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[136]
XPSにより特性評価を行ったときの0.4を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[137]
XPSにより特性評価を行ったときの0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を特徴とする、[136]に記載の自己担持型MMS触媒。
[138]
XPSにより特性評価を行ったときの0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[139]
XPSにより特性評価を行ったときの0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[140]
XPSにより特性評価を行ったときの0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を特徴とする、[139]に記載の自己担持型MMS触媒。
[141]
三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、5点ABCDEがA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.55、Mo=0.00、W=0.45)、C(Ni=0.48、Mo=0.14、W=0.38)、D(Ni=0.48、Mo=0.20、W=0.33)、E(Ni=0.62、Mo=0.14、W=0.24)と定義されることを特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[142]
0.33≦Ni/(Mo+W)≦2.57の範囲、0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33のMo/(Ni+W)モル比の範囲、及び0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00のW/(Ni+Mo)モル比の範囲内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有することを特徴とする、[141]に記載の自己担持型MMS触媒。
[143]
三元相図の5点ABCDEにより定義される領域内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有し、5点ABCDEがA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.55、Mo=0.00、W=0.45)、C(Ni=0.48、Mo=0.14、W=0.38)、D(Ni=0.48、Mo=0.20、W=0.33)、E(Ni=0.62、Mo=0.14、W=0.24)と定義されることを特徴とする、[141]に記載の自己担持型MMS触媒。
[144]
1.24≦Ni/W≦2.68、
1.67≦W/Mo≦∞及び
0.91≦Ni/(W+Mo)≦2.57
の範囲内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有することを特徴とする、[141]に記載の自己担持型MMS触媒。
[145]
硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有することを特徴とする、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[146]
モリブデンタングステン硫化物相が少なくとも1層を含み、前記少なくとも1層が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[147]
モリブデンタングステン硫化物相が1〜6層を含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[148]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[149]
前記少なくとも1層が、タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[150]
前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成している個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[151]
前記少なくとも1層が、モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[152]
モリブデンタングステン硫化物相が硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物を含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[153]
前記少なくとも1層が、硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物を含む、[146]に記載の自己担持型MMS触媒。
[154]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相の端部内に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[155]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相上に分散した又はモリブデンタングステン硫化物相の端部を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[156]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[157]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相の支持体としての役割を果たす、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[158]
モリブデンタングステン硫化物相がNi 及びNi 層のスラブを包んでいる、[156]に記載の自己担持型MMS触媒。
[159]
硫化ニッケル相がモリブデンタングステン硫化物相上の活性ニッケル相の分散を安定させている、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[160]
MoS 相及びWS 相に対応するピークを示すX線回折パターンにより特徴付けられる、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[161]
Ni 相に対応するピークを示すX線回折パターンにより特徴付けられる、[132]に記載の自己担持型MMS触媒。
[162]
4.60±0.5Å及び2.87±0.5Åの硫化ニッケル相上の格子縞を示すTEM画像により特徴付けられる、[145]に記載の自己担持型MMS触媒。
[163]
硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含む自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒を作製する方法であって、
ニッケル、モリブデン及びタングステンのmol%により遷移金属元素の組成を示す三元相図の領域により定義される相対的割合の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有し、領域が5点ABCDEにより定義され、5点がA(Ni=0.72、Mo=0.00、W=0.28)、B(Ni=0.55、Mo=0.00、W=0.45)、C(Ni=0.48、Mo=0.14、W=0.38)、D(Ni=0.48、Mo=0.20、W=0.33)、E(Ni=0.62、Mo=0.14、W=0.24)である、触媒前駆体を生成するために十分な量のニッケル(Ni)金属前駆体、十分な量のモリブデン(Mo)金属前駆体及び十分な量のタングステン(W)金属前駆体を混合することと、
触媒前駆体を硫化物触媒に変換するのに十分な条件下で、触媒前駆体を硫化することとを含む、上記方法。
[164]
Ni前駆体、Mo金属前駆体及びW金属前駆体の量が、三元相図の6点ABCDEFにより定義される領域により定義される相対的割合のモル比Ni:Mo:Wに十分であり、6点ABCDEFがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義される、[163]に記載の方法。
[165]
Ni金属前駆体、Mo金属前駆体及びW金属前駆体の量が、触媒前駆体が0.33≦Ni/(Mo+W)≦2.57の範囲、0.00≦Mo/(Ni+W)≦0.33のMo/(Ni+W)モル比の範囲、及び0.18≦W/(Ni+Mo)≦3.00のW/(Ni+Mo)モル比の範囲内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有するのに十分である、[163]に記載の方法。
[166]
Ni金属前駆体、Mo金属前駆体及びW金属前駆体の量が、
1.08≦Ni/(Mo+W)≦2.03、
0≦Mo/(Ni+W)≦0.18及び
0.33≦W/(Mo+Ni)≦0.72
の範囲内の金属成分のモル比Ni:Mo:Wを有するのに十分である、[163]に記載の方法。
[167]
Ni前駆体、Mo金属前駆体及びW金属前駆体の量が、三元相図の4点ABCDにより定義される領域により定義される相対的割合のモル比Ni:Mo:Wに十分であり、4点ABCDがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義される、[163]に記載の方法。
[168]
触媒前駆体を硫化する前に少なくとも300℃の温度まで触媒前駆体を焼成することをさらに含む、[163]に記載の方法。
[169]
触媒前駆体を硫化する前に少なくとも150℃の温度まで触媒前駆体を加熱することをさらに含む、[163]に記載の方法。
[170]
硫化後に、触媒が少なくとも20m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[171]
硫化後に、触媒が少なくとも40m /gのBET表面積及び少なくとも0.05cm /gの細孔容積を有する、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[172]
硫化後に、XPSにより特性評価を行ったときに触媒が0.4を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[173]
硫化後に、XPSにより特性評価を行ったときに触媒が0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比を有する、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[174]
硫化後に、XPSにより特性評価を行ったときに触媒が0.3を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[175]
硫化後に、XPSにより特性評価を行ったときに触媒が0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比を有する、[174]に記載の方法。
[176]
硫化後に、触媒が、硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を示す、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[177]
モリブデンタングステン硫化物相が少なくとも1層を含み、前記少なくとも1層が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む、[176]に記載の方法。
[178]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相の端部内に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、[176]に記載の方法。
[179]
活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相上に分散した又はモリブデンタングステン硫化物相の端部を修飾しているNiS ナノ粒子を含む、[176]に記載の方法。
[180]
硫化ニッケル相がNi 及びNi 層のスラブを含む、[176]に記載の方法。
[181]
モリブデン金属前駆体が、モリブデン金属、アルカリ金属モリブダート、モリブデンのアンモニウムメタラート、硫酸モリブデン、リン酸モリブデン、ケイ酸モリブデン、ホウ酸モリブデン、ナフテン酸モリブデン、ペンタシクロジエニルモリブダート、シクロペンタジエニルMoトリカルボニル二量体、リンモリブデン酸のアンモニウム塩、リンモリブデン酸、酸化モリブデン、Mo−Pヘテロポリアニオン化合物、Mo−Siヘテロポリアニオン化合物、モリブデンの無機金属硫化物、モリブデンの硫黄含有無機化合物、モリブデンの硫黄含有有機化合物及びそれらの混合物から選択される、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[182]
タングステン金属前駆体が、アルカリ金属タングスタート、タングステンのアンモニウムメタラート、無機タングステン化合物、ナフテン酸タングステン、ペンタシクロジエニルタングステンジヒドリド、酸化タングステン、W−Pヘテロポリアニオン化合物、W−Siヘテロポリアニオン化合物、タングステンの硫黄含有無機化合物、タングステンの硫黄含有有機化合物及びそれらの混合物から選択される、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。
[183]
ニッケル金属前駆体が、ニッケルの無機金属硫化物、ニッケルの硫黄含有無機化合物、ニッケルの硫黄含有有機化合物、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル、リン酸ニッケル、亜リン酸ニッケル、ギ酸ニッケル、フマル酸ニッケル、モリブデン酸ニッケル、タングステン酸ニッケル、酸化ニッケル、ニッケル合金、シクロペンタジエニルニッケル、ナフテン酸ニッケル及びそれらの混合物から選択される、[163]から[167]までのいずれか一項に記載の方法。

Claims (18)

  1. 硫化モリブデン、硫化ニッケル及び硫化タングステンを含み、硫化モリブデン相、硫化タングステン相、モリブデンタングステン硫化物相、活性ニッケル相及び硫化ニッケル相の5相を含む多相構造を有することを特徴とする、炭化水素供給原料の水素化処理用の自己担持型混合金属硫化物(MMS)触媒であって、三元相図の6点ABCDEFにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、6点ABCDEFがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.67、Mo=0.10、W=0.23)、C(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)、D(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、E(Ni=0.52、Mo=0.06、W=0.42)、F(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)と定義されることを特徴とする、上記自己担持型MMS触媒。
  2. モリブデンタングステン硫化物相が少なくとも1層を含み、前記少なくとも1層が、a)硫化モリブデン及び硫化タングステン、b)個別原子として又は硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステン、c)個別原子として又は硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、並びにd)それらの混合物の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  3. モリブデンタングステン硫化物相が1〜6層を含む、請求項2に記載の自己担持型MMS触媒。
  4. 前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、請求項2に記載の自己担持型MMS触媒。
  5. 前記少なくとも1層が、硫化タングステンドメインとして硫化モリブデン中に同形置換されているタングステンを含む、請求項2に記載の自己担持型MMS触媒。
  6. 前記少なくとも1層が、層内原子混合物を形成する個別原子として硫化タングステン中に同形置換されているモリブデンを含む、請求項2に記載の自己担持型MMS触媒。
  7. 前記少なくとも1層が、硫化モリブデンドメインとして硫化タングステン中に同形置換されているモリブデン、硫化タングステンと硫化モリブデンとの層間混合物、並びに硫化タングステン及び硫化モリブデンの個別ドメインの混合物のいずれかを含む、請求項2に記載の自己担持型MMS触媒。
  8. 活性ニッケル相が、モリブデンタングステン硫化物相中に置換された原子状ニッケル及び還元ニッケルの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  9. 硫化ニッケル相がNi及びNi層のスラブを含む、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  10. モリブデンタングステン硫化物相がNi及びNi層のスラブを包んでいる、請求項9に記載の自己担持型MMS触媒。
  11. MoS相及びWS相に対応するピークを示すX線回折パターンによりさらに特徴付けられる、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  12. Ni相に対応するピークを示すX線回折パターンによりさらに特徴付けられる、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  13. 4.60±0.5Å及び2.87±0.5Åの硫化ニッケル上の格子縞を示すTEM画像によりさらに特徴付けられる、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  14. 少なくとも40m/gのBET表面積及び少なくとも0.05cm/gの細孔容積を有する、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  15. XPSにより特性評価を行ったときの0.5を超えるNi表面濃度/Niバルク濃度比をさらに特徴とする、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒。
  16. XPSにより特性評価を行ったときの0.4を超えるW表面濃度/Wバルク濃度比をさらに特徴とする、請求項1記載の自己担持型MMS触媒。
  17. 1.08≦Ni/(Mo+W)≦2.03、
    0≦Mo/(Ni+W)≦0.18及び
    0.33≦W/(Mo+Ni)≦0.72
    の範囲内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有することを特徴とする、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒
  18. 三元相図の4点ABCDにより定義される領域内の金属成分Ni:Mo:Wのモル比を有し、4点ABCDがA(Ni=0.67、Mo=0.00、W=0.33)、B(Ni=0.58、Mo=0.0、W=0.42)、C(Ni=0.52、Mo=0.15、W=0.33)、D(Ni=0.60、Mo=0.15、W=0.25)と定義されることを特徴とする、請求項1に記載の自己担持型MMS触媒
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