JP6383636B2 - 金属修飾されたy型ゼオライト、その製法およびその使用 - Google Patents

金属修飾されたy型ゼオライト、その製法およびその使用 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
[技術分野]
本発明は、金属修飾されたY型ゼオライト、その製法およびその使用に関する。
[背景技術]
接触分解の供給原料が重くなるに従って、接触分解の触媒は、より高い活性と、より高い熱的安定性およびより高い水熱安定性の双方を有することによって、重い原料を変換する能力および抗重金属汚染の能力を向上させることが必須となる。従って、接触分解の触媒の中の主な活性成分、すなわち、Y型ゼオライトが、高い熱的安定性および高い水熱安定性を有し、かつ、酸性の活性中心における適切な寄与を保持することが必要である。
希土類(RE)で修飾されたY型ゼオライトは、比較的高い熱的安定性および比較的高い水熱安定性を有し、FCC触媒において広く用いられる。しかしながら、希土類の価格の急激な上昇は、FCC触媒のコストの著しい増大を結果として引き起こす。それゆえに、Y型ゼオライトの他の金属イオンを導入すること、Y型ゼオライト中の希土類の含有量を削減すること、および希土類成分を有するY型ゼオライトに匹敵する水熱安定性を確保することが望ましい。
中国特許出願公開第1350887号、中国特許出願公開第1765492号および合衆国特許出願公開第2007010698号において、金属修飾されたY型ゼオライトの調製方法が提案されている。しかしながら、上記の金属修飾されたY型ゼオライトは、希土類にて修飾されたY型ゼオライトと比較して、熱的安定性および水熱安定性が低い。
中国特許出願公開第101898144号および中国特許出願公開第101134576号において、Y型ゼオライトの骨組みを修飾することによって、Y型ゼオライトの熱的安定性および水熱安定性を向上させることが提案されている。しかしながら、得られる希土類金属によって修飾されていないY型ゼオライトは、接触分解におけるガソリンの収率が低い。
[概要]
従来技術における上記の問題を目的として、本発明において、金属修飾されたY型ゼオライトおよびその調製方法が提案される。上記金属修飾されたY型ゼオライトは、希土類以外の金属を用いて修飾され、希土類にて修飾されたY型ゼオライトに匹敵する熱的安定性および水熱安定性を有する。そして、接触分解の触媒中にて用いられるにあたり、上記触媒が、分解能、ガソリンの収率およびコークスの選択性において、優れた特性を示す。
一局面において、本発明は、以下の特徴を有する金属修飾されたY型ゼオライトを与える:ゼオライト内部におけるIVB族金属の含有量に対するゼオライト表面におけるIVB族金属の含有量の割合が、0.2以下であること、および/または、ゼオライトの格子構造内における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.1〜0.8):1であること。
別の局面において、本発明は、以下の工程を含む、上記の金属修飾されたY型ゼオライトを調製するための方法を与える:
(1)Y型ゼオライトの原料を、上記原料が、5重量%以下の水含有量を備えるように、脱水する。
(2)工程(1)から得られたY型ゼオライトを、IVB族金属を含む化合物と、有機溶媒と、の混合物と接触させ、その結果得られた混合物を、随意的に、ろ過し、および/あるいは乾燥する。
(3)工程(2)から得られたY型ゼオライトを、300〜700℃にて、好ましくは、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜5時間)かけて、焼成する。
(4)工程(3)から得られたY型ゼオライトを、水性の酸の溶液と接触させ、その後、1〜100%の水蒸気の条件下にて、400〜800℃にて、0.5〜5時間かけて焼成することにより、IVB族金属を含有する金属修飾されたY型ゼオライトを生成する。上記酸の濃度は、Hとして、0.1〜2.0mol/Lである。
別の局面において、本発明は、以下の工程を含む、上記の金属修飾されたY型ゼオライトを調製するための方法を与える:
(1)Y型ゼオライトを、酸の溶液および/または水性EDTA溶液と接触させることによって処理する。ここで、上記酸は、有機酸および/または無機酸である。
(2)工程(1)から得られた生成物を、上記ゼオライト中における水含有量が、5重量%以下となるように、400℃未満の温度にて脱水する。
(3)有機溶媒中において、工程(2)から得られたゼオライトに、金属を含浸する。
(4)工程(3)から得られた金属が含浸したY型ゼオライトおよび有機溶媒を、固体:液体の重量比=1:(5〜50)にて、容器に導入し、混合し、不活性ガス(例えば、窒素およびヘリウムのうちの1種以上)を、上記容器に導入し、そして、上記容器を、0〜2.0MPa(ゲ−ジ圧)の圧力下において、室温から200℃までの範囲の温度にて、少なくとも1時間(例えば、1〜48時間)保持し、ろ過および/または乾燥が随意的に実施され、好ましくは、ろ過工程および乾燥工程が実施される。
(5)工程(4)から得られたゼオライトを、焼成する。上記焼成は不活性ガスの雰囲気の中にて実施される。上記焼成温度は、300〜700℃であり、上記焼成時間は、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜5時間)である。
別の局面において、本発明はまた、金属修飾された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をも与える。
具体的には、本発明は、以下の技術的解決法を含む。
1.酸化物としてIVB族金属を1〜15重量%含む、金属修飾されたY型ゼオライトであって、上記金属修飾されたY型ゼオライトが備える、格子構造内における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合は、0.1〜0.8(例えば、0.2〜0.8)である。
2.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、600〜850m/gまたは600〜750m/gの比表面積、2.448〜2.458nmまたは2.450〜2.455nmの大きさ(a0)の単位格子、60%以上の結晶化度および随意的な、5〜50のSiO/Alのモル比率(骨組みのSi/Alの原子数の比)、並びに、30〜50%または50〜65%である、二次細孔全体(孔径:2〜100nm)に対する二次細孔(孔径:6〜20nm)の割合を有する。
3.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、修飾する金属は、Tiおよび/またはZrであり、非修飾のY型ゼオライトと比較して、金属修飾されたY型ゼオライトの赤外線スペクトルにおいて、逆対称性伸縮振動周波数(1050〜1150cm−1)および対称性伸縮振動周波数(750〜820cm−1)が、低振動数側に赤方偏移しない。
4.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、(0〜2)NaO・(1〜15)MO・(10〜25)Al・(65〜75)SiO、または(0.1〜1.2)NaO・(1〜10)MO・(20〜24)Al・(67〜74)SiOとの、酸化物としての、重量による、無水化学組成式を有し、ここで、Mは、IVB族金属であり、Ti、Zr、HfおよびRfのうちの1種以上から選択される。
5.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、上記IVB族金属が、Tiおよび/またはZrであり、上記金属修飾されたY型ゼオライトは、骨組みのTiおよび骨組みのZrを双方とも含まない。
6.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、上記ゼオライト内部のIVB族金属含有量に対する、上記ゼオライト表面のIVB金属含有量の割合が、0.2以下である。
7.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、上記IVB族金属含有量が、酸化物として1〜10重量%である。
8.前述の解決法の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトであって、上記IVB族金属が、Tiおよび/またはZrを含む。
9.金属修飾されたY型ゼオライトを調製する方法であって、以下の工程を含む:
(1)Y型ゼオライトを、酸の溶液および/または水性EDTA溶液と接触させる。ここで、上記の酸は、有機酸および/または無機酸である。
(2)工程(1)から得られた生成物を、上記ゼオライト中の水含有量が、5重量%以下となるように、400℃未満の温度にて脱水する。
(3)有機溶媒中にて、工程(2)から得られたゼオライトに、金属を含浸させる。
(4)工程(3)から得られた金属が含浸したY型ゼオライトおよび有機溶媒を、固体:液体の重量比=1:5〜50にて容器に加え、上記容器に不活性ガスを導入し、そして上記容器を、0〜2.0MPa、好ましくは0.1〜2MPa(ゲージ圧)の圧力下において、室温〜200℃の範囲内の温度にて、少なくとも1時間保持し、ろ過および/または乾燥を、随意的に実施する。
(5)工程(4)から得られたゼオライトを焼成し、上記の焼成は、不活性ガスの雰囲気下にて実施され、上記焼成の温度は、300〜700℃であり、上記焼成の時間は、0.5〜5時間である。
10.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(1)において、上記Y型ゼオライトが、NaY型ゼオライト、NaHY型ゼオライト、NaNHY型ゼオライト、NHY型ゼオライト、HY型ゼオライト、USY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、1度置換され、1度焼成されたY型ゼオライト、2度置換され、2度焼成されたY型ゼオライト、および2度置換され、1度焼成されたY型ゼオライトのうちの1種以上である。
11.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(1)において、上記Y型ゼオライトを、室温〜100℃の範囲内の温度にて、固体:液体の重量比=1:5〜1:20にて、少なくとも0.5時間かけて、上記酸の溶液と接触させ、その後、ろ過し、洗浄し、上記酸の溶液は、Hとして、0.1〜1mol/Lの酸濃度を有する。
12.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記接触の時間が、0.5〜3時間であり、上記酸が、無機酸および/または有機酸であり、ここで、上記無機酸は、塩酸、硫酸および硝酸のうちの1種以上であり、上記有機酸は、ギ酸、酢酸、シュウ酸およびクエン酸のうちの1種以上である。
13.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、上記脱水が、工程(1)から得られたゼオライトを、200〜400℃にて、2〜10時間かけて焼成することである。
14.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)において、上述の有機溶媒中における金属の含浸が、IVB族金属を含む化合物が溶解した上記有機溶媒と、工程(2)から得られたゼオライトとを混合し、その結果得られた混合物が少なくとも0.5時間保持され、ここで、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、固体:液体の重量比は、1:(0.5〜5)である。
15.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)において、上述の得られる混合物が、0.5〜12時間、静置することによって、あるいは、撹拌されることによって保持される。
16.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)において、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、固体:液体の重量比が、1:1〜2である。
17.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記のIVB族金属を含む化合物が、Ti含有化合物および/またはZr含有化合物であり、上記Ti含有化合物は、硫酸チタン、硫酸チタニル、4塩化チタン、3塩化チタン、チタン酸テトラブチル、およびフルオチタン酸アンモニウムのうちの1種以上であり、上記Zr含有化合物は、4塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、およびジルコニウム・イソプロポキシドのうちの1種以上である。
18.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(4)において、上記容器が、1〜48時間保持される。
19.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(4)において、上記圧力が、0.5〜1.5MPaであり、上記温度が、室温〜150℃であり、上記時間が、4〜24時間であり、そして、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、固体:液体の重量比が、1:5〜30である。
20.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(5)において、上記焼成の温度が、450〜650℃であり、上記焼成の時間が、1〜4時間である。
21.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)および/または工程(4)における上記有機溶媒が、5重量%以下の水含有量を備える。
22.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)および/または工程(4)における上記有機溶媒が、3重量%以下の水含有量を備え、かつ、上記工程(2)から得られたY型ゼオライトが、3重量%以下の水含有量を備える。
23.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、アルカン、芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、塩素化されたアルカンのようなハロゲン化アルカンのうちの1種以上である。
24.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、40〜100℃の標準沸点を備える。
25.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノン、およびトリクロロメタンのうちの1種以上であることが好ましい。
26.金属修飾されたY型ゼオライトを調製する方法であって、以下の工程を含む:
(1)Y型ゼオライトの原料を、上記原料が、5重量%以下の水含有量を備えるように、脱水する。
(2)工程(1)から得られた、脱水されたY型ゼオライトを、IVB族金属を含む化合物および有機溶媒の混合物と接触させ、得られた混合物を、随意的に、ろ過し、および/あるいは乾燥する。
(3)工程(2)から得られたY型ゼオライトを、300〜700℃にて焼成する。
(4)工程(3)から得られたY型ゼオライトを、酸の水溶液と接触させ、その後、400〜800℃にて焼成することにより、上記IVB族金属を含む金属修飾されたY型ゼオライトを生成し、上記酸の濃度は、Hとして、0.1〜2.0mol/Lである。
27.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、上記のIVB族金属を含む化合物:上記Y型ゼオライト:上記有機溶媒の混合重量比が、0.01〜0.15:1:1〜50であり、ここで、上記のIVB族金属を含む化合物の重量は、酸化物として算出され、上記Y型ゼオライトは、無水ベースにて算出される。
28.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、上記のIVB族金属を含む化合物(酸化物として):上記Y型ゼオライト(無水ベース):上記有機溶媒の重量比が、0.01〜0.1:1:5〜30である。
29.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、工程(1)から得られた脱水されたY型ゼオライトを、上記のIVB族金属を含む化合物および上記有機溶媒と接触させ、随意的にろ過および/または乾燥する手順は、以下の工程を含む:上記のIVB族金属を含む化合物、上記有機溶媒および上記Y型ゼオライトを、室温〜100℃の範囲内の温度にて、少なくとも0.5時間かけて、混合し、接触させ、その後、随意的にろ過し、そしてその後に、随意的に乾燥する。
30.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、工程(1)から得られた脱水されたY型ゼオライトを、上記のIVB族金属を含む化合物および上記有機溶媒の混合物と接触させ、そして随意的に、得られた混合物をろ過し、および/あるいは乾燥する手順を、1回以上実施する。
31.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(3)において、上記焼成の温度が、350〜650℃であり、上記焼成の時間が、2〜4時間であり、上記焼成の雰囲気が、乾燥した空気および/または不活性ガスである。
32.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(4)において、工程(3)にて得られたY型ゼオライトと、上記酸の水溶液とを接触させる条件が以下のものを含む:上記酸の水溶液に対する工程(3)にて得られたY型ゼオライトの重量比(固体:液体の割合)が、1:5〜20であり、上記接触の温度が、室温〜100℃の範囲内であり、上記接触の時間が、少なくとも0.5時間であり、上記酸の水溶液が、Hとして、0.1〜2mol/Lの酸濃度を備える。
33.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記酸の水溶液が、Hとして、0.5〜2mol/Lの酸濃度を備える。
34.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、アルカン、芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、ハロゲン化アルカン(例えば、塩化物となったアルカン)のうちの1種以上である。
35.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノン、およびトリクロロメタンのうちの1種以上から選択される。
36.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、40〜100℃の標準沸点を備える。
37.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、5重量%以下の水含有量を備える。
38.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記有機溶媒が、1重量%以下の水含有量を備える。
39.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(2)において、工程(1)から得られた脱水されたY型ゼオライトを、上記IVB族金属を含む化合物および上記有機溶媒の混合物と接触させる温度が、有機溶媒が液体状態となり得るような温度である。
40.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記のIVB族金属を含む化合物が、Ti含有化合物および/またはZr含有化合物を含む。
41.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、上記Ti含有化合物は、硫酸チタン、硫酸チタニル、4塩化チタン、3塩化チタン、チタン酸テトラブチル、およびアンモニウム・フルオチタン酸塩のうちの1種以上であり、上記Zr含有化合物は、4塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、およびジルコニウム・イソプロポキシドのうちの1種以上である。
42.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(1)において、上記Y型ゼオライトの原料が、NaY型ゼオライト、NaHY型ゼオライト、NaNHY型ゼオライト、NHY型ゼオライトおよびHY型ゼオライトのうちの1種以上である。
43.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(1)において、上記Y型ゼオライトの原料が、脱水の後に、1重量%以下の水含有量を備える。
44.前述の解決法の何れか1つにおける方法であって、工程(4)において、上記焼成が、1〜100%の水蒸気の雰囲気の中にて実施される。
45.解決法9〜44の何れか1つの方法を用いて、得られる、あるいは得られた、解決法1〜8の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライト。
46.接触分解の触媒であって、上記触媒の全体の重量を基準として、10〜60重量%の金属修飾されたY型ゼオライト、10〜60重量%の粘土、および5〜50重量%のバインダーを含み、上記金属修飾されたY型ゼオライトが、解決法1〜8の何れか1つにおける金属修飾されたY型ゼオライトである。
47.解決法46における接触分解の触媒であって、上記接触分解の触媒が、20〜55重量%の上記IVB族金属で修飾されたY型ゼオライト、15〜60重量%の上記粘土および10〜40重量%の上記バインダーを含む。
48.解決法46における接触分解の触媒であって、上記接触分解の触媒が、接触分解の触媒において一般に用いられる他の分子ふるいをさらに含み、上記他の分子ふるいは、Y型分子ふるい、MFI構造の分子ふるいおよびSAPO分子ふるいを含む。
49.解決法46における接触分解の触媒であって、上記の接触分解の触媒において一般に用いられる他の分子ふるいの含有量が、40重量%以下、例えば、1〜35重量%である。
50.接触分解の触媒を調製する方法であって、金属修飾されたY型ゼオライトを調製する工程、上記の金属修飾されたY型ゼオライト、粘土およびバインダーを混合し、懸濁化する工程、およびその結果得られた混合物を噴霧乾燥する工程を含み、ここで、上記金属修飾されたY型ゼオライトは、解決法9〜44のうちの何れか1つにおける方法に基づいて調製される。
51.解決法50における方法であって、上記粘土が、カオリン、ハロイサイト、レクトライト、珪藻土、モントモリロナイト、ベントナイト、および海泡石のうちの1種以上から選択され、上記バインダーが、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、偽ベーマイト、ベーマイト、アルミナ1水和物、アルミナ3水和物、および非晶質の水酸化アルミニウムのうちの1種以上から選択される。
52.前述の解決法1〜51のうちの何れか1つに記載の解決法であって、上記の金属修飾されたY型ゼオライトが、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Zn、Ag、Au、Cd、Hg、Sc、およびYのうちの1種以上を実質的に含んでいない。
[図面の簡単な説明]
図1は、典型的なY型ゼオライト(Y)、並びに、例B.1.1.2、例B.1.1.6および例B.1.2.4にて調製された金属修飾されたY型ゼオライトについてのFT−IRスペクトルである。
図2は、典型的なY型ゼオライト(Y)、並びに、例B.1.1.2、例B.1.2.2および例B.1.2.5にて調製された金属修飾されたY型ゼオライトについての27Al−NMRスペクトルである。
[詳細な説明]
[修飾されたゼオライト]
本発明に基づく第1の金属修飾されたゼオライトは、上記ゼオライトの内部のIVB族金属の含有量に対する、上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の含有量の割合が、0.2以下(例えば、0.001〜0.2または0.02〜0.18)であることにて特徴付けられる。
本発明に基づく第2の金属修飾されたゼオライトは、上記ゼオライトの格子構造内において、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.1〜0.8):1、(0.2〜0.8):1、(0.2〜0.6):1、(0.1〜0.6):1、または(0.2〜0.5):1であることにて特徴付けられる。
本発明に基づく第3の金属修飾されたゼオライトは、上記ゼオライトの内部のIVB族金属の含有量に対する、上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の含有量の割合が、0.2以下(例えば、0.001〜0.2または0.02〜0.18)であること、および、上記ゼオライトの格子構造内において、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.1〜0.8):1、(0.2〜0.8):1、(0.2〜0.6):1、(0.1〜0.6):1、または(0.2〜0.5):1であることにて特徴付けられる。
上述の3つの金属修飾されたゼオライトは、以下の特徴のうちの1以上の特徴によって、さらに特徴付けられる。
(1)酸化物としての、そして金属修飾されたY型ゼオライトに基づく、IVB族金属の含有量:1〜15重量%または1〜10重量%、
(2)比表面積:600〜850m/g、600〜750m/gまたは630〜730m/g、
(3)単位セルの大きさ(a0として表される):2.448〜2.458nm、2.450〜2.455nm、2.449〜2.455nm、または2.449〜2.452nm、
(4)結晶化度:60%以上(例えば、60〜120%または60〜95%)、
(5)SiO/Alのモル比率:5〜50、5〜20、5〜8、5〜6、
(6)二次細孔全体(孔径は2〜100nm)に対する二次細孔(孔径は6〜20nm)の割合が30〜50%または50〜65%(例えば、35%、40%、45%、50%、55%、60%)であること。
本発明に基づいて、IVB族金属は、Ti、Zr、HfおよびRfのうちの1種以上、例えば、Ti、ZrおよびHfのうちの1種以上から選択され、好ましくは、Tiおよび/またはZrである。
本発明に基づいて、酸化物として、そして重量を用いて、金属修飾されたY型ゼオライトは、以下の、(0〜2)NaO・(1〜15)MO・(10〜25)Al・(65〜75)SiO、または(0.1〜1.2)NaO・(1〜10)MO・(20〜24)Al・(67〜74)SiOとの、酸化物としての、重量による、無水化学組成式を有する。ここで、Mは、Ti、Zr、HfおよびRfのうちの1種以上から選択されるIVB族金属である。
本発明に基づく金属修飾されたY型ゼオライトにおいて、IVB族金属イオンのほとんどは、上記ゼオライトの内部に位置し、ごく少量のイオンが、上記ゼオライトの表面に存在する。上記ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する、上記ゼオライトの表面のIVB族金属の含有量は、0.2以下である。
以下の例を含んでいる本発明において、ゼオライトについての分析法は、以下の通りである:
ゼオライト表面のIVB族金属含有量は、X線光電子分光法(XPS)を用いて、ゼオライトの表面から2〜5nmの深さにおいて測定され得るIVB族金属含有量を参照する。ゼオライト内部のIVB族金属含有量は、ゼオライトのバルクのIVB族金属含有量と、ゼオライト表面のIVB族金属含有量との間の差異を参照する。ゼオライトのバルクのIVB族金属含有量は、化学分析法を通じて得られ得る、ゼオライト中におけるIVB族金属の含有量である。
4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合は、27Al質量NMRを用いて測定される、60の化学シフトにおけるスペクルのピーク面積に対する、40の化学シフトにおけるスペクルのピーク面積の割合を参照する。
二次細孔は、標準法RIPP151−90に従って、決定され、測定される。基準は、Analytical Methods in Petrochemical Industry (RIPP Experiment Techniques), Yang Cuiding et.al, Science Press, 1990に合わせて作られ得る。
要素の含有量は、X線蛍光分光分析法を用いて決定される。
比表面積は、BET法を用いて決定される。
単位セルの大きさおよび結晶化度は、それぞれ標準法RIPP145−90およびRIPP146−90に従った、X線回折を用いて決定される。基準は、Analytical Methods in Petrochemical Industry (RIPP Experiment Techniques), Yang Cuiding et.al, Science Press, 1990に合わせて作られ得る。
SiO/Alのモル比率(すなわち、骨組みのSi/Al原子数の比)は、標準法SH/T0339−92に従って決定される。
[修飾されたゼオライトの調製方法]
本発明は、以下の工程を含む金属修飾されたゼオライトを調製する方法を与える。
(1)Y型ゼオライトの原料を、上記原料が、5重量%以下の水含有量となるように、脱水する。
(2)工程(1)から得られた、脱水されたY型ゼオライトを、IVB族金属を含む化合物および有機溶媒の混合物と接触させ、その結果得られた混合物を、随意的に、ろ過し、および/あるいは乾燥する。
(3)工程(2)から得られたY型ゼオライトを、300〜700℃にて、好ましくは、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜5時間)かけて焼成する。
(4)工程(3)から得られたY型ゼオライトを、水性の酸の溶液と接触させ、その後、1〜100%の水蒸気の条件下において、400〜800℃にて、0.5〜5時間かけて焼成することにより、IVB族金属を含有する金属修飾されたY型ゼオライトを生成し、上記酸の濃度は、Hとして、0.1〜2.0mol/Lである。
上述の方法によって調製された金属修飾されたY型ゼオライトは、以下から選択される1以上の特徴によって特徴付けられる。
(1)ほとんどのIVB族金属イオンは、ゼオライトの内部に位置する一方、ごく少量のイオンが上記ゼオライトの表面に存在する。
(2)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.2以下である。
(3)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.001〜0.2である。
(4)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.02〜0.18である。
(5)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.8):1である。
(6)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.6):1である。
(7)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.1〜0.6):1である。
(8)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.5):1である。
[工程(1):脱水]
Y型ゼオライトの原料は、1種以上のNaY型ゼオライト、NHY型ゼオライト、HY型ゼオライト、NaNHY型ゼオライト、およびNaHY型ゼオライトであり得、好ましくは、NaY型ゼオライトであり得る。
NaY型ゼオライトは、結晶化によって合成され得る。母液を除去した後の、結晶化されたゼオライトは、直接または洗浄された後に、本発明に用いられ得る。NaY型ゼオライトは、市販され得るか、または従来の方法(例えば、合衆国特許第3671191号明細書に開示された方法)に従って調製され得る。
NaNHY型ゼオライトは、NaY型ゼオライトをNH を用いて、ある程度まで置換させることによって得られ得る。
NaHY型ゼオライトは、NaNHY型ゼオライトを焼結することによって、あるいは、NaY型ゼオライトを、Hを用いて、ある程度まで置換させることによって、得られ得る。
脱水は、400℃以下の温度にて実施することが好ましい。脱水は、乾燥および焼成によって行われる。上記乾燥は、従来の乾燥法または真空乾燥法にて行われる。脱水のために用いられる焼成において、焼成温度は、400℃未満(例えば、200〜400℃)、一般的には、250〜350℃が好ましい。従来の乾燥法には、熱乾燥、空気乾燥、気流乾燥または噴霧乾燥を含んでいる。乾燥温度は、一般的に、200℃以下、例えば、80℃〜200℃である。上述の脱水されたゼオライトは、3重量%以下、好ましくは、1重量%の水含有量を有することが望ましい。
[工程(2):接触、随意的なろ過、随意的な乾燥]
工程(2)において、工程(1)からの脱水されたY型ゼオライトを、IVB族金属を含む化合物および有機溶媒の混合物と接触させ、上記ゼオライト中に修飾金属を導入する。
接触は、IVB族の金属を含む化合物および有機溶媒の混合物と、Y型ゼオライトとを混合し、懸濁化させること、そして、交換温度(または接触温度)においてイオン交換させることを含んでいる。
上記接触後、ろ過が、随意的に実施される。続いて、乾燥が、随意的に実施される。
上記接触は、1回または1回よりも多く行われ得る。いわゆる「1回よりも多い」接触とは、前述の処理工程から得られたゼオライトを、有機溶媒および修飾する金属の化合物の混合物と接触させ、各接触の後に、ろ過が、随意的に実施され、そして、乾燥が、随意的に実施されることを意味する。「1回よりも多い」接触の場合、最後の接触の後に乾燥させることが好ましい。「1回よりも多い」接触の場合、ろ過を通して得られたY型ゼオライトが、IVB族金属を含む化合物および有機溶媒を用いて、直接的に処理され得るか、あるいは、乾燥および/または焼成され、その後に、IVB族金属を含む化合物および有機溶媒を用いて処理され得る。
交換温度の範囲中には、上記溶媒が液体状態にて存在し得る、少なくとも1点の温度が存在し得る。
各接触において、IVB族金属を含む化合物(酸化物として):Y型ゼオライト(無水ベース):有機溶媒の重量比は、(0.01〜0.15):1:(1〜50)、(0.01〜0.14):1:(5〜30)、(0.02〜0.11):1:(5〜25)、または(0.01〜0.1):1:(5〜30)である。
接触時間は、例えば、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜5時間または1.5〜3.5時間)である。
接触温度は、有機溶媒が液体状態である、上述の温度であり得る。交換温度は、有機溶媒が液体状態である、上述の温度範囲であり得る。通常、交換温度は、下限が、有機溶媒の凝固点よりも高い温度であり、かつ、上限が、有機溶媒の沸点よりも低い温度である、温度範囲であり得る。例えば、交換温度は、室温〜有機溶媒の標準沸点よりも20℃低い温度、0〜100℃、室温〜100℃、0〜100℃かつ有機溶媒の標準沸点よりも20℃低い温度、または室温〜100℃かつ有機溶媒の標準沸点よりも20℃低い温度、である。上記室温は、15〜40℃である。上記標準沸点は、1atmにおける沸点を意味する。
乾燥温度は、通常、200℃以下(例えば、0〜200℃、室温〜150℃、室温〜120℃、100〜120℃)である。
乾燥時間は、4〜48時間、12〜48時間であり得る。
IVB族金属は、Ti、ZrおよびHfのうちの1種以上、好ましくは、Tiおよび/またはZrであり得る。IVB族金属を含む化合物は、Tiおよび/またはZrを含む1種以上の化合物(例えば、Ti含有化合物、Zr含有化合物、またはTiおよびZrを含有する化合物)であり得る。IVB族金属を含む化合物は、上にて用いられる有機溶媒に溶解し得ることが好ましく、例えば、上記有機溶媒における溶解度は、IVB族金属を含む化合物0.1g以上/上記有機溶媒100gである。Ti含有化合物は、硫酸チタン、硫酸チタニル、4塩化チタン、3塩化チタン、チタン酸テトラブチル、およびフルオチタン酸アンモニウムのうちの1種以上であり得、Zr含有化合物は、4塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、およびジルコニウム・イソプロポキシドのうちの1種以上であり得る。
上記有機溶媒は、5重量%以下、好ましくは1重量%以下(例えば、0.1重量%以下、0.01重量%以下)、または0.001重量%以下の水含有量を備える。好ましくは、上記有機溶媒中において、溶媒としての有機物質の含有量は、95重量%以上であり、99重量%以上が望ましい。上記有機溶媒は、アルカン、芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、ハロゲン化アルカン(例えば、塩素化されたアルカン)のうちの1種以上であり得る。上記有機溶媒の標準沸点(1atm)は、金属成分の分散および有機溶媒の除去の双方のために有利である、40〜100℃が好ましい。上記有機溶媒は、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノン、およびトリクロロメタンのうちの1種以上であり得る。
[工程(3):焼成]
焼成温度は、例えば、300〜700℃、350〜650℃、400〜620℃、または450〜600℃であり得る。
焼成時間は、例えば、0.5〜5時間、1〜5時間、または2〜4時間であり得る。
焼成の雰囲気は、例えば、乾燥した空気および/または不活性ガスの雰囲気、好ましくは、不活性ガスの雰囲気であり得る。
上記不活性ガスは、窒素および/またはヘリウムであり得る。乾燥した空気の場合、その中の水含有量は、1体積%未満(例えば、0.5体積%未満)であり得る。
[工程(4):酸処理−焼成]
水性の酸の溶液と、工程(3)から得られたY型ゼオライトと接触させる温度は、室温〜100℃の範囲内(例えば、75〜95℃)である。
上記接触時間は、0.2時間以上(例えば、0.5〜5時間)である。
上記接触の固体:液体の割合(水性の酸の溶液に対するゼオライトの重量比)は、1:5〜20(例えば、1:6〜14)である。
用いる水性の酸の溶液の濃度は、Hとして、0.1〜2mol/L、0.5〜2mol/L、または0.5〜1.5mol/Lである。接触後、ろ過が行われる。ろ過の後、酸に接触したゼオライトは、水を用いて洗浄され、遊離の酸が除去され、その後、乾燥され、焼成される。焼成温度は、400〜800℃または500〜600℃である。焼成の雰囲気は、1〜100%の水蒸気の条件である。焼成時間は、0.5〜5時間または1〜3時間である。工程(4)にて用いられる酸は、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸、酢酸、およびギ酸のうちの1種以上、好ましくは、塩酸、シュウ酸、およびギ酸のうちの1種以上から選択される。
別の局面において、本発明は、以下の工程を含む、金属修飾されたY型ゼオライトを調製するための方法を提供する。
(1)Y型ゼオライトを、酸の溶液および/または水性EDTA溶液と接触させることによって処理する。ここで、上記酸は、有機酸および/または無機酸である。
(2)工程(1)から得られた生成物を、上記ゼオライト中の水含有量が5重量%以下となるように、400℃未満の温度にて脱水する。
(3)有機溶媒中にて、工程(2)から得られたゼオライトに、金属を含浸させる。
(4)工程(3)から得られた金属が含浸したY型ゼオライトおよび有機溶媒を、固体:液体の重量比=1:5〜50にて容器に導入し、不活性ガス(例えば、窒素および/またはヘリウム)を、上記容器に導入し、そして、上記容器が、0〜2.0MPa(ゲ−ジ圧)の圧力下において、室温〜200℃の範囲の温度にて、少なくとも1時間(例えば、1〜48時間)保持され、ろ過および/または乾燥が随意的に実施され、そして、ろ過および乾燥が実施されることが好ましい。
(5)工程(4)から得られたゼオライトを、焼成する。上記焼成は、不活性ガスの雰囲気の中にて実施される。上記焼成温度は、300〜700℃であり、上記焼成時間は、0.5〜5時間または0.5時間よりも長時間である。
上述の方法によって調製された金属修飾されたY型ゼオライトは、以下から選択される1以上の特徴によって特徴付けられる。
(1)ほとんどのIVB族金属イオンは、ゼオライトの内部に位置する一方、ごく少量のイオンが上記ゼオライトの表面に存在する。
(2)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.2以下である。
(3)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.001〜0.2である。
(4)ゼオライト内部のIVB族金属の含有量に対する上記ゼオライトの表面におけるIVB族金属の割合が、0.02〜0.18である。
(5)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.8):1である。
(6)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.6):1である。
(7)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.1〜0.6):1である。
(8)ゼオライトの格子構造における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合が、(0.2〜0.5):1である。
[工程(1):接触]
出発物質としてのY型ゼオライトは、NaY型ゼオライト、NaHY型ゼオライト、NaNHY型ゼオライト、NHY型ゼオライト、HY型ゼオライト、USY型ゼオライト、1度置換され、1度焼成されたY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、2度置換され、2度焼成されたY型ゼオライト、2度置換され、1度焼成されたY型ゼオライトのうちの1種以上であり得る。
上記1度置換され、1度焼成されたY型ゼオライトは、例えば、NaY型ゼオライトを1度置換させ、1度焼成することによって得られるY型ゼオライトであり得る。DASY型ゼオライトは、例えば、Y型ゼオライトを水蒸気が存在する中において焼成することによって得られるY型ゼオライトであり得る。上記2度置換され、2度焼成されたY型ゼオライトは、例えば、NaY型ゼオライトを、2度置換させ、2度焼成することによって得られるY型ゼオライトであり得る。上記2度置換され、1度焼成されたY型ゼオライトは、例えば、NaY型ゼオライトを、2度置換させ、1度焼成することによって得られるY型ゼオライトであり得る。そして、好ましくは、上記置換は、Hおよび/またはNH を用いて実施される。
Y型ゼオライト(無水ベース)と、上記酸溶液(水性の酸の溶液)または水性EDTA溶液との間の重量比(固体:液体の割合)は、1:5〜20である。接触温度は、室温〜100℃の範囲内である。接触時間は、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜3時間)である。接触の後、ろ過工程および洗浄工程が行われ得る。上記酸溶液の酸濃度は、Hとして、0.1〜1mol/L、0.2〜0.5mol/L、または0.5〜1mol/Lである。上記酸は、無機酸および/または有機酸であり得る。上記無機酸は、塩酸、硫酸および硝酸のうちの1種以上であり得、上記有機酸は、ギ酸、酢酸、シュウ酸およびクエン酸のうちの1種以上であり得る。工程(1)において、洗浄工程は、水(例えば、脱イオン水および蒸留水等)を用いて行われ、ゼオライト中の上記酸を除去する。例えば、ゼオライトに対する水の重量比は、5〜20:1であり得る。工程(1)から得られた処理されたゼオライトは、4.0重量%以下、好ましくは、2.0重量%以下の含有量のNaOを有する。
[工程(2):焼成]
工程(1)から得られた処理されたゼオライトは、焼成され得、吸着水が除去され得る。焼成を経て、上記ゼオライトの水含有量は、5重量%以下(例えば、3重量%以下)である。
焼成温度は、200〜400℃(例えば、300〜350℃)であり得る。
焼成時間は、2〜10時間(例えば、2〜4時間)であり得る。
焼成されたゼオライトの固形分は、95重量%以上、97重量%以上、または97〜99.9重量%である。
[工程(3)]
有機溶媒中にて、ゼオライトに、金属を含浸する工程は、有機溶媒中におけるIVB族金属を含む化合物およびゼオライトを混合すること、並びに、その混合物を撹拌しながら、あるいは、(静置することによって)撹拌することなく、少なくとも0.5時間(例えば、0.5〜12時間)保持することを含んでいる。例えば、上記混合物は、0.5〜12時間撹拌されながら保持される。その後、例えば、工程(4)を進行させる、あるいは、工程(3)を繰り返すことによって、次の工程が、実施され得る。Y型ゼオライト内部への修飾する金属の導入は、1度あるいはそれ以上の回数の含浸を通して行われる。有機溶媒に対するY型ゼオライトの固体:液体の重量比は、1:(0.5〜5)、1:(1〜2)、1:(1〜4)、または1:(1.1〜1.6)であり得る。含浸温度は、有機溶媒が液体状態になり得る温度である。上記含浸は、等量含浸(isometric impregnation)または過剰含浸(excessive impregnation)の方法にて行われ得る。含浸温度は、特に限定されないが、例えば、上記含浸が室温にて行われ得る。
IVB族金属は、Ti、Zr、HfおよびRfのうちの1種以上から選択され、好ましくは、Tiおよび/またはZrである。IVB族金属を含む化合物は、Ti含有化合物、Zr含有化合物、Hf含有化合物、Rf含有化合物のうちの1種以上(例えば、Ti含有化合物および/またはZr含有化合物)であり得る。IVB族金属を含む化合物は、IVB金属の無機塩および/または有機化合物であり得る。例えば、上記Ti含有化合物は、硫酸チタン、硫酸チタニル、4塩化チタン、3塩化チタン、チタン酸テトラブチル、およびフルオチタン酸アンモニウムのうちの1種以上であり得る。上記Zr含有化合物は、4塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、およびジルコニウム・イソプロポキシドのうち1種以上であり得る。
上記有機溶媒は、5重量%以下、3重量%以下、または1重量%以下の水含有量を備える。上記有機溶媒は、アルカン、芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、ハロゲン化アルキル(例えば、塩素化されたアルカン)のうちの1種以上であり得る。上記有機溶媒は、40〜100℃の標準沸点を備え得る。上記有機溶媒は、好ましくは、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノン、トリクロロメタンのうちの1種以上である。
[工程(4):不活性ガスの導入−随意的なろ過−随意的な乾燥]
含浸されたゼオライトおよび上記有機溶媒を、反応容器(例えば、オートクレーブ)内に設置する。上記有機溶媒に対するゼオライトの、固体:液体の重量比は、1:(5〜50)(例えば、1:(5〜30)または1:(5〜10))である。一般的に、工程(4)にて用いられる有機溶媒は、工程(3)にて用いられた有機溶媒と同一である。不活性ガス(例えば、窒素およびヘリウム等)を、上記反応容器に導入し得る。上記反応容器の圧力(ゲージ圧)は、0.0〜2.0MPaまたは0.5〜1.5MPaである。上記反応容器の温度は、室温〜200℃、室温〜150℃、または室温〜90℃である。上記反応容器内の物質が、静置することによって、あるいは、撹拌されながら、少なくとも1時間、通常は1〜48時間、2〜24時間、または4〜24時間保持され得る。
その後、ろ過および/または乾燥が、随意的に実施され得る。好ましくは、ろ過および乾燥が、実施され、ゼオライトが上記有機溶媒から分離され得る。上記ろ過および上記乾燥は、従来の方法にて実施され得る。既存の乾燥方法(例えば、空気乾燥、気流乾燥および噴霧乾燥等)が採用され得る。例えば、乾燥温度は、100〜200℃であり得る。例えば、乾燥時間は、1秒間〜2日間(例えば、6〜24時間)となり得る。
[工程(5):焼成]
工程(4)から得られたゼオライトを、焼成する。上記焼成は、不活性ガス雰囲気の中で実施され、焼成温度は、300〜700℃、焼成時間は、0.5〜5時間または0.5時間よりも長時間である。
上記焼成は、不活性ガス雰囲気の中で実施される。焼成温度は、300〜700℃、450〜650℃、または500〜600℃であり、焼成時間は、0.5〜5時間または1〜4時間である。上記不活性ガスは、窒素およびヘリウムのうちの1種以上を含んでいる。
[接触分解の触媒]
本発明は、触媒の全重量を基準として、本発明によるIVB族金属の修飾をされたY型ゼオライト20〜60重量%、粘土10〜60重量%、およびバインダー5〜50重量%を含んでいる接触分解の触媒をさらに提供する。
[接触分解の触媒の調製方法]
本発明はまた、接触分解の触媒の調製方法を提供し、その方法は、本発明による金属修飾されたY型ゼオライト、粘土およびバインダーを混合し、懸濁化させる工程、およびその結果得られた混合物を噴霧乾燥させる工程を含んでいる。例えば、脱イオン水、上記粘土および上記バインダーを混合し、懸濁化させ、結果として得られた懸濁液に対して、上記修飾されたY型ゼオライトを添加し得る。噴霧乾燥および焼成の技術は、先行技術においてよく知られており、それゆえに、詳細には論じていない。
本発明によると、上記粘土は、公知の技術である、カオリン、ハロイサイト、レクトライト、珪藻土、モントモリロナイト、ベントナイト、および海泡石のうちの1種以上から選択される。
本発明によると、上記バインダーは、焼成後に耐熱性の無機酸化物を形成し得る物質を適用する。上記耐熱性の無機酸化物には、アルミナ、シリカ、非晶質のアルミナ−シリカのうちの1種以上が含まれ、好ましくは、アルミナが含まれる。上記バインダーは、好ましくは、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、偽ベーマイト、ベーマイト、アルミナ1水和物、アルミナ3水和物、および非晶質の水酸化アルミニウムのうちの1種以上から選択される。これらの種々のバインダーは、焼成後に、γ−Alの形態に変換し得る。これらのバインダーは、公知の技術である。
本発明によるIVB金属で修飾されたY型ゼオライトは、高い結晶性、大きな比表面積、並びに、高い熱的安定性および高い水熱安定性を備える。本発明によれば、Y型ゼオライトが、高価な希土類の物質を用いることなく、IVB族金属を用いて修飾される。そして、本発明による修飾されたY型ゼオライトが、希土類で修飾されたY型ゼオライトに匹敵する、あるいは、希土類で修飾されたY型ゼオライトよりも優れた熱的安定性および水熱安定性を提供し得る。
本発明による修飾されたY型ゼオライトは、接触分解の触媒において、希土類で修飾されたY型ゼオライトの代わりに用いられ得る。触媒のコストが、著しく削減され得る。
本発明による接触分解の触媒は、分解活性、ガソリンの収率およびコークスの選択性において、優れた性能を示す。
[実施例]
以下の実施例においては、用いる室温は、15〜40℃(例えば、26℃)である。
軽油のミクロ活性(MA)は、標準方法RIPP92−90に従って、5gの触媒を用いて、測定される。反応温度は、460℃である。原料油は、235〜337℃の蒸留範囲を備える直留軽ディーゼル油である。生成物の組成は、ガスクロマトグラフィを用いて、解析される。生成物の組成に基づいて、ミクロ活性は、以下の通りに算出される:
軽油のミクロ活性(MA)={(ガソリンの産出量(<216℃)+ガスの産出量+コークスの産出量)/原料油の投入量}×100%
実施例および比較例において、用いる出発物質は、市販のものであり、それらの詳細仕様は、以下の通りである。
ゼオライトの原料:工業製品、Sinopec触媒会社、Qilu支社から入手可能。
RECl(希土類塩化物の混合物):工業グレード、Sinopec触媒会社のQilu支社から入手可能。
その他の薬剤:化学的に純粋(そうではないことが示されない限り)。
二次細孔の容積は、標準方法RIPP151−90に従って測定される。基準は、石油化学工業における分析法(RIPPの実験法)(Yang Cuiding et.al, Science Press, 1990)に合わせて作られる。吸着等温線によれば、ゼオライトにおける全体の細孔容積が測定される。その後、ゼオライトにおけるミクロ細孔の容積が、T−プロット法によって吸着等温線から測定される。全体の細孔容積からミクロ細孔の容積を引くと、二次細孔の容積が残り、そして、二次細孔全体(孔径:2〜100nm)に対する二次細孔(孔径:6〜20nm)の百分率が、ゼオライトにおける二次細孔の分布から算出される。
[A.1 ゼオライトの修飾]
[例A.1.1.1]
NaY型ゼオライト200gを、300℃にて、3時間かけて焼成した(焼成後、その水含有量は、1重量%であった)。室温まで冷却した後、焼成されたNaY型ゼオライトを、エタノール2000g(エタノールの含有量=99.9重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、硝酸ジルコニウム(Zr(NO・5HO)10.5gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、2時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、100℃にて、24時間乾燥し、その後に、600℃にて、2時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、1.0mol/Lの酸濃度を備える、水性の無機酸の溶液(希塩酸の溶液)2000gを添加した。結果として得られた混合物を、均一に混合し、80℃にて3時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄し(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の15倍の重量であった)、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の中において、600℃にて、1時間かけて焼成した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Zr(2)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.2]
NaY型ゼオライト200gを、200℃にて、0.001Paの下で、4時間かけて真空化した。室温まで冷却した後(水含有量:0.5重量%)、真空化されたNaY型ゼオライトを、エタノール1500g(エタノールの含有量=99.9重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・8HO)15.7gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、3時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、100℃にて、24時間乾燥し、その後に、500℃にて、3時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、2.0mol/Lの酸濃度を備える、水性の無機酸の溶液1500gを添加した。結果として得られた混合物を、均一に混合し、90℃まで温め、1時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄した(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の15倍の重量であった)。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の中において、500℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Zr(4)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.3]
NaY型ゼオライト200gを、300℃にて、3時間かけて焼成した。室温まで冷却した後(水含有量=1重量%)、焼成されたNaY型ゼオライトを、n−ヘキサン1000g(n−ヘキサンの含有量=99.5重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、ジルコニウム・イソプロポキシド37.8gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、3時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、120℃にて、48時間乾燥し、その後に、500℃にて(水含有量が0.2体積%以下である乾燥した空気の雰囲気の中において)、4時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、0.5mol/Lの酸濃度を備える、水性の無機酸(硫酸)の溶液1000gを添加した。結果として得られた混合物を、80℃にて3時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄した(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の20倍の重量であった)。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の雰囲気下において、500℃にて、3時間かけて焼成した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Zr(8)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.4]
NaY型ゼオライト200gを、300℃にて、3時間かけて焼成した。室温まで冷却した後、焼成されたNaY型ゼオライトを、ブタノン1000g(ブタノンの含有量=99.5重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、4塩化チタン14.2gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、2時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、120℃にて、24時間乾燥し、その後に、窒素雰囲気の中において、450℃にて、4時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、0.5mol/Lの酸濃度を備える、水性の無機酸(塩酸)の溶液1000gを添加した。その混合物を、均一に混合し、80℃にて2時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄した(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の10倍の重量であった)。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の雰囲気の中において、500℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、Ti修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Ti(4)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.5]
NaY型ゼオライト200gを、300℃にて、0.001Paの下で、4時間かけて真空化した。室温まで冷却した後、真空化されたNaY型ゼオライトを、シクロヘキサン2000g(シクロヘキサンの含有量=99.9重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、チタン酸テトラブチル63.9gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、3時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、100℃にて、48時間乾燥し、その後に、窒素雰囲気の中において、600℃にて、2時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、1.5mol/Lの酸濃度を備える、水性のシュウ酸の溶液2000gを添加した。その混合物を、均一に混合し、90℃にて1時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄した(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の20倍の重量であった)。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の雰囲気の中において、600℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、Ti修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Ti(10)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.6]
NaY型ゼオライト200gを、300℃にて、0.001Paの下で、4時間かけて真空化した。室温まで冷却した後、真空化されたNaY型ゼオライトを、エタノール3000g(エタノールの含有量=99.9重量%)の中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、4塩化チタン3.6gおよび硝酸ジルコニウム31.5gを添加した。その後、結果として得られた混合物を、室温にて、3時間撹拌し、そして、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、100℃にて、48時間乾燥し、その後に、窒素雰囲気の中において、550℃にて、3時間かけて焼成した。
上述の焼成されたY型ゼオライトに、1.0mol/Lの酸濃度を備える、水性の無機酸(硝酸)の溶液3000gを添加した。その混合物を、均一に混合し、80℃にて2時間撹拌し、その後、ろ過し、脱イオン水にて洗浄した(洗浄水の重量は、上記ゼオライトの無水ベースの重量の20倍の重量であった)。そのろ過ケーキを、分離し、100%の水蒸気の雰囲気下において、550℃にて、3時間かけて焼成した。最終的に、Ti修飾およびZr修飾をされたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Ti−Zr−Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.1.7]
無機酸を用いて処理した後に、上記ろ過ケーキを初めに乾燥させ、その後に空気中において、500℃にて焼成した以外は、例A.1.1.4に従って、修飾されたゼオライトを調製したことにより、修飾されたゼオライトを生成し、上記修飾されたゼオライトをTi(4)Y−1と呼称した。
[例A.1.2.1]
NaY型ゼオライト200gおよび脱イオン水2000gを、混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、270g/LのREClの溶液45mlを添加した。その混合物を、希塩酸を用いて、pH=3.8に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、結果として得られたろ過ケーキを、500℃にて、3時間かけて焼成した。その後、結果として得られたY型ゼオライト、および脱イオン水2000gを、混合し、懸濁化した。その懸濁液に対して、硫酸アンモニウム45gを添加した。その混合物を、希塩酸を用いて、pH=4.0に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、結果として得られたろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気下において、600℃にて、3時間かけて焼成した。最終的に、RE修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、RE(8)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.2.2]
NaY型ゼオライト200gを、脱イオン水2000gの中に入れた。その結果得られた懸濁液を、均一に撹拌した。その懸濁液に対して、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・8HO)31.4gを添加した。その混合物を、90℃まで温め、3時間撹拌し、ろ過した。そのろ過ケーキを、パン焼き器(baker)内において、100℃にて、12時間乾燥し、そして、500℃にて、3時間かけて焼成した。その後、焼成されたY型ゼオライト、および脱イオン水2000gを、混合し、懸濁化した。その結果として得られた懸濁液に対して、硫酸アンモニウム45gを添加した。その混合物を、希塩酸を用いて、pH=4.0に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、そのろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気下において、500℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Zr(W)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.2.3]
4塩化チタン14.2gを、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・8HO)31.4gの代わりに用いた以外は、例A.1.2.2に従って、修飾されたゼオライトを、調製した。最終的に、Ti修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Ti(W)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.2.4]
Zr修飾されたY型ゼオライトが、中国特許出願公開第101134576号明細書の実施例1に従って調製された。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Zr(G)Yと呼称し、その特性を、表A1に示した。
[例A.1.2.5]
NHUSY(Si/Alの原子数の割合=5.2)200gに、激しく撹拌しながら、無水エタノール500gを添加し、懸濁液を形成し、その懸濁液に対して、激しく撹拌しながら、50g/L(TiOとして)のブチルチタネート−無水エタノールを添加した。その混合物を、撹拌しながら、1晩中空気乾燥した。その結果得られたサンプルを、500℃にて、5時間かけて焼成することにより、Ti含有量が2.4重量%のTi修飾されたゼオライト、および、Ti含有量が9.1重量%であるTi修飾されたゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、DT2およびDT9と呼称した。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
[A.2 修飾されたゼオライトの安定性]
例A.1.1.1〜例A.1.1.7および例A.1.2.1〜例A.1.2.5に従って調製された、修飾されたY型ゼオライトを、100%の水蒸気の条件下において、800℃にて、8時間放置し、その結晶化率およびその比表面積を測定し、結晶化率の保持率および比表面積の保持率を算出した。その結果を、表A2に記載した。その放置されたゼオライトは、軽油のミクロ活性(MA)のテストを受けた。その結果を、表A2に記載した。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
[例A.2.1.8]
例A.1.1.5に従い、1重量%、2重量%、7重量%、12重量%および15重量%のTi含有量(TiOとして)を備える、Ti修飾されたY型ゼオライトを、調製した。その物理的および化学的な特性を、表A3に記載した。これらのTi修飾されたY型ゼオライトを、100%の水蒸気の条件下において、800℃にて、8時間放置し、その結晶化率およびその比表面積を測定し、結晶化率の保持率および比表面積の保持率を算出した。その放置されたゼオライトは、軽油のミクロ活性(MA)のテストを受けた。その結果を、表A3に記載した。
[例A.2.2.6]
例A.1.2.1に従い、1重量%、2重量%、12重量%および15重量%のRE含有量を備える、RE修飾されたY型ゼオライトを、調製した。その物理的および化学的な特性を、表A3に記載した。これらのRE修飾されたY型ゼオライトを、100%の水蒸気の条件下において、800℃にて、8時間放置し、その結晶化率およびその比表面積を測定し、結晶化率の保持率および比表面積の保持率を算出した。その放置されたゼオライトは、軽油のミクロ活性(MA)のテストを受けた。その結果を、表A3に記載した。
Figure 0006383636
[A.3 触媒]
[例A.3.1.1]
本発明による修飾されたY型ゼオライト(Zr(8)Y)を活性化成分として用い、接触分解の触媒の従来の調製方法に従って、触媒を調製した。上記調製は、以下の通りであった。ゼオライト(無水ベース):カオリン(無水ベース):擬ベーマイト(Alとして):アルミナゾル(Alとして)の割合が38:34:20:8となるように、カオリンおよび非カチオン化水を、混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、継続的に撹拌しながら、アルミナゾルを添加し、さらに擬ベーマイトを添加した。30分間撹拌した後に、そのコロイドに対して、ゼオライトを含む液体を添加した。その結果得られた混合物を、均一に混合し、噴霧乾燥し、成形加工したことにより、触媒を調製し、上記触媒をC1と呼称した。
上記触媒を、100%の水蒸気の条件の中において、800℃にて、17時間かけて前処理した。その後、上記の前処理された触媒を、触媒の評価のための、小型の固定化された流動床(ACE)上にてテストした。評価のための原料油は、Wuhun IIIであり、その特性を表A4に示した。反応温度、油に対する触媒の重量比、WHSVおよび評価結果を、表A5に記載した。
ここで、
変換率=ガソリンの収率+液化ガスの収率+乾燥ガスの収率+コークスの収率
コークスの選択性=コークスの収率×100/変換率
である。
[例A.3.2.1]
Zr(8)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のRE(8)Yのゼオライトを用いた以外は、例A.3.1.1に従って、触媒を調製したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC1と呼称した。その後、DC1は、例A.3.1.1に従って、評価された。その評価結果を、表A5に記載した。
[例A.3.2.2]
Zr(8)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のZr(W)Yのゼオライトを用いた以外は、例A.3.1.1に従って、触媒を調製したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC2と呼称した。その後、DC2は、例A.3.1.1に従って、評価された。その評価結果を、表A5に記載した。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
[例A.3.1.2]
例A.1.1.1に基づいて、用いた硝酸ジルコニウムの量を調節し、Zr修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Zr修飾されたY型ゼオライトをZr(6)Yと呼称した。ここで、ゼオライトの重量に対する、用いた硝酸ジルコニウムの量は、(ZrOとして)重量にて、6:100であった。
擬ベーマイト(固体含有量:62重量%)323gおよび脱イオン水1343gを混合した。その混合物を、15分間撹拌し、均一に混合し、擬ベーマイトの懸濁液を調製し、そのpHの値を、希塩酸を用いて3.5に調節した。その結果得られた懸濁液を、室温にて、6時間放置した。その放置された懸濁液に対して、カオリン(固体含有量:76重量%)447gおよびアルミナゾル(アルミナ含有量:21.5重量%)372gを添加した。その結果得られた懸濁液を、60分間撹拌した。上述の懸濁液に対して、上述の修飾された、Zr(6)Yのゼオライト380g(無水ベース)および脱イオン水880gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして550℃にて、1時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC11と呼称した。XRFによって測定された、触媒C11におけるZrOの含有量は、2.2重量%であった。
[例A.3.1.3]
例A.1.1.2に基づいて、Zr修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Zr修飾されたY型ゼオライトをZr(10)Yと呼称した。ここで、ZrO:ゼオライトは、10:100であった。
カオリン(固体含有量:76重量%)421g、アルミナゾル(アルミナ含有量:21.5重量%)465gおよび脱イオン水732gを、スラリー容器に加え、懸濁化し、その懸濁液に対して、酸性擬ベーマイト(塩酸を用いて酸化される、塩酸/アルミナのモル比が0.15、固体含有量が12重量%)1667gを添加した。60分間撹拌した後、上記の容器に対して、上述の修飾された、Zr(10)Yのゼオライト380g(無水ベース)および脱イオン水880gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして550℃にて、1時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC21と呼称した。XRFによって測定された、触媒C21におけるZrOの含有量は、3.5重量%であった。
[例A.3.1.4]
カオリン447g、アルミナゾル372gおよび脱イオン水800gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性擬ベーマイト1667gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに60分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾された、Ti(2)Yのゼオライト380g(無水ベース)および脱イオン水880gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして650℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC31と呼称した。XRFによって測定された、触媒C31におけるTiOの含有量は、0.75重量%であった。
[例A.3.1.5]
カオリン447g、アルミナゾル372gおよび脱イオン水800gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性擬ベーマイト1667gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに60分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾された、Ti(4)Yのゼオライト380g(無水ベース)および脱イオン水880gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を、添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして650℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC41と呼称した。XRFによって測定された、触媒C41におけるTiOの含有量は、1.5重量%であった。
[例A.3.1.6]
Ti(4)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のTi(4)Y−1を用いた以外は、例A.3.1.5に従って、触媒を調製したことによって、触媒を調製し、上記触媒をC41−1と呼称した。
[例A.3.1.7]
Ti(4)Yのゼオライトの一部の代わりに、従来の方法に従って調製されたREY型ゼオライト(SiO/Alのモル比=5.1、希土類の含有量=3.8重量%、NaOの含有量=0.4重量%)を用いた以外は、例A.3.1.5に従って、触媒を調製した。Ti(4)Yのゼオライトに対する、従来の方法に従って調製されたREY型ゼオライトの重量比を、1:1とすることによって、触媒を調製し、上記触媒をC41−2と呼称した。
[例A.3.1.8]
例A.1.1.4に基づいて、4塩化チタンの使用量を調節することによって、Ti修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Ti修飾されたY型ゼオライトをTi(8)Yと呼称した。ここで、ゼオライトの重量に対する、4塩化チタンの使用量(TiOとして)の割合は、重量にて、8:100であった。
カオリン421g、アルミナゾル698gおよび脱イオン水900gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性擬ベーマイト1250gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに60分間撹拌した。
その結果得られた混合物に対して、上述の修飾されたTi(8)Yのゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を、添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして700℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC51と呼称した。XRFによって測定された、触媒C51におけるTiOの含有量は、3.0重量%であった。
[例A.3.1.9]
金属修飾されたY型ゼオライト以外は、例A.3.1.2において用いられた出発物質と同じ出発物質を用いた。
擬ベーマイト355gおよび脱イオン水1478gを混合し、30分間撹拌したことにより、擬ベーマイトの懸濁液を調製し、そのpHの値を、適切な量の希塩酸を用いて3.8に調節した。その結果得られた懸濁液を、60℃にて、2時間放置した。その放置された懸濁液に対して、カオリン395gおよびアルミナゾル465gを添加した。その結果得られた懸濁液を、60分間撹拌した。その後、上述の懸濁液に対して、上述の修飾されたTi−Zr−Yのゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水880gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を、添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成した。上記触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして600℃にて、3時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC61と呼称した。
[例A.3.2.3]
Ti(8)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のRE(8)Yのゼオライトを用いた以外は、例A.3.1.8に従って、触媒を調製したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC11と呼称した。XRFによって測定された、触媒DC11におけるREの含有量は、2.32重量%であった。
[例A.3.2.4]
Ti(8)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のTi(W)Yのゼオライトを用いた以外は、例A.3.1.8に従って、触媒を調製したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC21と呼称した。XRFによって測定された、触媒DC21におけるTiOの含有量は、2.40重量%であった。
[例A.3.2.5]
Zr(6)Yのゼオライトの代わりに、同じ量のZr(W)Yのゼオライトを用いた以外は、例A.3.1.2に従って、触媒を調製したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC31と呼称した。XRFによって測定された、触媒DC31におけるZrOの含有量は、2.18重量%であった。
触媒C11〜C61およびDC11〜DC31を、100%の水蒸気の条件の中において、800℃にて、8時間かけて前処理した。その後、上記の前処理された触媒を、触媒の評価のための、小型の固定化された流動床(ACE)上にてテストした。評価のための原料油は、その特性が表A4に示された、Wuhun IIIであった。反応温度、油に対する触媒の重量比、WHSVおよび評価結果を、表A6に記載した。
ここで、
変換率=ガソリンの収率+液化ガスの収率+乾燥ガスの収率+コークスの収率
である。
Figure 0006383636
[B.1 ゼオライトの修飾]
[例B.1.1.1]
(1)室温において、NaY型ゼオライト(無水ベース、75重量%)200gおよび0.5mol/Lのモル濃度を備える塩酸溶液1500mlを、混合し、30分間撹拌した。ろ過した後、そのろ過ケーキを、脱イオン水1500mlを用いて洗浄したことにより、3.5重量%のNaO含有量を備える、酸処理されたNaY型ゼオライトを生成した。
(2)上記の酸処理されたNaY型ゼオライトを、300℃にて、3時間かけて焼成したことにより、96重量%の固体含有量を備えるゼオライトを生成し、F1と呼称した。
(3)硝酸ジルコニウム(Zr(NO・5HO)5.23gを、エタノール(分析的に純粋、エタノール含有量=99.9重量%)200gに溶解したことにより、含浸液を生成した。上記含浸液および上記の処理されたY型ゼオライト(F1)を、均一に混合し、室温にて、1時間静置したことによって、保持した。
(4)工程(3)からの生成物およびエタノール800mlを、混合し、オートクレーブ内に移し、そのオートクレーブに対して窒素を導入した。その圧力は、0.5MPaを保持した。その後、その混合物を、室温にて、12時間静置したことによって、保持した。ろ過した後、そのろ過ケーキを、100℃にて、24時間かけて熱乾燥した。
(5)工程(4)からの生成物を、窒素雰囲気の中において、500℃にて、4時間かけて焼成したことにより、Zr修飾されたY型ゼオライトを生成し、上記Zr修飾されたY型ゼオライトをZrY(1)と呼称した。その特性を、表B2に示した。
[例B.1.1.2〜例B.1.1.7]
例B.1.1.1を参照して、本発明の方法に基づいて、修飾されたゼオライトを調製した。作業条件および生成物の特性は、表B2に示した。
[例B.1.1.8]
工程(4)において、窒素を導入し、圧力(ゲージ圧)を0MPaに保持したこと以外は、例B.1.1.1に基づいて、修飾されたゼオライトを調製した。得られた修飾されたゼオライトを、ZrY(1)−1と呼称し、その特性を、表B2に示した。
[例B.1.1.9]
工程(1)において、以下のようにする以外は、例B.1.1.1に基づいて、修飾されたゼオライトを調製した。
(1)室温において、NaY型ゼオライト(無水ベース、75重量%)200gおよび0.5mol/Lのモル濃度を備えるEDTA溶液1500mlを、混合し、30分間撹拌した。ろ過した後、そのろ過ケーキを、脱イオン水1500mlを用いて洗浄したことにより、3.5重量%のNaO含有量を備える、酸処理されたNaY型ゼオライトを生成した。
工程(2)〜(5)は、例B.1.1.1における工程(2)〜(5)と同一であった。得られた修飾されたゼオライトを、ZrY(1)−2と呼称し、その特性を、表B2に示した。
[例B.1.2.1]
NaY型ゼオライト(例B.1.1.1におけるものと同一)200gおよび脱イオン水2000gを、懸濁化した。その懸濁液に対して、硫酸アンモニウム60gを添加した。その結果得られた懸濁液を、希塩酸を用いて、pH=4.0に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および水を用いた洗浄を行った後、そのろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気の中において、550℃にて、2時間かけて焼成した。上述の処置を2回繰り返すことにより、修飾されたY型ゼオライトを生成した。
その後、結果として得られたY型ゼオライト、および脱イオン水2000gを、懸濁化した。その懸濁液に対して、REClの溶液(270g/L)45mlを添加した。その結果得られた懸濁液を、希塩酸を用いて、pH=3.8に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。その混合物に対して、硫酸アンモニウム45gを添加し、そして、その結果得られた混合物を、1時間撹拌した。ろ過および洗浄を行った後、そのろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気の中において、550℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、希土類で修飾されたREY型ゼオライトが得られ、上記希土類で修飾されたREY型ゼオライトを、REYと呼称し、その特性を、表B3に示した。
[例B.1.2.2]
同じ量のオキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・8HO)を、脱イオン水200gに溶解した以外は、例B.1.1.2に基づいて、修飾されたゼオライトを調製した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記Zr修飾されたゼオライトを、Zr(W)Yと呼称し、その特性を、表B3に示した。
[例B.1.2.3]
NaY型ゼオライト200gおよび脱イオン水2000gを、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、NHCl60gを添加した。その懸濁液を、pH=3.8に調節し、80℃まで温め、2時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、そのろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気の中において、600℃にて、2時間かけて焼成した。
上述の焼成されたゼオライト、および脱イオン水2000gを、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、NHCl45gおよびオキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl・8HO)31.4gを添加したことにより、実質的に、第1の置換と同じ温度にて、同じ時間をかけて、第2の置換を実施した。ろ過および水を用いた洗浄を行った後、そのろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気の中において、600℃にて、2時間かけて焼成した。最終的には、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記Zr修飾されたゼオライトを、Zr(J)Yと呼称し、その特性を、表B3に示した。
[例B.1.2.4]
中国特許出願公開第101134576号明細書の実施例1に基づいて、Zr修飾されたゼオライトを調製した。最終的に、Zr修飾されたゼオライトが得られ、上記Zr修飾されたゼオライトを、Zr(G)Yと呼称し、その特性を、表B3に示した。
[例B.1.2.5]
DASY0.0のゼオライト200gを、無水エタノール500gに、激しく撹拌しながら添加したことにより、懸濁液を形成し、その懸濁液に対して、50g/L(TiOとして)のブチルチタネート−無水エタノール溶液を、激しく撹拌しながら添加した。その混合物を、撹拌しながら、1晩中空気乾燥した。その結果得らえたサンプルを、500℃にて、5時間かけて焼成したことにより、7.9重量%のチタン含有量を備える、Ti修飾されたゼオライトを生成し、上記Ti修飾されたゼオライトを、Ti(D)Yと呼称した。
従来技術(例えば、例B1.2.4)において提供されるZr(G)Yのゼオライトの逆対称性伸縮振動周波数(1050〜1150cm−1)および対称性伸縮振動周波数(750〜820cm−1)が、低波長側に向かう赤方遷移を有しており、Y型ゼオライトの骨組みの構造の中にZrが入り込んでいたことを示すことが、図1における修飾されたY型ゼオライトのFT−IRスペクトルから観測され得た。本発明によって提供される修飾されたY型ゼオライト(例えば、ZrYおよびTiY)は、赤方遷移を示しておらず、Y型ゼオライトの骨組みの構造の中にZrおよびTiが入り込んでいないことが示された。
修飾されたY型ゼオライトが、多くの4面体配位型の骨組みのアンモニウム(化学シフトが60)を有し、6面体配位型の骨組みのアンモニウム(化学シフトが0)をわずかに有していることが、図2における修飾されたY型ゼオライトの27Al−NMRスペクトルから観測され得た。Y型ゼオライトと比較して、有機溶液含浸法を用いて調製されたZrYのゼオライトにおける、4面体配位型の骨組みのアンモニウムのピークは、より幅広くなり、より低い化学シフトの方向に移動し、Zrが、ゼオライトの内部に入り込み、ゼオライトの骨組み[AlO]と相互作用していることが示された。この相互作用によって、4面体配位型の骨組みのアンモニウムのスペクトルのピークが、高磁場側に移動し、一方では、歪んだ4面体配位型の骨組みのアンモニウムのスペクトルのピーク(化学シフトが40)が、顕著となることが、引き起こされた。4面体配位型の骨組みのアンモニウムに対する歪んだ4面体配位型の骨組みのアンモニウムの割合は、例えば、0.1〜0.6であり得た。例B.1.2.2(水溶液の含浸)および例B.1.2.5に従って調製された、Zr(W)YのゼオライトおよびTi(D)Yのゼオライトは、歪んだ4面体配位型の骨組みのアンモニウムのピークにおいて、顕著な変化を有さず、ZrまたはTiが、ゼオライトの骨組み[AlO]との相互作用をほとんど有さないことを示し、4面体配位型の骨組みのアンモニウムに対する歪んだ4面体配位型の骨組みのアンモニウムの割合は、0.1未満であった。本発明に基づく修飾方法は、金属イオンがゼオライトの内部に入り込み、ゼオライトの骨組み[AlO]と相互作用し、ゼオライトの骨組み構造を安定化させる効果を備えるために好ましいことが、観測され得た。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
Figure 0006383636
Figure 0006383636
Figure 0006383636
Figure 0006383636
[B.2 修飾されたゼオライトの安定性]
例B.2.1.1〜例B.2.1.9および例B.2.2.1〜例B.2.2.5に従って調製された修飾されたゼオライトをそれぞれ、100%の水蒸気の条件下において、800℃にて、8時間および17時間放置し、結晶化度および比表面積を測定し、結晶化度の保持率および比表面積の保持率を算出した。その放置されたゼオライトは、軽油のミクロ活性(MA)のテストを受けた。その結果を、表B4に記載した。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
[B.3 触媒]
[例B.3.1.1]
本発明に基づいて調製された、修飾されたゼオライト(Zr(6)Y)を、活性成分として用いることにより、接触分解の触媒に関する従来の調製方法によって、触媒を調製した。
ゼオライト(無水ベース):カオリン(無水ベース):擬ベーマイト(Alとして):アルミナゾル(Alとして)が38:34:20:8となるように、カオリンおよび脱イオン水を、混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、アルミナゾルを添加し、さらに継続的に撹拌しながら、擬ベーマイトを添加した。30分間撹拌した後、ゼオライトを含む液体を、そのコロイドに添加した。その結果得られた混合物を、均一に混合し、噴霧乾燥し、成形加工したことにより、触媒を調製し、上記触媒をC1と呼称した。
[重油のクラッキング性能の評価]
上記触媒を、100%の水蒸気の条件下において、800℃にて、8時間かけて前処理した。その後、その前処理された触媒を、触媒の評価のための、小型の固定化された流動床(ACE)上にてテストした。評価のための原料油は、鎮海 VGOおよび大慶 常圧残油の混合油(重量にて80:20)であり、その特性を、表B5に示した。反応温度=500℃、WHSV=16h−1、油に対する触媒の重量比=45であった。その評価結果を、表B6に記載した。
ここで、
変換率=ガソリンの収率+液化ガスの収率+乾燥ガスの収率+コークスの収率
コークスの選択性=コークスの収率×100/変換率
である。
Figure 0006383636
[例B.3.1.2]
ZrY(6)のゼオライトの代わりに、同じ量のTiY(2)のゼオライトを用いた以外は、例B.3.1.1に基づいて、触媒を調製したことにより、触媒C2を調製した。その後、例B.3.1.1に基づいて、触媒C2の評価を行った。その評価結果を、表B6に記載した。
[例B.3.2.1〜例B.3.2.3]
ZrY(6)のゼオライトの代わりに、同じ量のREYのゼオライト、同じ量のZr(W)Yのゼオライト、および同じ量のTi(D)Yのゼオライトをそれぞれ用いた以外は、例B.3.1.1に基づいて、一連の触媒を調製したことにより、触媒DC1、DC2およびDC3を調製した。その後、例B.3.1.1に基づいて、触媒DC1〜触媒DC3の評価を行った。その評価結果を、表B6に記載した。
Figure 0006383636
[例B.3.1.3]
Zr修飾されたY型ゼオライトを、例B.1.1.1に基づいて調製し、Zr(2)Yと呼称した。ここで、硝酸ジルコニウム(ZrOとして):Y型ゼオライトの重量比=0.02:1であった。
擬ベーマイト323gおよび脱イオン水1343gを、混合し、15分間撹拌したことにより、擬ベーマイトの懸濁液を、生成した。その懸濁液を、希塩酸(15重量%の濃度を備える)を用いて、pH=3.5に調節し、室温にて、6時間放置した。その放置された懸濁液に対して、カオリン421gおよびアルミナゾル465gを添加した。60分間撹拌した後、その結果得られた懸濁液に対して、上述の修飾されたZrY(2)のゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、550℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC17と呼称した。触媒C17におけるZrOの含有量は、XRFを用いて測定され、0.75重量%であった。
[例B.3.1.4]
カオリン421g、アルミナゾル465gおよび脱イオン水732gを、スラリー容器内に加え、懸濁化し、その懸濁液に対して、酸性の擬ベーマイト1667gを添加した。60分間撹拌した後、上記容器に対して、上述の修飾されたZr(6)Yのゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、550℃にて、1時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC18と呼称した。触媒C18におけるZrOの含有量は、XRFを用いて測定され、2.18重量%であった。
[例B.3.1.5]
カオリン421g、アルミナゾル558gおよび脱イオン水800gを、混合し、60分間撹拌した。酸性の擬ベーマイト1500gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに60分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾されたZrY(10)のゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、650℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC19と呼称した。触媒C19におけるZrOの含有量は、XRFを用いて測定され、3.52重量%であった。
[例B.3.1.6]
例B.2.1.5に基づいて、Ti修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Ti修飾されたY型ゼオライトをTiY(8)と呼称した。ここで、工程(3)における含浸中における、ゼオライトに対する4塩化チタン(TiOとして)の重量比は、0.08:1であった。
カオリン421gおよび脱イオン水380gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性の擬ベーマイト1667gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに30分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾されたTiY(8)のゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。60分間撹拌した後に、その結果得られた懸濁液に対して、アルミナゾル465gを添加した。その結果得られた混合物を30分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、700℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC20と呼称した。触媒C20におけるTiOの含有量は、XRFを用いて測定され、3.02重量%であった。
[例B.3.1.7]
例B.2.1.5に基づいて、Ti修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Ti修飾されたY型ゼオライトをTiY(4)と呼称した。ここで、工程(3)における含浸中における、ゼオライトに対する4塩化チタン(TiOとして)の重量比は、0.04:1であった。
擬ベーマイト323gおよび脱イオン水1478gを混合した。その混合物を、30分間撹拌したことにより、擬ベーマイトの懸濁液を生成し、そのpHの値を、適切な量の希塩酸を用いて、3.8に調節した。その結果得られた懸濁液を、60℃にて、2時間放置した。その放置された懸濁液に対して、カオリン421gおよびアルミナゾル465gを添加した。その結果得られた懸濁液を、60分間撹拌した。上述の懸濁液に対して、上述の修飾されたTiY(4)のゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。その結果得られた混合物を、60分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、600℃にて、3時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC21と呼称した。触媒C21におけるTiOの含有量は、XRFを用いて測定され、1.48重量%であった。
[例B.3.1.8]
例B.2.1.5に基づいて、Hf修飾されたY型ゼオライトを調製し、上記Hf修飾されたY型ゼオライトをHfY(6)と呼称した。ここで、工程(3)における含浸の間において、ゼオライトに対する硝酸ハフニウム(HfOとして)の重量比は、0.06:1であった。
カオリン421gおよび脱イオン水380gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性の擬ベーマイト1667gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに30分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾されたHfY(6)のゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。60分間撹拌した後、その結果得られた懸濁液に対して、アルミナゾル465gを添加した。その結果得られた混合物を、30分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、700℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC22と呼称した。触媒C22におけるHfOの含有量は、XRFを用いて測定され、2.11重量%であった。
[例B.3.1.9]
カオリン421gおよび脱イオン水380gを、混合し、60分間かけて懸濁化した。酸性の擬ベーマイト1667gを添加した後、その結果得られた懸濁液を、さらに30分間撹拌した。その結果得られた混合物に対して、上述の修飾されたTi−Zr−Yのゼオライト380g(無水ベース)、および脱イオン水800gを懸濁化したことによって形成した懸濁液を添加した。60分間撹拌した後、その結果得られた懸濁液に対して、アルミナゾル465gを添加した。その結果得られた混合物を、30分間撹拌したことにより、触媒の懸濁液を生成し、その触媒の懸濁液を、噴霧乾燥し、成形加工し、そして、700℃にて、2時間かけて焼成したことにより、接触分解の触媒を調製し、上記接触分解の触媒をC23と呼称した。触媒C23におけるTiOおよびZrOの含有量は、XRFを用いて測定され、それぞれ1.50重量%および1.48重量%であった。
[例B.3.1.10〜例B.3.1.12]
ZrY(2)のゼオライトの代わりに、それぞれ、同じ量のZrY(1)、同じ量のZrY(1)−1、および同じ量のZrY(1)−2を用いた以外は、例B.3.1.3に基づいて、一連の触媒を調製したことにより、触媒C24、C25およびC26を調製した。
[例B.3.2.4]
ZrY(6)のゼオライトの代わりに、同じ量のZr(W)Yのゼオライトを用いた以外は、例B.3.1.4に基づいて、触媒を調製し、触媒DC14を調製した。触媒DC14におけるZrOの含有量は、XRFを用いて測定され、2.19重量%であった。
[例B.3.2.5]
NaY型ゼオライト500g(無水ベース)および脱イオン水6000gを混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、NHCl200gを添加した。その混合物を、pH=3.8に調節し、80℃まで温め、2時間かけて置換し、ろ過し、水を用いて洗浄した。上述の処理を3回繰り返した。その結果得られたろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気下において、600℃にて、2時間かけて焼成した。その後、その焼成されたY型ゼオライト、および脱イオン水6000gを、混合し、懸濁化した。その懸濁液に対して、NHCl150gおよび4塩化チタン95.1gを添加した。その混合物を、80℃まで温め、3時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、その結果得られたろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気下において、600℃にて、2時間かけて焼成した。最終的に、ゼオライトが得られ、上記ゼオライトを、Ti(J)Yのゼオライトと呼称した。
TiY(8)のゼオライトの代わりに、同じ量のTi(J)Yのゼオライトを用いた以外は、例B.3.1.6に基づいて、触媒を調製し、触媒DC15を調製した。触媒DC15におけるTiOの含有量は、XRFを用いて測定され、1.72重量%であった。
[例B.3.2.6]
NaY型ゼオライト200gおよび脱イオン水2000gを混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、270g/LのRECl45mlを添加した。その混合物を、希塩酸を用いて、pH=3.8に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、その結果得られたろ過ケーキを、500℃にて、3時間かけて焼成した。その後、その結果得られたY型ゼオライト、および脱イオン水2000gを、混合し、懸濁化した。その懸濁液に対して、硫酸アンモニウム45gを添加した。その混合物を、希塩酸を用いて、pH=4.0に調節し、80℃まで温め、1時間かけて置換した。ろ過および洗浄を行った後、その結果得られたろ過ケーキを、100%の水蒸気の雰囲気下において、600℃にて、3時間かけて焼成した。最終的に、RE修飾されたゼオライトが得られ、上記RE修飾されたゼオライトを、REY(8)と呼称した。
ゼオライト(無水ベース):カオリン(無水ベース):擬ベーマイト(Alとして):アルミナゾル(Alとして)の割合が38:34:20:8となるように、カオリンおよび非カチオン化水を、混合し、懸濁化した。その結果得られた懸濁液に対して、アルミナゾルを添加し、さらに、継続的に撹拌しながら、擬ベーマイトを添加した。30分間撹拌した後に、そのコロイドに対して、ゼオライトを含む液体を添加した。その結果得られた混合物を、均一に混合し、噴霧乾燥し、成形加工したことにより、触媒を調製し、上記触媒をDC16と呼称した。
触媒C17〜触媒C26および触媒DC14〜触媒DC16を、100%の水蒸気の条件の中において、800℃にて、17時間かけて前処理した。その後、その前処理された触媒を、触媒の評価のための、小型の固定化された流動床の上にて、テストした。評価のための原料油は、Wuhum IIIであり、その特性を、表B7に示した。反応温度=500℃、油に対する触媒の重量比=5であった。その評価結果を、表B8に記載した。
ここで、
変換率=ガソリンの収率+液化ガスの収率+乾燥ガスの収率+コークスの収率
コークスの選択性=コークスの収率/変換率
である。
Figure 0006383636
Figure 0006383636
Figure 0006383636
図1は、典型的なY型ゼオライト(Y)、並びに、例B.1.1.2、例B.1.1.6および例B.1.2.4にて調製された金属修飾されたY型ゼオライトについてのFT−IRスペクトルである。 図2は、典型的なY型ゼオライト(Y)、並びに、例B.1.1.2、例B.1.2.2および例B.1.2.5にて調製された金属修飾されたY型ゼオライトについての27Al−NMRスペクトルである。

Claims (33)

  1. 酸化物としてIVB族金属を1〜15重量%含む、金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトが備える、格子構造内における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合は、0.1〜0.6:1である、金属修飾されたY型ゼオライト。
  2. 請求項1に記載の金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトが備える、格子構造内における、4面体配位型の骨組みのアルミニウムに対する、歪んだ4面体配位型の骨組みのアルミニウムの割合は、0.2〜0.5:1である、金属修飾されたY型ゼオライト。
  3. 請求項1または2に記載の金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトは、2.448〜2.458nmの大きさの単位格子、600〜850m/gの比表面積、30〜50%または50〜65%の、二次細孔全体(孔径:2〜100nm)に対する二次細孔(孔径:6〜20nm)の割合、および60%以上の結晶化度を有する、金属修飾されたY型ゼオライト。
  4. 請求項1に記載の金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    修飾する金属が、Tiおよび/またはZrであり、
    非修飾のY型ゼオライトと比較して、上記金属修飾されたY型ゼオライトの赤外線スペクトルにおいて、逆対称性伸縮振動周波数(1050〜1150cm−1)および対称性伸縮振動周波数(750〜820cm−1)が、低振動数側に赤方偏移しない、金属修飾されたY型ゼオライト。
  5. 請求項1,2および4の何れか1項に記載の金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトは、(0〜2)NaO・(1〜15)MO・(10〜25)Al・(65〜75)SiO、または(0.1〜1.2)NaO・(1〜10)MO・(20〜24)Al・(67〜74)SiOとの、酸化物としての、重量による、無水化学組成式を有する、金属修飾されたY型ゼオライトであり、
    ここで、Mは、IVB族金属であり、Ti、Zr、HfおよびRfのうちの1種以上から選択される。
  6. 請求項1または2に記載の金属修飾されたY型ゼオライトであって、
    上記IVB族金属が、Tiおよび/またはZrであり、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトは、骨組みのTiおよび骨組みのZrを双方とも含まない、金属修飾されたY型ゼオライト。
  7. 金属修飾されたY型ゼオライトを調製する方法であって、以下の工程を含む:
    (1)Y型ゼオライトを、酸の溶液および/または水性EDTA溶液と接触させる。ここで、上記の酸は、有機酸および/または無機酸である。
    (2)工程(1)から得られた生成物を、上記ゼオライト中の水含有量が、5重量%以下となるように、400℃未満の温度にて脱水する。
    (3)有機溶媒中にて、工程(2)から得られたゼオライトに、金属を含浸させる工程であって、上記の有機溶媒中における金属の含浸は、IVB族金属を含む化合物が溶解した上記有機溶媒と、上記工程(2)から得られたゼオライトとを混合することを含む
    (4)工程(3)から得られた金属が含浸したゼオライトおよび有機溶媒を、固体:液体の重量比=1:5〜50にて、容器に加え、上記容器に不活性ガスを導入し、そして上記容器を、0〜2.0MPa(ゲージ圧)の圧力下において、室温〜200℃の範囲内の温度にて、少なくとも1時間保持する。
    工程(4)から得られたゼオライトを焼成し、上記の焼成は、不活性ガスの雰囲気下にて実施され、上記焼成の温度は、300〜700℃であり、上記焼成の時間は、0.5〜5時間である。
  8. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(4)において、上記容器を、0.1〜2MPa(ゲージ圧)の圧力下において、室温〜200℃の範囲内の温度にて、少なくとも1時間保持する、方法。
  9. 請求項8に記載の方法であって、
    上記工程(4)において、上記容器を少なくとも1時間保持した後、ろ過および/または乾燥を実施する、方法。
  10. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(1)において、上記Y型ゼオライトが、NaY型ゼオライト、NaHY型ゼオライト、NaNHY型ゼオライト、NHY型ゼオライト、HY型ゼオライト、USY型ゼオライト、DASY型ゼオライト、1度置換され、1度焼成されたY型ゼオライト、2度置換され、2度焼成されたY型ゼオライト、および2度置換され、1度焼成されたY型ゼオライトのうちの1種以上である、方法。
  11. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(1)において、上記Y型ゼオライトを、少なくとも0.5時間、室温〜100℃の範囲内の温度にて、1:5〜1:20の、液体に対する固体の重量比にて、上記酸の溶液と接触させ、その後、ろ過し、洗浄し、
    上記酸の溶液は、Hとして、0.1〜1mol/Lの酸濃度を有する、方法。
  12. 請求項11に記載の方法であって、
    上記接触の時間が、0.5〜3時間であり、
    上記酸が、無機酸および/または有機酸であり、
    ここで、上記無機酸は、塩酸、硫酸および硝酸のうちの1種以上であり、
    上記有機酸は、ギ酸、酢酸、シュウ酸およびクエン酸のうちの1種以上である、方法。
  13. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(2)において、上記脱水が、上記工程(1)から得られたゼオライトを、200〜400℃にて、2〜10時間かけて焼成することである、方法。
  14. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(3)において、上記の有機溶媒中における金属の含浸が、IVB族金属を含む化合物が溶解した上記有機溶媒と、上記工程(2)から得られたゼオライトとを混合し、その結果得られた混合物が少なくとも0.5時間保持される、方法であり、
    ここで、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、液体に対する固体の重量比は、1:(0.5〜5)である。
  15. 請求項14に記載の方法であって、
    上記工程(3)において、上記の得られた混合物が、0.5〜12時間、静置することによって、あるいは、撹拌されることによって保持される、方法。
  16. 請求項14に記載の方法であって、
    上記工程(3)において、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、液体に対する固体の上記の重量比が、1:1〜2である、方法。
  17. 請求項14に記載の方法であって、
    上記IVB族金属を含む化合物が、Ti含有化合物および/またはZr含有化合物であり、
    上記Ti含有化合物は、硫酸チタン、硫酸チタニル、4塩化チタン、3塩化チタン、チタン酸テトラブチル、およびフルオチタン酸アンモニウムのうちの1種以上であり、
    上記Zr含有化合物は、4塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、およびジルコニウム・イソプロポキシドのうちの1種以上である、方法。
  18. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(4)において、上記容器が、1〜48時間保持される、方法。
  19. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(4)において、上記圧力が、0.5〜1.5MPaであり、上記温度が、室温〜150℃であり、上記時間が、4〜24時間であり、そして、上記Y型ゼオライトおよび上記有機溶媒の、液体に対する固体の重量比が、1:5〜30である、方法。
  20. 請求項7に記載の方法であって、
    上記工程(5)において、上記焼成の温度が、450〜650℃であり、上記焼成の時間が、1〜4時間である、方法。
  21. 請求項7に記載の方法であって、
    上記有機溶媒が、5重量%以下の水含有量を備える、方法。
  22. 請求項21に記載の方法であって、
    上記有機溶媒が、3重量%以下の水含有量を備え、かつ、
    上記工程(2)から得られたY型ゼオライトが、3重量%以下の水含有量を備える、方法。
  23. 請求項7〜22の何れか1項に記載の方法であって、
    上記有機溶媒が、アルカン、芳香族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、ハロゲン化アルカンのうちの1種以上である、方法。
  24. 請求項23に記載の方法であって、
    上記ハロゲン化アルカンが塩素化されたアルカンである、方法。
  25. 請求項23に記載の方法であって、
    上記有機溶媒が、40〜100℃の標準沸点を備える、方法。
  26. 請求項23に記載の方法であって、
    上記有機溶媒が、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ブタノン、およびトリクロロメタンのうちの1種以上である、方法。
  27. 接触分解の触媒であって、
    上記触媒の全体の重量を基準として、10〜60重量%の金属修飾されたY型ゼオライト、10〜60重量%の粘土、および5〜50重量%のバインダーを含み、
    上記金属修飾されたY型ゼオライトが、請求項1〜6の何れか1項に記載の金属修飾されたY型ゼオライトである、接触分解の触媒。
  28. 請求項27に記載の接触分解の触媒であって、
    上記接触分解の触媒が、20〜55重量%の上記IVB族金属で修飾されたY型ゼオライト、15〜60重量%の上記粘土および10〜40重量%の上記バインダーを含む、接触分解の触媒。
  29. 請求項27に記載の接触分解の触媒であって、
    上記触媒が、接触分解の触媒において一般に用いられる他の分子ふるいをさらに含み、
    上記他の分子ふるいが、Y型分子ふるい、MFI構造の分子ふるいおよびSAPO分子ふるいを含む、接触分解の触媒。
  30. 請求項29に記載の接触分解の触媒であって、
    上記の接触分解の触媒において一般に用いられる他の分子ふるいの含有量が、40重量%以下である、接触分解の触媒。
  31. 請求項30に記載の接触分解の触媒であって、
    上記の接触分解の触媒において一般に用いられる他の分子ふるいの含有量が、1〜35重量%である、接触分解の触媒。
  32. 接触分解の触媒を調製する方法であって、
    金属修飾されたY型ゼオライトを調製する工程、
    上記の金属修飾されたY型ゼオライト、粘土およびバインダーを混合し、懸濁化する工程、および、
    その結果得られた混合物を噴霧乾燥する工程を含む方法であり、
    ここで、上記金属修飾されたY型ゼオライトは、請求項7〜26の何れか1項に記載の方法に基づいて調製される、方法。
  33. 請求項32に記載の方法であって、
    上記粘土が、カオリン、ハロイサイト、レクトライト、珪藻土、モントモリロナイト、ベントナイト、および海泡石のうちの1種以上から選択され、
    上記バインダーが、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、偽ベーマイト、ベーマイト、アルミナ1水和物、アルミナ3水和物、および非晶質の水酸化アルミニウムのうちの1種以上から選択される、方法。
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