JP7018900B2 - 押出担体を含む選択的水素化触媒 - Google Patents
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Description
第1の局面において、本発明は、パラジウムと、シリカ、アルミナおよびシリカ-アルミナによって構成される群から選択される少なくとも1種の耐火性酸化物を含む多孔質担体とを含み、触媒中のパラジウムの含有率は、全触媒重量に対して0.01重量%~2重量%の範囲内であり、パラジウムの最低80重量%は、前記担体の周囲におけるクラスト中に分配され、前記クラストの厚さは、20~100μmの範囲内である、触媒において、前記担体は、押出物の形態にあり、165~250m2/gの範囲内の比表面積を含むことを特徴とする触媒に関連する。
a) 酸化パラジウムまたは水酸化パラジウムの水性溶液を調製する工程;
b) 前記溶液を、押出物の形態にあり165~250m2/gの範囲内の比表面積を有する多孔質担体上に含浸させる工程;
c) 場合による、工程b)から得られた含浸済み多孔質担体を熟成に付して、触媒前駆体を得る工程;
d) 工程b)またはc)から得られた触媒前駆体を、70℃~200℃の範囲内の温度で乾燥させる工程;
e) 工程d)から得られた触媒前駆体を、300℃~500℃の範囲内の温度で焼成する工程;
f) 場合による、工程e)から得られた焼成済み触媒を、還元ガスとの接触による還元処理に付す工程
を含む、方法に関連する。
以下、化学元素の族は、CAS分類に従って提供される(CRC Handbook of Chemistry and Physics,CRC pressによる出版,編集長D.R. Lide,第81版,2000-2001)。例として、CAS分類における第VIIIB族は、新IUPAC分類の列8、9および10からの金属に対応する。
(粒子の金属分散(D))
粒子の分散は、無次元量であり、しばしば、百分率として表される。分散は、粒子がより小さくなるにしたがってより大きくなる。それは、R. Van HardeveldおよびF. Hartogによる出版物“The statistics of surface atoms and surface sites on metal crystals”, Surface Science 15, 1969, 189-230において定義される。
触媒の粒子中の元素についての分配プロファイルは、キャスタン・マイクロプローブ(Castaing microprobe)を用いて得られる。少なくとも30の分析ポイントが、ビードまたは押出物の径に沿って記録され、約10ポイントが活性元素(この場合パラジウム)のクラスト上にあり、約10が粒子の中央ポイント上にある。これは、
担体上の金属相の分配を分析するために、キャスタン・マイクロプローブ(または電子マイクロプローブマイクロアナリシス)によってクラストの厚さが測定される。用いられる機器は、CAMECA(登録商標) SX100であり、4元素を同時に分析するために4つの結晶モノクロメータを備えている。キャスタン・マイクロプローブを用いた分析のための技術は、高エネルギー電子線を用いた固体元素の励起後のその固体によって照射されたX線の検出からなる。この特徴付けの目的のために、触媒の粒子は、エポキシ樹脂ブロック内にはめ込まれる。これらのブロックは、ビーズまたは押出物の径を有する断面が得られるまで磨かれ、次いで、メタリックエバポレータにおいてカーボンを沈着させることによって金属化される。電子プローブは、5個のビーズまたは押出物の径に沿って走査され、固体の構成元素の平均の分配プロファイルが得られる。
r:粒子の半径;
y:粒子のエッジまでの距離;
x:積分変数(プロファイル上の位置)
である。
本発明の一実施形態において、触媒は、銀(Ag)も含む。パラジウム(Pd)-銀(Ag)の触媒は、キャスタン・マイクロプローブによって特徴付けられる。この分析により、金属Pd、Agの重量による局所濃度が提供される。
Q(y)Pd=粒子のエッジと、触媒粒子のエッジからの距離yとの間のパラジウムの濃度の合計(重量%)
Q(y)Ag=粒子のエッジと、触媒粒子のエッジからの距離yとの間の銀の濃度の合計(重量%)
Q(r)Pd=触媒粒子中のパラジウムの全含有率(重量%)
Q(r)Ag=触媒粒子中の銀の全含有率(重量%)
である。
本発明によると、触媒は、粒子状の多孔質担体を含み、その上に、パラジウム、場合によっては、銀が沈着させられ、場合により、アルカリおよびアルカリ土類によって構成される群から選択される少なくとも1種の金属が沈着させられる。
本発明は、触媒の調製方法にも関する。パラジウムの溶液の担体上への沈着は、当業者に知られている技術のいずれかを用いて行われてよい。好ましくは、パラジウム溶液の沈着には、コロイド方法が用いられる。
a) パラジウムの前駆体を含有する水性溶液、好ましくは、水性相中の酸化パラジウムまたは水酸化パラジウムのコロイド懸濁液を調製する工程;
b) 前記溶液を、押出物の形態にあり比表面積が165~250m2/gの範囲内である多孔質担体上に含浸させる工程;
c) 場合による、工程b)から得られた含浸済み多孔質担体を熟成処理に付して、触媒前駆体を得る工程;
d) 工程b)またはc)から得られた触媒前駆体を、70℃~200℃の範囲内の温度で乾燥させる工程;
e) 工程d)から得られた触媒前駆体を、300℃~500℃の範囲内の温度で焼成する工程;
f) 場合による、工程e)から得られた乾燥済み触媒を、還元ガスと接触させることによる還元処理に付す工程
を含む。
コロイド懸濁液は、一般的に、水性媒体中のパラジウムカチオンの加水分解によって得られ、これによる結果として、懸濁液中のパラジウムの酸化物または水酸化物の粒子の形成がもたらされる。
工程a)において調製されたコロイド懸濁液は、次いで、担体に含浸させられる。
含浸の後、含浸済み担体は、一般的に、湿潤状態において、0.5~40時間、好ましくは1~30時間にわたって熟成させられる。
触媒前駆体は、一般的に、含浸の間に導入された水の全てまたは一部を除去するように、好ましくは50℃~250℃の範囲内、より好ましくは70℃~200℃の範囲内の温度で乾燥させられる。乾燥期間は、0.5時間~20時間の範囲内である。
乾燥処理の後、触媒は、一般的に、燃焼空気中、好ましくはメタンの燃焼からの空気であって、燃焼空気の重量(kg)当たり40~80グラムの水、5容積%~15容積%の範囲内の含有率の酸素および4容積%~10容積%の範囲内の含有率のCO2を含む空気中で焼成される。焼成温度は、一般的には250℃~900℃の範囲内、好ましくは約300℃~約500℃の範囲内である。焼成期間は、一般的に0.5時間~5時間の範囲内である。
触媒は、一般的には還元される。この工程は、好ましくは、還元ガスの存在下に、現場内(in situ)、すなわち、接触変換が行われる反応器内、または現場外(ex situ)のいずれかで行われる。この工程が行われる際の温度は、好ましくは80℃~180℃の範囲内、より好ましくは100℃~160℃の範囲内である。
本発明による触媒は、有機化合物の変換を含む方法において用いられてよい。それ故に、本発明による触媒は、芳香族、ケトン、アルデヒド、酸またはニトロの基を含む化合物の水素化、一酸化炭素からC1-C6アルコール、メタノールまたはジメチルエーテルへの水素化のための反応、異性化または水素化異性化の反応、水素化分解反応、特に、炭素-炭素結合の切断または形成を含む反応を含む方法において用いられてよい。
炭化水素の転化のための方法、例えば、水蒸気分解または接触分解は、高温で操作され、多種多様の不飽和分子、例えば、エチレン、プロピレン、直鎖ブテン、イソブテン、ペンテン並びに約15個までの炭素原子を含有する不飽和分子を生じさせる。
水蒸気分解により、主として、エチレン、プロピレン、C4留分並びに水蒸気分解済みガソリンが生じる。水蒸気分解済みガソリンは、熱分解ガソリンとしても知られている。
パラフィン 8-12
芳香族化合物 58-62
モノオレフィン 8-10
ジオレフィン 18-22
硫黄 20-300ppm
を(重量%として)有する。
以下に提示される実施例は、本発明による触媒の選択的水素化についての触媒活性における改善を実証することを目的とする。実施例1~3および7は、本発明に合致していない触媒の調製方法に関連し、実施例4、5および6は、本発明に合致する触媒の調製方法に関連する。実施例8は、選択的水素化反応におけるこれらの触媒の適用に関連する。
この実施例において、担体の比表面積は、本発明による触媒のものより低く(すなわち、165m2/g未満)、担体の形状は、本発明に合致していなかった(担体は、ビードタイプのものであった)。
この実施例において、担体の比表面積は、本発明に合致する触媒のものより低く(すなわち、165m2/g未満)、担体の形状は、本発明に合致していなかった(担体は、ビードタイプのものであった)。
この実施例において、比表面積は、本発明に合致していたが、担体の形状は、本発明に合致していなかった(担体は、ビードタイプのものであった)。
この実施例において、多孔質担体の比表面積は、本発明に合致し(182m2/g)、多孔質担体の形状は、本発明に合致していた(3葉タイプの押出物で、約3~6mmを中心とする平均長を有する)。
この実施例において、多孔質担体の比表面積は、本発明に合致しており(210m2/g)、多孔質担体の形状は、本発明に合致していた(3葉タイプの押出物で、約3~6mmを中心とする平均長を有する)。
この実施例において、多孔質担体の比表面積は、本発明に合致しており(200m2/g)、多孔質担体の形状は、本発明に合致していた(円筒タイプの押出物で、約2~4mmを中心とする平均長を有する)。
この実施例において、担体の比表面積は、本発明に合致する触媒のものより高かった(すなわち、250m2/g超)が、担体の形状は、本発明に合致していた(担体は、4葉タイプのもので、約3~5mmを中心とする平均長を有していた)。
スチレン-イソプレン混合物の接触水素化の試験をSの存在下に行った。
Claims (10)
- パラジウムと、シリカ、アルミナおよびシリカ-アルミナによって構成される群から選択される少なくとも1種の耐火性酸化物を含む多孔質担体とを含む選択的水素化触媒であって、触媒中のパラジウムの含有率は、全触媒重量に対して0.01重量%~2重量%の範囲内であり、パラジウムの最低80重量%は、前記担体の周囲におけるクラスト中に分配され、前記クラストの厚さは、20~100μmの範囲内であり、前記担体は、整数値3および4によって構成される群から選択される個数の葉を含む断面を含む押出物状の形態にあり、165~250m2/gの範囲内の比表面積であることを特徴とする選択的水素化触媒。
- 前記多孔質担体は、2~10mmの範囲内の長さhを含む押出物状の形態にあることを特徴とする請求項1に記載の選択的水素化触媒。
- 前記担体の比表面積は、180~220m2/gの範囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載の選択的水素化触媒。
- 前記多孔質担体は、アルミナであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒。
- 担体は、2~50nmの範囲内の細孔径を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒。
- 銀をさらに含み、その含有率は、全触媒重量に対する銀の重量で0.02%~3%の範囲内であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒。
- アルカリおよびアルカリ土類によって構成される群から選択される少なくとも1種の金属を含むことを特徴とする請求項1~6のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒。
- 請求項1~7のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒の調製方法であって、以下の工程:
a) 酸化パラジウムまたは水酸化パラジウムの水性溶液を調製する工程;
b) 前記溶液を、165~250m2/gの範囲内の比表面積を有する押出物状の形態にある多孔質担体上に含浸させる工程;
c) 場合による、工程b)から得られた含浸済み多孔質担体を熟成に付して、触媒前駆体を得る工程;
d) 工程b)またはc)から得られた触媒前駆体を、70℃~200℃の範囲内の温度で乾燥させる工程;
e) 工程d)から得られた触媒前駆体を、300℃~500℃の範囲内の温度で焼成する工程;
f) 場合による、工程e)から得られた焼成済み触媒を、還元ガスとの接触による還元処理に付す工程
を含む、方法。 - 工程a)において、酸化パラジウムまたは水酸化パラジウムのコロイド懸濁液を水相で調製する、請求項8に記載の方法。
- 供給原料を、請求項1~7のいずれか1つに記載の選択的水素化触媒または請求項8または9により調製された選択的水素化触媒と接触させる工程を含む選択的水素化方法であって、前記供給原料は、水蒸気分解および/または接触分解からのC3留分、C4留分、またはC5留分によってまたは水蒸気分解済みのガソリンによって構成される群から選択される、方法。
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