JP7178788B2 - Fluid catalytic cracking catalyst matrix, fluid catalytic cracking catalyst, and method for producing fluid catalytic cracking catalyst matrix and fluid catalytic cracking catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、炭化水素油の流動接触分解に用いる流動接触分解用触媒の技術分野に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of fluid catalytic cracking catalysts used for fluid catalytic cracking of hydrocarbon oils.
製油所における残油処理比率の増加を背景として、より効率的に残油処理を行うことが可能な流動接触分解（ＲＦＣＣ：Residual Fluid Catalyst Cracking）用触媒（「ＲＦＣＣ触媒」ともいう）の改良は急務の課題である。数ある課題の中でも、常圧蒸留残油などの重質炭化水素油留分（「ボトム留分」ともいう）の転化率向上は、付加価値の低い重質留分を、例えばガソリンやオレフィンといった付加価値の高い軽質留分に転化させるという目的において非常に重要度が高い。 With the increase in the residual oil processing ratio in refineries, the improvement of the catalyst for fluid catalytic cracking (RFCC: Residual Fluid Catalyst Cracking) (also called "RFCC catalyst") that can process residual oil more efficiently This is an urgent issue. Among the many challenges, improving the conversion rate of heavy hydrocarbon oil fractions (also called “bottom fractions”) such as atmospheric distillation residue is essential for converting low-value-added heavy fractions, such as gasoline and olefins. It is very important for the purpose of converting to light fractions with high added value.
このようなボトム留分の転化率向上に加えて、接触分解反応におけるコーク生成量の低減も重要な課題であり、コーク生成量を抑えたうえで、最大限のボトム留分の分解能力が求められている。 In addition to improving the conversion rate of the bottom fraction, reducing the amount of coke produced in the catalytic cracking reaction is also an important issue. It is
一方、ＲＦＣＣ触媒は、固体酸であるゼオライトを含み、流動状態で用いる際の耐摩耗性を持たせるためなど、種々の目的でマトリックスが添加される。一般的なマトリックスとしては、炭化水素油の分解活性を持つアルミナや、ゼオライトと他のマトリックスを結合させるバインダーなどが挙げられる。
ＲＦＣＣ触媒におけるボトム留分の転化率向上や、コーク生成量の低減には、マトリックスの活性向上も重要な観点となる。
On the other hand, the RFCC catalyst contains zeolite, which is a solid acid, and a matrix is added for various purposes, such as providing abrasion resistance when used in a fluid state. Common matrices include alumina, which has cracking activity for hydrocarbon oils, and binders that bind zeolite to other matrices.
Improving the activity of the matrix is also an important point of view for improving the conversion rate of the bottom fraction in the RFCC catalyst and reducing the amount of coke produced.
これらの要求に応えるべく、従来、様々な技術が提案されている。（たとえば、特許文献１～３）。
ここで特許文献４には、ゼオライト、カオリンなどの粘土、アルミナやバインダー物質を含むＦＣＣ触媒の触媒前駆体混合物に、添加剤としてジルコニウム（Ｚｒ）の化合物を添加する技術が記載されている。しかしながら特許文献４には、マトリックスに着目してその活性を向上させる技術は記載されていない。
In order to meet these demands, conventionally, various techniques have been proposed. (For example, Patent Documents 1 to 3).
Here, Patent Document 4 describes a technique of adding a compound of zirconium (Zr) as an additive to a catalyst precursor mixture of an FCC catalyst containing clay such as zeolite and kaolin, alumina and a binder material. However, Patent Document 4 does not describe a technique for improving the activity of the matrix by paying attention to it.
本発明は、重質炭化水素油留分の分解能力が高く、コークの生成量抑えることが可能な流動接触分解触媒用マトリックス、及び流動接触分解用触媒、並びに、流動接触分解触媒用マトリックス、及び流動接触分解用触媒の製造方法を提供する。 The present invention provides a fluid catalytic cracking catalyst matrix, a fluid catalytic cracking catalyst, a fluid catalytic cracking catalyst matrix, and a fluid catalytic cracking catalyst matrix that has a high ability to crack heavy hydrocarbon oil fractions and is capable of suppressing the amount of coke produced. A method for producing a fluid catalytic cracking catalyst is provided.
第１の発明は、チタン含有成分、及び、ジルコニウム、イットリウムおよびニオブからなる金属群から選択された少なくとも１つの金属を含む第３の金属含有成分を表面に担持したアルミナ粒子からなる流動接触分解触媒用マトリックスであって、前記マトリックス中のチタン含有成分、及び第３の金属含有成分の総含有量が、チタニア換算、及び第３の金属成分の酸化物換算で１．０～２０質量％の範囲内にあり、前記チタン含有成分と、前記第３の金属含有成分との含有量比が、チタニア／第３の金属成分酸化物換算比で、１００～０．１の範囲内であり、前記アルミナ粒子の酸量が０．７０５～０．８５ｍｍｏｌ／ｇの範囲内にあり、前記アルミナ粒子の比表面積が２００～４５０ｍ２／ｇの範囲内にあることを特徴とする流動接触分解触媒用マトリックスである。 A first invention is a fluid catalytic cracking catalyst consisting of alumina particles carrying on the surface a titanium-containing component and a third metal-containing component containing at least one metal selected from the group of metals consisting of zirconium, yttrium and niobium. wherein the total content of the titanium-containing component and the third metal-containing component in the matrix is in the range of 1.0 to 20% by mass in terms of titania and oxide of the third metal component wherein the content ratio of the titanium-containing component and the third metal-containing component is in the range of 100 to 0.1 in terms of titania/third metal component oxide, and the alumina A matrix for a fluid catalytic cracking catalyst, characterized in that the acid content of the particles is in the range of 0.70 5 to 0.85 mmol/g, and the specific surface area of the alumina particles is in the range of 200 to 450 m 2 /g. is.
前記第１の発明は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ｉ）前記アルミナ粒子の前記表面には、チタニア、及び第３の金属成分の酸化物が担持されていること。
The first invention may have the following features.
(i ) Titania and an oxide of a third metal component are supported on the surface of the alumina particles .
第２の発明は、第１の発明に係る流動接触分解触媒用マトリックスを含有するマトリックス成分と、増量剤とを含むことを特徴とする流動接触分解用触媒である。 A second invention is a fluid catalytic cracking catalyst comprising a matrix component containing the matrix for a fluid catalytic cracking catalyst according to the first invention, and an extender.
前記第２の発明は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ｉｉ）前記流動接触分解用触媒は、前記流動接触分解触媒用マトリックス以外のマトリックス成分としてシリカ系またはアルミナ系のバインダーを含むこと。前記流動接触分解用触媒は、前記ゼオライト粒子の含有量が１５～５０質量％の範囲内、前記流動接触分解触媒用マトリックスの含有量が０．１～２０質量％の範囲内であること。前記チタン含有成分、及び第３の金属含有成分の総含有量が、チタニア換算、及び第３の金属成分の酸化物換算で０．０１～１０．０質量％の範囲内にあること。
（ｉｉｉ）水銀圧入法にて測定した細孔容積が０．２５～０．４５ｍｌ／ｇの範囲内にあること。比表面積が１８０～３２０ｍ２／ｇの範囲内にあること。見掛けかさ密度が０．６８ｇ／ｍｌ以上であること。
The second invention may have the following features.
( ii ) The fluid catalytic cracking catalyst should contain a silica-based or alumina-based binder as a matrix component other than the fluid catalytic cracking catalyst matrix. In the fluid catalytic cracking catalyst, the content of the zeolite particles is in the range of 15 to 50% by mass, and the content of the matrix for the fluid catalytic cracking catalyst is in the range of 0.1 to 20% by mass. The total content of the titanium-containing component and the third metal-containing component is in the range of 0.01 to 10.0% by mass in terms of titania and oxide of the third metal component.
( iii ) Pore volume measured by mercury porosimetry is in the range of 0.25 to 0.45 ml/g. The specific surface area should be within the range of 180 to 320 m 2 /g. An apparent bulk density of 0.68 g/ml or more.
第３の発明は、第１の発明に係る流動接触分解触媒用マトリックスを製造する方法であって、
アルミナ粒子の前駆体物質を含むスラリーに、チタン含有溶液、及び、前記第３の金属を含有する第３の金属成分含有溶液を混合して、アルミナマトリックススラリーを調製する調製工程と、
前記アルミナマトリックススラリー中で、前記前駆体物質の表面にチタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持させる担持工程と、を含むことを特徴とする流動接触分解触媒用マトリックスの製造方法である。
A third invention is a method for producing a matrix for a fluid catalytic cracking catalyst according to the first invention,
a preparation step of mixing a slurry containing a precursor material of alumina particles with a titanium-containing solution and a third metal component-containing solution containing the third metal to prepare an alumina matrix slurry;
a step of supporting a titanium-containing component and a third metal component-containing component on the surface of the precursor material in the alumina matrix slurry. be.
前記第３の発明は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ｉｖ）前記スラリーは、アルミニウムの水酸化物、酸化物、オキシ水酸化物からなる前駆体群から選択された少なくとも１つの前記前駆体物質を含むこと。
（ｖ）前記担持工程では、前記アルミナマトリックススラリーを６０～１２０℃の範囲内の温度に０．５～７時間の範囲内に保持すること。
（ｖｉ）前記担持工程後のアルミナマトリックススラリーを、さらに乾燥する乾燥工程を含むこと。
The third invention may have the following features.
(iv) said slurry contains at least one said precursor material selected from the group of precursors consisting of hydroxides, oxides and oxyhydroxides of aluminum;
(v ) in the supporting step, the alumina matrix slurry is maintained at a temperature within the range of 60 to 120° C. for 0.5 to 7 hours;
( vi ) including a drying step of further drying the alumina matrix slurry after the supporting step;
第４の発明は、ゼオライト粒子と、前記流動接触分解触媒用マトリックスの製造方法にて得られたアルミナマトリックススラリーまたは前駆体物質の粒子を含むマトリックスと、増量剤と、を混合して、触媒スラリーを調製する触媒調製工程と、
前記触媒スラリーを乾燥・加熱する乾燥・加熱工程と、を含むことを特徴とする流動接触分解用触媒の製造方法である。
In a fourth aspect of the invention, zeolite particles, alumina matrix slurry obtained by the method for producing a matrix for a fluid catalytic cracking catalyst or a matrix containing particles of a precursor material, and an extender are mixed to obtain a catalyst slurry. A catalyst preparation step of preparing
and a drying and heating step of drying and heating the catalyst slurry.
前記第４の発明は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ｖｉｉ）前記乾燥・加熱工程は、１５０～６００℃の範囲内の温度に調整された酸化雰囲気下での触媒の焼成を含むこと。
The fourth invention may have the following features.
( vii ) The drying and heating step includes calcining the catalyst in an oxidizing atmosphere adjusted to a temperature within the range of 150-600°C.
本発明によれば、流動接触分解触媒用マトリックスは、アルミナ粒子にチタン含有成分、及び第３の金属含有成分が担持されているので、流動接触分解のマトリックス成分として用いたとき、重質炭化水素油留分の転化率が高く、コークの生成量を抑えた流動接触分解反応を進行させることができる。 According to the present invention, the matrix for fluid catalytic cracking catalyst has a titanium-containing component and a third metal-containing component supported on alumina particles, so when used as a matrix component for fluid catalytic cracking, heavy hydrocarbons The conversion rate of the oil fraction is high, and the fluidized catalytic cracking reaction can be progressed while suppressing the amount of coke produced.
本発明の実施の形態は、流動接触分解触媒用マトリックス、及びこれを含有する流動接触分解用触媒（以下「本例触媒」という）であり、以下に本例触媒及びその製造方法の実施の形態について詳述する。 An embodiment of the present invention is a fluid catalytic cracking catalyst matrix and a fluid catalytic cracking catalyst containing the same (hereinafter referred to as "present example catalyst"). Embodiments of the present example catalyst and a method for producing the same are described below. will be described in detail.
［流動接触分解触媒用マトリックス］
本例触媒にはマトリックスとしてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子が含まれ、活性を付与する。アルミナは、接触分解反応における炭化水素油の粗分解に寄与していると考えられている。
マトリックスとして用いられるアルミナ粒子としては、酸点を有する固体酸である活性アルミナを例示することができる。固体酸は、触媒が使用される温度領域において固体酸性を示すものであり、酸量の確認は、アンモニアを用いた昇温脱離（ＮＨ３－ＴＰＤ：Temperature Programmed Desorption）法や、アンモニア又はピリジンを用いるin situ ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外線吸収スペクトル）法などにより確認できる。
[Matrix for fluid catalytic cracking catalyst]
The catalyst of this example contains alumina (Al 2 O 3 ) particles as a matrix to impart activity. Alumina is believed to contribute to the crude cracking of hydrocarbon oils in catalytic cracking reactions.
As the alumina particles used as the matrix, activated alumina, which is a solid acid having acid sites, can be exemplified. A solid acid exhibits solid acidity in the temperature range in which the catalyst is used, and confirmation of the acid amount is performed by a temperature programmed desorption (NH 3 -TPD: Temperature Programmed Desorption) method using ammonia, ammonia or pyridine. can be confirmed by an in situ FTIR (Fourier transform infrared absorption spectrum) method using .
例えばＮＨ３－ＴＰＤ法は、測定対象の試料を真空雰囲気下で加熱保持し、所定時間経過後にアンモニアガスを吸着させ、その際に発生する吸着熱を測定し、その吸着熱からアンモニア吸着量を測定することにより、固体酸量を算出する手法である。より、詳細には特許第３７８４８５２号の実施例１の手法に準じて吸着熱を測定する場合を例示することができる。 For example, in the NH 3 -TPD method, a sample to be measured is heated and held in a vacuum atmosphere, and after a predetermined time has elapsed, ammonia gas is adsorbed. This is a method of calculating the amount of solid acid by measuring. More specifically, the case of measuring the heat of adsorption according to the method of Example 1 of Japanese Patent No. 3784852 can be exemplified.
本例のアルミナ粒子は、活性を向上させる成分としてチタンを含有する成分、及び第３の金属を含有する成分が担持されている。好適なチタン含有成分の担持例として、アルミナ粒子の表面に、担持法によりチタニア（ＴｉＯ２）が担持されている。また、アルミナ粒子の表面に、アルミニウムとチタンとを含む複合酸化物が担持されていてもよい。
チタン含有成分が担持されたアルミナ粒子は、単一粒子であってもよいし、複数の単一粒子の凝集体であってもよい。
The alumina particles of this example carry a component containing titanium as a component for improving activity and a component containing a third metal. As a preferred example of supporting a titanium-containing component, titania (TiO 2 ) is supported on the surface of alumina particles by a supporting method. A composite oxide containing aluminum and titanium may be supported on the surface of the alumina particles.
The titanium-containing component-supported alumina particles may be a single particle or an aggregate of a plurality of single particles.
また、前記第３の金属含有成分は、ジルコニウム、イットリウムおよびニオブからなる金属群から選択された少なくとも１つの金属を含有する。
例えば第３の金属含有成分がジルコニウム含有成分の場合、ジルコニウム含有成分の担持例として、アルミナ粒子の表面に、既述のチタン含有成分（例えばチタニア）と共に、担持法によりジルコニア（ＺｒＯ２）が担持されている。また、アルミナ粒子の表面に、既述のチタン含有成分と共に、アルミニウムとジルコニウムとを含む複合酸化物が担持されていてもよい。
Also, the third metal-containing component contains at least one metal selected from the group of metals consisting of zirconium, yttrium and niobium.
For example, when the third metal-containing component is a zirconium-containing component, as an example of supporting the zirconium-containing component, zirconia (ZrO 2 ) is supported on the surface of alumina particles together with the titanium-containing component (for example, titania) described above by a supporting method. It is Further, a composite oxide containing aluminum and zirconium may be carried on the surfaces of the alumina particles together with the titanium-containing component described above.
例えばアルミナとチタニア、既述の金属群に挙げたジルコニウム、イットリウムおよびニオブの酸化物（第３の金属成分の酸化物）とを比較すると、チタニアや第３の金属成分の酸化物の方が単位質量あたりの酸量は多い。一方で、アルミナ粒子と比較して、チタニア粒子や第３の金属成分の酸化物の粒子は比表面積が小さいため、チタニアや第３の金属成分の酸化物単体を活性マトリックスとして添加しても、炭化水素油の粗分解活性を十分に得ることが困難となるおそれがある。
そこで、単体のチタニアや第３の金属成分の酸化物と比較して比表面積が大きく、且つ、それ自体も固体酸としての活性を有するアルミナ粒子の表面に、チタニアなどのチタン含有成分、第３の金属成分の酸化物などの第３の金属含有成分を分散担持することにより、活性マトリックスとしてのアルミナ粒子の活性を向上させることができる。
For example, when alumina and titania are compared with the oxides of zirconium, yttrium and niobium (third metal component oxides) listed in the metal group mentioned above, titania and the oxides of the third metal component are the unit The amount of acid per mass is large. On the other hand, titania particles and oxide particles of the third metal component have a smaller specific surface area than alumina particles. It may be difficult to obtain sufficient crude cracking activity for hydrocarbon oils.
Therefore, a titanium -containing component such as titania, a third By dispersing and supporting a third metal-containing component such as an oxide of the metal component in (1), the activity of the alumina particles as an active matrix can be improved.
アルミナ粒子中のチタン含有成分、及び第３の金属含有成分の総含有量は、ＴｉＯ２換算、及び第３の金属成分の酸化物換算で１～２０質量％の範囲内、好ましくは５～１５質量％の範囲内である。また、チタン含有成分と、第３の金属含有成分との含有量比が、チタニア／第３の金属成分酸化物換算比で、１００～０．１、好ましくは５０～０．５の範囲内である。さらに、既述のＮＨ３－ＴＰＤ法を用いた場合において、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子の酸量は０．４０～０．８５ｍｍｏｌ／ｇの範囲内、好ましくは０．４５～０．８０ｍｍｏｌ／ｇの範囲内である。さらに、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子の比表面積（ＳＡ：Specific surface Area）は、真空排気しながら５００℃で１時間熱処理したアルミナ粒子（ジルコニウム含有成分を担持したもの）に対して、窒素ガスを吸着させ、ＢＥＴ法により比表面積（ｍ2／ｇ）を算出したものであり、２００～４５０ｍ２／ｇの範囲内、好ましくは２５０～４００ｍ２／ｇの範囲内である。
アルミナ粒子に対して、直接、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持する手法を採用し、その担持量を変化させることにより、活性マトリックスであるアルミニウム粒子の酸量、比表面積などを調整することが可能となる。
The total content of the titanium-containing component and the third metal-containing component in the alumina particles is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 5 to 15, in terms of TiO 2 and oxide of the third metal component. It is within the range of % by mass. In addition, the content ratio of the titanium-containing component and the third metal-containing component is in the range of 100 to 0.1, preferably 50 to 0.5, in terms of titania/third metal component oxide. be. Furthermore, when the above-mentioned NH 3 -TPD method is used, the acid amount of the alumina particles supporting the titanium-containing component and the third metal-containing component is in the range of 0.40 to 0.85 mmol/g, preferably is in the range of 0.45-0.80 mmol/g. Furthermore, the specific surface area (SA: Specific surface area) of the alumina particles supporting the titanium-containing component and the third metal-containing component was determined by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour while evacuating the alumina particles (supporting the zirconium-containing component The specific surface area (m 2 /g) is calculated by the BET method after nitrogen gas is adsorbed on the material), and is within the range of 200 to 450 m 2 /g, preferably 250 to 400 m 2 /g. is within.
By adopting a method of directly supporting a titanium-containing component and a third metal-containing component on alumina particles, and changing the supported amount, the acid amount, specific surface area, etc. of the aluminum particles, which are the active matrix, can be changed. Adjustment is possible.
本発明に係る流動接触分解触媒用マトリックスは、流動接触分解触媒の中に添加されると、すなわち後述するように流動接触分解触媒のマトリックス成分として使用すると、流動接触分解において、ボトム分解能を高め、コークの析出量を低減させることができる。
本発明に係る流動接触分解触媒用マトリックスには、少量のアンモニウム塩、アルカリ金属（たとえばナトリウム）またはその塩などが含まれていてもよい。
When the matrix for a fluid catalytic cracking catalyst according to the present invention is added into a fluid catalytic cracking catalyst, i.e., when used as a matrix component of a fluid catalytic cracking catalyst as described later, in fluid catalytic cracking, bottom decomposition is improved, The amount of coke deposition can be reduced.
The matrix for fluid catalytic cracking catalysts according to the present invention may contain small amounts of ammonium salts, alkali metals (eg sodium) or salts thereof, and the like.
[接触分解触媒の組成]
本例触媒は、マトリックスとしてのアルミナ粒子の他、ゼオライト粒子、増量剤及びその他の組成物を含む。
[Composition of catalytic cracking catalyst]
The example catalyst contains alumina particles as a matrix, as well as zeolite particles, extenders and other compositions.
＜ゼオライト＞
本例触媒にはゼオライト（結晶性アルミナシリケート）粒子が含まれる。ゼオライトは、接触分解プロセス、特に流動接触分解プロセスにて炭化水素油に対する接触分解活性を持つゼオライトであれば、特段の限定はない。例えば、フォージャサイトゼオライト、ＺＳＭゼオライト、βゼオライト、モルデナイトゼオライト、天然ゼオライトから選択された１種、または２種以上のゼオライトを含むことができる。好適には流動接触分解用触媒は、合成フォージャサイトゼオライトであるＵＳＹ型（Ultra-Stable Y-type）ゼオライトを含むことが望ましい。ゼオライトに含まれるカチオンは部分的に多価のカチオンであるランタンイオン（Ｌａ３＋）、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）などとイオン交換されたものであってもよい。例えばＮａＵＳＹ型ゼオライト中にカチオンとして含まれるナトリウムイオンを希土類元素であるランタンイオンとイオン交換し、ソーダレベルを低減したＲＥＵＳＹ型（Rare Earth Ultra-Stable Y-type）ゼオライトを挙げることもできる。
<Zeolite>
The example catalyst contains zeolite (crystalline aluminosilicate) particles. The zeolite is not particularly limited as long as it has catalytic cracking activity for hydrocarbon oils in a catalytic cracking process, particularly a fluidized catalytic cracking process. For example, one or more zeolites selected from faujasite zeolite, ZSM zeolite, beta zeolite, mordenite zeolite, and natural zeolite can be included. Preferably, the fluid catalytic cracking catalyst comprises a USY-type (Ultra-Stable Y-type) zeolite, which is a synthetic faujasite zeolite. The cations contained in the zeolite may be partially ion-exchanged with multivalent cations such as lanthanum ions (La 3+ ) and calcium ions (Ca 2+ ). For example, REUSY type (Rare Earth Ultra-Stable Y-type) zeolite in which sodium ions contained as cations in NaUSY type zeolite are ion-exchanged with lanthanum ions, which are rare earth elements, to reduce the soda level.
＜バインダー＞
さらに本例触媒は、マトリックス成分としてバインダー（結合剤）を含んでいてもよい。バインダーは、マトリックス成分の一部を構成すると共に、ゼオライトと他のマトリックス成分とを結合する機能を有する。
バインダーとしては、アルミナ系バインダー及びシリカ系バインダーのいずれを用いることもできる。
<Binder>
Furthermore, the catalyst of this example may contain a binder as a matrix component. The binder constitutes a part of the matrix component and has the function of binding zeolite and other matrix components.
As the binder, either an alumina-based binder or a silica-based binder can be used.
アルミナ系バインダーは、マトリックス成分中のアルミナとして検出される。アルミナ系バインダーには、塩基性塩化アルミニウム（［Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６-ｎ］ｍ（但し、０＜ｎ＜６、ｍ≦１０）））、ジブサイト、バイアライト、ベーマイト、ベントナイト、結晶性アルミナなどを酸溶液中に溶解させた粒子、ベーマイトゲル、無定形のアルミナゲルを水溶液中に分散させた粒子、アルミナゾルから少なくとも１種選択したアルミナ系バインダーを用いることができる。 Alumina-based binders are detected as alumina in the matrix component. Alumina-based binders include basic aluminum chloride ([Al 2 (OH) n Cl 6-n ] m (where 0<n<6, m≤10)), gibbsite, bayerite, boehmite, bentonite, crystal At least one alumina-based binder selected from particles obtained by dissolving polyalumina in an acid solution, boehmite gel, particles obtained by dispersing amorphous alumina gel in an aqueous solution, and alumina sol can be used.
一方、シリカ系バインダーは、マトリックス成分中のシリカとして検出される。シリカ系バインダーには、シリカヒドロゾル、水ガラス（ケイ酸ナトリウム）、ケイ酸液から少なくとも１種選択したシリカ系バインダーを用いることができる。
ここでシリカヒドロゾルは水ガラスから作製することができる。例えば、ＳｉＯ２濃度が１０～１５質量％のシリカゾルは、ＳｉＯ２濃度が１２～２３質量％の水ガラスに対し、濃度２０～３０質量％の硫酸を連続的に加えて調製することができる。
On the other hand, silica-based binders are detected as silica in the matrix component. As the silica-based binder, at least one silica-based binder selected from silica hydrosol, water glass (sodium silicate), and silicic acid solution can be used.
The silica hydrosol here can be made from water glass. For example, a silica sol having a SiO 2 concentration of 10 to 15 mass % can be prepared by continuously adding sulfuric acid having a concentration of 20 to 30 mass % to water glass having a SiO 2 concentration of 12 to 23 mass %.
＜増量剤＞
前記増量剤としては、たとえばカオリン、ベントナイト、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイトなどの粘土または粘土鉱物が挙げられ、好ましくはカオリンが挙げられる。
＜添加物＞
前述のゼオライト粒子、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子、アルミナ系またはシリカ系バインダー、増量剤に加え、本例触媒は、他のマトリックス成分として、種々の添加物を添加することができる。添加物としては、活性マトリックス成分、メタルトラップ剤を例示することができる。活性マトリックス成分としては、シリカ－アルミナ、シリカ－マグネシア、アルミナ－マグネシア、シリカ－マグネシア－アルミナなどの固体酸を有する物質が挙げられる。メタルトラップ剤としては、アルミナ粒子、リン－アルミナ粒子、結晶性カルシウムアルミネート、セピオライト、チタン酸バリウム、スズ酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マンガン、マグネシア、マグネシア－アルミナなどが例示される。
<Bulking agent>
Examples of the bulking agent include clays or clay minerals such as kaolin, bentonite, kaolinite, halloysite and montmorillonite, preferably kaolin.
<Additives>
In addition to the aforementioned zeolite particles, titanium-containing component, and alumina particles carrying a third metal-containing component, an alumina-based or silica-based binder, and an extender, the catalyst of this example contains various additives as other matrix components. can be added. Examples of additives include active matrix components and metal trapping agents. Active matrix components include materials with solid acids such as silica-alumina, silica-magnesia, alumina-magnesia, silica-magnesia-alumina. Examples of metal trapping agents include alumina particles, phosphorus-alumina particles, crystalline calcium aluminate, sepiolite, barium titanate, calcium stannate, strontium titanate, manganese oxide, magnesia, and magnesia-alumina.
＜組成比＞
本例触媒は、以上に説明した、ゼオライト粒子、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子に加え、アルミナ系またはシリカ系のバインダー、増量剤や各種の添加物由来の物質を含み、その組成を一概に特定することは困難である。以下、本例触媒の典型的な組成例を挙げておく。
上述の各物質のうち、結晶性の物質であるゼオライトは、他のマトリックス成分から区別して検出することができる。本例触媒中には、１５～５０質量％ゼオライトが含まれる。好ましくは１５～４５質量％の範囲である。ゼオライトの含有量が１５質量％よりも少ないと、十分な接触分解活性を発揮することができない。一方、ゼオライトの含有量が５０質量％よりも多いと、接触分解活性が高くなりすぎてコークの析出量が多くなり、また結晶質のゼオライトの含有割合が多くなることに伴った耐摩耗性が低下の要因ともなる。
<Composition ratio>
In addition to the zeolite particles, the titanium-containing component, and the alumina particles supporting the third metal-containing component described above, the catalyst of the present example is an alumina-based or silica-based binder, an extender, and substances derived from various additives. It is difficult to specify the composition unconditionally. A typical composition example of the catalyst of this example is given below.
Among the above substances, zeolite, which is a crystalline substance, can be detected separately from other matrix components. The catalyst of this example contains 15 to 50% by mass of zeolite. It is preferably in the range of 15 to 45% by mass. If the zeolite content is less than 15% by mass, sufficient catalytic cracking activity cannot be exhibited. On the other hand, when the zeolite content is more than 50% by mass, the catalytic cracking activity becomes too high, the amount of coke precipitation increases, and the abrasion resistance accompanying the increase in the content of crystalline zeolite deteriorates. It is also a factor of decline.
また本例触媒には、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子が、アルミナ換算で０．１～２０質量％含まれる。好ましくは２～２０質量％の範囲である。この結果、当該アルミナ粒子に担持されたチタン含有成分、及び第３の金属含有成分は、チタニア換算、及び第３の金属成分の酸化物換算の総含有量として０．０１～１０．０質量％の範囲内、好ましくは０．０５～８．０質量％の範囲内の組成比で本例触媒中に含有される。チタン含有成分、及び第３の金属含有成分を担持したアルミナ粒子が０．１質量％よりも少ないと、マトリックスとしての触媒性能が十分得られない可能性がある。一方、前記アルミナ粒子の含有量が２０質量％よりも多いと、主要な活性成分であるゼオライトの含有量が低くなり、分解活性が不十分になる事や、かさ密度が低下する可能性がある。 Further, the catalyst of this example contains 0.1 to 20% by mass of alumina particles supporting the titanium-containing component and the third metal-containing component in terms of alumina. It is preferably in the range of 2 to 20% by mass. As a result, the titanium-containing component supported on the alumina particles and the third metal-containing component have a total content of 0.01 to 10.0% by mass in terms of titania and oxide of the third metal component. , preferably in the range of 0.05 to 8.0% by mass. If the amount of alumina particles supporting the titanium-containing component and the third metal-containing component is less than 0.1% by mass, sufficient catalytic performance as a matrix may not be obtained. On the other hand, if the content of the alumina particles is more than 20% by mass, the content of zeolite, which is the main active ingredient, is low, and cracking activity may become insufficient, and bulk density may decrease. .
これらに加え、他のマトリックス成分であるバインダーとしてアルミナ系またはシリカ系のバインダーを採用した場合は、当該バインダー由来のアルミナまたはシリカが８．０～２５質量％、さらにその他のマトリックス成分である添加物として添加される粘土鉱物は２８～４５質量％含まれる。 In addition to these, when an alumina-based or silica-based binder is used as a binder that is another matrix component, 8.0 to 25% by mass of alumina or silica derived from the binder, and additives that are other matrix components 28 to 45% by mass of clay minerals added as
また増量剤は、１０～５０質量％、好ましくは１５～４０質量％の範囲である。さらに、添加剤としてメタルトラップ剤としてアルミナ粒子以外の成分を添加した場合は、メタルトラップ剤は２質量％を上限として含まれる。
また、前記バインダーに活性アルミナが含まれる場合、流動接触分解触媒中の活性アルミナの量はたとえば１～３０質量％、好ましくは５～２５質量％である。
本例触媒は、さらに希土類金属を含んでいてもよい。
そして合計として１００重量％となるように各組成物の含有量が調節される。
Also, the weighting agent is in the range of 10 to 50% by weight, preferably 15 to 40% by weight. Furthermore, when a component other than alumina particles is added as a metal trapping agent as an additive, the metal trapping agent is contained with an upper limit of 2% by mass.
Further, when the binder contains activated alumina, the amount of activated alumina in the fluid catalytic cracking catalyst is, for example, 1 to 30% by mass, preferably 5 to 25% by mass.
The catalyst of this example may further contain a rare earth metal.
The content of each composition is adjusted so that the total is 100% by weight.
そして、本例触媒の、後述する実施例で採用された方法で測定される平均粒子径は、たとえば４０～９０μｍ、好ましくは５０～８０μｍである。 The average particle size of the catalyst of this example measured by the method employed in the examples described later is, for example, 40 to 90 μm, preferably 50 to 80 μm.
[細孔容積]
例えば、以下の説明における細孔容積は、水銀の表面張力４８０ｄｙｎｅ／ｃｍ、接触角１５０°の条件を用いて水銀圧入法により測定した各細孔直径範囲における細孔容積の積算値である。
本例触媒は、細孔容積が０．２５～０．４５ｍｌ／ｇ、好適には０．２６～０．３５ｍｌ／ｇの範囲内にある。細孔容積が０．２５ｍｌ／ｇを下回ると、十分な接触分解活性が得られないおそれがある。また、細孔容積が０．４５ｍｌ／ｇを超える流動接触分解用触媒を製造することは困難である。
[Pore volume]
For example, the pore volume in the following description is the integrated value of the pore volume in each pore diameter range measured by mercury porosimetry using the conditions of surface tension of mercury of 480 dyne/cm and contact angle of 150°.
The catalyst of this example has a pore volume in the range of 0.25-0.45 ml/g, preferably 0.26-0.35 ml/g. If the pore volume is less than 0.25 ml/g, sufficient catalytic cracking activity may not be obtained. Moreover, it is difficult to produce a fluid catalytic cracking catalyst having a pore volume exceeding 0.45 ml/g.
[比表面積、見掛けかさ密度]
さらに、本例触媒の比表面積（ＳＡ）は、１８０～３２０ｍ２／ｇの範囲内、好ましくは２００～３００ｍ２／ｇの範囲内である。比表面積が１８０ｍ２／ｇよりも小さいと、短い接触時間で接触分解反応を十分に進行させることができないおそれがある。
また、本例触媒の見掛けかさ密度（ＡＢＤ：Apparatus Bulk Density）は、０．６８ｇ／ｍｌ以上が好ましい。この範囲よりかさ密度が小さいと、耐摩耗性が不十分となり、流動触媒として使用した場合、容易に粉化して触媒が飛散する要因とる事や流動性が不十分となるおそれが生じる。
[Specific surface area, apparent bulk density]
Furthermore, the specific surface area (SA) of the catalyst of the present invention is within the range of 180-320 m 2 /g, preferably within the range of 200-300 m 2 /g. If the specific surface area is less than 180 m 2 /g, there is a possibility that the catalytic cracking reaction cannot sufficiently proceed with a short contact time.
In addition, the apparent bulk density (ABD) of the catalyst of this example is preferably 0.68 g/ml or more. If the bulk density is lower than this range, the abrasion resistance becomes insufficient, and when used as a fluidized catalyst, the catalyst may be easily pulverized to cause the catalyst to scatter or the fluidity may become insufficient.
［流動接触分解触媒用マトリックスの製造方法］
＜工程（１）：調製工程＞
工程（１）では、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分が担持されるアルミナマトリックススラリーを調製する。
[Method for producing matrix for fluid catalytic cracking catalyst]
<Step (1): Preparation step>
In step (1), an alumina matrix slurry is prepared on which a titanium-containing component and a third metal-containing component are supported.
本例では、酸化雰囲気で焼成することによりアルミナ粒子となる前駆体物質である、例えばベーマイト（ＡｌＯＯＨ）の微粒子を含むスラリー（前駆体物質スラリー）に、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分となる溶液（チタン含有溶液、及び第３の金属成分含有溶液）を添加してアルミナマトリックススラリーを得る（本例では、「アルミナ」となっていない前駆体物質を含むスラリーについても「アルミナマトリックススラリー」という）。
アルミナ粒子の前駆体物質としては、アルミニウムを含む水酸化物、酸化物、オキシ水酸化物からなる前駆体群から少なくとも１つ選択されたものが好ましく、ベーマイトのほか、擬ベーマイトを用いることがより好ましい。該アルミニウムを含む水酸化物、酸化物、オキシ水酸化物は、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム,ポリ塩化アルミニウム、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムを溶解させた溶液から調製することができる。なお、本例では、チタン含有成分、及び第３の金属含有成分が担持される前の酸化アルミニウム（アルミナ）についても「前駆体物質」に含む。
In this example, a titanium-containing component and a third metal-containing component are added to a slurry (precursor material slurry) containing fine particles of, for example, boehmite (AlOOH), which is a precursor material that becomes alumina particles by firing in an oxidizing atmosphere. (a titanium-containing solution and a third metal component-containing solution) are added to obtain an alumina matrix slurry (in this example, a slurry containing a precursor material that is not "alumina" is also referred to as an "alumina matrix slurry ”).
As the precursor substance of the alumina particles, at least one selected from a group of precursors consisting of hydroxides, oxides and oxyhydroxides containing aluminum is preferable, and boehmite and pseudoboehmite are more preferably used. preferable. The hydroxide, oxide and oxyhydroxide containing aluminum can be prepared from a solution of aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, polyaluminum chloride, aluminum oxide or aluminum hydroxide. In this example, the "precursor substance" also includes aluminum oxide (alumina) before the titanium-containing component and the third metal-containing component are supported.
また、チタン含有溶液としては、チタン硫酸塩、チタン硝酸塩、チタン酢酸塩、チタン炭酸塩、チタン水酸化物塩、チタン塩化物塩などの各種チタン塩、酸化チタンを溶解させた溶液を例示することができる。
一方、第３の金属成分含有溶液としては、ジルコニウム、イットリウムおよびニオブからなる金属群から選択された少なくとも１つの金属の塩などを溶解させた溶液が用いられる。例えば第３の金属成分含有溶液としてジルコニウム含有溶液を用いる場合は、ジルコニウム硫酸塩、ジルコニウム硝酸塩、ジルコニウム酢酸塩、ジルコニウム炭酸塩、ジルコニウム水酸化物塩、ジルコニウム塩化物塩などの各種ジルコニウム塩、酸化ジルコニウムを溶解させた溶液を例示することができる。
また、第３の金属成分含有溶液としてイットリウム含有溶液を用いる場合としては、イットリウム硫酸塩、イットリウム硝酸塩、イットリウム酢酸塩、イットリウム炭酸塩、イットリウム水酸化物塩、イットリウム塩化物塩などの各種イットリウム塩、酸化イットリウムを溶解させた溶液を例示することができる。
さらに、第３の金属成分含有溶液としてニオブ含有溶液を用いる場合としては、ニオブ硫酸塩、ニオブ硝酸塩、ニオブ酢酸塩、ニオブ炭酸塩、ニオブ水酸化物塩、ニオブ塩化物塩などの各種ニオブ塩、酸化ニオブを溶解させた溶液を例示することができる。
第３の金属成分含有溶液の各好適例としては、硫酸ジルコニウム、硫酸イットリウム、塩化ニオブを溶解させた溶液が好ましい。
Examples of the titanium-containing solution include solutions in which various titanium salts such as titanium sulfate, titanium nitrate, titanium acetate, titanium carbonate, titanium hydroxide, titanium chloride, and titanium oxide are dissolved. can be done.
On the other hand, as the third metal component-containing solution, a solution in which a salt of at least one metal selected from the metal group consisting of zirconium, yttrium and niobium is dissolved is used. For example, when a zirconium-containing solution is used as the third metal component-containing solution, various zirconium salts such as zirconium sulfate, zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium carbonate, zirconium hydroxide, and zirconium chloride, and zirconium oxide. can be exemplified by a solution in which
When using an yttrium-containing solution as the third metal component-containing solution, various yttrium salts such as yttrium sulfate, yttrium nitrate, yttrium acetate, yttrium carbonate, yttrium hydroxide, and yttrium chloride, A solution in which yttrium oxide is dissolved can be exemplified.
Further, when a niobium-containing solution is used as the third metal component-containing solution, various niobium salts such as niobium sulfate, niobium nitrate, niobium acetate, niobium carbonate, niobium hydroxide, and niobium chloride, A solution in which niobium oxide is dissolved can be exemplified.
Preferred examples of the third metal component-containing solution are solutions in which zirconium sulfate, yttrium sulfate, and niobium chloride are dissolved.
アルミナマトリックススラリー中の前駆体物質やチタン含有成分、及び第３の金属含有成分の総濃度は、焼成後のアルミナ粒子に担持されるチタン含有成分、及び第３の金属含有成分の総含有量が、ＴｉＯ２換算、及び第３の金属成分の酸化物換算で既述の１～２０質量％の範囲内の所望の含有量となるように調整される。
スラリーは、ホモジナイザーなどを用いて分散処理される。スラリーに対しては、酸溶液やアルカリ溶液を添加してｐＨ調整を行ってもよい。
The total concentration of the precursor material, the titanium-containing component, and the third metal-containing component in the alumina matrix slurry is determined by the total content of the titanium-containing component and the third metal-containing component supported on the alumina particles after sintering. , TiO 2 conversion, and oxide conversion of the third metal component are adjusted so as to be the desired content within the aforementioned range of 1 to 20% by mass.
The slurry is dispersed using a homogenizer or the like. The pH of the slurry may be adjusted by adding an acid solution or an alkaline solution.
＜工程（２）：担持工程＞
工程（２）では、工程（１）で得られたアルミナマトリックススラリーを６０～１２０℃の範囲内の温度で０．５～７時間の範囲で保持する工程を含んでもよい。
この工程の後に、得られるスラリーを必要に応じて１５０～６００℃の範囲内の温度で乾燥・加熱を行い、チタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持したパウダー状態の前駆体物質の粒子を得てもよい（乾燥工程）。また、例えば酸化雰囲気下にて前記乾燥工程を実施することにより、チタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持したパウダー状態のアルミナ粒子を得てもよい。以下の説明では、当該アルミナ粒子も含めて「前駆体物質の粒子」と呼ぶ。
<Step (2): Carrying step>
Step (2) may include holding the alumina matrix slurry obtained in step (1) at a temperature in the range of 60 to 120° C. for 0.5 to 7 hours.
After this step, the resulting slurry is optionally dried and heated at a temperature within the range of 150 to 600° C. to obtain a powdery precursor material supporting the titanium-containing component and the third metal component-containing component. of particles may be obtained (drying step). Alternatively, powdered alumina particles supporting the titanium-containing component and the third metal component-containing component may be obtained by performing the drying step in an oxidizing atmosphere, for example. In the following description, the term "precursor material particles" includes the alumina particles.
［流動接触分解用触媒の製造方法］
次に、本例の流動接触分解用触媒の好適な製造方法について説明する。
＜工程（３）：触媒調製工程＞
工程（３）では、工程（２）で得られた熟成後のアルミナマトリックススラリーに必要量のゼオライト粒子を添加し、流動接触分解用触媒となる触媒スラリーを調製する。触媒スラリーの調製は、アルミナマトリックススラリーとゼオライト粒子を含むスラリーとを混合してもよいし、アルミナマトリックススラリーに粉粒体状のゼオライト粒子を投入してもよい。また、工程（２）にて、チタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持した前駆体粒子を得ている場合には、ゼオライト粒子を含むスラリーに、当該前駆体粒子を投入してもよい。
またこのとき、他のマトリックス成分として、既述のアルミナ系またはシリカ系のバインダーや、他の活性マトリックス成分、粘土鉱物、メタルトラップ剤が必要量添加される。
[Method for producing fluid catalytic cracking catalyst]
Next, a suitable method for producing the fluid catalytic cracking catalyst of this example will be described.
<Step (3): Catalyst preparation step>
In step (3), a required amount of zeolite particles is added to the aged alumina matrix slurry obtained in step (2) to prepare a catalyst slurry to be a fluid catalytic cracking catalyst. The catalyst slurry may be prepared by mixing an alumina matrix slurry and a slurry containing zeolite particles, or by adding granular zeolite particles to the alumina matrix slurry. Further, in the step (2), when the precursor particles supporting the titanium-containing component and the third metal component-containing component are obtained, the precursor particles are added to the slurry containing the zeolite particles. good too.
At this time, as other matrix components, the above-described alumina-based or silica-based binders, other active matrix components, clay minerals, and metal trapping agents are added in required amounts.
＜工程（４）：乾燥・加熱工程＞
工程（３）で得られた触媒スラリーを、１５０℃～６００℃の温度範囲で乾燥・加熱を行う。空気雰囲気などの酸化雰囲気下で加熱する場合は焼成に相当する。触媒スラリーにアルミナ粒子の前駆体物質である水酸化物、オキシ水酸化物は、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム,ポリ塩化アルミニウム、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムなどが含まれている場合には、この焼成により前駆体物質がアルミナ粒子となる。さらに必要に応じて、得られた乾燥粒子の純水洗浄や洗浄後の粒子に含まれるゼオライトのイオン交換や乾燥などを行い、チタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持したアルミナ粒子をマトリックスとして含有する本例触媒を得る。
また、アルミナ系またはシリカ系のバインダーにより、ゼオライトと他のマトリックス成分とを結合させるなどの目的で、必要に応じて乾燥粒子の焼成（例えば空気雰囲気下で３００～７００℃の焼成温度）を行ってもよい。
<Step (4): Drying/heating step>
The catalyst slurry obtained in step (3) is dried and heated in the temperature range of 150 °C to 600°C. Heating in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere corresponds to firing. When the catalyst slurry contains hydroxides and oxyhydroxides, which are precursors of alumina particles, such as aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, polyaluminum chloride, aluminum oxide and aluminum hydroxide, This firing turns the precursor material into alumina particles. Further, if necessary, the obtained dried particles are washed with pure water, and the zeolite contained in the washed particles is ion-exchanged and dried, and alumina particles supporting a titanium-containing component and a third metal component-containing component is obtained as a matrix.
In addition, for the purpose of binding zeolite and other matrix components with an alumina-based or silica-based binder, the dried particles are calcined (for example, at a calcination temperature of 300 to 700°C in an air atmosphere) as necessary. may
本例の流動接触分解用触媒によれば、担持法にて調製したチタン、及び第３の金属成分導入マトリックスを構成成分として含むので、重質炭化水素油留分の分解能力が高く、コークの生成量を抑えた流動接触分解反応を進行させることができる。 According to the fluidized catalytic cracking catalyst of this example, since it contains titanium prepared by the supporting method and the third metal component-introduced matrix as constituent components, it has a high cracking ability for heavy hydrocarbon oil fractions and coke. Fluidized catalytic cracking reaction can be advanced with suppressed production amount.
以下に実施例を示し、本例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
＜各元素の含有量の測定＞
各元素の質量分析は、Ｎａは原子吸光光度計、Ｎａ以外は誘導結合プラズマ分光分析装置にて化学分析を行った。具体的には、チタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持したアルミナ粒子（アルミナ試料）に硫酸とフッ化水素酸を加え加熱し、乾固させ、乾固物を濃塩酸に溶解し、水で濃度１０～１００質量ｐｐｍに希釈した溶液に調製し、株式会社日立ハイテクサイエンス社製の原子吸光光度計（Ｚ－２３１０）、株式会社島津製作所製の誘導結合プラズマ分光分析装置（ＩＣＰＳ－８１００）にて分析した。波長は、Ｎａ：５８９．６ｎｍ、Ａｌ：３９６．２ｎｍ、Ｚｒ：３４９．６ｎｍである。
EXAMPLES Examples are given below to specifically describe the present examples, but the present invention is not limited to these examples.
<Measurement of content of each element>
Mass spectrometry of each element was carried out by an atomic absorption spectrophotometer for Na, and chemical analysis by an inductively coupled plasma spectrometer for those other than Na. Specifically, sulfuric acid and hydrofluoric acid are added to alumina particles (alumina sample) supporting a titanium-containing component and a third metal component-containing component, heated to dryness, and the dry solid is dissolved in concentrated hydrochloric acid. Then, prepared into a solution diluted with water to a concentration of 10 to 100 ppm by mass, an atomic absorption photometer (Z-2310) manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., and an inductively coupled plasma spectrometer (ICPS) manufactured by Shimadzu Corporation. -8100). The wavelengths are Na: 589.6 nm, Al: 396.2 nm, Zr: 349.6 nm.
[実験１]
担持法によりチタニア、及び第３の金属含有成分としてジルコニアを担持したアルミナ粒子を調製し、当該アルミナ粒子の物性（比表面積（ＳＡ）、酸量）を測定した。
（実施例１－１）チタン含有成分として、９．８質量％のチタニア、第３の金属含有成分として０．２質量％のジルコニアを担持したアルミナ粒子（ＴｉＯ２／ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝９．８／０．２／９０）を調製した。ＴｉＯ２／ＺｒＯ２＝４９である。
チタニアの原料となるチタン含有溶液として、３３質量％の硫酸チタニル結晶１６１．７ｇを純水３２８．３ｇで希釈した。加えて、ジルコニアの原料となるジルコニウム含有溶液（第３の金属含有溶液）として、１０質量％の硫酸ジルコニウム水溶液１０ｇを調製し、硫酸チタニル水溶液と混合した。また、アルミナ試料の前駆体物質として、１０質量％のベーマイトゲルスラリー４５００ｇに、１５質量％のアンモニア水を２８１．９ｇ加えたベーマイトゲルスラリーを調製した。次いで、アンモニア添加後のベーマイトゲルスラリーに対し、前記硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム水溶液を約１０分間で全量添加する条件で混合を行った。得られた硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム－ベーマイトゲル混合スラリーを９５℃にて５時間熟成を行い、アルミナマトリックススラリー（１）を得た。
得られたアルミナマトリックススラリー（１）を６００℃の空気雰囲気下で２時間焼成し、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）を得た。
[Experiment 1]
Alumina particles supporting titania and zirconia as a third metal-containing component were prepared by a supporting method, and physical properties (specific surface area (SA), acid content) of the alumina particles were measured.
(Example 1-1) Alumina particles (TiO 2 /ZrO 2 /Al 2 O 3 = 9.8/0.2/90) were prepared. TiO 2 /ZrO 2 =49.
161.7 g of 33% by mass titanyl sulfate crystals were diluted with 328.3 g of pure water as a titanium-containing solution as a raw material of titania. In addition, 10 g of a 10% by mass zirconium sulfate aqueous solution was prepared as a zirconium-containing solution (third metal-containing solution) as a raw material of zirconia, and mixed with the titanyl sulfate aqueous solution. Also, as a precursor material for an alumina sample, a boehmite gel slurry was prepared by adding 281.9 g of 15% by mass ammonia water to 4500 g of 10% by mass boehmite gel slurry. Next, the boehmite gel slurry to which the ammonia had been added was mixed under the condition that the entire amount of the titanyl sulfate-zirconium sulfate aqueous solution was added in about 10 minutes. The obtained titanyl sulfate-zirconium sulfate-boehmite gel mixed slurry was aged at 95° C. for 5 hours to obtain an alumina matrix slurry (1).
The resulting alumina matrix slurry (1) was calcined in an air atmosphere at 600° C. for 2 hours to obtain titania-zirconia-supported alumina particles (1).
＜比表面積測定＞
真空排気しながら５００℃で１時間熱処理したチタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）について、窒素の吸着等温線を得た（日本ベル製ベルソープｍｉｎｉ－ＩＩ型 ｖｅｒ２．５．６）。得られた吸着側の等温線からＶａ－ｔプロットによりチタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）の比表面積を求めた。チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）の比表面積は３４２ｍ２／ｇであった。
＜酸量測定＞
該当試料のアンモニア吸着量をアンモニア昇温脱離法（ＮＨ３－ＴＰＤ法）により測定した。即ち、マイクロトラックベル社製ＢＥＬＣＡＴ-Ｂ（登録商標）を使用し、測定セル中に試料０．２ｇを入れ、５００℃で１時間排気処理を行い、その後温度を１００℃に落とし、１００℃にて０．５時間アンモニアガスを導入して吸着させる。次いで、１００℃にて０．５時間再度排気処理を行なった後、毎分５０ｍｌのＨｅガス流通下、１００℃から毎分１０℃で７００℃まで昇温しながら温度上昇にともなって脱離するアンモニアの量を計測する。昇温は７００℃まで行い、その間脱離したアンモニアの総量をアンモニア吸着量（即ちチタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子の酸量）とした。チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）の酸量は０．７２１ｍｍｏｌ／ｇであった。
<Specific surface area measurement>
A nitrogen adsorption isotherm was obtained for the titania-zirconia-supported alumina particles (1) that had been heat-treated at 500° C. for 1 hour while being evacuated (Bell Soap mini-II, ver 2.5.6, manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.). The specific surface area of the titania-zirconia-supported alumina particles (1) was determined by Va-t plotting from the obtained isotherm on the adsorption side. The titania-zirconia-supported alumina particles (1) had a specific surface area of 342 m 2 /g.
<Measurement of acid content>
The ammonia adsorption amount of the sample was measured by the ammonia temperature programmed desorption method (NH 3 -TPD method). That is, using BELCAT-B (registered trademark) manufactured by Microtrac Bell, 0.2 g of a sample was placed in the measurement cell, and exhaust treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour, and then the temperature was lowered to 100 ° C. Ammonia gas is introduced for 0.5 hour for adsorption. Next, after exhausting again at 100° C. for 0.5 hour, the temperature is raised from 100° C. to 700° C. at 10° C./min under a He gas flow of 50 ml/min, and desorption occurs as the temperature rises. Measure the amount of ammonia. The temperature was raised to 700° C., and the total amount of ammonia desorbed during that time was taken as the ammonia adsorption amount (that is, the acid amount of titania-zirconia-supported alumina particles). The titania-zirconia-supported alumina particles (1) had an acid amount of 0.721 mmol/g.
（実施例１－２）チタン含有成分として、９．６質量％のチタニア、第３の金属含有成分として０．４質量％のジルコニアを担持したアルミナ粒子ＴｉＯ２／ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝９．６／０．４／９０）を調製した。ＴｉＯ２／ＺｒＯ２＝２４である。
チタニアの原料となるチタン含有溶液として、３３質量％の硫酸チタニル結晶１５８．４ｇを純水３２１．６ｇで希釈した。加えて、ジルコニアの原料となるジルコニウム含有溶液（第３の金属含有溶液）として、１０質量％の硫酸ジルコニウム水溶液２０ｇを調製し、硫酸チタニル水溶液と混合した。また、アルミナ試料の前駆体物質として、１０質量％のベーマイトゲルスラリー４５００ｇに、１５質量％のアンモニア水を２７９．９ｇ加えたベーマイトゲルスラリーを調製した。次いで、アンモニア添加後のベーマイトゲルスラリーに対し、前記硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム水溶液を約１０分間で全量添加する条件で混合を行った。得られた硫酸ジルコニウム－ベーマイトゲル混合スラリーを９５℃にて５時間熟成を行い、アルミナマトリックススラリー（２）を得た。
得られたアルミナマトリックススラリー（２）を６００℃の空気雰囲気下で２時間焼成し、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（２）を得た。
(Example 1-2) Alumina particles TiO 2 /ZrO 2 /Al 2 O 3 supporting 9.6% by mass of titania as a titanium-containing component and 0.4% by mass of zirconia as a third metal-containing component 9.6/0.4/90) were prepared. TiO 2 /ZrO 2 =24.
158.4 g of 33% by mass titanyl sulfate crystals were diluted with 321.6 g of pure water as a titanium-containing solution as a raw material of titania. In addition, 20 g of a 10% by mass zirconium sulfate aqueous solution was prepared as a zirconium-containing solution (third metal-containing solution) as a raw material of zirconia, and mixed with the titanyl sulfate aqueous solution. Also, as a precursor material for an alumina sample, a boehmite gel slurry was prepared by adding 279.9 g of 15% by mass ammonia water to 4500 g of 10% by mass boehmite gel slurry. Next, the boehmite gel slurry to which the ammonia had been added was mixed under the condition that the entire amount of the titanyl sulfate-zirconium sulfate aqueous solution was added in about 10 minutes. The obtained zirconium sulfate-boehmite gel mixture slurry was aged at 95° C. for 5 hours to obtain an alumina matrix slurry (2).
The resulting alumina matrix slurry (2) was calcined in an air atmosphere at 600° C. for 2 hours to obtain titania-zirconia-supported alumina particles (2).
＜比表面積測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（２）の比表面積を求めた結果、当該比表面積は３３５ｍ２／ｇであった。
＜酸量測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（２）の酸量の測定を行った結果、酸量は０．７１５ｍｍｏｌ／ｇであった。
<Specific surface area measurement>
The specific surface area of the titania-zirconia-supported alumina particles (2) was determined by the same method as in Example 1-1, and the specific surface area was 335 m 2 /g.
<Measurement of acid content>
The acid content of titania-zirconia-supported alumina particles (2) was measured in the same manner as in Example 1-1, and the acid content was 0.715 mmol/g.
（実施例１－３）チタン含有成分として、９．０質量％のチタニア、第３の金属含有成分として１．０質量％のジルコニアを担持したアルミナ粒子（ＴｉＯ２／ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝９．０／１．０／９０）を調製した。ＴｉＯ２／ＺｒＯ２＝９である。
チタニアの原料となるチタン含有溶液として、３３質量％の硫酸チタニル結晶１４８．５ｇを純水３０１．５ｇで希釈した。加えて、ジルコニアの原料となるジルコニウム含有溶液（第３の金属含有溶液）として、１０質量％の硫酸ジルコニウム水溶液５０ｇを調製し、硫酸チタニル水溶液と混合した。また、アルミナ試料の前駆体物質として、１０質量％のベーマイトゲルスラリー４５００ｇに、１５質量％のアンモニア水を２７３．９ｇ加えたベーマイトゲルスラリーを調製した。次いで、アンモニア添加後のベーマイトゲルスラリーに対し、前記硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム水溶液を約１０分間で全量添加する条件で混合を行った。得られた硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム－ベーマイトゲル混合スラリーを９５℃にて５時間熟成を行い、アルミナマトリックススラリー（３）を得た。
得られたアルミナマトリックススラリー（３）を６００℃の空気雰囲気下で２時間焼成し、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（３）を得た。
(Example 1-3) Alumina particles (TiO 2 /ZrO 2 /Al 2 O 3 = 9.0/1.0/90) were prepared. TiO 2 /ZrO 2 =9.
148.5 g of 33% by mass titanyl sulfate crystals were diluted with 301.5 g of pure water as a titanium-containing solution as a raw material of titania. In addition, 50 g of a 10 mass % zirconium sulfate aqueous solution was prepared as a zirconium-containing solution (third metal-containing solution) as a raw material of zirconia, and mixed with the titanyl sulfate aqueous solution. Also, as a precursor material for an alumina sample, a boehmite gel slurry was prepared by adding 273.9 g of 15% by mass ammonia water to 4500 g of 10% by mass boehmite gel slurry. Next, the boehmite gel slurry to which the ammonia had been added was mixed under the condition that the entire amount of the titanyl sulfate-zirconium sulfate aqueous solution was added in about 10 minutes. The obtained titanyl sulfate-zirconium sulfate-boehmite gel mixture slurry was aged at 95° C. for 5 hours to obtain an alumina matrix slurry (3).
The resulting alumina matrix slurry (3) was calcined in an air atmosphere at 600° C. for 2 hours to obtain titania-zirconia-supported alumina particles (3).
＜比表面積測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（３）の比表面積を求めた結果、当該比表面積は３２５ｍ２／ｇであった。
＜酸量測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（２）の酸量の測定を行った結果、酸量は０．７１４ｍｍｏｌ／ｇであった。
<Specific surface area measurement>
The specific surface area of the titania-zirconia-supported alumina particles (3) was determined by the same method as in Example 1-1, and the specific surface area was 325 m 2 /g.
<Measurement of acid content>
The acid content of the titania-zirconia-supported alumina particles (2) was measured in the same manner as in Example 1-1, and the acid content was 0.714 mmol/g.
（実施例１－４）チタン含有成分として、５．０質量％のチタニア、第３の金属含有成分として５．０質量％のジルコニアを担持したアルミナ粒子（ＴｉＯ２／ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝５．０／５．０／９０）を調製した。ＴｉＯ２／ＺｒＯ２＝１である。
チタニアの原料となるチタン含有溶液として、３３質量％の硫酸チタニル結晶８２．５ｇを純水１６７．５ｇで希釈した。加えて、ジルコニアの原料となるジルコニウム含有溶液（第３の金属含有溶液）として、１０質量％の硫酸ジルコニウム水溶液２５０ｇを調製し、硫酸チタニル水溶液と混合した。また、アルミナ試料の前駆体物質として、１０質量％のベーマイトゲルスラリー４５００ｇに、１５質量％のアンモニア水を５５１．９ｇ加えたベーマイトゲルスラリーを調製した。次いで、アンモニア添加後のベーマイトゲルスラリーに対し、前記硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム水溶液を約１０分間で全量添加する条件で混合を行った。得られた硫酸チタニル－硫酸ジルコニウム－ベーマイトゲル混合スラリーを９５℃にて５時間熟成を行い、アルミナマトリックススラリー（４）を得た。
得られたアルミナマトリックススラリー（４）を６００℃の空気雰囲気下で２時間焼成し、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（４）を得た。
(Example 1-4) Alumina particles (TiO 2 /ZrO 2 /Al 2 O 3 = 5.0/5.0/90) were prepared. TiO 2 /ZrO 2 =1.
82.5 g of 33% by mass titanyl sulfate crystals were diluted with 167.5 g of pure water as a titanium-containing solution as a raw material of titania. In addition, 250 g of a 10% by mass zirconium sulfate aqueous solution was prepared as a zirconium-containing solution (third metal-containing solution) as a raw material of zirconia, and mixed with the titanyl sulfate aqueous solution. Also, as a precursor material for an alumina sample, a boehmite gel slurry was prepared by adding 551.9 g of 15% by mass ammonia water to 4500 g of 10% by mass boehmite gel slurry. Next, the boehmite gel slurry to which the ammonia had been added was mixed under the condition that the entire amount of the titanyl sulfate-zirconium sulfate aqueous solution was added in about 10 minutes. The obtained titanyl sulfate-zirconium sulfate-boehmite gel mixture slurry was aged at 95° C. for 5 hours to obtain an alumina matrix slurry (4).
The obtained alumina matrix slurry (4) was calcined in an air atmosphere at 600° C. for 2 hours to obtain titania-zirconia-supported alumina particles (4).
＜比表面積測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（４）の比表面積を求めた結果、当該比表面積は３１５ｍ２／ｇであった。
＜酸量測定＞
実施例１－１と同様の手法により、チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（４）の酸量の測定を行った結果、全固体酸量は０．７０５ｍｍｏｌ／ｇであった。
<Specific surface area measurement>
The specific surface area of the titania-zirconia-supported alumina particles (4) was determined by the same method as in Example 1-1, and the specific surface area was 315 m 2 /g.
<Measurement of acid content>
The acid content of the titania-zirconia-supported alumina particles (4) was measured in the same manner as in Example 1-1, and the total solid acid content was 0.705 mmol/g.
（比較例１－１）チタン含有成分、第３の金属含有成分を担持していないアルミナ粒子（ＴｉＯ２／ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝０／０／１００）を調製した。
アルミナの前駆体物質として、１０質量％のベーマイトゲルスラリーをアルミナマトリックススラリー（５）とした。
前記アルミナマトリックススラリー（５）を６００℃の空気雰囲気下で２時間焼成し、アルミナ粒子（５）を得た。
(Comparative Example 1-1) Alumina particles (TiO 2 /ZrO 2 /Al 2 O 3 =0/0/100) not supporting a titanium-containing component and a third metal-containing component were prepared.
A 10 mass % boehmite gel slurry was used as an alumina matrix slurry (5) as an alumina precursor.
The alumina matrix slurry (5) was calcined in an air atmosphere at 600° C. for 2 hours to obtain alumina particles (5).
＜比表面積測定＞
実施例１－１と同様の手法により、アルミナ粒子（５）の比表面積を求めた結果、比表面積は３５３ｍ２／ｇであった。
＜酸量測定＞
実施例１－１と同様の手法により、アルミナ粒子（５）の酸量の測定を行った結果、酸量は０．５７３ｍｍｏｌ／ｇであった。
<Specific surface area measurement>
The specific surface area of the alumina particles (5) was found to be 353 m 2 /g by the same method as in Example 1-1.
<Measurement of acid content>
The acid content of the alumina particles (5) was measured in the same manner as in Example 1-1, and the acid content was 0.573 mmol/g.
実施例１－１～１－４、比較例１－１に係るアルミナ粒子の組成比、及び物性を表１にまとめて示す。
（表１）
(Table 1)
表１にまとめた実験結果によれば、チタニア、ジルコニアを担持した実施例１－１～１－４に係るアルミナ粒子は、チタニア、ジルコニアの担持を行っていない比較例１－１に係るアルミナ粒子と比較して、いずれも比表面積が低下した。一方で、酸量の測定を行った実施例１－１～１－３のいずれにおいても、チタニア、ジルコニアの添加に伴って酸量は、増加することが確認できた。
従って、比表面積の低下に起因する粗分解活性の低下の影響が大きくない範囲であれば、ジルコニアの担持は、活性マトリックスとして流動接触分解用触媒に添加されるアルミナ粒子の活性を向上させる効果を奏すると考えられる。
According to the experimental results summarized in Table 1, the alumina particles according to Examples 1-1 to 1-4 supporting titania and zirconia are the alumina particles according to Comparative Example 1-1 not supporting titania and zirconia. In both cases, the specific surface area decreased. On the other hand, in all of Examples 1-1 to 1-3 in which the acid content was measured, it was confirmed that the acid content increased with the addition of titania and zirconia.
Therefore, if the effect of the decrease in crude cracking activity due to the decrease in the specific surface area is not large, supporting zirconia has the effect of improving the activity of alumina particles added to the fluid catalytic cracking catalyst as an active matrix. It is considered to play.
[実験２]
実施例１－２に係るアルミナマトリックススラリーを用いてチタン含有成分、及び第３の金属含有成分（ジルコニア）を担持したアルミナ粒子からなるマトリックスを含有する流動接触分解用触媒（ＦＣＣ触媒）を調製し、物性（平均粒径、かさ密度、細孔容積、比表面積）の測定、及び活性評価試験を行った。
（実施例２－１）チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子を５重量％含むＦＣＣ触媒の調製
水ガラス（ＳｉＯ２換算で１７．５質量％に調整した３号水ガラス、以下同じ）１２５７．１ｇに、硫酸（濃度２５質量％に調整したもの、以下同じ）５０２．９ｇを加え、１２．５質量％のＳｉＯ２を含むシリカヒドロゾルを調製した。当該シリカヒドロゾル１７６０ｇ（ＳｉＯ２として２２０ｇ）に、カオリンクレー３３０．１ｇ（固形分として２７５ｇ）、固形分濃度として１１．５質量％のアルミナマトリックススラリー（２）４４６．８ｇ（固形分として５０ｇ）、活性アルミナ１６４．８ｇ（Ａｌ２Ｏ３として６０ｇ）、ＵＳＹゼオライトスラリー１１２１．２ｇ（固形分として３７０ｇ）、メタルトラップ剤（Ｍｎ２Ｏ３；二酸化マンガン（東ソー社製）の６５０℃で焼成物）２５．１ｇ（固形分として２５ｇ）を加え、触媒スラリーを調製した。
この触媒スラリーを液滴として入口温度が２５０℃，出口温度が１５０℃の噴霧乾燥機で噴霧乾燥を行い、平均粒子径が６５μｍの乾燥粒子を得た。この乾燥粒子を温水で洗浄し、次いで硫酸アンモニウム水溶液によるイオン交換と温水洗浄とを２回繰り返した後、ＲＥ２Ｏ３換算で２．５質量％となる様に希土類元素（ＲＥ、本例ではＬａ３+）を添加してＲＥを担持させた。次に、ＲＥ担持後の粉体を乾燥させ、空気雰囲気下６００℃で焼成してベーマイトをアルミナ粒子に変化させ、ジルコニア担持アルミナ粒子を含む炭化水素油の流動接触分解用触媒（ＦＣＣ触媒（Ａ））を得た。
ＦＣＣ触媒（Ａ）の組成を表２に示す。
[Experiment 2]
Using the alumina matrix slurry according to Example 1-2, a titanium-containing component and a fluid catalytic cracking catalyst (FCC catalyst) containing a matrix composed of alumina particles supporting a third metal-containing component (zirconia) were prepared. , measurement of physical properties (average particle size, bulk density, pore volume, specific surface area), and activity evaluation test.
(Example 2-1) Preparation of FCC catalyst containing 5% by weight of titania-zirconia-supported alumina particles
12. To 1257.1 g of water glass (No. 3 water glass adjusted to 17.5% by mass in terms of SiO 2 , the same applies hereinafter), 502.9 g of sulfuric acid (adjusted to have a concentration of 25% by mass; the same applies hereinafter) was added. A silica hydrosol containing 5 wt% SiO2 was prepared. To 1760 g of the silica hydrosol (220 g as SiO 2 ), 330.1 g of kaolin clay (275 g as solids), 446.8 g of alumina matrix slurry (2) having a solids concentration of 11.5% by weight (50 g as solids) , activated alumina 164.8 g (60 g as Al2O3 ), USY zeolite slurry 1121.2 g (370 g as solid content), metal trapping agent ( Mn2O3 ; manganese dioxide (manufactured by Tosoh Corporation) fired at 650°C)25. 1 g (25 g as solid content) was added to prepare a catalyst slurry.
This catalyst slurry was made into droplets and spray-dried in a spray dryer having an inlet temperature of 250° C. and an outlet temperature of 150° C. to obtain dry particles having an average particle diameter of 65 μm. The dried particles are washed with warm water, then ion - exchanged with an aqueous ammonium sulfate solution and washed with warm water are repeated twice , and then the rare earth element (RE, in this example La 3+ ) was added to support RE. Next, the powder after supporting RE is dried and calcined at 600 ° C. in an air atmosphere to change the boehmite into alumina particles, and a catalyst for fluid catalytic cracking of hydrocarbon oil containing zirconia-supported alumina particles (FCC catalyst (A )).
Table 2 shows the composition of FCC catalyst (A).
＜平均粒子径＞
実施例などの触媒の粒度分布を、堀場製作所（株）製レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ－３００）により測定した。具体的には、光線透過率が７０～９５％の範囲となるように試料を溶媒（水）に投入し、循環速度：２．８Ｌ／分、超音波照射：３分間、反復回数：３０回の条件で測定した。メジアン径（Ｄ５０）を平均粒子径として採用した。当該ＦＣＣ触媒（Ａ）の平均粒子径は６６μｍであった。
＜見掛けかさ密度測定（ＡＢＤ）＞
内容積２００ｍｌの円筒型シリンダーに、シリンダーの上端から高さ１０ｃｍの位置からＦＣＣ触媒（Ａ）を落下させてシリンダーに充填し、上面を平坦化したときの触媒の重量Ｗ［ｇ］を計測した。この重量から計算した「Ｗ／１００［ｇ／ｍｌ］」の値を見掛けかさ密度とした。ＦＣＣ触媒Ａの見掛けかさ密度は、０．７７ｇ／ｍｌであった。
＜細孔容積測定＞
ＦＣＣ触媒（Ａ）について、測定前に空気雰囲気下、６００℃で１時間焼成し吸着した水分を除去した試料０．４ｇを水銀圧入法による細孔径分布測定（装置：Pore Master-60GT、Quanta chrome社製）で２０から５５０００ｐｓｉ（pound per square inch）の範囲で水銀を圧入して測定を行った結果から、細孔容積を求めた。ＦＣＣ触媒（Ａ）の細孔容積は０．２４ｍｌ／ｇであった（表２）。
＜比表面積測定＞
実施例１－１に記載のチタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子（１）の比表面積測定と同様の手法にて、ＦＣＣ触媒（Ａ）の比表面積を測定した。ＦＣＣ触媒（Ａ）の比表面積は、２９６ｍ２／ｇであった（表２）。
<Average particle size>
The particle size distribution of the catalysts of Examples and the like was measured with a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (LA-300) manufactured by Horiba, Ltd. Specifically, the sample is put into a solvent (water) so that the light transmittance is in the range of 70 to 95%, circulation rate: 2.8 L / min, ultrasonic irradiation: 3 minutes, repetition number: 30 times was measured under the conditions of The median diameter (D50) was taken as the average particle size. The FCC catalyst (A) had an average particle size of 66 μm.
<Apparent bulk density measurement (ABD)>
The FCC catalyst (A) was dropped from a height of 10 cm from the upper end of the cylinder into a cylindrical cylinder with an internal volume of 200 ml and filled into the cylinder, and the weight W [g] of the catalyst when the upper surface was flattened was measured. . The value of "W/100 [g/ml]" calculated from this weight was taken as the apparent bulk density. The apparent bulk density of FCC catalyst A was 0.77 g/ml.
<Pore volume measurement>
For the FCC catalyst (A), 0.4 g of a sample that was calcined at 600 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to remove the adsorbed moisture before measurement was measured by the mercury intrusion method for pore size distribution measurement (device: Pore Master-60GT, Quanta chrome The pore volume was obtained from the results of measurement by injecting mercury into the material with a pressure gauge of 20 to 55000 psi (pound per square inch). The pore volume of FCC catalyst (A) was 0.24 ml/g (Table 2).
<Specific surface area measurement>
The specific surface area of the FCC catalyst (A) was measured in the same manner as the specific surface area measurement of the titania-zirconia-supported alumina particles (1) described in Example 1-1. The specific surface area of FCC catalyst (A) was 296 m 2 /g (Table 2).
＜活性評価試験＞
ＦＣＣ触媒Ａについて、ＡＣＥ－ＭＡＴ（Advanced Cracking Evaluation-Micro Activity Test）試験機を用い、同一原油、同一反応条件下で触媒の活性評価試験を行った。性能評価試験における運転条件は以下の通りである。
原料油：原油の脱硫常圧残渣油（ＤＳＡＲ）＋脱硫減圧軽油（ＤＳＶＧＯ）（５０＋５０）
触媒／通油量の質量比：５．０
反応温度：５２０℃
１）転化率＝１００－（ＬＣＯ＋ＨＣＯ）
２）ガソリンの沸点範囲：３０～２１６℃
３）ＬＣＯの沸点範囲：２１６～３４３℃（ＬＣＯ：Light Cycle Oil）
４）ＨＣＯ（Heavy Cycle Oil）の沸点範囲：３４３℃＋
活性評価試験の結果を表２に示す。
<Activity evaluation test>
FCC catalyst A was subjected to a catalyst activity evaluation test using an ACE-MAT (Advanced Cracking Evaluation-Micro Activity Test) tester under the same crude oil and under the same reaction conditions. The operating conditions in the performance evaluation test are as follows.
Feed oil: Crude desulfurized atmospheric residual oil (DSAR) + desulfurized vacuum gas oil (DSVGO) (50+50)
Mass ratio of catalyst/oil flow rate: 5.0
Reaction temperature: 520°C
1) conversion = 100 - (LCO + HCO)
2) Boiling point range of gasoline: 30-216°C
3) Boiling point range of LCO: 216-343°C (LCO: Light Cycle Oil)
4) Boiling range of HCO (Heavy Cycle Oil): 343°C +
Table 2 shows the results of the activity evaluation test.
（実施例２－２）チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子を１０重量％含むＦＣＣ触媒の調製
触媒スラリーにおけるシリカヒドロゾルに対するカオリンクレーの混合量を２７０．５ｇ、アルミナマトリックススラリー（２）の混合量を８９２．６ｇとした点以外は、実施例２－１と同様の手順でＦＣＣ触媒（Ｂ）を得た。
ＦＣＣ触媒（Ｂ）の組成を表２に示す。当該ＦＣＣ触媒（Ｂ）の平均粒子径は６５μｍであった（表２）。
(Example 2-2) Preparation of FCC catalyst containing 10% by weight of titania-zirconia-supported alumina particles
FCC catalyst (B ).
Table 2 shows the composition of FCC catalyst (B). The FCC catalyst (B) had an average particle size of 65 μm (Table 2).
＜見掛けかさ密度測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｂ）の見掛けかさ密度を測定した結果、見掛けかさ密度は０．７４ｇ／ｍｌであった（表２）。
＜細孔容積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｂ）の細孔容積を測定した結果、細孔容積は０．２６ｍｌ／ｇであった（表２）。
＜比表面積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｂ）の比表面積を測定した結果、比表面積は３０４ｍ２／ｇであった（表２）。
＜活性評価試験＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｂ）の活性評価試験を行った。活性評価試験の結果を表２に示す。
<Apparent bulk density measurement>
As a result of measuring the apparent bulk density of FCC catalyst (B) by the same method as in Example 2-1, the apparent bulk density was 0.74 g/ml (Table 2).
<Pore volume measurement>
As a result of measuring the pore volume of the FCC catalyst (B) by the same method as in Example 2-1, the pore volume was 0.26 ml/g (Table 2).
<Specific surface area measurement>
As a result of measuring the specific surface area of the FCC catalyst (B) by the same method as in Example 2-1, the specific surface area was 304 m 2 /g (Table 2).
<Activity evaluation test>
An activity evaluation test of the FCC catalyst (B) was conducted in the same manner as in Example 2-1. Table 2 shows the results of the activity evaluation test.
（実施例２－３）チタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子を２０重量％含むＦＣＣ触媒の調製
触媒スラリーにおけるシリカヒドロゾルに対するカオリンクレーの混合量を１５０．３ｇ、アルミナマトリックススラリー（２）の混合量を１７８５．７ｇとした点以外は、実施例２－１と同様の手順でＦＣＣ触媒（Ｃ）を得た。
ＦＣＣ触媒（Ｃ）の組成を表２に示す。当該ＦＣＣ触媒（Ｃ）の平均粒子径は６７μｍであった（表２）。
(Example 2-3) Preparation of FCC catalyst containing 20% by weight of titania-zirconia-supported alumina particles
An FCC catalyst (C ).
Table 2 shows the composition of the FCC catalyst (C). The FCC catalyst (C) had an average particle size of 67 µm (Table 2).
＜見掛けかさ密度測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｃ）の見掛けかさ密度を測定した結果、見掛けかさ密度は０．７０ｇ／ｍｌであった（表２）。
＜細孔容積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｃ）の細孔容積を測定した結果、細孔容積は０．３０ｍｌ／ｇであった（表２）。
＜比表面積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｃ）の比表面積を測定した結果、比表面積は３１２ｍ２／ｇであった（表２）。
＜活性評価試験＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｃ）の活性評価試験を行った。活性評価試験の結果を表２に示す。
<Apparent bulk density measurement>
As a result of measuring the apparent bulk density of FCC catalyst (C) by the same method as in Example 2-1, the apparent bulk density was 0.70 g/ml (Table 2).
<Pore volume measurement>
As a result of measuring the pore volume of the FCC catalyst (C) by the same method as in Example 2-1, the pore volume was 0.30 ml/g (Table 2).
<Specific surface area measurement>
As a result of measuring the specific surface area of the FCC catalyst (C) by the same method as in Example 2-1, the specific surface area was 312 m 2 /g (Table 2).
<Activity evaluation test>
An activity evaluation test of the FCC catalyst (C) was conducted in the same manner as in Example 2-1. Table 2 shows the results of the activity evaluation test.
（比較例２－１）ジルコニア担持アルミナ粒子を含まないＦＣＣ触媒の調製
触媒スラリーにおけるシリカヒドロゾルに対するカオリンクレーの混合量を３３０．６ｇ、アルミナマトリックススラリー（２）の混合量を０ｇ、活性アルミナの混合量を３０２．２ｇとした点以外は、実施例２－１と同様の手順でＦＣＣ触媒（Ｄ）を得た。
ＦＣＣ触媒（Ｄ）の組成を表２に示す。当該ＦＣＣ触媒（Ｄ）の平均粒子径は６４μｍであった。
(Comparative Example 2-1) Preparation of FCC catalyst containing no zirconia-supported alumina particles
Example 2-1 except that the mixed amount of kaolin clay with respect to silica hydrosol in the catalyst slurry was 330.6 g, the mixed amount of alumina matrix slurry (2) was 0 g, and the mixed amount of activated alumina was 302.2 g. An FCC catalyst (D) was obtained by the same procedure.
Table 2 shows the composition of the FCC catalyst (D). The FCC catalyst (D) had an average particle size of 64 μm.
＜見掛けかさ密度測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｄ）の見掛けかさ密度を測定した結果、見掛けかさ密度は０．７６ｇ／ｍｌであった（表２）。
＜細孔容積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｄ）の細孔容積を測定した結果、細孔容積は０．２４ｍｌ／ｇであった（表２）。
＜比表面積測定＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｄ）の比表面積を測定した結果、比表面積は２９３ｍ２／ｇであった（表２）。
＜活性評価試験＞
実施例２－１と同様の手法により、ＦＣＣ触媒（Ｄ）の活性評価試験を行った。活性評価試験の結果を表２に示す。
<Apparent bulk density measurement>
As a result of measuring the apparent bulk density of FCC catalyst (D) by the same method as in Example 2-1, the apparent bulk density was 0.76 g/ml (Table 2).
<Pore volume measurement>
As a result of measuring the pore volume of the FCC catalyst (D) by the same method as in Example 2-1, the pore volume was 0.24 ml/g (Table 2).
<Specific surface area measurement>
As a result of measuring the specific surface area of the FCC catalyst (D) by the same method as in Example 2-1, the specific surface area was 293 m 2 /g (Table 2).
<Activity evaluation test>
An activity evaluation test of the FCC catalyst (D) was conducted in the same manner as in Example 2-1. Table 2 shows the results of the activity evaluation test.
実施例２－１～２－３、比較例２－１に係るＦＣＣ触媒の組成比、物性、及び活性試験の結果を表２にまとめて示す。
（表２）
(Table 2)
表２にまとめたマトリックス成分としてチタニア－ジルコニア担持アルミナ粒子を含むＦＣＣ触媒（Ａ）～（Ｃ）を用いた実施例２－１～２－３の活性評価試験の結果によれば、ジルコニア担持アルミナ粒子を含まないＦＣＣ触媒（Ｄ）を用いた比較例２－１と比べて、転化率、ガソリン収率が高く、コーク収率の低い活性を有する。この活性評価試験に用いた原料油は、ＤＳＡＲを含んでいるので、各実施例に係るＦＣＣ触媒は、ＲＦＣＣ触媒として利用するにあたっての良好な特性を有することを確認できた。 According to the activity evaluation test results of Examples 2-1 to 2-3 using FCC catalysts (A) to (C) containing titania-zirconia-supported alumina particles as matrix components summarized in Table 2, zirconia-supported alumina Compared to Comparative Example 2-1 using the FCC catalyst (D) containing no particles, the conversion rate and gasoline yield are high, and the coke yield is low. Since the feedstock oil used in this activity evaluation test contains DSAR, it was confirmed that the FCC catalysts according to the respective examples have good properties for use as RFCC catalysts.
Claims (15)
アルミナ粒子の前駆体物質を含むスラリーに、チタン含有溶液、及び、前記第３の金属を含有する第３の金属成分含有溶液を混合して、アルミナマトリックススラリーを調製する調製工程と、
前記アルミナマトリックススラリー中で、前記前駆体物質の表面にチタン含有成分、及び第３の金属成分含有成分を担持させる担持工程と、を含むことを特徴とする流動接触分解触媒用マトリックスの製造方法。 A method for producing a matrix for a fluid catalytic cracking catalyst according to claim 1 or 2,
a preparation step of mixing a slurry containing a precursor material of alumina particles with a titanium-containing solution and a third metal component-containing solution containing the third metal to prepare an alumina matrix slurry;
a step of supporting a titanium-containing component and a third metal component-containing component on the surface of the precursor material in the alumina matrix slurry.
前記触媒スラリーを乾燥・加熱する乾燥・加熱工程と、を含むことを特徴とする流動接触分解用触媒の製造方法。 Zeolite particles, an alumina matrix slurry obtained by the method for producing a matrix for a fluid catalytic cracking catalyst according to any one of claims 10 to 13 or a matrix containing particles of a precursor material, and an extender. a catalyst preparation step of mixing to prepare a catalyst slurry;
and a drying/heating step of drying/heating the catalyst slurry.
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