JP7340551B2 - 改質y型分子篩、それを含む接触分解触媒、及びそれらの作製と使用 - Google Patents

改質y型分子篩、それを含む接触分解触媒、及びそれらの作製と使用 Download PDF

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Description

(関連出願の相互援用)
本願は、出願人が2018年8月17日に中国特許庁に提出した、出願番号が201810940921.4、発明名称が「改質Y型分子篩及びその作製方法と使用」の特許出願の優先権、及び、出願人が2018年8月17日に中国特許庁に提出した、出願番号が201810942057.1、発明名称が「接触分解触媒及びその作製方法と使用」の特許出願の優先権を主張するとともに、これらの特許出願の全文は引用により本願に組み込まれるものとする。
本発明は、分子篩及び接触分解の技術分野に関し、より具体的には改質Y型分子篩、それを含む接触分解触媒、それらの作製方法と使用に関する。
ベンゼン、トルエン及びキシレン(BTX)などの軽質芳香族炭化水素は、有機化工における重要な基礎的原料として、ポリエステル、合成繊維などの生産に幅広く利用され、その需要が近年増している。ベンゼン、トルエン及びキシレン(BTX)などの軽質芳香族炭化水素は主に、原料としてナフサを使用する、接触改質工程及び蒸気クラッキング工程から生成される。しかし原料のナフサが欠乏しているため、市場への軽質芳香族炭化水素の供給が不足している。
接触分解で得た軽質循環油(LCO)は、接触分解の重要な副生成物である。前記LCOは、その生成量が多く、芳香族炭化水素、特に多環式芳香族炭化水素をリッチに含み、かつ、低品質ディーゼルの留分である。市場の需要及び環境保護の要求が増大していく中、LCOはディーゼルの配合成分として非常に制限される。LCOは、その炭化水素成分として、パラフィン、ナフテン(オレフィンを少量に含む)及び芳香族炭化水素を含む。LCOの炭化水素成分は、接触分解へ供される原料油の種類及び処理の苛烈度に応じて大きく変動する。LCOの主要成分は、芳香族炭化水素であり、芳香族炭化水素は質量分率にて、70%を超える範囲、あるいは約90%に達する範囲を占め得、残部はパラフィン及びナフテンである。LCOは、典型的成分として二環式芳香族炭化水素の含量が最も高い。二環式芳香族炭化水素は、接触分解によって生成される軽質芳香族炭化水素に影響する要因的成分でもある。多環式芳香族炭化水素は、接触分解の反応条件下では、開環分解を介して軽質芳香族炭化水素へと変換することが難しい。多環式芳香族炭化水素は、水素添加処理の条件下では、飽和したアルキルベンゼン及びシクロアルキルベンゼン(インダン系、テトラヒドロナフタレン系及びインデン系)などの重質単環式芳香族炭化水素になりやすい。このような重質単環式芳香族炭化水素は、接触分解によって芳香族炭化水素を生産するための潜在的成分であり、接触分解の条件下で軽質芳香族炭化水素へと分解可能である。したがって、LCOは、軽質芳香族炭化水素の生産における潜在的且つ安価な資源である。水素添加処理、接触分解という順の工法を介して軽質芳香族炭化水素を生産することは、重要な研究価値がある。
中国特許出願公開CN103923698A、CN104560185A及びCN104560187Aには、LCOを適度に水素添加することで大部分の多環式芳香族炭化水素を、シクロアルキル環及び1つの芳香族環を含む飽和状態の水素化芳香族炭化水素に変化させた後、接触分解触媒の存在下でクラッキング反応することによりBTX系軽質芳香族炭化水素を生産する従来技術が開示されている。LCOへの水素添加で得られた水素化芳香族炭化水素では、その分解性は接触分解に供する通常の原料に劣るが、水素転移性は接触分解に供する通常の原料を遥かに上回る。したがって、従来技術として用いられている通常の接触分解触媒は、水素添加LCOの接触分解の要求を満すことができない。
Y型分子篩は、1960年代に初めて使用されて以来、流動接触分解(FCC)触媒の主要な活性成分とされている。しかし、原油の重質化につれ、FCCの原料中の多環式化合物の含量が著しく増加している一方、当該多環式化合物が分子篩の細孔内に拡散する能力が著しく低下している。Y型分子篩を主要な活性成分として含む触媒を残油などの重質留分の処理に直接に用いる場合、主要な活性成分であるY型分子篩の孔径がわずか0.74nmであるため、触媒の活性中心への到達能が、残油中の多環式化合物の分解に対する主な障害となる。分子篩の孔構造は、特に残油の接触分解用の、触媒の分解能力に密接に関係しており、その分子篩の二次孔の存在が、残油の巨大分子の、触媒活性中心への到達能を高め、それにより残油への接触分解能力を高めることができる。
水熱脱アルミニウム法は、二次孔を有する超安定分子篩の作製において、業界で最も広く使用されている方法の一つである。当該方法は、まず、アンモニウムイオン含有水溶液を用いてNaY分子篩のイオン交換を行うことで、分子篩中のナトリウムイオンの含量を減らす。その後、水蒸気雰囲気下でアンモニウムイオン交換後の分子篩に対して600~825℃で焼結することにより、当該分子篩を超安定化させる。この方法は、コストが低く、工業的量産が容易であり、得られた超安定Y型分子篩が二次孔を比較的リッチに含んでいる。しかし一方で、当該超安定Y分子篩の結晶化度が大きく劣化している。
現在、業界の超安定Y型分子篩の生産は、通常、上述した水熱焼結工法の改良法である、2回のイオン交換工程及び2回の焼結工程を行う方法が用いられている。この方法は、比較的温和な焼結条件のステップを複数採用し、苛烈な焼結条件下で生じる重度な結晶化度の劣化問題の解決を目的としている。これによって得られた超安定Y型分子篩は、一定量の二次孔を有し得るものの、孔径が比較的大きい二次孔の、全二次孔に対する割合が低く、加えて、超安定分子篩の比表面積及び結晶化度の向上についても改善の余地がある。
水素添加LCOの接触分解によってより多くのBTX系軽質芳香族炭化水素を生産するという需要を満たすために、本発明は、強い分解能力及び弱い水素転移性を兼備する高安定性の改質分子篩を新規な活性成分として用い、水素添加LCOの接触分解に適合した、より多くのBTX系軽質芳香族炭化水素を生産可能な接触分解触媒を開発するとともに、その分解能力の強化、水素転移反応の抑制、水素添加LCOの転化効率の更なる向上、ならびに、ベンゼン、トルエン及びキシレン(BTX)をリッチに含む接触分解生成物であるガソリンの産生最大化を実現することを目的とする。
本発明の一目的は、改質Y型分子篩、それを含む接触分解触媒、及び、それらの作製方法と使用を提供することにある。当該改質Y型分子篩を活性成分として使用して作製される接触分解触媒は、より高い水素添加LCO転化効率、より優れたコークス選択性、及び、BTXをリッチに含むガソリンのより高い収率を有する。
上記目的を実現するために、一態様として本発明は、改質Y型分子篩であって、当該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4重量%~約11重量%であり、リン含量がP基準にて約0.05重量%~約10重量%であり、ナトリウム含量が酸化ナトリウム基準にて約0.5重量%以下であり、ガリウム含量が酸化ガリウム基準にて約0.1重量%~約2.5重量%であり、ジルコニウム含量が酸化ジルコニウム基準にて約0.1重量%~約2.5重量%であり、当該改質Y型分子篩において、全細孔体積が約0.36mL/g~約0.48mL/gであり、孔径2~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約20%~約40%であり、当該改質Y型分子篩において、格子定数が約2.440nm~約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1060℃以上であり、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が約10%以下であり、当該改質Y型分子篩において、強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が約3.5以上である、改質Y型分子篩を提供する。
別の態様として本発明は、改質Y型分子篩の作製方法であって、
NaY分子篩を希土類塩溶液に接触させてイオン交換反応を行い、イオン交換後の分子篩を得るステップ(1)と、
前記イオン交換後の分子篩を約350℃~約480℃の温度、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気雰囲気下で約4.5時間~約7時間焼結し、緩和水熱超安定改質分子篩を得るステップ(2)と、
前記緩和水熱超安定改質分子篩をガス状態のSiClと接触させて反応させることにより気相超安定改質を行い、気相超安定改質分子篩を得るステップ(3)と、
前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得るステップ(4)と、
前記酸処理後の分子篩をリン化合物と接触させることによりリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得るステップ(5)と、
溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させることにより改質処理を行い、焼結を経て前記改質Y型分子篩を得るステップ(6)と、を含む方法を提供する。
別の態様として本発明は、接触分解触媒であって、当該触媒のドライベース重量に対し、約10重量%~約50重量%の改質Y型分子篩と、アルミナ基準にて約10重量%~約40重量%のアルミナバインダと、粘土のドライベースにて約10重量%~約80重量%の当該粘土と、を含み、前記改質Y型分子篩は、本発明の改質Y型分子篩、または本発明の方法により作製される改質Y型分子篩である、接触分解触媒を提供する。
さらに別の態様として本発明は、原料炭化水素、特に水素添加軽質循環油の接触分解反応における、本発明の改質Y型分子篩の使用であって、接触分解の条件下で前記原料炭化水素を、前記改質Y型分子篩を含む接触分解触媒と接触させる処理を含む、使用を提供する。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法は、Y型分子篩に対して希土類イオン交換、水熱超安定処理及び気相超安定処理を行うとともに、酸処理にて分子篩のチャネルを洗浄し、且つ、活性元素であるガリウムとジルコニウム、及びリン元素を用いて改質することにより、高い結晶化度、高い熱安定性及び高い水熱安定性を有し二次孔をリッチに含む高シリカ含量のY型分子篩を作製することができる。当該分子篩は、高い結晶化度を維持しつつ、超安定レベルが大幅に向上している。また、作製された分子篩は、アルミニウム分布が均一で、非骨格アルミニウム含量が少なく、二次孔のチャネル流通性が良い。
本発明の改質Y型分子篩を接触分解触媒の活性成分として用い、水素添加LCOの接触分解へ供することができる。当該分子篩を活性成分とする接触分解触媒を水素添加LCOの製造に用いる場合、高いLCO転化効率(例えば、LCO有効転化率が高い)及び低いコークス選択性を示し、BTXをリッチに含むガソリンの収率がより高くなり、プロピレンの収率も高くなる。
本発明の更なる特徴及び優れた点は、以下の具体的な実施形態を通して詳細に説明する。
以下、本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、記載される当該具体的な実施形態は単に本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではないと理解されるべきである。
本明細書中に開示されるいかなる具体的な数値(数値範囲の端点を含む)も、当該数値の厳密な値に限定されず、当該厳密な値に近い値、例えば当該厳密な値±5%の範囲内に含まれるあらゆる採用可能な値を含むと解釈されるべきである。また、開示される数値範囲については、当該範囲の端点値同士を組み合わせ、端点値と当該範囲内の特定数値とを組み合わせ、または、特定数値同士を任意に組み合わせることで、1つまたは複数の新たな数値範囲を得ることができる。当該新たな数値範囲も、本明細書に具体的に開示されているものと見做されるべきである。
特段に説明する場合を除き、本明細書に使用される用語は、当業者が一般に理解している意味を持つ。当業者の理解と異なる意味の用語が本明細書において定義されている場合、本明細書中の定義に準ずる。
本発明は、明細書中に明確に説明した内容以外の未記載の事項または内容として、当該分野における既知のものがそのまま適用される。本明細書中に記載の任意の実施形態を他の1つまたは複数の実施形態と自由に組み合わせることができる。これによって構成される技術案または技術思想は、当該組み合わせが明らかに非合理的と当業者が解釈しない限り、本明細書のオリジナル開示またはオリジナル記載の一部と見做されるべきであり、本明細書に開示または予期されていない新規な内容と見做されるべきではない。
本発明で言及されるRIPP試験法は、具体的に『石油化学分析法(RIPP試験法)』(Cuiding YANGら,科学出版社,1990年9月第1版,ISBN:7~03~001894~X,第412~415、424~426頁)に記載されており、当該文献の全文は参照により本明細書中に組み込まれるものとする。
本明細書で言及される全ての特許文献及び非特許文献は、教科書及び刊行物の記事も含め(ただしこれらに限定されない)、いずれも参照によりその全体が本明細書中に組み込まれるものとする。
本明細書において、「Y型分子篩」及び「Y型ゼオライト」という用語は、入れ替えて使用可能である。また、「NaY分子篩」及び「NaYゼオライト」という用語も、入れ替えて使用可能である。
本明細書において、「二次孔」という用語は、分子篩における孔径(すなわち、孔直径)が2nm~100nmの孔を指す。
本明細書において、「強度が中程度以上の無機酸」という用語は、酸強度がHNO(亜硝酸)と同等以上の無機酸を指す。当該無機酸としては、HClO(過塩素酸)、HI(ヨウ化水素)、HBr(臭化水素酸)、HCl(塩酸)、HNO(硝酸)、HSeO(セレン酸)、HSO(硫酸)、HClO(塩素酸)、HSO(亜硫酸)、HPO(リン酸)、及びHNO(亜硝酸)等が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において、「希土類溶液」及び「希土類塩溶液」という用語は、入れ替えて使用可能である。好ましくは希土類塩の水溶液である。
明細書において、「通常単位胞サイズを示すY型分子篩」という表現は、当該Y型分子篩の格子定数が、従来のNaY分子篩の格子定数の範囲内、好ましくは約2.465nm~約2.472nmの範囲内にあることを指す。
本明細書において、「大気圧」という用語は、圧力が約1atmであることを指す。
本明細書において、物質のドライベース重量とは、当該物質を800℃で1時間焼結して得られた固体生成物の重量を指す。
第1態様として、本発明は改質Y型分子篩を提供する。前記改質Y型分子篩は、該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4重量%~約11重量%、リン含量がP基準にて約0.05重量%~約10重量%、ナトリウム含量が酸化ナトリウム基準にて約0.5重量%以下、ガリウム含量が酸化ガリウム基準にて約0.1重量%~約2.5重量%、ジルコニウム含量が酸化ジルコニウム基準にて約0.1重量%~約2.5重量%である。また、前記改質Y型分子篩は、全細孔体積が約0.36mL/g~約0.48mL/gであり、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約20%~約40%である。また、前記改質Y型分子篩は、格子定数が約2.440nm~約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1060℃以上であり、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が約10%以下である。また、前記改質Y型分子篩は、その強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が約3.5以上である。
本発明の改質Y型分子篩は、超安定レベルが高く、高い結晶化度を有し、アルミニウム分布が均一で、非骨格アルミニウム含量が少なく、二次孔のチャネル流通性が良い。当該改質Y型分子篩を水素添加LCOの製造に用いる場合、高いLCO転化効率、低いコークス選択性を示し、BTXをリッチに含むガソリンの収率がより高くなり、プロピレンの収率も高くなる。
本発明の改質Y型分子篩は希土類を含有する。この改質Y型分子篩において、該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量は、当該希土類の酸化物基準にて、約4重量%~約11重量%、好ましくは約4.5重量%~約10重量%、例えば約5重量%~約9重量%であってもよい。
本発明によれば、前記希土類の種類及び成分は特に制限されない。好ましくは、前記希土類として、La、Ce、Pr、Ndまたはそれらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせを含んでもよい。任意に、前記希土類として、La、Ce、Pr及びNd以外の別の希土類元素をさらに含んでもよい。
本発明の改質Y型分子篩は、活性元素であるガリウム及びジルコニウムを含有する。該分子篩のドライベース重量に対し、ガリウム含量(本明細書では、酸化ガリウム含量と略称する場合がある)は、酸化ガリウム基準にて、0.1重量%~約2.5重量%、好ましくは約0.2重量%~約2.0重量%または約0.3重量%~約1.8重量%であってもよく、ジルコニウム含量(本明細書では、酸化ジルコニウム含量と略称する場合がある)は、酸化ジルコニウム基準にて、0.1重量%~2.5重量%、好ましくは約0.2重量%~約2.0重量%または約0.5重量%~約2重量%であってもよい。上述した好ましい含量範囲であれば、改質Y型分子篩の触媒作用によるLCO転化効率がより高くなり、コークス選択性がより低くなり、且つ、BTX系芳香族炭化水素をリッチに含むガソリン、及びプロピレンをより高い収率で得るために更に好適である。
本発明の改質Y型分子篩は、分子篩のコークス選択性をさらに改良するための改質用元素としてリンを含む。前記分子篩のドライベース重量に対し、リン含量(本明細書では、P含量と略称する場合がある)は、P基準にて、0.05重量%~10重量%、例えば約0.1重量%~約6重量%、好ましくは約1重量%~約5.5重量%であってもよい。
本発明によれば、幾つかの実施形態において、前記改質Y型分子篩は、少量のナトリウムを含有してもよい。前記分子篩のドライベース重量に対し、ナトリウム含量(本明細書では、酸化ナトリウム含量と略称する場合がある)は、酸化ナトリウム基準にて、約0.05重量%~約0.5重量%、例えば約0.1重量%~約0.4重量%、約0.05重量%~約0.3重量%または約0.05重量%~約0.2重量%であってもよい。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩中の希土類、ナトリウム、及び活性元素であるガリウムとジルコニウムの含量は、X線蛍光分光法を用いてそれぞれ測定され得る。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の孔構造は、より好適な接触分解反応性を得るように最適化されていてもよい。改質Y型分子篩の全細孔体積は、好ましくは約0.36mL/g~約0.48mL/g、より好ましくは約0.38mL/g~約0.42mL/g、または約0.4mL/g~約0.48mL/gであってもよい。孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率は、約20%~約40%、好ましくは約28%~約38%、例えば約25%~約35%であってもよい。孔径2.0nm~100nmの二次孔の細孔体積は、例えば約0.08mL/g~約0.18mL/g、好ましくは約0.10mL/g~約0.16mL/gであってもよい。本発明では、RIPP 151~90標準法(『石油化学分析法(RIPP試験法)』,Cuiding YANGら,科学出版社,1990年出版,第424~426頁)に準じ、吸着等温線に基づいて分子篩の全細孔体積を測定し、Tプロット法(T-plot法)により吸着等温線から分子篩のマイクロ細孔体積を測定した後、当該全細孔体積から当該マイクロ細孔体積を減算することにより、二次孔の細孔体積を得てもよい。
本発明で提供される改質Y型分子篩は、二次孔をリッチに含む希土類含有超安定Y分子篩である。当該分子篩は、孔径2nm~100nmの二次孔の分布曲線が二段階推定孔径分布を示し、比較的小さい孔径を有する二次孔の最確孔径が約2nm~約5nmであり、比較的大きい孔径を有する二次孔の最確孔径が約6nm~約20nm、好ましくは約8nm~約18nmであってもよい。また、好ましくは、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が、約28%~約38%、または約25%~約35%であってもよい。
本発明の好ましい一実施形態において、改質Y型分子篩の比表面積は、約600m/g~約670m/g、例えば約610m/g~約670m/g、約640m/g~約670m/g、または約646m/g~約667m/gであってもよい。なお、改質Y型分子篩の比表面積とは、BET比表面積を意味し、ASTM D4222-98標準法に準じて測定することができる。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の格子定数は、より好ましくは約2.440nm~約2.455nm、例えば約2.442nm~約2.453nm、約2.442nm~約2.451nm、または約2.441nm~約2.453nmである。
本発明によれば、改質Y型分子篩の格子崩壊温度は、好ましくは約1065℃~約1085℃、より好ましくは約1065℃~約1083℃である。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の相対結晶化度は、約70%以上、例えば約70%~約80%、好ましくは約70%~約76%であってもよい。本発明の改質Y型分子篩は、水熱エージングへの耐性が高い。800℃、大気圧、100%水蒸気下で17時間エージングした後の前記改質Y型分子篩について、XRD法で測定した相対結晶化度維持率は、約38%以上、例えば約38%~約60%、約50%~約60%、または約46%~約58%である。
本発明によれば、改質Y型分子篩の格子崩壊温度は、示差熱分析法(DTA)により測定され得る。分子篩の格子定数、相対結晶化度は、RIPP 145~90、RIPP 146~90標準法(『石油化学分析法(RIPP試験法)』,Cuiding YANGら,科学出版社,1990年出版,第412~415頁)に準じ、X線粉末回析法(XRD)により測定することができる。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は、下記式にて算出される。
骨格SiO/骨格Alモル比=(2.5858-a)×2/(a-2.4191)
式中、aは格子定数であり、その単位はnmである。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の総シリカ/総アルミナの比率は、X線蛍光分光法により測定されたSi及びAl元素の含量から算出される。XRD法により測定された骨格シリカ/骨格アルミナの比率、及びXRFにより測定された総シリカ/総アルミナの比率から、骨格Alと総Alとの比率を算出し、これにより非骨格Alと総Alとの比率も算出することができる。
本発明によれば、前記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率=(エージング後の試料における相対結晶化度/初期の試料における相対結晶化度)×100%。
本発明の改質Y型分子篩は、非骨格アルミニウム含量が低く、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が約10%以下、より好ましくは約5%~約9.8%、または約6%~約9.8%である。前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は、n(SiO)/n(Al)(すなわち、SiO/Alモル比)に基づき算出され、約7~約14、好ましくは約8.5~約12.6、約9.2~約11.4、または約7.8~約12.6であってもよい。
本発明によれば、表面における酸性中心のタイプ及び強度を好適に持つ改質Y型分子篩を確保するために、前記改質Y型分子篩の強酸含有量のうち、L酸に対するB酸の比率は、約3.5以上、好ましくは約3.5~約6.5、例えば約3.5~約5.8、または約3.5~約4.8である。前記改質Y型分子篩の強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率、すなわち、強いL酸の含有量に対する、強いB酸の含有量の比率は、ピリジン吸着赤外分光法により350℃で測定され得る。なお、強酸の含有量とは、分子篩表面における強酸の全量を指す。強酸とは、ピリジン吸着赤外分光法により350℃で測定できた酸を指す。
本発明の具体的な一実施形態において、前記改質Y型分子篩は、該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4.5重量%~約10重量%、リン含量がP基準にて約0.5重量%~約5重量%、酸化ナトリウム含量が約0.05重量%~約3重量%、酸化ガリウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%、例えば約0.2重量%~約2重量%または約0.3重量%~約1.8重量%、酸化ジルコニウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%、例えば約0.5重量%~約2.0重量%または約0.2重量%~約2重量%であってもよい。前記改質Y型分子篩の格子定数は約2.442nm~約2.451nmであってもよく、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率はn(SiO)/n(Al)で約8.5~約12.6であってもよい。
第2態様として、本発明は下記のステップを含む、改質Y型分子篩の作製方法を提供する。
(1)NaY分子篩を希土類塩溶液に接触させてイオン交換反応を行い、イオン交換後の分子篩を得る。
(2)前記イオン交換後の分子篩を約350℃~約480℃の温度、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気雰囲気下で約4.5時間~約7時間焼結し、緩和水熱超安定改質分子篩(温和な条件の水熱処理を経た超安定改質分子篩)を得る。
(3)前記緩和水熱超安定改質分子篩をガス状態のSiClと接触させて反応させることにより気相超安定改質を行い、気相超安定改質分子篩を得る。
(4)前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得る。
(5)前記酸処理後の分子篩をリン化合物と接触させることによりリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得る。
(6)溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させることにより改質処理を行い、焼結を経て前記改質Y型分子篩を得る。
具体的な一実施形態において、本発明の方法は下記のステップを含む。
(1)NaY分子篩を希土類塩と接触させることによりイオン交換反応を行い、ろ過及び第1洗浄を経た後、イオン交換後の分子篩の酸化ナトリウム含量がイオン交換後の分子篩のドライベース重量に対して約9.5重量%以下である、当該イオン交換後の分子篩を得る。
(2)約350℃~約480℃の温度、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気雰囲気下で、前記イオン交換後の分子篩に対して約4.5時間~約7時間の第1焼結を行い、緩和水熱超安定改質分子篩を得る。
(3)前記緩和水熱超安定改質分子篩をガス状態のSiClと接触させて反応させ、任意に第2洗浄や第2ろ過を行い、気相超安定改質分子篩を得る。
(4)前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得る。
(5)リン化合物を用いて前記酸処理後の分子篩に対してリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得る。
(6)溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させることにより改質処理を行い、乾燥及び第2焼結を経た後、前記改質Y型分子篩を得る。
本発明の作製方法は、高結晶化度、高熱安定性及び高水熱安定性を有し、二次孔をリッチに含む高シリカ含量のY型分子篩を、作製することができる。当該分子篩は、高い結晶化度をを維持しつつ、超安定レベルが大幅に向上している。また、作製された分子篩は、アルミニウム分布が均一で、非骨格アルミニウム含量が少なく、二次孔のチャネル流通性が良い。当該改質Y型分子篩を水素添加LCOの製造に用いる場合、高いLCO転化効率及び低いコークス選択性を示し、BTX系芳香族炭化水素をリッチに含むガソリンの収率がより高くなり、プロピレンの収率も高くなる。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法では、ステップ(1)において、NaY分子篩と希土類溶液とのイオン交換反応を行うことにより、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得る。イオン交換反応の方法は周知技術であってもよい。例えば、イオン交換反応の方法は、NaY分子篩を水と混合し、撹拌下で希土類塩及び/又は希土類塩水溶液を添加してイオン交換反応を行った後、ろ過、洗浄する工程を含んでもよい。
好ましい実施形態において、ステップ(1)で用いる水は脱イオン水であり、前記NaY分子篩は市販品、または従来方法で作製してもよい。一実施形態において、前記NaY分子篩は、格子定数が約2.465nm~約2.472nm、骨格シリカ/骨格アルミナの比率(SiO/Alモル比)が約4.5~約5.2、相対結晶化度が約85%以上、例えば約85%~約95%、酸化ナトリウム含量が約13.0重量%~約13.8重量%であってもよい。
本発明によれば、前記イオン交換反応の条件は、本分野における一般の反応条件であってもよい。好ましくは、NaY分子篩と希土類溶液とのイオン交換反応において、イオン交換反応を良く進行させるために、イオン交換温度が約15℃~約95℃、好ましくは約65℃~約95℃、イオン交換時間が約30分~約120分、好ましくは約45分~約90分、NaY分子篩(ドライベースで):希土類塩(RE基準にて算出):HOの重量比が約1:(0.01~0.18):(5~20)、好ましくは約1:(0.5~0.17):(6~14)であってもよい。
本発明の一実施形態において、NaY分子篩:希土類塩:HOが約1:(0.01~0.18):(5~20)である重量比でNaY分子篩、希土類塩及び水を混合物とした後、約15℃~約95℃、例えば約65℃~約95℃下で撹拌、好ましくは約30分~120分撹拌することにより、希土類イオンとナトリウムイオンとの交換を行ってもよい。特に、NaY分子篩、希土類塩及び水の混合物の調製は、NaY分子篩及び水をスラリーとした後、当該スラリーに希土類塩及び/又は希土類塩水溶液を添加する工程を含んでもよい。前記希土類塩としては、希土類塩化物及び/又は希土類硝酸塩が好ましい。当該希土類は任意の希土類であってもよく、その種類及び成分は特に限定されず、例えばLa、Ce、Pr、Nd及び混合希土類のうち、1つまたは複数であってもよい。好ましくは、前記混合希土類は、La、Ce、Pr及びNdのうち1つまたは複数を含み、La、Ce、Pr及びNd以外の少なくとも1種類の希土類をさらに含んでもよい。
本発明によれば、ステップ(1)における洗浄は、イオン交換で生じたナトリウムイオンの除去を目的とし、脱イオン水を用いて洗浄してもよい。ステップ(1)で得られたイオン交換後の分子篩は、希土類含量がRE基準にて約4.5重量%~約13重量%、例えば約5.5重量%~約13重量%、または約5.5重量%~約12重量%であり、酸化ナトリウム含量が約9.5重量%以下、例えば約5.5重量%~約9.5重量%であり、格子定数が約2.465nm~約2.472nmであることが好ましい。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法は、ステップ(2)において、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を、温度350℃~480℃、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気雰囲気下で約4.5~7時間焼結処理する。好ましくは、ステップ(2)における焼結の温度は約380℃~約460℃であり、焼結の雰囲気は約40体積%~約80体積%の水蒸気雰囲気であり、焼結の時間は約5時間~約6h¥時間である。任意の構成として、前記水蒸気雰囲気は、他の気体、例えば空気、ヘリウムガス及び窒素ガスのうち1つまたは複数をさらに含んでもよい。好ましくは、ステップ(2)で得られた緩和水熱超安定改質分子篩は、その格子定数が約2.450nm~約2.462nmであってもよい。
本発明によれば、前記30~90体積%の水蒸気雰囲気とは、当該雰囲気中に、体積で約30%~約90%の含量の水蒸気が含まれ、空気、ヘリウムガス及び窒素ガスから選ばれる1つまたは複数が残部として含まれることを意味する。例えば、30体積%の水蒸気雰囲気とは、30体積%の水蒸気及び70体積%の空気を含んだ雰囲気を意味する。
気相超安定改質による効果を確保するために、本発明の一実施形態において、ステップ(3)にてSiClと接触する分子篩の含水量が約1重量%以下となるよう、ステップ(3)の前に分子篩の乾燥処理により分子篩中の含水量を減らしておいてもよい。乾燥処理は、例えば回転式焼結炉またはマッフル炉を用いてベーキング乾燥してもよい。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法において、ステップ(3)の接触反応条件は幅広い範囲で変更することができる。気相超安定処理による効果をさらに向上させるために、好ましくは、SiCl重量と、ステップ(2)で得られた前記緩和水熱超安定改質分子篩の重量(ドライベースで)との重量比が約(0.1~0.7):1、好ましくは約(0.2~0.6):1であり、前記接触反応の反応温度が約200℃~約650℃、好ましくは約350~500℃であり、反応時間が約10分~約5時間、好ましくは約0.5時間~約4時間であってもよい。また、ステップ(3)において、第2洗浄および第2ろ過を任意に行ってもよい。また、第2ろ過後は、乾燥してもよく、乾燥しなくてもよい。第2洗浄の方法は、通常の洗浄方法であってもよく、分子篩中に残留しているNa、Cl及びAl3+などの可溶性副生成物を除去する目的で脱イオン水を用いて洗浄してもよい。洗浄条件としては、pH約2.5~約5.0の洗浄後の洗浄液と、約30℃~約60℃の洗浄温度と、約(5~20):1、好ましくは約(6~15):1である、水の使用量と洗浄前の前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比と、を含んでもよい。さらに、洗浄後の洗浄液中から遊離のNa、Cl及びAl3+などのイオンが検出されなくなるまで、前記洗浄を行ってもよい。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法は、ステップ(4)において、ステップ(3)で得られた気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させて反応させ、流通性の良い二次孔を得る洗浄改質(チャネル洗浄と略称)を行う。本発明の一実施形態において、ステップ(3)で得られた気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させて反応させる工程は、気相超安定改質処理を経た分子篩と酸溶液とを混合して一定時間反応させた後、反応後の分子篩を酸溶液から、例えばろ過で分離し、任意に洗浄および乾燥をして、本発明で提供する改質Y型分子篩を得る工程である。前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させる酸処理の温度は、約60℃~約100℃、好ましくは約80℃~約99℃、より好ましくは約88℃~約98℃であり、酸処理の時間は約1時間~約4時間、好ましくは約1時間~約3時間であってもよい。前記酸溶液は有機酸及び/又は無機酸を含んでもよい。また、酸溶液のうち酸の重量と、酸溶液のうち水の重量と、前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベースで)と、の重量比は、約(0.001~0.15):(5~20):1、好ましくは約(0.002~0.1):(8~15):1、または、約(0.01~0.05):(8~15):1であってもよい。任意の構成として、前記ステップ(4)は、得られた酸処理後の分子篩を洗浄することで、分子篩中の残留のNa、Cl及びAl3+などの可溶性副生成物を除去する工程をさらに含んでもよい。洗浄条件はステップ(3)の洗浄条件と同様または異なってもよく、例えば、pH約2.5~約5.0の洗浄後の洗浄液と、約30℃~約60℃の洗浄温度と、約(5~20):1、好ましくは約(6~15):1である、水の使用量と洗浄前の前記酸処理後の分子篩の重量との重量比と、を含んでもよい。さらに、洗浄後の洗浄液中から遊離のNa、Cl及びAl3+などのイオンが検出されなくなるまで、前記洗浄を行ってもよい。
好ましい実施形態において、前記酸溶液(酸の水溶液)中の酸は、少なくとも1種類の有機酸、及び、強度が中程度以上の少なくとも1種類の無機酸である。前記有機酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸またはサリチル酸を含んでもよく、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよい。前記強度が中程度以上の無機酸は、リン酸、塩酸、硝酸または硫酸を含んでもよく、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよい。前記接触は、温度が約80℃~約99℃、例えば約85℃~約98℃であり、接触時間が約60分以上、例えば約60分~約240分、または約90分~約180分であることが好ましい。前記有機酸と分子篩との重量比は、好ましくは約(0.02~0.05):1である。前記強度が中程度以上の無機酸と、分子篩との重量比は、好ましくは約(0.01~0.06):1、例えば約(0.02~0.05):1である。水と分子篩との重量比は、好ましくは約(5~20):1、例えば約(8~15):1である。
幾つかの好ましい実施形態において、ステップ(4)における酸処理は、チャネル洗浄改質とも称され、次の2つのステップからなる。先ず、無機酸、好ましくは強度が中程度以上の無機酸と、前記気相超安定改質分子篩との第1接触を行う。ここで、強度が中程度以上の無機酸と、分子篩(分子篩重量はドライベースで)との重量比が約(0.01~0.05):1、例えば約(0.02~0.05):1であってもよく、水と分子篩(分子篩重量はドライベースで)との重量比が好ましくは約(5~20):1、例えば約(8~15):1であってもよく、接触反応の温度が約80℃~約99℃、好ましくは90℃~約98℃であってもよく、反応時間が約60分~約120分であってもよい。次に、この接触処理後に得られた分子篩と、有機酸との第2接触を行う。ここで、前記有機酸と分子篩(分子篩重量はドライベースで)との重量比が約(0.02~0.10):1、例えば約(0.05~0.08):1であってもよく、水と分子篩(分子篩重量はドライベースで)との重量比が好ましくは約(5~20):1、例えば約(8~15):1であってもよく、接触反応の温度が約80℃~約99℃、好ましくは90℃~約98℃であってもよく、反応時間が約60分~約120分であってもよい。
本発明で提供される改質Y型分子篩の作製方法は、ステップ(4)で得られた酸処理後の分子篩に対してリン改質処理を行うステップ(5)をさらに含む。リン化合物を用いてリン改質処理を行ってもよい。前記リン改質処理は、必要な量のリンを分子篩に導入するために1回または複数回行ってもよい。通常、前記リン改質処理は、約15℃~約100℃、好ましくは約30℃~約95℃下で、酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液と約10分~約100分接触させた後、ろ過、洗浄する工程を含む。なお、前記溶液のうちリンの重量(P基準にて)と、前記溶液のうち水の重量と、前記分子篩の重量との重量比は、約(0.0005~0.10):(2~5):1である。すなわち、前記溶液中の水と、分子篩との重量比は、約(2~5):1、好ましくは約(3~4):1であり、リン(P基準にて)と分子篩との重量比は、約(0.0005~0.10):1、好ましくは約(0.001~0.06):1である。前記リン化合物は、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム及びリン酸水素二アンモニウムから選ばれる1つまたは複数であってもよい。例えば、前記洗浄は、分子篩の重量の約5~約15倍の水、例えば脱イオン水を用いて洗浄してもよい。
好ましい一実施形態において、前記リン改質処理は、前記酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液中に添加し、約15℃~約100℃の条件下で約10分~約100分反応させた後、ろ過、洗浄してもよい。ここで、前記溶液中の水と分子篩との重量比は、約(2~5):1、好ましくは約(3~4):1であり、リン(P基準にて)と分子篩との重量比は、約(0.0005~0.10):1、好ましくは約(0.001~0.06):1である。
本発明の作製方法によれば、ステップ(6)において、リン改質後の分子篩を、ガリウム及びジルコニウムを含む溶液と接触させることにより、イオン交換及び/又は含浸処理を行ってもよい。これにより、活性元素であるガリウム及びジルコニウムを改質Y型分子篩に担持させる。溶液中で活性元素のガリウム及びジルコニウムと接触させる処理は、必要な量の活性元素を導入するために1回または複数回行ってもよい。ガリウム元素及びジルコニウム元素による改質処理の効果を好適に向上させるために、本発明の好ましい一実施形態において、溶液中で分子篩をガリウム塩及びジルコニウム塩と接触させてもよい。なお、ガリウム塩及びジルコニウム塩は、前記分子篩と同時に接触してもよく、別々に接触してもよい。
好ましい一実施形態において、前記分子篩は、ガリウム塩及びジルコニウム塩に同時に接触してもよい。この場合、前記ステップ(6)は、前記リン改質後の分子篩と、ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液とを均一に混合した後、一定時間静置する工程をさらに含む。例えば、ガリウム及びジルコニウム成分を含浸させるために、リン改質後の分子篩を、Ga(NO及びZr(NOを含有する溶液に撹拌下で添加して均一に撹拌した後、約15~40℃下で約24~36時間静置してもよい。その後、リン改質後の分子篩と、Ga(NOおよびZr(NOとを含有するスラリーを、さらに約20分撹拌して均一に混合させ、乾燥及び第2焼結を行ってもよい。前記乾燥は、任意の乾燥方法、例えばフラッシュ乾燥、ベーキング乾燥、気流乾燥であってもよい。好ましい一実施形態において、乾燥方法としては、例えば、スラリーを回転式蒸発器に移し、水浴下で回転蒸発乾燥を行ってもよい。好ましくは、前記第2焼結は、上記蒸発後の試料を回転式焼結炉に投入し、約450℃~約600℃で約2時間~約5時間焼結、より好ましくは約480℃~約580℃で約2.2時間~約4.5時間焼結してもよい。
好ましくは、前記ガリウム塩は、Ga(NO、Ga(SO、GaCl、または、それらのうち2つまたは3つからなる組み合わせであってもよく、好ましくはGa(NOであり、及び/又は、前記ジルコニウム塩は、Zr(NO、Zr(SO、ZrCl、またはそれらのうち2つまたは3つからなる組み合わせであってもよく、好ましくはZr(NOである。ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうち、ガリウムの重量(ガリウム酸化物基準にて算出)と、ジルコニウムの重量(ジルコニウム酸化物基準にて算出)と、リン改質後の分子篩の重量(ドライベース重量で算出)と、の重量比は、約(0.001~0.025):(0.001~0.025):1、好ましくは約(0.002~0.02):(0.002~0.02):1である。また、ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうち水の重量と、リン改質後の分子篩の重量(ドライベース重量で算出)と、の重量比は、約(2~3):1、好ましくは約(2.2~2.6):1である。
別の好ましい実施形態において、前記分子篩は、ガリウム塩及びジルコニウム塩と個別に接触してもよい。例えば、前記分子篩をガリウム塩含有水溶液と接触させ、その後、ジルコニウム塩含有水溶液と接触させてもよい。あるいは、前記分子篩をジルコニウム塩含有水溶液と接触させ、その後、ガリウム塩含有水溶液と接触させてもよい。当該接触の条件、例えば温度、時間、ガリウム濃度、ジルコニウム濃度などは、上述した範囲と同様であってもよい。
本発明の具体的な一実施形態として、改質Y型分子篩を作製する方法は下記のステップを含む。
(1)NaY分子篩を希土類溶液と接触させることでイオン交換反応を行い、ろ過、洗浄を経て、酸化ナトリウムの含量が低減され、希土類元素を含み、通常単位胞サイズを示すイオン交換後の分子篩を得る。なお、通常、前記イオン交換は、撹拌下、約15℃~約95℃、好ましくは約65℃~約95℃の温度条件下で、約30分~約120分行われる。
(2)前記イオン交換後の分子篩を約350℃~約480℃の温度、及び、約30体積%~約90体積%の水蒸気を含有する雰囲気下で約4.5時間~約7時間焼結乾燥することにより、格子定数が約2.450nm~約2.462nmまで低減しており、かつ、含水量が約1重量%未満の緩和水熱超安定改質分子篩を得る。
(3)重量比としてSiCl:前記緩和水熱超安定改質分子篩(ドライベースで)が約(0.1~0.7):1であり、温度が約200℃~約650℃である条件下で、前記緩和水熱超安定改質分子篩を、加熱気化したSiClガスと約10分~約5時間接触させて反応させ、任意に洗浄およびろ過をして、気相超安定改質分子篩を得る。
(4)前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させる酸処理により、改質を行う。具体的には、先ず前記気相超安定改質分子篩を、強度が中程度以上の無機酸及び水と混合し、これらを約80℃~約99℃、好ましくは約90℃~約98℃下で少なくとも約30分、例えば約60分~約120分接触させた後、有機酸を添加し、これらを約80℃~約99℃、好ましくは約90℃~約98℃下で約30分、例えば約60分~約120分接触させ、ろ過し、任意に洗浄や乾燥を経て、酸処理後の分子篩を得る。ここで、有機酸の重量と、気相超安定改質分子篩の重量(ドライベースで)との重量比が約(0.02~0.10):1であり、強度が中程度以上の無機酸の重量と、気相超安定改質分子篩の重量(ドライベースで)との重量比が約(0.01~0.05):1であり、水と気相超安定改質分子篩との重量比が約(5~20):1であることが好ましい。
(5)前記酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液に添加し、約15℃~約100℃の条件下で約10分~約100分反応させた後、ろ過、洗浄を行い、任意に乾燥し、リン改質後の分子篩を得る。ここで、分子篩に対する前記溶液中の水の重量比率は約2~約5、好ましくは3~4であり、分子篩に対するリン(P基準にて算出)の重量比率は約0.005~約0.10、好ましくは約0.01~約0.05である。
(6)ガリウム及びジルコニウム成分を含浸させるために、前記リン改質後の分子篩を、Ga(NO及びZr(NOを含む混合溶液に撹拌下で添加し、リン改質後の分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置する。なお、Ga(NO及びZr(NOを含む混合溶液に含まれるGa(NOの量(Ga基準にて)と、リン改質後の分子篩の重量との比は約0.1~2.5:100であり、該混合溶液に含まれるZr(NOの量(ZrOで)と、分子篩の重量との比は約0.1~2.5:100であり、Ga(NO及びZr(NOを含む混合溶液に添加する水の量と、リン改質後の分子篩の重量(ドライベースで)との重量比は約(2~3):1であり、含浸時間は約24時間である。続いて、改質Y分子篩とGa(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに約20分撹拌して均一に混合させた後、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して約450℃~約600℃で約2時間~約5時間焼結し、本発明の改質Y分子篩を得る。
第3態様として本発明は、接触分解触媒であって、当該触媒のドライベース重量に対し、約10重量%~約50重量%の改質Y型分子篩と、アルミナ基準にて約10重量%~約40重量%のアルミナバインダと、粘土のドライベースにて約10重量%~約80重量%の当該粘土と、を含み、前記改質Y型分子篩は、本発明の改質Y型分子篩または本発明の方法により作製される改質Y型分子篩である、接触分解触媒を提供する。
本発明の接触分解触媒を水素添加LCOの製造に用いる場合、高いLCO転化効率及び低いコークス選択性を示し、BTXをリッチに含むガソリンの収率がより高くなり、プロピレンの収率も高くなる。
本発明で提供される接触分解触媒は、前記改質Y型分子篩以外の別の分子篩をさらに含んでもよい。前記接触分解触媒の重量に対し、当該別の分子篩の含量は、ドライベースで、約0重量%~約40重量%、例えば約0重量%~約30重量%、または約1重量%~約20重量%である。前記別の分子篩としては、接触分解触媒によく用いられる分子篩、例えば、MFI構造を有するゼオライト、βゼオライト、その他のY型ゼオライト、または非ゼオライト分子篩から選ばれてもよく、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせを含んでもよい。前記その他のY型ゼオライトの含量は、ドライベースで、約40重量%以下が好ましく、例えば約0重量%~約40重量%、または約1重量%~約20重量%であってもよい。前記その他のY型ゼオライトとしては、例えば、REY、REHY、DASY、SOYもしくはPSRY、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよい。MFI構造を有するゼオライトとしては、例えば、HZSM-5、ZRPもしくはZSP、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよい。βゼオライトとしては、例えばHβや、非ゼオライト分子篩として例えば、リン酸アルミニウム分子篩(AlPO分子篩)、及び/又は、シリカ・アルミナ・リン分子篩(SAPO分子篩)であってもよい。
本発明で提供される接触分解触媒において、前記改質Y型分子篩の含量は、ドライベースで、約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、例えば約25重量%~約40重量%である。
本発明で提供される接触分解触媒において、前記粘土は、接触分解触媒の成分として使用可能な粘土から選ばれる1つまたは複数であり、例えば、カオリン、含水ハロイサイト、モンモリロナイト、硅藻土、ハロイサイト、サポナイト(saponite)、レクトライト(rectorite)、セピオライト(sepiolite)、アタパルジャイト(attapulgite)、ハイドロタルサイト(hydrotalcite)またはベントナイトから選ばれてもよく、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよい。なお、これらの粘土は当業者に周知のものである。好ましくは、本発明の接触分解触媒において、前記粘土の含量は、ドライベースで、約20重量%~約55重量%、または約30重量%~約50重量%である。
本発明で提供される接触分解触媒において、前記アルミナバインダの含量は、アルミナ基準にて、約10重量%~約40重量%、例えば約20重量%~約35重量%である。前記アルミナバインダは、接触分解触媒に一般に用いられる各種の形態のアルミナ、水和アルミナ及びアルミナゾルから選ばれる1つまたは複数であってもよい。例えば、γ-アルミナ、η-アルミナ、θ-アルミナ、χ-アルミナ、擬似ベーマイト(pseudoboehmite)、ベーマイト(boehmite)、ギブサイト(gibbsite)、バイヤーライト(bayerite)またはアルミナゾルから選択され得、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであってもよく、擬似ベーマイト及びアルミナゾルが好ましい。一例として、前記接触分解触媒は、アルミナ基準にて約2重量%~約15重量%、好ましくは約3重量%~約10重量%のアルミナゾルと、アルミナ基準にて約10重量%~約30重量%、好ましくは約15重量%~約25重量%の擬似ベーマイトと、を含んでもよい。
第4態様として本発明は、接触分解触媒の作製方法であって、改質Y型分子篩を提供するステップと、前記改質Y型分子篩、アルミナバインダ、粘土及び水を含むスラリーを調製するステップと、噴霧乾燥後、任意に洗浄や乾燥を行い、前記接触分解触媒を得るステップと、を含む方法を提供する。なお、前記改質Y型分子篩の提供は、本発明の改質Y型分子篩、または本発明の方法により作製された改質Y型分子篩の提供を含む。
前記改質Y型分子篩の提供ステップを除き、本発明の触媒作製方法における他のステップは、従来の方法、例えば中国特許出願公開CN1098130A及びCN1362472Aに記載の方法に準じて行ってもよい。
本発明で提供される触媒作製方法において、前記噴霧乾燥、洗浄及び乾燥は従来技術を採用してもよく、本発明では特に制限しない。
本発明で提供される触媒作製方法において、前記改質Y型分子篩の使用量は本分野における通常の使用量であってもよい。好ましくは、作製された触媒において、前記改質Y型分子篩の含量は、ドライベースで、約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、例えば約25重量%~約40重量%であってもよい。
本発明で提供される触媒作製方法において、前記粘土は、接触分解触媒の成分として使用可能な粘土から選ばれる1つまたは複数であり、例えば、カオリン、含水ハロイサイト、モンモリロナイト、硅藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、セピオライト、アタパルジャイト、ハイドロタルサイト、ベントナイトから選ばれる1つまたは複数であってもよい。なお、これらの粘土は当業者に周知のものである。前記粘土の使用量は本分野における通常の使用量であってもよい。好ましくは、作製された接触分解触媒において、前記粘土の含量は、ドライベースで、約20重量%~約55重量%、または約30重量%~約50重量%であってもよい。
本発明で提供される触媒作製方法において、前記アルミナバインダは、接触分解触媒に一般に用いられる各種の形態のアルミナ、水和アルミナ及びアルミナゾルから選ばれる1つまたは複数であってもよい。例えば、γ-アルミナ、η-アルミナ、θ-アルミナ、χ-アルミナ、擬似ベーマイト(pseudoboehmite)、ベーマイト(boehmite)、ギブサイト(gibbsite)、バイヤーライト(bayerite)またはアルミナゾルから選ばれる1つまたは複数であったもよく、擬似ベーマイト及び/又はアルミナゾルが好ましい。前記アルミナバインダの使用量は本分野における通常の使用量であってもよい。好ましくは、作製された接触分解触媒において、前記アルミナバインダの使用量は、アルミナ基準にて、約10~40重量%、例えば約20重量%~約35重量%であってもよい。一実施形態において、アルミナバインダは、擬似ベーマイト及びアルミナゾルであり、作製された接触分解触媒は、アルミナ基準にて約2重量%~約15重量%、好ましくは約3重量%~約10重量%のアルミナゾルと、アルミナ基準にて約10重量%~約30重量%、好ましくは約15重量%~約25重量%の擬似ベーマイトと、を含む。
第5態様として本発明は、原料炭化水素、特に水素添加軽質循環油の接触分解反応における、本発明の改質Y型分子篩の使用であって、接触分解条件下で前記原料炭化水素を、前記改質Y型分子篩を含む接触分解触媒と接触させる処理を含む、使用を提供する。
第6態様として本発明は、原料炭化水素、特に水素添加軽質循環油の接触分解反応における、本発明の接触分解触媒の使用であって、接触分解条件下で前記原料炭化水素を前記接触分解触媒と接触させる処理を含む、使用を提供する。
第7態様として本発明は、水素添加軽質循環油(水素添加LCO)を処理するための接触分解方法であって、接触分解の条件下で前記水素添加LCOを本発明の接触分解触媒、または本発明の改質Y型分子篩を含む接触分解触媒と接触させるステップを含む、方法を提供する。
本発明によれば、好ましくは、前記接触分解の条件としては、約500℃~約610℃の反応温度と、約2h-1~約16h-1である単位時間当たりの重量空間速度と、約3~約10の触媒のオイルに対する重量比と、を含んでもよい。
本発明によれば、好ましくは、前記水素添加LCOは、密度(20℃)約0.850g/cm~約0.920g/cm、H含量が約10.5wt%~約12wt%、S含量<50μg/g、N含量<10μg/g、総芳香族炭化水素含量が約70wt%~約85wt%、多環式芳香族炭化水素含量≦15wt%の性質を有してもよい。
幾つかの好ましい実施形態において、本発明は以下の構成も提供する。
(A1)改質Y型分子篩であって、当該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4重量%~約11重量%であり、リン含量がP基準にて約0.05重量%~約10重量%であり、酸化ナトリウム含量が約0.5重量%以下であり、酸化ガリウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%であり、酸化ジルコニウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%であり、当該改質Y型分子篩において、全細孔体積が約0.36mL/g~約0.48mL/gであり、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約20%~約40%であり、当該改質Y型分子篩において、格子定数が約2.440nm~約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1060℃以上であり、当該改質Y型分子篩において、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が約10%以下であり、当該改質Y型分子篩において、強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が約3.5以上であることを特徴とする、改質Y型分子篩。
(A2)前記改質Y型分子篩は、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約28%~約38%である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A3)前記改質Y型分子篩の総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率は約5%~約9.5%であり、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は、約7~約14である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A4)前記改質Y型分子篩の格子崩壊温度は約1065℃~約1085℃である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A5)前記改質Y型分子篩の強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率は、ピリジン吸着赤外分光法を用いて350℃で測定され、約3.5~約6.5である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A6)前記改質Y型分子篩の相対結晶化度は約70%~約80%である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A7)800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRDで測定される前記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率は約38%以上である、項目A1に記載の改質Y型分子篩。
(A8)前記改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量は当該希土類の酸化物基準にて約4.5重量%~約10重量%であり、リン含量はP基準にて0.5重量%~約5重量%であり、酸化ナトリウム含量は約0.05重量%~約0.3重量%であり、酸化ガリウム含量は約0.2重量%~約2重量%であり、酸化ジルコニウム含量は約0.5重量%~約2重量%であり、前記改質Y型分子篩の格子定数は約2.442nm~約2.451nmであり、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は約8.5~約12.6であり、前記希土類はLa、Ce、PrまたはNdを含み、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせを含む、項目A1~A7のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩。
(A9)項目A1~A8のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩の作製方法であって、
NaY分子篩を希土類塩と接触させることによりイオン交換反応を行い、ろ過及び第1洗浄を経た後、イオン交換後の分子篩の酸化ナトリウム含量がイオン交換後の分子篩のドライベース重量に対して約9.0重量%以下である、当該イオン交換後の分子篩を得るステップ(1)と、
約350℃~約480℃の温度、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気の存在下で、前記イオン交換後の分子篩に対して約4.5時間~約7時間の第1焼結を行い、緩和水熱超安定改質分子篩を得るステップ(2)と、
前記緩和水熱超安定改質分子篩をSiClと接触させて反応させ、任意に第2洗浄および第2ろ過を行い、気相超安定改質分子篩を得るステップ(3)と、
前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得るステップ(4)と、
リン化合物を用いて前記酸処理後の分子篩に対してリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得るステップ(5)と、
溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させ、乾燥及び第2焼結を経た後、前記改質Y型分子篩を得るステップ(6)と、を含む方法。
(A10)前記イオン交換反応は、NaY分子篩を水と混合し、撹拌下で希土類塩及び/又は希土類塩水溶液を添加してイオン交換反応を行った後、ろ過及び洗浄を行う工程を含み、
前記イオン交換反応の条件は、約15℃~約95℃の反応温度と、約30分~約120分の反応時間と、約1:(0.01~0.18):(5~20)である、前記NaY分子篩、希土類塩及び水の重量比と、を含む、項目A9に記載の方法。
(A11)前記イオン交換後の分子篩は、格子定数が約2.465nm~約2.472nmであり、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4.5重量%~約13重量%であり、酸化ナトリウム含量が約4.5重量%~約9.5重量%である、項目A9またはA10に記載の方法。
(A12)前記希土類塩は希土類塩化物または希土類硝酸塩である、項目A9またはA10に記載の方法。
(A13)ステップ(2)は、約380℃~約460℃の温度、及び約40体積%~約80体積%の水蒸気下で、約5時間~約6時間の第1焼結を行う処理を含む、項目A9に記載の方法。
(A14)前記緩和水熱超安定改質分子篩の格子定数は約2.450nm~約2.462nmであり、前記緩和水熱超安定改質分子篩の含水量は約1重量%以下である、項目A9またはA13に記載の方法。
(A15)ステップ(3)において、SiClの重量と、前記緩和水熱超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比が約(0.1~0.7):1であり、前記接触の反応温度が約200~650℃であり、反応時間が約10分~約5時間であり、前記第2洗浄は、洗浄後の洗浄液中から遊離のNa、Cl及びAl3+などのイオンが検出されなくなるまで水洗浄する処理を含み、洗浄条件として、洗浄後の洗浄液のpHが約2.5~約5.0、洗浄温度が約30℃~約60℃、水の使用量と洗浄前の前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比が約(6~15):1であってもよい、項目A9に記載の方法。
(A16)ステップ(4)における酸処理の条件は、約80℃~約99℃の酸処理温度と、約1時間~約4時間の酸処理時間と、有機酸及び/又は無機酸を含む酸溶液と、約(0.001~0.15):(5~20):1である、前記酸溶液のうち酸の重量と前記酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含む、項目A9に記載の方法。
(A17)ステップ(4)の酸処理は、前記気相超安定改質分子篩と無機酸溶液との第1接触を行い、その後、有機酸溶液との第2接触を行う工程を含み、
前記第1接触の条件は、約60分~約120分の接触時間と、約90℃~約98℃の接触温度と、約(0.01~0.05):(5~20):1である、無機酸溶液のうち無機酸の重量と無機酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含み、前記第2接触の条件は、約60分~約120分の接触時間と、約90℃~約98℃の接触温度と、約(0.02~0.1):(5~20):1である、有機酸溶液のうち有機酸の重量と有機酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含む、項目A9に記載の方法。
(A18)前記有機酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸またはサリチル酸であり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであり、前記無機酸は、リン酸、塩酸、硝酸または硫酸であり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせである、項目A16またはA17に記載の方法。
(A19)前記リン化合物は、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムまたはリン酸水素二アンモニウムであり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであり、前記リン改質処理は、前記酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液と接触させ、約15℃~約100℃の条件下で約10分~約100分反応させた後、ろ過及び洗浄を行う工程を含み、前記溶液のうちリンの重量(P基準にて算出)と、前記溶液のうち水の重量と、前記酸処理後の分子篩の重量との重量比が約(0.0005~0.10):(2~5):1である、項目A9に記載の方法。
(A20)ステップ(6)における接触は、前記リン改質分子篩と、ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液とを均一に混合した後、約15~40℃下で約24~36時間静置する工程を含み、前記ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうちガリウムの重量(ガリウム酸化物基準にて算出)と、ジルコニウムの重量(ジルコニウム酸化物基準にて算出)と、前記リン改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)と、の重量比が約(0.001~0.025):(0.001~0.025):1であり、前記水溶液のうち水の重量と、前記リン改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比が約(2~3):1である、項目A9に記載の方法。
(A21)ステップ(6)において、前記第2焼結の条件は、約450℃~約600℃の焼結温度と、約2時間~約5時間の焼結時間とを含む、項目A9に記載の方法。
(B1)接触分解触媒であって、当該触媒のドライベース重量に対し、約10重量%~約50重量%の改質Y型分子篩と、アルミナ基準にて約10重量%~約40重量%のアルミナバインダと、粘土のドライベースで約10重量%~約80重量%の当該粘土と、を含み、
前記改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4重量%~約11重量%であり、リン含量がP基準にて約0.05重量%~約10重量%であり、酸化ナトリウム含量が約0.5重量%以下であり、酸化ガリウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%であり、酸化ジルコニウム含量が約0.1重量%~約2.5重量%であり、前記改質Y型分子篩において、全細孔体積が約0.36mL/g~約0.48mL/gであり、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約20%~約40%であり、前記改質Y型分子篩において、格子定数が約2.440nm~約2.455nmであり、格子崩壊温度が約1060℃以上であり、前記改質Y型分子篩において、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が約10%以下であり、前記改質Y型分子篩において、強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が約3.5以上であることを特徴とする、接触分解触媒。
(B2)前記改質Y型分子篩は、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が約28%~約38%である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B3)前記改質Y型分子篩の総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率は約5%~約9.5%であり、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は、約7~約14である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B4)前記改質Y型分子篩の格子崩壊温度は約1065℃~約1085℃である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B5)前記改質Y型分子篩の強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率は、ピリジン吸着赤外分光法を用いて350℃で測定され、約3.5~約6.5である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B6)前記改質Y型分子篩の相対結晶化度は約70%~約80%である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B7)800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRDで測定される前記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率は約38%以上である、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B8)前記改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、希土類含量は当該希土類の酸化物基準にて約4.5重量%~約10重量%であり、リン含量はP基準にて0.5重量%~約5重量%であり、酸化ナトリウム含量は約0.05重量%~約0.3重量%であり、酸化ガリウム含量は約0.2重量%~約2重量%であり、酸化ジルコニウム含量は約0.5重量%~約2重量%であり、前記改質Y型分子篩の格子定数は約2.442nm~約2.451nmであり、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、前記改質Y型分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は約8.5~約12.6であり、前記希土類はLa、Ce、PrまたはNdを含み、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせを含む、項目B1~B7のいずれか1項に記載の接触分解触媒。
(B9)前記粘土は、カオリン、含水ハロイサイト、モンモリロナイト、硅藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、セピオライト、アタパルジャイト、ハイドロタルサイトまたはベントナイトであり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであり、前記アルミナバインダは、アルミナ、水和アルミナまたはアルミナゾルであり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせである、項目B1に記載の接触分解触媒。
(B10)項目B1~B9のいずれか1項に記載の接触分解触媒の作製方法であって、改質Y型分子篩を作製するステップと、前記改質Y型分子篩、アルミナバインダ、粘土及び水を含むスラリーを調製するステップと、噴霧乾燥を経て前記接触分解触媒を得るステップと、を含み、
前記改質Y型分子篩の作製は、
NaY分子篩を希土類塩と接触させることによりイオン交換反応を行い、ろ過及び第1洗浄を経た後、イオン交換後の分子篩を得るステップであって、当該イオン交換後の分子篩の酸化ナトリウム含量がイオン交換後の分子篩のドライベース重量に対して約9.0重量%以下である、ステップ(1)と、
約350℃~約480℃の温度、及び約30体積%~約90体積%の水蒸気の存在下で、前記イオン交換後の分子篩に対して約4.5時間~7時間の第1焼結を行い、緩和水熱超安定改質分子篩を得るステップ(2)と、
前記緩和水熱超安定改質分子篩をSiClと接触させて反応させ、任意に第2洗浄および第2ろ過を行い、気相超安定改質分子篩を得るステップ(3)と、
前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得るステップ(4)と、
リン化合物を用いて前記酸処理後の分子篩に対してリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得るステップ(5)と、
溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させ、乾燥及び第2焼結を経た後、前記改質Y型分子篩を得るステップ(6)と、を含むことを特徴とする方法。
(B11)前記イオン交換反応は、NaY分子篩を水と混合し、撹拌下で希土類塩及び/又は希土類塩水溶液を添加してイオン交換反応を行った後、ろ過及び洗浄を行う工程を含み、
前記イオン交換反応の条件は、約15℃~約95℃の反応温度と、約30分~約120分の反応時間と、約1:(0.01~0.18):(5~20)である、前記NaY分子篩、希土類塩及び水の重量比と、を含む、項目B10に記載の方法。
(B12)前記イオン交換後の分子篩は、格子定数が約2.465nm~約2.472nmであり、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて約4.5重量%~約13重量%であり、酸化ナトリウム含量が約4.5重量%~約9.5重量%である、項目B10またはB11に記載の方法。
(B13)前記希土類塩は希土類塩化物または希土類硝酸塩である、項目B10またはB11に記載の方法。
(B14)ステップ(2)は、約380℃~約460℃の温度、及び約40体積%~約80体積%の水蒸気下で、約5時間~約6時間の第1焼結を行う処理を含む、項目B10に記載の方法。
(B15)前記緩和水熱超安定改質分子篩の格子定数は約2.450nm~約2.462nmであり、前記緩和水熱超安定改質分子篩の含水量は約1重量%以下である、項目B10またはB14に記載の方法。
(B16)ステップ(3)において、SiClの重量と、前記緩和水熱超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比が約(0.1~0.7):1であり、前記接触の反応温度が約200℃~約650℃であり、反応時間が約10分~約5時間であり、前記第2洗浄は、洗浄後の洗浄液中から遊離のNa、Cl及びAl3+などのイオンが検出されなくなるまで水洗浄する処理を含み、洗浄条件として、洗浄後の洗浄液のpHが約2.5~約5.0、洗浄温度が約30℃~約60℃、水の使用量と洗浄前の前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比が約(6~15):1であってもよい、項目B10に記載の方法。
(B17)ステップ(4)における酸処理の条件は、約80℃~約99℃の酸処理温度と、約1時間~約4時間の酸処理時間と、有機酸及び/又は無機酸を含む酸溶液と、約(0.001~0.15):(5~20):1である、前記酸溶液のうち酸の重量と前記酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含む、項目B10に記載の方法。
(B18)、ステップ(4)の酸処理は、前記気相超安定改質分子篩と無機酸溶液との第1接触を行い、その後、有機酸溶液との第2接触を行う工程を含み、
前記第1接触の条件は、約60分~約120分の接触時間と、約90℃~約98℃の接触温度と、約(0.01~0.05):(5~20):1である、無機酸溶液のうち無機酸の重量と無機酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含み、前記第2接触の条件は、約60分~約120分の接触時間と、約90℃~約98℃の接触温度と、約(0.02~0.1):(5~20):1である、有機酸溶液のうち有機酸の重量と有機酸溶液のうち水の重量と前記気相超安定改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比と、を含む、項目B10に記載の方法。
(B19)前記有機酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸またはサリチル酸であり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであり、前記無機酸は、リン酸、塩酸、硝酸または硫酸であり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせである、項目B17またはB18に記載の方法。
(B20)前記リン化合物は、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムまたはリン酸水素二アンモニウムであり、あるいは、それらのうち2つ、3つまたは4つからなる組み合わせであり、前記リン改質処理は、前記酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液と接触させ、約15℃~約100℃の条件下で約10分~約100分反応させた後、ろ過及び洗浄を行う工程を含み、前記溶液のうちリンの重量(P基準にて)と、前記溶液のうち水の重量と、前記酸処理後の分子篩の重量との重量比が約(0.0005~0.10):(2~5):1である、項目B10に記載の方法。
(B21)ステップ(6)における接触は、前記リン改質分子篩と、ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液とを均一に混合した後、約15℃~約40℃下で約24時間~約36時間静置する工程を含み、前記ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうちガリウムの重量(ガリウム酸化物基準にて)と、ジルコニウムの重量(ジルコニウム酸化物基準にて)と、前記リン改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)と、の重量比が約(0.001~0.025):(0.001~0.025):1であり、前記水溶液のうち水の重量と、前記リン改質分子篩の重量(ドライベース重量で算出)との重量比が約(2~3):1である、項目B10に記載の方法。
(B22)ステップ(6)において、前記第2焼結の条件は、約450℃~約600℃の焼結温度と、約2時間~約5時間の焼結時間とを含む、項目B10に記載の方法。
(B23)項目B1~B9のいずれか1項に記載の接触分解触媒の、原料である炭化水素の接触分解反応における使用。
(B24)水素添加LCOを処理するための接触分解方法であって、接触分解の条件下で水素添加LCOを項目B1~B9のいずれか1項に記載の触媒と接触させるステップを含み、前記接触分解の条件は、約500℃~約610℃の反応温度と、約2h-1~約16h-1である単位時間当たりの重量空間速度と、約3~約10の触媒のオイルに対する重量比と、を含む方法。
<実施例>
以下の実施例において本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
なお、以下の実施例及び比較例では、NaY分子篩(NaYゼオライトとも称する)は、中国石化触媒有限公司の斉魯支社から入手した、酸化ナトリウム含量13.5重量%、骨格シリカ/骨格アルミナの比率(SiO/Alモル比)4.6、格子定数2.470nm、相対結晶化度90%のものである。希土類塩化物、希土類硝酸塩、硝酸ガリウム及び硝酸ジルコニウムは、北京化学工場製の化学的純粋な試薬である。擬似ベーマイトは、山東アルミニウム工場製の、固体含有量が61重量%の工業製品である。カオリンは、蘇州中国カオリン公司製の、固体含有量が76重量%の接触分解触媒用カオリンである。アルミナゾルは、中国石化触媒有限公司の斉魯支社から入手した、アルミナ含量が21重量%のものである。
比較例及び実施例で用いた化学試薬は、特段に説明しない限り、化学的純粋という規格の市販品である。
(分析方法)
各比較例及び実施例において、分子篩の元素含有量はX線蛍光分光法により測定し、分子篩の格子定数、相対結晶化度はRIPP145-90、RIPP146-90標準法(『石油化学分析法(RIPP試験法)』,Cuiding YANGら,科学出版社,1990年出版,第412~415頁を参照)に準じて、X線粉末回析法(XRD)により測定した。
分子篩の骨格シリカ/骨格アルミナの比率は下記式で算出した。
骨格SiO/骨格Alモル比=(2.5858-a)×2/(a-2.4191)
式中、aは格子定数であり、その単位はnmである。
分子篩の総シリカ/総アルミナの比率は、X線蛍光分光法で測定されたSi及びAl元素の含量から算出される。骨格Alと総Alとの比率は、XRD法で測定された骨格シリカ/骨格アルミナの比率、及び、XRF法で測定された総シリカ/総アルミナの比率から算出し、これにより非骨格Alと総Alとの比率も算出することができる。
格子崩壊温度は、示差熱分析法(DTA)により測定した。
各比較例及び実施例において、分子篩の酸性中心のタイプ及び酸含有量は、ピリジン吸着赤外線法により測定した。すなわち、実験機器として米国Bruker社製のIFS113V型FT-IR(フーリエ変換赤外)分光計を用い、ピリジン吸着赤外分光法により350℃で酸含有量を測定した。実験方法は下記の通りである。自立サンプルタブレットを赤外分光計のin-situセル(in-situ cell)に配置して密封した。試料を400℃まで熱し、10-3Paまで減圧し、温度を2時間維持することにより、試料に吸着したガス分子を除去した。試料を室温まで冷却し、圧力2.67Paのピリジン蒸気を導入し、その条件で試料を30分維持することにより吸着平衡を得た。その後、試料を350℃まで熱し、10-3Paまで減圧し、30分かけて脱着を行った。その後、試料を室温まで冷却し、走査波数の範囲が1400cm-1~1700cm-1の分光分析に供し、350℃の脱着を経た試料のピリジン吸着赤外スペクトルを得た。ピリジン吸着赤外スペクトルにおける1540cm-1及び1450cm-1の特徴的吸収ピークの強度に基づき、分子篩における強いブレンステッド酸の酸性中心(B酸性中心)及び強いルイス酸の酸性中心(L酸性中心)の相対量を算出した。
各比較例及び実施例において、二次孔の細孔体積の測定方法は下記の通りである。RIPP151~90標準法(『石油化学分析法(RIPP試験法)』,Cuiding YANGら,科学出版社,1990年出版,第424~426頁を参照)に準じ、吸着等温線に基づいて分子篩の全細孔体積を測定した。続いて、Tプロット法(T-plot法)により、吸着等温線に基づいて分子篩のマイクロ細孔の体積を測定し、全細孔体積からマイクロ細孔の体積を減算することにより二次孔の細孔体積を得た。
以下の実施例1~4は、本発明の改質Y型分子篩及び接触分解触媒を作製する実施例である。
〔実施例1〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、試料雰囲気温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)の条件下で6時間焼結することで改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、試料雰囲気温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.6mをゆっくり添加し、90℃まで昇温した後、60分撹拌した。さらに、140kgのクエン酸を添加し、90℃下で60分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.04となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、36.67kgのGa(NO・9HOと、128.94kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(SZ1と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のSZ1を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりSZ1のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
なお、相対結晶化度維持率=(エージング後の試料の相対結晶化度/初期の試料の相対結晶化度)×100%。
アルミナ含量が21重量%のアルミナゾル714.5gを1565.5gの脱イオン水に投入し、撹拌下で、固形質含量76重量%のカオリン2763gを添加し、60分かけて分散させた。アルミナ含量が61重量%の擬似ベーマイト2049gを8146gの脱イオン水に投入し、撹拌状態下で、濃度36%の塩酸210mlを添加し、60分かけて酸性化させた。続いて、これに上記分散後のカオリンスラリーを添加し、微細化されたSZ1分子篩1500g(ドライベースで)をさらに添加し、均一に撹拌した後、噴霧乾燥及び洗浄処理を行い、ベーキング乾燥を経て触媒(SC1と表記する)を得た。得られたSC1触媒には、SZ1分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔実施例2〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの脱イオン水が入っている一次交換タンクに投入し、90℃下で均一に撹拌した。続いて、800LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークをフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が5.5重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて11.3重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、温度(雰囲気温度)450℃、80%水蒸気雰囲気の条件下で5.5時間焼結した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、焼結温度500℃、乾燥空気である焼結雰囲気下で、分子篩含水量が1重量%未満となるように2時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.461nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.25:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が490℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの脱イオン水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度7重量%の硫酸溶液0.9mをゆっくり添加し、93℃まで昇温した後、80分撹拌した。続いて、70kgのクエン酸及び50kgの酒石酸を添加し、93℃下で70分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.03となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が3.0となるような分子篩添加量で、リン酸水素二アンモニウム含有溶液中に添加し、60℃の条件下で50分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、74.41kgのGa(NO・9HOと、71.63kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4500Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して500℃で3時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(SZ2と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のSZ2を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりSZ2のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
実施例1の作製方法に準じ、接触分解触媒を作製した。すなわち、接触分解触媒の通常の作製方法を用い、SZ2分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した。作製した接触分解触媒をSC2と表記する。得られたSC2触媒には、SZ2分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔実施例3〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの脱イオン水が入っている一次交換タンクに投入し、95℃下で均一に撹拌した。続いて、570LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.5重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物で8.5重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、焙焼温度470℃、70%水蒸気含有雰囲気の水熱改質条件下で5時間焼結することで水熱改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、焼結温度500℃、乾燥空気である焼結雰囲気下で、分子篩含水量が1重量%未満となるように1.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.458nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩を連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.45:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの脱イオン水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度5重量%の硝酸溶液1.2mをゆっくり添加し、95℃まで昇温した後、90分撹拌した。続いて、90kgのクエン酸及び40kgのシュウ酸を添加し、93℃下で70分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.015となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.8となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、70℃の条件下で30分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、110.03kgのGa(NO・9HOと、43.1kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4800Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して600℃で2時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(SZ3と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のSZ3を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりSZ3のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
実施例1の作製方法に準じ、接触分解触媒を作製した。すなわち、接触分解触媒の通常の作製方法を用い、SZ3分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した。作製した接触分解触媒をSC3と表記する。得られたSC3触媒には、SZ3分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔実施例4〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークをフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、温度365℃、30%水蒸気(雰囲気中に30体積%水蒸気を含有)下で4.5時間焼結し、さらに温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結した。これにより、格子定数が2.460nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.2:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が250℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.2mをゆっくり添加し、85℃まで昇温した後、60分撹拌し、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.055:1となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、36.67kgのGa(NO・9HOと、128.94kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、改質Y分子篩(SZ4と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のSZ4を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりSZ4のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
実施例1の作製方法に準じ、接触分解触媒を作製した。すなわち、接触分解触媒の通常の作製方法を用い、SZ4分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した。作製した接触分解触媒をSC4と表記する。得られたSC4触媒には、SZ4分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
以下の比較例1~8は、本発明ではない改質Y型分子篩及び接触分解触媒を作製する実施例である。
〔比較例1〕
2000gのNaY分子篩(ドライベースで)を20Lの脱イオン水に投入し、撹拌して均一に混合させた後、1000gの(NHSOを添加して撹拌し、90℃~95℃まで昇温して1時間保持した後、ろ過、洗浄した。ろ過ケークを120℃で乾燥した後、温度650℃、100%水蒸気の水熱改質条件下で5時間焼結することで水熱改質処理を行った。続いて、これを20Lの脱イオン水に投入して撹拌し、均一に混合させた後、1000gの(NHSOを添加して撹拌し、90℃~95℃まで昇温して1時間保持した後、ろ過、洗浄した。ろ過ケークを120℃で乾燥した後、温度650℃、100%水蒸気の水熱改質条件下で5時間焼結することで2回目の水熱改質処理を行った。これにより、2回のイオン交換及び2回の水熱超安定化を経た希土類不含有水熱超安定Y型分子篩(DZ1と表記する)を得た。DZ1の組成及び物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ1を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ1のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ1分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC1と表記する。得られたDC1触媒には、DZ1分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例2〕
2000gのNaY分子篩(ドライベースで)を20Lの脱イオン水に投入し、撹拌して均一に混合させた後、1000gの(NHSOを添加して撹拌し、90℃~95℃まで昇温して1時間保持した後、ろ過、洗浄した。ろ過ケークを120℃で乾燥した後、温度650℃、100%水蒸気の水熱改質条件下で5時間焼結することで水熱改質処理を行った。続いて、これを20Lの脱イオン水に投入して撹拌し、均一に混合させた後、200mLのRE(NO溶液(溶液の希土類濃度はRE基準にて319g/L)、及び900gの(NHSOを添加して撹拌し、90℃~95℃まで昇温して1時間保持した後、ろ過、洗浄した。ろ過ケークを120℃で乾燥した後、温度650℃、100%水蒸気の水熱改質条件下で5時間焼結することで2回目の水熱改質処理を行った。これにより、2回のイオン交換及び2回の水熱超安定化を経た希土類含有水熱超安定Y型分子篩(DZ2と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ2を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ2のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ2分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC2と表記する。得られたDC2触媒は、ドライベースで、DZ2分子篩を30重量%、カオリンを42重量%、擬似ベーマイトを25重量%、アルミナゾルを3重量%含んでいた。
〔比較例3〕
2000kgのNaY分子篩(ドライベースで)を20mの水に投入し、撹拌して均一に混合させた後、650LのRE(NO溶液(319g/L)を添加して撹拌し、90℃~95℃まで昇温して1時間保持した後、ろ過、洗浄した。ろ過ケークをフラッシュ乾燥炉及び焼結炉に連続的に送り込み、焼結温度500℃、乾燥空気である焼結雰囲気、焼結時間2時間の条件下で、含水量が1重量%未満となるようにベーキング乾燥処理を行った。続いて、乾燥後の試料分子篩を連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.4:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が580℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度5重量%の硝酸1.2mをゆっくり添加し、95℃まで昇温した後、90分撹拌した。続いて、90kgのクエン酸及び40kgのシュウ酸を添加し、93℃下で70分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.015となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.8となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、70℃の条件下で30分反応させ、ろ過、洗浄、ベーキング乾燥を行った。生成物はDZ3と表記する。その物理化学的な性質は表1に示す。暴露状態のDZ3を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ3のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ3分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC3と表記する。得られたDC3触媒には、DZ3分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例4〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%であり、酸化ナトリウム含量が低減し、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、試料雰囲気温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)の条件下で6時間焼結することで改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、試料雰囲気温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.6mをゆっくり添加し、90℃まで昇温した後、60分撹拌した。さらに、140kgのクエン酸を添加し、90℃下で60分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.004となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。ろ過ケークを120℃で乾燥し、改質Y分子篩(DZ4と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ4を800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ4のエージング前後の分子篩結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ4分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC4と表記する。得られたDC4触媒には、DZ4分子篩が30重量%、カオリンが42重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例5〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はREで319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物で8.8重量%であり、酸化ナトリウム含量が低減し、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、試料雰囲気温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)の条件下で6時間焼結することで改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、試料雰囲気温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.6mをゆっくり添加し、90℃まで昇温した後、60分撹拌した。さらに、140kgのクエン酸を添加し、90℃下で60分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.04となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、267.5kgのGa(NO・9HOと、195.51kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(DZ5と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ5を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ5のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ5分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC5と表記する。得られたDC5触媒には、DZ5分子篩が30重量%、カオリン42が重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例6〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークをフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)下で6時間焼結し、さらに温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結した。これにより、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を20mの脱イオン水で洗浄し、ろ過した。続いて、ガリウム成分及びジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、36.67kgのGa(NO・9HOと、128.94kgのZr(NO・5HOとが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOを含有した混合溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩と、Ga(NO及びZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、製品として改質Y分子篩(DZ6と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ6を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ6のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ6分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC6と表記する。得られたDC6触媒には、DZ6分子篩が30重量%、カオリン42が重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例7〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度は、RE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%、通常単位胞サイズを示し、酸化ナトリウム含量が低減された希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、試料雰囲気温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)の条件下で6時間焼結することで改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、試料雰囲気温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.6mをゆっくり添加し、90℃まで昇温した後、60分撹拌した。さらに、140kgのクエン酸を添加し、90℃下で60分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.04となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ジルコニウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、60.88kgのZr(NO・5HOが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩とZr(NO含有溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩とZr(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(DZ7と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ7を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ7のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ7分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC7と表記する。得られたDC7触媒には、DZ7分子篩が30重量%、カオリン42が重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例8〕
骨格SiO/骨格Alが4.6のNaY型ゼオライト(酸化ナトリウム含量13.5重量%、中国石油化学触媒有限公司の斉魯支社から入手)2000kg(ドライベース重量)を、20mの水が入っている一次交換タンクに投入し、25℃下で均一に撹拌した。続いて、600LのRECl溶液(RECl溶液中の希土類濃度はRE基準にて319g/L)を添加し、60分撹拌した後、ろ過、洗浄し、ろ過ケークを連続的にフラッシュ乾燥炉に送り込んで乾燥した。これにより、酸化ナトリウム含量が7.0重量%、格子定数が2.471nm、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて8.8重量%である、酸化ナトリウム含量が低減された、通常単位胞サイズを示す希土類含有Y型分子篩を得た。続いて、これを焼結炉に送り込み、試料雰囲気温度390℃、50%水蒸気(雰囲気中に50体積%水蒸気を含有)の条件下で6時間焼結することで改質した。続いて、当該試料分子篩を焼結炉に導入し、試料雰囲気温度500℃、乾燥空気雰囲気(水蒸気含量が1体積%未満)下で、含水量が1重量%未満となるように2.5時間焼結することでベーキング乾燥処理を行い、格子定数が2.455nmまで低減したY型分子篩を得た。続いて、格子定数が低減した当該Y型試料分子篩をそのまま連続式気相超安定反応器に送り込み、気相超安定反応を行った。なお、分子篩について、連続式気相超安定反応器内での気相超安定反応プロセス、及び、その後工程であるテールガス吸收プロセスは、中国特許出願公報CN103787352Aに開示の実施例1の方法に準じ、SiCl:Y型ゼオライトの重量比が0.5:1、分子篩投入量が800kg/h、反応温度が400℃である条件下で行った。気相超安定反応後の試料分子篩を気体・固体分離装置に供して分離を行った後、当該試料分子篩2000kg(ドライベース重量)を、予め20mの水が投入された二次交換タンクに送り込み、均一に撹拌した。続いて、濃度10重量%の塩酸0.6mをゆっくり添加し、90℃まで昇温した後、60分撹拌した。さらに、140kgのクエン酸を添加し、90℃下で60分撹拌した後、ろ過、洗浄した。続いて、直接に分子篩のろ過ケークを、分子篩の重量に対するリンの重量(P基準にて)の比率が0.04となり且つ分子篩の重量に対する水の重量の比率が2.5となるような分子篩添加量で、リン酸アンモニウム含有溶液中に添加し、50℃の条件下で60分反応させ、ろ過、洗浄した。続いて、ガリウム成分を含浸させるために、当該ろ過ケークを、71.33kgのGa(NO・9HOが溶解された溶液4000Lに撹拌下で添加し、改質Y分子篩とGa(NO含有溶液とを均一に撹拌した後、室温下で静置し、24時間含浸させた。続いて、改質Y分子篩とGa(NOとを含有した混合スラリーをさらに20分撹拌することで、これらを均一に混合させた。続いて、当該混合試料を回転式蒸発器に移し、均一加熱となるように回転蒸発をゆっくり行った後、蒸発後の試料をマッフル炉に投入して550℃で2.5時間焼結し、二次孔をリッチに含む複合改質Y分子篩(DZ8と表記する)を得た。その物理化学的な性質は表1に示す。
暴露状態のDZ8を800℃、大気圧下、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRD法によりDZ8のエージング前後の分子篩相対結晶化度を分析するとともに、エージング後の相対結晶化度維持率を算出した。結果は表2に示す。
接触分解触媒の通常の作製方法を用い、DZ8分子篩、カオリン、水、擬似ベーマイトバインダ及びアルミナゾルをスラリーとし、噴霧乾燥を経て、マイクロボール触媒を作製した(実施例1の作製方法に準じて)。作製した接触分解触媒をDC8と表記する。得られたDC8触媒には、DZ8分子篩が30重量%、カオリン42が重量%、擬似ベーマイトが25重量%、アルミナゾルが3重量%含まれていた。
〔比較例9〕
本比較例は、中国特許出願公開CN104560187Aの実施例1に記載の従来のFCC触媒を採用した。これを触媒DC9と表記する。
〔測定例1~4〕
実施例1~4で得られた接触分解触媒の各々について、接触分解反応における性能を測定した。
水素添加LCOの処理のための分解性能を以下の方法にて評価した:SC1~SC4触媒を800℃、100%水蒸気下で12時間エージングしてから、小型の固定流動床式反応器(ACE)において評価した。なお、原料油としてはSJZH LCO(水素添加LCO;性質は表3の通り)を用い、反応温度は500℃とした。評価結果は表4に示す。
なお、LCO有効転化率(%)=100-ディーゼル収率-ドライガス収率-コークス収率-重油収率。
〔比較測定例1~9〕
比較例1~8の方法で作製された接触分解触媒DC1~DC8及び比較例9の従来のFCC触媒DC9の各々について、接触分解反応における性能を測定した。
DC1~DC9触媒を800℃、100%水蒸気下で12時間エージングしてから、小型の固定流動床式反応器(ACE)において、水素添加LCOの処理のための接触分解反応における性能を評価した。評価方法は測定例1の通りであり、ACE実験に供する原料の性質は表3の通りである。評価結果は表4に示す。
なお、LCO有効転化率(%)=100-ディーゼル収率-ドライガス収率-コークス収率-重油収率。
Figure 0007340551000001
表1から解るように、本発明で提供される高安定性の改質Y型分子篩は、酸化ナトリウム含量が低く、分子篩のシリカ/アルミナの比率が高い場合の非骨格アルミニウム含量が少なく、分子篩中の孔径2.0nm~100nm二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する百分率が高く、B酸/L酸(強いB酸の含有量と強いL酸の含有量との比)が高く、分子篩の格子定数が小さく、かつ、希土類含量が高い場合の結晶化度の測定値が高く、並びに、高熱安定性を有するといった優れた点を兼ね備えている。
Figure 0007340551000002
表2から解るように、本発明で提供される改質Y型分子篩を暴露状態で800℃、17時間の苛烈な条件下でエージングした後でも、試料分子篩は高い相対結晶化度維持率を有する。これは、本発明で提供される改質Y型分子篩が高水熱安定性を有することを意味する。
Figure 0007340551000003
Figure 0007340551000004
表2及び表4に示した結果から解るように、本発明で提供される接触分解触媒は、非常に高い水熱安定性、明らかなより低いコークス選択性、明らかなより高いガソリン収率を有し、且つ、ガソリン中のBTX(ベンゼン+トルエン+キシレン)の収率が顕著に向上し、プロピレン収率が高くなり、液化ガス中のプロピレン濃度も高くなる。
以上、本発明における好ましい実施形態を詳細説明した。但し、本発明は上述した実施形態の具体的な細部に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本発明の技術的構成に対して種々の簡単な変形を施すことができる。これら簡単な変形も全て本発明の保護範囲に含まれる。
なお、上述した具体的な実施形態において説明された各々の具体的な技術的特徴は、矛盾が生じない範囲で、任意の好適な方式にて組み合わせることができる。但し、不必要な重複を避けるために、本開示では実施可能な組み合わせの態様について繰り返して説明しない。また、本開示における様々な異なる実施形態同士を任意に組み合わせることもできる。本発明の思想から逸脱しない限り、当該組み合わせも同様に本発明の開示内容と理解されるべきである。

Claims (23)

  1. 改質Y型分子篩であって、
    当該改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、
    希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて重量%~1重量%であり、リン含量がP基準にて.05重量%~0重量%であり、ナトリウム含量が酸化ナトリウム基準にて.5重量%以下であり、ガリウム含量が酸化ガリウム基準にて.1重量%~.5重量%であり、ジルコニウム含量が酸化ジルコニウム基準にて.1重量%~.5重量%であり、
    当該改質Y型分子篩において、全細孔体積が.36mL/g~.48mL/gであり、孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が0%~40%であり、
    当該改質Y型分子篩において、格子定数が.440nm~.455nmであり、格子崩壊温度が060℃以上であり、総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が0%以下であり、
    当該改質Y型分子篩において、強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が.5以上である、改質Y型分子篩。
  2. 前記改質Y型分子篩の孔径2nm~100nmの二次孔の細孔体積の、全細孔体積に対する比率が8%~8%である特性と、
    前記改質Y型分子篩の総アルミニウム含量に対する非骨格アルミニウム含量の比率が%~.8%である特性と、
    前記改質Y型分子篩の、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、骨格シリカ/骨格アルミナの比率が4である特性と、
    前記改質Y型分子篩の格子崩壊温度が065℃~085℃である特性と、
    ピリジン吸着赤外分光法により350℃にて測定される、前記改質Y型分子篩の強酸含有量のうちL酸に対するB酸の比率が.5~.5である特性と、
    前記改質Y型分子篩の相対結晶化度が0%~0%である特性と、
    800℃、100%水蒸気下で17時間エージングした後、XRDで測定される前記改質Y型分子篩の相対結晶化度維持率が8%以上である特性と、
    のうち1つ以上の特性を有する、請求項1に記載の改質Y型分子篩。
  3. 前記改質Y型分子篩のドライベース重量に対し、
    希土類含量は当該希土類の酸化物基準にて.5重量%~0重量%であり、リン含量はP基準にて.5重量%~重量%であり、ナトリウム含量は酸化ナトリウム基準にて.05重量%~.3重量%であり、ガリウム含量は酸化ガリウム基準にて.2重量%~重量%であり、ジルコニウム含量は酸化ジルコニウム基準にて.5重量%~重量%であり、
    前記改質Y型分子篩の格子定数は.442nm~.451nmであり、n(SiO)/n(Al)に基づき算出される、骨格シリカ/骨格アルミナの比率は.5~2.6であり、
    記希土類は、La、Ce、Pr、Nd及びそれらの任意の組み合わせから選ばれる希土類元素を含む、請求項1または2に記載の改質Y型分子篩。
  4. 改質Y型分子篩の作製方法であって、
    NaY分子篩を希土類塩溶液に接触させてイオン交換反応を行い、イオン交換後の分子篩を得るステップ(1)と、
    前記イオン交換後の分子篩を50℃~80℃の温度、及び0体積%~0体積%の水蒸気雰囲気下で.5時間~時間焼結し、緩和水熱超安定改質分子篩を得るステップ(2)と、
    前記緩和水熱超安定改質分子篩をガス状態のSiClと接触させて反応させることにより気相超安定改質を行い、気相超安定改質分子篩を得るステップ(3)と、
    前記気相超安定改質分子篩を酸溶液と接触させることにより酸処理を行い、酸処理後の分子篩を得るステップ(4)と、
    前記酸処理後の分子篩をリン化合物と接触させることによりリン改質処理を行い、リン改質分子篩を得るステップ(5)と、
    溶液中で前記リン改質分子篩をガリウム及びジルコニウムと接触させることにより改質処理を行い、焼結を経て、前記改質Y型分子篩を得るステップ(6)と、を含む方法。
  5. さらに、前記ステップ(1)は、水溶液中でNaY分子篩を希土類塩と接触させることによりイオン交換反応を行う処理を含み、
    前記イオン交換反応の条件は、5℃~5℃の反応温度と、0分~20分の反応時間と、:(0.01~0.18):(5~20)である、前記NaY分子篩、希土類塩及び水の重量比と、を含、請求項4に記載の方法。
  6. 前記イオン交換後の分子篩のドライベース重量に対し、前記イオン交換後の分子篩のナトリウム含量は、9.5重量%以下である、請求項5に記載の方法。
  7. 前記イオン交換後の分子篩は、格子定数が.465nm~.472nmであり、希土類含量が当該希土類の酸化物基準にて.5重量%~3重量%であり、ナトリウム含量が酸化ナトリウム基準にて.5重量%~.5重量%である、請求項4~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記希土類塩は希土類塩化物または希土類硝酸塩である、請求項4~のいずれか1項に記載の方法。
  9. ステップ(2)において、前記イオン交換後の分子篩を80℃~60℃の温度、及び0体積%~0体積%の水蒸気雰囲気下で時間~時間焼結する、請求項4~のいずれか1項に記載の方法。
  10. 得られる緩和水熱超安定改質分子篩は、格子定数が2.450nm~2.462nmであり、含水量が1重量%以下である、請求項9に記載の方法。
  11. ステップ(3)において、SiClと、ドライベース重量で算出される前記緩和水熱超安定改質分子篩の重量との重量比が0.1~0.7):1であり、前記接触の反応温度が00℃~50℃、反応時間が0分~時間であ、請求項4~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記ステップ(3)は、得られた気相超安定改質分子篩を、洗浄後の洗浄液中から遊離のNa 、Cl 及びAl 3+ などのイオンが検出されなくなるまで水洗浄する処理を含み、
    洗浄条件は、洗浄後の洗浄液のpHが2.5~5.0であり、洗浄温度が30℃~60℃であり、水の使用量と洗浄前の前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比が(6~15):1であることを含み得る、請求項11に記載の方法。
  13. ステップ(4)における酸処理の条件は、0℃~9℃の酸処理温度と、時間~時間の酸処理時間と、有機酸及び/又は無機酸を含む前記酸溶液と、0.001~0.15):(5~20):1である、前記酸溶液のうち酸の重量と前記酸溶液のうち水の重量とドライベース重量で算出される前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比と、を含、請求項4~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記有機酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、サリチル酸、及びそれらによる任意の組み合わせから選ばれ、及び/又は、前記無機酸は、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸、及びそれらによる任意の組み合わせから選ばれる、請求項13に記載の方法。
  15. さらに、ステップ(4)における酸処理は、前記気相超安定改質分子篩を無機酸溶液と接触させ、その後に有機酸溶液と接触させる処理を含み、
    無機酸溶液と接触する条件は、0分~20分の接触時間と、0℃~8℃の接触温度と、0.01~0.05):(5~20):1である、前記無機酸溶液のうち無機酸の重量と前記無機酸溶液のうち水の重量とドライベース重量で算出される前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比と、を含み、
    有機酸溶液と接触する条件は、0分~20分の接触時間と、0℃~8℃の接触温度と、0.02~0.1):(5~20):1である、前記有機酸溶液のうち有機酸の重量と前記有機酸溶液のうち水の重量とドライベース重量で算出される前記気相超安定改質分子篩の重量との重量比と、を含む、請求項13又は14に記載の方法。
  16. 前記リン化合物は、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、及びそれらによる任意の組み合わせから選ばれる、請求項4~15のいずれか1項に記載の方法。
  17. さらに前記ステップ(5)は、15℃~100℃の条件下で前記酸処理後の分子篩をリン化合物含有溶液と10分~100分接触させて反応させる処理を含み、
    前記リン化合物含有溶液のうちP 基準にて算出されるリンの重量と、前記リン化合物含有溶液のうち水の重量と、前記酸処理後の分子篩の重量との重量比が(0.0005~0.10):(2~5):1である、請求項16に記載の方法。
  18. さらに、前記ステップ(6)は、前記リン改質分子篩と、ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液と、を均一に混合した後、5℃~0℃下で4時間~6時間静置する処理を含み、
    前記ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうちガリウム酸化物基準にて算出されるガリウムの重量と、前記ガリウム塩及びジルコニウム塩を含有する水溶液のうちジルコニウム酸化物基準にて算出されるジルコニウムの重量と、ドライベース重量で算出される前記リン改質分子篩の重量との重量比が0.001~0.025):(0.001~0.025):1であり、前記水溶液のうち水の重量と、ドライベース重量で算出される前記リン改質分子篩の重量との重量比が2~3):1である、請求項4~1のいずれか1項に記載の方法。
  19. ステップ(6)における焼結は、焼結温度が50℃~00℃、焼結時間が時間~時間である条件下で行われる、請求項4~1のいずれか1項に記載の方法。
  20. 接触分解触媒であって、
    前記触媒のドライベース重量に対し、0重量%~0重量%の改質Y型分子篩と、アルミナ基準にて0重量%~0重量%のアルミナバインダと、粘土のドライベースにて0重量%~0重量%の前記粘土と、を含み、
    前記改質Y型分子篩は、請求項1~3のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩でる、接触分解触媒。
  21. 前記粘土は、カオリン、含水ハロイサイト、モンモリロナイト、硅藻土、ハロイサイト、サポナイト、レクトライト、セピオライト、アタパルジャイト、ハイドロタルサイト、ベントナイト、及びそれらによる任意の組み合わせから選ばれ、及び/又は、前記アルミナバインダは、アルミナ、水和アルミナ、アルミナゾル、及びそれらによる任意の組み合わせから選ばれる、請求項20に記載の接触分解触媒。
  22. 請求項1~3のいずれか1項に記載の改質Y型分子篩の、原料炭化水素の接触分解反応における使用であって、
    接触分解の条件下で前記原料炭化水素を、前記改質Y型分子篩を含む接触分解触媒と接触させる処理を含む、使用。
  23. 前記原料炭化水素は水素添加軽質循環油(LCO)であり、及び/又は、前記接触分解の条件は、500℃~610℃の反応温度と、2h -1 ~16h -1 である単位時間当たりの重量空間速度と、3~10の触媒のオイルに対する重量比とを含む、請求項22に記載の使用。
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