JP7340593B2 - ヘテロポリアニオンを含有している溶液から生じた共混合型触媒、その製造のための方法、および重質炭化水素供給原料の水素化転化における同触媒の使用 - Google Patents

ヘテロポリアニオンを含有している溶液から生じた共混合型触媒、その製造のための方法、および重質炭化水素供給原料の水素化転化における同触媒の使用 Download PDF

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Description

本発明は触媒の調製のための方法および重質炭化水素供給原料の水素化処理および/または水素化転化のための方法におけるそれらの使用に関する。
重質炭化水素供給原料の浄化および転化は精製することの実行において石油留分中の硫黄の量を低減させることおよび重質フラクション(その沸点は370℃を超える)を燃料としてアップグレードされ得るより軽質のフラクションに転化することのますますの必要性に伴ってますます重要になってきている。
これは、商用燃料についての各国によって課された仕様を仮定して、重質フラクションおよびヘテロ原子をますます豊富に含みかつ水素にますます乏しい輸入原油を可及的にアップグレードすることが必要であるためである。
種々のタイプの方法を含む複数の精製スキームが重質石油供給原料の処理のために存在する。Zongら(非特許文献1)は、この分野において知られている種々の方法を要約する。これらの中で、常圧残渣または減圧残渣(vacuum residues:VR)の水素化処理のためおよび水素化転化のための2種の主要な方法が商業的に存在している:
- 固定床法、例えば、特許文献1において記載されたHYVAHL-F(登録商標)の名称の下に知られている方法、
- 沸騰床法、例えば、特許文献2~4に記載されたH-OIL(登録商標)の名称の下に知られている方法。
当業者に知られているのは、水素化処理および水素化転化の方法により、重質炭化水素供給原料を、担持型触媒、すなわち、担体と、この担体上に分散させられた活性相とからなる触媒と接触させることによって、アスファルテン、金属、硫黄および他の不純物の含有率を有意に低減させる一方で、それを多かれ少なかれ部分的により軽質の留分に変換しながら水素対炭素(H/C)の比を増大させることが可能になることである。
固定床(「Resid DeSulfurizationユニット」すなわちRDSと一般に呼ばれる)において残渣を水素化処理する方法による結果、高い精製性能がもたらされる。これはそれらにより5重量%までの硫黄および250ppmまでの金属を含有している供給原料から出発して370℃超の沸点を有しかつ0.5重量%未満の硫黄および20ppm未満の金属(特にニッケルおよびバナジウム)を含有している留分を生じさせることが可能となるためである。他方で、常圧残渣より軽質の留分(特にガスオイルおよびガソリン)への残渣の水素化転化率は比較的低く、典型的には10重量%~20重量%の程度である。このような方法において、供給原料は、水素と事前に混合されて、直列に配置さかつ触媒で満たされた複数基の固定床反応器中を流通する。全圧は一般的には10.0~20.0MPaであり、温度は340~420℃である。
供給原料の金属の含有率がより高い(250ppm超)場合および/または有意な転化率が望まれる(重質フラクション370℃+または540℃+のより軽質のフラクション370℃-または540℃-への変換)場合、沸騰床における水素化処理および水素化転化の方法が好適である。このタイプの方法(特にM. S. Ranaらの非特許文献2によって記載されている)において、浄化の性能品質はRDS法のものより低いが、残渣フラクションの水素化転化率はより高く、45%~90%程度である。400℃~450℃の、伴われる高温は、この高い水素化転化率に貢献する。さらに、供給原料の金属およびアスファルテンの非常に高い含有率および望まれる高い転化率の結果として、このタイプの方法によって形成された流出物は、特にセジメントの形成による安定性の問題を示し得、これは、それでも、触媒の移動における設定の結果として反応器からより容易に取り除かれる。
慣習的に、水素化処理または水素化転化の方法は、少なくとも2回の段階(またはセクション、または工程)からなり、これは、例えば、特許文献1または3において記載され、各段階は、1基または複数基の反応器において行われる。第1の段階は、一般的には、供給原料の一部を転化することおよび金属およびアスファルテンの大部分を取り除くことに目標が置かれ、これは、水素化脱金属触媒(HDM)と呼ばれてよい1種または複数種の適切な触媒を用いることによる。名称HDMは、主として、樹脂またはアスファルテンのタイプの実体中に含有されるバナジウムおよびニッケル、およびより低い程度の鉄の除去のための操作を統括する。第2の段階は、第1の段階からの生成物を、供給原料の水素化に関してより活性ではあるが金属およびアスファルテンに対してより乏しい耐性の1種または複数種の触媒上に通過させて、供給原料の精製および転化を終了させることからなる。
第1の水素化脱金属の段階のために、触媒は、金属およびアスファルテンに豊富な供給原料を処理することができる一方で、高い金属保持能力、コーキングに対する高い抵抗性および供給原料の分解に由来するラジカルのための高い水素化力と組み合わされた高い脱金属力を有しなければならず、これらのラジカルは、セジメントの前駆体であることが知られている。反応物質、特に、アスファルテンが孔隙内により容易に拡散すること、それ故に、水素化脱金属およびアスファルテンの転化率において良好な性能品質を達成することを可能にする細孔分布を示す触媒は、例えば、特許文献5に記載されている。このような細孔分布の利点は、特許文献6および7においても強調されている。水素化脱金属の段階中に置かれた触媒の初期の活性相は一般的にニッケルおよびモリブデンからなり、MoO相当としての含有率は2重量%~10重量%の程度である。
第2の段階のために、触媒は、生成物の深度精製:脱硫、脱金属の継続、コンラドソン炭素およびアスファルテンの含有率の低下、セジメントの形成の最小化を行うために高い水素化分解ポテンシャルを示さなければならない。このような触媒は低いマクロ細孔容積によって特徴付けられる。さらに、特許文献8には、細孔分布は1~13nmに一極定着させられるかまたは特許文献9におけるように1~20nmで変動し得る二極定着の間の相対的な差異により二極定着させられ得ることが教示されている。第2の段階において置かれた触媒の初期の活性相は、特許文献10に記載されているように、コバルトおよびモリブデンからなり得、MoO相当としての含有率は10重量%~17重量%の程度である。
残渣の水素化処理または水素化転化のための触媒の調製のための従来の方法は、多くの単位段階の配列を含む(非特許文献3および4)。第1の段階は、担体の調製からなり、担体は、一般的には、γ-アルミナであり、これはベーマイトまたはプソイドベーマイトのタイプの水和アルミナ前駆体の形付けおよび空気下の熱処理によって得られる。最も広く用いられる形付けの技術は混錬-押出の技術である。この技術は混錬を含み、この混錬の間に前駆体は粘着性のペーストに変換され、次いで、それはダイを通した押出(例えば、ピストン押出)を経る。このダイは粒体の形状およびサイズを決定することになる。湿潤粒体は続いて乾燥段階を通過して、それらが含有している水の一部が蒸発する。これらは続いて焼成され、その際の温度は一般的には500℃超であり、これによりγ-アルミナ相を形成することおよび担体の細孔テクスチャを安定化することが可能になり、これはプロセスの操作条件下であってももはや変化することがないだろう。その後の段階はアルミナに活性相(第VI族および第VIII族からの遷移金属)の前駆体を含有している水溶液を含浸させる段階であり、一般的には乾式含浸により行われ、その後に、場合による水飽和雰囲気下に熟成させる段階が行われ、これにより金属前駆体の担体の孔隙への拡散が終わりとされる。含浸済み担体は、続いて、一般的には、乾燥段階と、金属前駆体を分解して酸化物を与えること目的とする焼成段階とを経る。活性相は、最終的に、酸化物を金属スルフィドに変換する硫化段階の間に形成される。
たとえこの従来の方法により満足な性能品質を示す水素化処理または水素化転化の触媒が一般的にもたらされるとしても、それでも、高価な方法であるという不利益をそれが示すのは、それが多数の単位段階の配列を採用するからである。
触媒の製造のコストを最適にするために、担体を活性相の前駆体と共混練することによって水素化処理または水素化転化の触媒を調製することが可能であり、これにより少なくとも含浸段階が節約されることが、例えば、特許文献11または12において当業者に知られており、この場合、触媒は、リンドープ型ベーマイトケーキを活性相の金属性の前駆体と共混練することによって調製される。
それ故に、特許文献13に記載されている触媒は、触媒の全重量に対して、22%~28%の含有率の(三酸化モリブデンの形態にある)モリブデン酸化物および6%~10%の含有率のコバルト酸化物を有しており、比表面積が220~280m/gであり、ベーマイトを活性相の前駆体と共混練することによって調製され、共混練の後に得られた生成物は部分的に乾燥させられて、押出可能なペーストを得ることができるようにそれの水含有率が調節される。一旦押出が行われたところで、482~677℃の温度での焼成によって触媒が得られる。この方法が最適化されているのは、含浸段階だけではなく、(活性相の前駆体金属を担体に含浸させる前にベーマイトからアルミナへの移行を行うために従来の方法において採用する)焼成段階も節約するからであるが、特許文献13に記載される調製方法の主要な不利益は、活性相の前駆体を含有しているしばしば酸性の溶液に対して非常に活性である不安定化されたアルミナ前駆体(ベーマイト)をそれが採用することにある。これは、担体の細孔テクスチャの品質を下げるという結論を有し、このことは、一般的に、細孔容積における喪失および常圧残渣または減圧残渣において見出され得る重質生成物の良好な拡散に有害なミクロ孔隙の創設によって明らかにされる。さらに、ベーマイトのアルミニウムのサイトと溶液中に存在する金属の前駆体との間の強い化学的相互作用により、担体の構造中に大きく捕捉されて見出されるために弱く分散させられかつほぼ利用可能でない活性相が生じる。
この課題を乗り越えるために、従来技術によりアルミナ(すなわち、安定化担体)を活性相の前駆体と共混練するための多くの方法が記載されており、例えば、特許文献14~17がある。これらの方法が確かに従来の方法より興味深いのは、それらにより含浸段階を節約することが可能であるからであるが、2回の焼成段階(アルミナを形成するためのベーマイトの焼成およびアルミナを金属と接触させた後の焼成)により、それらは、中間のベーマイトからアルミナへの焼成を提供しないベーマイトの共混練方法より依然として興味深さに乏しいままである。
特許文献18には、アルミナの共混練方法により得られた残渣水素化脱金属触媒が記載されている。第1の段階は、アルミン酸ナトリウムと硫酸アルミニウムとから得られるアルミナ前駆体ゲル(ベーマイト)を合成することからなる。このベーマイト前駆体は、続いて、120℃の温度で乾燥させられ、次いで、750℃の温度で焼成されてアルミナが得られる。アルミナ紛体と活性相の前駆体、例えば、三酸化モリブデン、水酸化ニッケルおよびリン酸の溶解によって得られた水溶液との間での混合が続いて行われる。得られたペーストは、続いて、形付けされ、80℃で乾燥させられ、もう一度400℃で焼成される。触媒が用いられる前に最終の硫化段階が必須である。このようにして得られた触媒は、アルミナの乾式含浸によって調製された触媒のものに類似した触媒の性能品質および特徴を示し、触媒の性能品質は、ベーマイトの共混練によって調製された触媒のものより優れている。このタイプの従来の方法は多段階であり、2回の焼成段階を特に含んでいる。
それ故に、従来の方法は高価な方法である。数多くの単位段階の配列をそれが含むからである。少なくとも1回の段階を節約する代替の方法、例えば、含浸が常時決定的であるというわけではないのは、それらが、細孔容積の喪失を生じさせ得、ミクロ孔隙が創設されると、例えば、アルミナ前駆体を金属前駆体含有酸性溶液と接触させる結果として、残渣の良好な拡散に有害であるからである。
驚くべきことに、本出願人の会社は、触媒の調製のための新規な方法であって、ベーマイトを活性相と共混練する工程を含み、この活性相は、ケギンおよび/または欠損ケギンおよび/または置換型欠損ケギンおよび/またはアンダーソンおよび/またはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオン塩から形成され、この塩の構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示している、水溶液に由来する、方法を開発した。この調製方法の主要な利点は、共混練の方法で出くわす、担体の細孔テクスチャの劣化(特に細孔容積の喪失)および活性相の乏しい分散(水素化-脱水素化の活性の喪失)の課題の両方を制限する一方で、触媒の製造のためのスキームにおける単位段階の数における、特に、含浸段階の抑制による低減および単一の焼成段階の実施の結果としてより完全であることにある。
本発明による調製方法により得られた触媒は、アルミナ担体上の前駆体の簡単な含浸により得られた触媒であって、アルミナが担体を形成しかつ活性相がこの担体の細孔に導入されたものとは構造的に異なっていることを強調することは重要である。本発明に記載されたような触媒の調製のための方法により、材料であって、金属および担体が緊密に混合され、それ故に、最終の焼成の後に触媒の極限の構造が形成され、孔隙および活性相の含有率が所望の反応に適しているものを得ることが可能となる。
さらに、ケギンおよび/または欠損ケギンおよび/または置換型欠損ケギンおよび/またはアンダーソンおよび/またはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオンの塩から形成され、その構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示している、水溶液の使用により、任意の他のタイプの水溶液であって、金属が異なる構造中、特に窒素化合物中にある、例えば、(ポリ)モリブデン酸アンモニウムまたは硝酸ニッケルまたは硝酸コバルトであろう、水溶液との比較で、金属の間の相互作用を促進することおよび触媒活性を増大させることが可能となる。さらに、ヘテロポリアニオンの塩により、高い(Co+Ni)/Moのモル比が示され、これにより、硫化の後に、生じた二硫化モリブデン(MoS)シート中に最適のCo/MoおよびNi/Moの比が誘導され、モリブデンの活性の促進が保証される。
本出願人の会社は、残渣の水素化処理および/または水素化転化のための方法の種々の構成における前記触媒の使用により、重質フラクション(HDC370+、HDC540+)のより軽質なフラクション(HDC370-、HDC540-)への転化率、アスファルテン(HDCAs)の転化率、「コンラドソン炭素残渣」(HDCCR)の転化率、水素化脱硫(HDS)、水素化脱金属(HDM)および水素化脱窒(HDN)の率を、共混練の段階がなくアルミナの乾式含浸の段階により調製された触媒または従来の多段階方法によるアルミナの共混練によって調製された触媒のものと同じ程度に高いレベルで維持することが可能となることも発見した。
本発明による触媒により、水素化脱金属および水素化脱歴における改善が可能となる一方で、ベーマイトを窒素性溶液と共混練することを採用する方法と比較して、経時的に高い安定性を示す。
仏国特許出願公開第2681871号明細書(特開平5-202370号公報) 米国特許第4521295号明細書 米国特許第4457831号明細書 米国特許第4354852号明細書 米国特許第5221656号明細書 米国特許第5089463号明細書 米国特許第7119045号明細書 米国特許第4818743号明細書 米国特許第6589908号明細書 米国特許第6332976号明細書 米国特許出願公開第2005/0109674号明細書 米国特許第4717706号明細書 米国特許第4097413号明細書 米国特許出願公開第2010/0243526号明細書 米国特許出願公開第2015/0111726号明細書 米国特許出願公開第2013/0105364号明細書 米国特許出願公開第2013/0284640号明細書 仏国特許発明第3022156号明細書
Zongら著、「Recent Patents on Chemical Engineering」、2009年、第2巻、p.22-36 M. S. Ranaら著、「Fuel」、2007年、第86巻、p.1216 H. ToulhoatおよびP. Raybaud著、「Catalysis By Transition Metal Sulphides」、IFP Energies Nouvelles出版、Editions Technip、p.137 T. Ertlら著、「J. Preparation of Solids Catalysts」、1999年、Wiley-VCH、Weinheim
(発明の主題)
本発明の主題は、モリブデンおよびニッケルおよび/またはコバルトを含む活性相と、アルミナから主としてなる酸化物マトリクスとを含んでいる触媒の調製のための方法であって、前記触媒が含んでいる全細孔容積は少なくとも0.6mL/gであり、マクロ細孔容積は全細孔容積の10.0%~40.0%であり、メソ細孔容積は少なくとも0.5mL/gであり、平均メソ細孔径は5.0nm超であり、当該方法は、以下の段階:
a) アルミニウム前駆体の水溶液を調製する段階であって、該アルミニウム前駆体は、第1のアルミニウム前駆体と、第1の塩基性アルミニウム前駆体とを含み、該第1のアルミニウム前駆体は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの混合物から選ばれ、該第1の塩基性アルミニウム前駆体は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれる、段階;
b) 段階a)の終結の際に得られた溶液を、第2の塩基性前駆体および第2の酸性前駆体と、20.0~90.0℃の温度で、1~75時間の時間にわたって接触させて懸濁液を得る段階であって、該第2の塩基性前駆体は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれ、該第2の酸性前駆体は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸、塩化水素酸、硝酸およびそれらの混合物から選ばれ、第2の塩基性または酸性の前駆体のうちの少なくとも一方がアルミニウムを含み、第2の酸性および塩基性の前駆体の相対的な流量比は、反応媒体のpH7.0~10.0を得るように選ばれ、アルミニウムを含有している第2の酸性および塩基性の前駆体(1種または複数種)の流量は、懸濁液中のアルミナ相当としての濃度10.0~80.0g/Lを得るように調節される、段階;
c) 段階b)において得られた懸濁液をろ過および洗浄して、ベーマイトケーキを得る段階;
d) pH3.5~8.0の透き通った水溶液を調製する段階であって、該水溶液は、ケギンおよび/または欠損ケギンおよび/または置換型欠損ケギンおよび/またはアンダーソンおよび/またはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオンの塩およびそれらの混合物を含んでおり、前記塩は、その構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示す、段階;
e) 段階c)の終結の際に得られたベーマイトケーキを、段階d)の終結の際に得られた透き通った水溶液と共混練してペーストを形成する段階;
f) 段階e)の終結の際に得られたベーストを形付けして触媒前駆体の粒体を形成する段階;
g) 段階f)の終結の際に得られた粒体を250.0℃未満の温度で乾燥させて触媒前駆体の乾燥済みの粒体を得る段階;
h) 段階g)の終結の際に得られた乾燥済みの粒体を250.0~1000.0℃の温度で焼成する段階
を含む、方法に関する。
本発明の別の主題は、重質炭化水素供給原料を、前記方法により調製された触媒の存在中で水素化処理および/または水素化転化するための方法であって、該重質炭化水素供給原料は、重質炭化水素供給原料の重量に対して最低50.0重量%の、300℃超の沸点を有する炭化水素と、重質炭化水素供給原料の重量に対して最低1.0重量%の、540℃超の沸点を有する炭化水素とを含有している、方法に関する。
(定義および略語)
この説明を通して、表現「...~...の間の(of between...and...)」および「...~...を含む(comprising between...and...)」は、言及された両限界値を含むとして理解されなければならないことが明示される。
用語「透き通った(clear)」水溶液は、懸濁液中の固体粒子または沈殿物が欠けている水溶液を意味するとして理解される。
用語「粒体(grains)」は、形付け済みの材料(shaped material)を意味するとして理解される。
用語「強熱減料(loss on ignition)」すなわちLOIは、固体またはペースト性のサンプル中に含有される揮発性物質の量の測定を意味するとして理解される:それは、サンプルの初期重量に対する重量%として表される。それは、マッフル炉中に1000℃で3時間にわたってサンプルを置くことによって得られる。LOIは、マッフル炉中の1000℃での処理の前後のサンプルの重量の間の差によって得られる。
用語「マクロ細孔容積(macropore volume)」すなわちVmacroまたはV50nmは、50.0nm超の径を有する細孔の容積を意味するとして理解される。
用語「メソ細孔容積(mesopore volume)」すなわちVmesoは、2.0nm超かつ50.0nm未満の径を有する細孔の容積を意味するとして理解される。
用語「ミクロ細孔容積(micropore volume)」すなわちVmicroは、2.0nm未満の径を有する細孔の容積を意味するとして理解される。
用語「全細孔容積(total pore volume)」すなわちTPV、「メソ細孔容積(mesopore volume)」すなわちVmeso、および「マクロ細孔容積(macropore volume)」すなわちVmacroは、水銀圧入法によって決定される容積を意味するとして理解される。容積は、規格ASTM D4284-83に従って、水銀圧入技術によって測定され、当該技術において、ワッシュバーンの式が適用され、この式は、圧力、水銀が前記圧力で圧入する最小の細孔の径、ぬれ角および表面張力の間の関係を下記式により与える:
Figure 0007340593000001
式中、
「d」は、細孔の径(nm)を示し、
tは、表面張力(48.5Pa)を示し、
θは、接触角(θ=140度)を示し、および
Pは、圧力(MPa)を示す。
用語「ミクロ細孔容積(micropore volume)」すなわちVmicroは、窒素ポロシメトリによって決定される容積を意味するとして理解される。ミクロ多孔性(microporosity)の定量分析は、「t」法(Lippens-De Boer法、1965)から出発して行われる。これは、F. Rouquerol、J. RouquerolおよびK. Singによって記述された研究「Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications」、Academic Press、1999において記載されたような、出発吸着等温線の変換に対応する。
用語「BET表面(BET surface)」は、定期刊行のThe Journal of the American Chemical Society、60、309(1938)に記載されたBrunauer-Emmett-Teller法から作成された規格ASTM D 3663-78に従う窒素吸着によって決定される比表面積を意味するとして理解される。
(発明の詳細な説明)
本発明の意味するところの範囲内で、提示された種々の実施形態は、単独でまたは互いとの組み合わせで用いられ得、組み合わせに対して何等の制限もない。
(触媒の調製のための方法)
本発明は、触媒の調製方法であって、以下の段階:
a) アルミニウム前駆体の水溶液を調製する段階;
b) 第2の酸性前駆体および第2の塩基性前駆体を段階a)の終結の際に得られた溶液中で接触させて懸濁液を得る段階;
c) 段階b)の終結の際に得られた懸濁液をろ過および洗浄してベーマイトケーキを得る段階;
d) ケギンおよび/または欠損ケギンおよび/または置換型欠損ケギンおよび/またはアンダーソンおよび/またはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオンの塩を単独でまたは混合物として含み、前記塩は、その構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示す、水溶液を調製する段階;
e) 段階c)の終結の際に得られたベーマイトケーキを段階d)の終結の際に得られた溶液と共混錬してペーストを得る段階;
f) 段階e)の終結の際に得られたペーストを形付けして触媒前駆体の粒体を形成する段階;
g) 段階f)の終結の際に得られた粒体を乾燥させる段階;
h) 段階g)の終結の際に得られた乾燥済みの粒体を焼成する段階
を含む、方法に関する。
段階a)~h)は、以下に詳細に説明される。
(a)アルミニウム前駆体の水溶液の調製)
本発明による方法は、第1の酸性アルミニウム前駆体および第1の塩基性アルミニウム前駆体を水中に含んでいるアルミニウム前駆体の水溶液を調製する段階a)を含む。
第1の酸性アルミニウム前駆体は、単独でまたは混合物として用いられ、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの混合物から選ばれ、好ましくは硫酸アルミニウムである。
第1の塩基性前駆体は、単独でまたは混合物として用いられ、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれる;優先的には、第1の塩基性前駆体は、アルミン酸ナトリウムおよびアルミン酸カリウムから選ばれる。好ましくは、第1の塩基性前駆体はアルミン酸ナトリウムである。
- 第1の実施形態によると、前記水溶液の調製は、2種の操作:
i)第1の酸性アルミニウム前駆体を水に溶解させる操作、および
ii)前記溶液を第1の塩基性アルミニウム前駆体と接触させて、前記溶液のpHを調節する操作
を含む。
(溶解の段階i))
第1の酸性アルミニウム前駆体の水中の溶解が行われる際の温度は20.0~60.0℃、好ましくは40.0~60.0℃である。
段階i)の進行率は0.5%~13%であり、進行率は、段階b)の終結の際に形成された全重量に対する、段階i)の間のAl相当重量として理論的に形成されるアルミナの割合として定義される。
進行率は、好ましくは0.5重量%~4.0重量%、大いに好ましくは1.0重量%~3.0重量%である。
優先的には、段階i)は2~60分、好ましくは5~30分の時間の期間にわたって撹拌しながら行われる。
段階i)の終結の際に得られた溶液のpHは0.5~5.0、好ましくは1~4、好適な態様において1.5~3.5である。
(接触の段階ii))
段階i)に由来する、前記溶液を、第1の塩基性アルミニウム前駆体と接触させる操作が行われる際の温度は60.0~90.0℃、好ましくは60.0~80.0℃である。
段階ii)は5~30分、好ましくは7~25分、大いに好ましくは8~20分続く。
段階ii)の終結の際に得られた溶液のpHは7.0~10.0、好ましくは8.0~10.0、好適な態様において8.5~10.0、大いに好ましくは8.7~9.9である。
有利には、段階ii)は、撹拌しながら行われる。
- 第2の実施形態によると、前記水溶液の調製は、2種の操作:
-i’) 第1の酸性アルミニウム前駆体および第1の塩基性アルミニウム前駆体を水中で接触させる、および
-ii’) 段階i’)の終結の際に得られた懸濁液を加熱する
を含む。
(接触の段階i’))
第1の酸性アルミニウム前駆体および第1の塩基性アルミニウム前駆体を水中で接触させる操作が行われる際の温度は20.0~60.0℃、好ましくは30~50℃である。
段階i’)の進行率は0.5%~13%であり、進行率は、段階b)の終結の際に形成された全量に対する、段階i’)の間のAl相当重量としての理論的に形成されるアルミナの割合として定義される。
進行率は好ましくは1.0重量%~8.0重量%、大いに好ましくは1.0重量%~3.0重量%である。
優先的には、段階i’)は2~60分、好ましくは5~30分の時間の期間にわたって撹拌しながら行われる。
段階i’)の終結の際に得られた溶液のpHは0.5~5.0、好ましくは1~4、好適な態様において8.5~10.5、好ましくは9.0~10.0である。
段階i’)の終結の際に水性懸濁液が得られる。
(加熱の段階ii’))
段階i’)の終結の際に得られた水性懸濁液を加熱する段階ii’)は、段階ii’)の終わりに、60.0~90.0℃、好ましくは60.0~80.0℃の温度に達するように行われる。
段階ii’)は5~45分、好ましくは15~45分、大いに好ましくは20~40分続く。
有利には、段階ii’)は、撹拌しながら行われる。
(b)第2の酸性前駆体および第2の塩基性前駆体を接触させる段階)
段階b)は、段階a)の終結の際に得られた溶液を第2の酸性前駆体および第2の塩基性前駆体と水性反応媒体中で接触させて、懸濁液を得る操作である。段階b)は、共沈殿の段階に対応する。
第2の塩基性前駆体は、単独でまたは混合物として用いられ、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれる。
第2の酸性前駆体は、単独でまたは混合物として用いられ、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸、塩化水素酸、硝酸およびそれらの混合物から選ばれる。
第2の塩基性または酸性の前駆体の少なくとも一方がアルミニウムを含み、前記第2の前駆体は、段階a)において導入された前駆体と同一であるかまたはそれらと異なっていることができる。
第2の酸性および塩基性の前駆体の相対的な流量比は、反応媒体のpH7.0~10.0を得るように選ばれる。アルミニウムを含有している第2の酸性および塩基性の前駆体(1種または複数種)の流量は、懸濁液中のアルミナ相当としての濃度10.0~80.0g/L、優先的には20.0~50.0g/L、より優先的には25.0~40.0g/Lを得るように調節される。
段階b)が行われる際の温度は20.0~90.0℃、より好ましくは30.0~70.0℃であり、その際のpHは7.0~10.0、好ましくは8.0~10.0、好適な態様において8.5~10.0、大いに好ましくは8.7~9.9である。
段階b)は1~75分、優先的には30~60分続く。
1種の実施形態によると、段階b)は撹拌しながら行われる。
段階b)の終結の際に、懸濁液が得られる。
(c)ろ過および洗浄)
触媒の調製方法の段階c)は、段階b)の終結の際に得られた懸濁液のろ過を含む。ろ過は当業者に知られている方法に従って行われる。
ろ過の後に、得られた湿潤固体は、水溶液、好ましくは水により洗浄され、水の量は、ろ過される固体の量に等しい。
1種の実施形態によると、段階c)は、1~4回の洗浄操作を含む。各洗浄の後は、ろ過段階である。
このようにろ過および洗浄がなされた湿潤固体は、ベーマイトケーキを形成する。
前記ケーキは、段階e)において活性相の金属前駆体が混合されることになるマトリクスである。
任意に、段階c)はベーマイトケーキ中に含有される水の部分的な除去を含む。この除去は50.0℃未満の温度で行われ、ペーストが得られる。前記除去の段階は15.0~50.0℃、好ましくは15.0~45.0℃、優先的には15.0~30.0℃の温度で5分~48時間、好ましくは30分~40時間の継続期間にわたって行われる。
水の少なくとも一部の除去は当業者に知られている方法に従って、例えば、閉鎖型かつ通気型のオーブン中、トンネルまたはベルトドライヤにおいて、高減圧または圧力のろ過によって、遠心分離によって、赤外乾燥によって、高周波乾燥によってまたは加熱ミキサにおいて行われる。
水の一部除去は70.0重量%~95.0重量%の値を有しているベーマイトケーキの強熱減量(LOI)を55.0重量%~70.0重量%の値に至るまで、好ましくは58.0重量%~68.0重量%の値に至るまで低減させることを可能にすることができる。
(d)透き通った水溶液の調製)
本発明による方法は、ヘテロポリアニオン塩を含んでいる透き通った水溶液の調製の段階d)を含み、このヘテロポリアニオン塩は、単独でまたは混合物として用いられ、ケギン、欠損ケギン、置換型欠損ケギン、アンダーソンまたはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオンの塩およびそれらの混合物から選ばれ、前記塩は、その構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示す。
水溶液(1種または複数種)は、ヘテロポリアニオンの塩を含み、この塩は、その構造中に、活性相の前駆体である、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示す。
ヘテロポリアニオン塩は、以下からなる一覧から選ばれる:
・ケギン、欠損ケギンまたは置換型欠損ケギンのタイプのヘテロポリアニオン塩;以下の式(I)に従う
x/2MoX’ (I)
式中、
- Cは、Hカチオンおよび/または置換型または無置換型の四級アンモニウムカチオン(例えば、N(Rであり、式中R、R、RおよびRは、同一であるか異なって、直鎖、分枝、環状または環状分枝であり、水素原子または1~5個の炭素原子を含むアルキル基に対応する)である、
- pは0~6の整数である;好ましくは、pは0~2の整数、例えば0または1である、
- XはNi2+カチオンまたはCo2+である、
- xは0~11の整数である;好ましくは、xは3~8の整数である、
- p+xは3~11の整数である;好ましくは、p+xは3~8の整数である、
- Aはリンまたはケイ素またはホウ素である;好ましくは、Aはリンまたはケイ素である、
- gは0または1である;好ましくは、gは1である、
- Moはモリブデンである、
- Wはタングステンである、
- mは1~12の整数である;好ましくは、mは9~12の整数である、
- nは0~11の整数である;好ましくは、nは0~3の整数である、
- m+n=9または11または12である;好ましくは、m+n=11または12である、
- X’は周期律表の第VIII族からの元素である;好ましくは、X’はニッケルまたはコバルトである、
- zは0または1である、
- x+zは1以上の整数である、
- Oは酸素である、
- yは34または39または40に等しい整数である;好ましくは、yは39または40に等しい整数である、
- Hは水素である、
- hは0~3の整数である;好ましくは、hは0~2の整数である、および
- 構造AMoX’は、負荷電ヘテロポリアニオンであり、その電荷は-(p+x)に等しい
・アンダーソンタイプのヘテロポリアニオン;以下の式(II)に従う
Mox/2 (II)
式中、
- Aはニッケルまたはコバルトである、
- aは1または2である、
- Moはモリブデンである、
- Wはタングステンである、
- mは1~10の整数である;好ましくは、mは6~10の整数である、
- nは0~9の整数である;好ましくは、nは0~4の整数である、
- m+nは6または10である、
- Oは酸素である、
- yは24または38である、
- Hは水素である、
- hは4または6である、
- 構造AMoは負荷電ヘテロポリアニオンであり、その電荷は-xに等しい、
- Mは周期律表の第VIII族からの元素の1種のカチオンである;好ましくは、MはNi2+カチオンまたはCo2+カチオンである、および
- xは3~8の整数である;好ましくは、xは4~8の整数である
・ストランドベルグタイプのヘテロポリアニオン;以下の式(III)に従う
(6-h)/2Mo23 (III)
式中、
- MはNi2+カチオンまたはCo2+カチオンである、
- Hは水素である、
- hは0~2の整数である、
- Pはリンである、
- Moはモリブデンである、
- Wはタングステンである、
- mは1~5の整数である;好ましくは、mは3~5の整数である、
- nは0~4の整数である;好ましくは、nは0~2の整数である、
- m+n=5である、
- Oは酸素である、
- 構造HMo23は、負荷電ヘテロポリアニオンであり、その電荷はh-6に等しい。
好ましくは、ヘテロポリアニオン塩は、式(II)のアンダーソンタイプのヘテロポリアニオンから選ばれる。
1種または複数種の好ましい実施形態によると、ヘテロポリアニオン塩の調製は、下記の段階α、β、γ、およびδを含む:
α/モリブデン前駆体、および場合によるタングステン前駆体を、オキソ酸化合物および/または酸化剤および/または塩基と共に水中に溶解させる;
β/段階α/の終結の際に得られた溶液にニッケルおよび/またはコバルトの前駆体を添加する;
γ/任意に、段階β/の終結の際に形成された固体を、好ましくはろ過により除去してヘテロポリアニオン塩を含んでいる透き通った水溶液を得る;
δ/任意に、有機塩基を添加することによって水溶液のpHを3.5~8.0の値に調節する。
(段階α)
1種または複数種の実施形態によると、前記溶解段階αは、2分~24時間、周囲温度でまたは還流下に、すなわち、10.0~100.0℃、好ましくは50.0~90.0℃の温度で、水溶液が得られるまで続く。
段階α/において用いられるモリブデン前駆体は、モリブデン酸化物、例えば、三酸化モリブデン、水酸化モリブデン、モリブデン酸、リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸またはホウモリブデン酸(boromolybdic acids)から単独でまたは混合物として選ばれる。
任意で、段階α/において用いられるタングステン前駆体は、タングステン酸化物、水酸化タングステン、タングステン酸、リンタングステン酸、タングストケイ酸またはホウタングステン酸から単独でまたは混合物として選ばれる。
任意で、段階α/において用いられるオキソ酸化合物は、ケイ酸(例えば、オルトケイ酸、メタケイ酸、ピロケイ酸)、リン酸(例えば、オルトリン酸)およびホウ酸から単独でまたは混合物として選ばれる。
任意で、段階α/において用いられる酸化剤は、過酸化水素Hおよびアルキルヒドロペルオキシド(R-OOH)、特に、tert-ブチルヒドロペルオキシド(t-Bu-OOH)から選ばれる。
任意で、段階α/において用いられる塩基が示すpKaは12以上、好ましくは14以上である。
優先的には、塩基は、水酸化バリウムBa(OH)、水酸化リチウムLiOH、水酸化ナトリウムNaOHまたは水酸化カリウムKOHから選ばれる。好ましくは、塩基は、水酸化バリウムBa(OH)である。
1種または複数種の実施形態によると、オキソ酸/(Mo+W)のモル比は0.01~10.0、好ましくは0.05~1.5、特に好ましくは0.09~1.0である。
1種または複数種の実施形態によると、W/Moのモル比は0~25.0、優先的には0~11.0、好ましくは0~1.0である。
1種または複数種の実施形態によると、酸化剤/(Mo+W)の比は0.1~20.0、好ましくは0.5~10.0、特に好ましくは2.0~7.0である。
1種または複数種の実施形態によると、(塩基)/Moのモル比は0.01~10.0、好ましくは0.05~2.0、例えば0.1~1.0である。
(段階β)
1種または複数種の実施形態によると、段階β/は、2分~24時間、周囲温度でまたは還流下に、すなわち、10.0~100.0℃の温度で、好ましくは20.0~90.0℃の温度で、水溶液が得られるまで続く。
1種の実施形態によると、水溶液は沈殿物を含む。
1種または複数種の実施形態によると、ニッケルおよび/またはコバルトの前駆体は、単独でまたは混合物として、第VIII族からの金属の酸化物、水酸化物、ヒドロキシ炭酸塩、炭酸塩または硫酸塩から選ばれ、例えば、ヒドロキシ炭酸ニッケル、炭酸コバルト、水酸化ニッケルまたは水酸化コバルトがある。
(第VIII族からの金属)/(Mo+W)のモル比は0.05~5.0、好ましくは0.1~1.5、特に好ましくは0.2~0.7である。好ましくは、このモル比は供給原料のタイプおよび用いられる方法に従って調節される。
1種または複数種の実施形態によると、段階α/およびβ/は、連続的にまたは同時に行われる。
好ましくは、段階α/およびβ/は、1回の同一の段階において組み合わされる。モリブデン前駆体、場合によるタングステン前駆体および/またはオキソ酸化合物および/または酸化剤および/または塩基、およびニッケルおよび/またはコバルトの前駆体の溶解は、同時に水に、2分~24時間にわたって、周囲温度でまたは還流下で、すなわち、10.0~100.0℃の温度で、好ましくは20.0~90.0℃の温度で、水溶液が得られるまで行われる。
1種の実施形態によると、水溶液は沈殿物を含む。
(段階γ)
1種または複数種の実施形態によると、前記ろ過の段階γ/が行われるのは、段階β/の間のニッケルおよび/またはコバルトの前駆体の添加により沈殿物が形成されるに至る場合である。
段階γ/の終結の際に、ヘテロポリアニオン塩を単独でまたは混合物として含んでいる透き通った水溶液が得られる。
当業者に知られているあらゆる方法、例えば、ろ過または遠心分離が採用され、沈殿物の除去を可能にする分離が行われる。
(段階δ)
1種または複数種の実施形態によると、前記段階δ/は2分~24時間続き、5.0~50.0℃の温度で、好ましくは10.0℃~30.0℃の温度で行われる。
有機塩基は、アンモニア、三級アミン、ウレアまたはメテナミンから単独でまたは混合物として選ばれ、好ましくは有機塩基はアンモニアである。
有機塩基は、段階β/またはγ/に由来する溶液に、溶液のpHが3.5~8.0、好ましくは3.5~7.5、特に好ましくは3.5~7.0の値に調節されることを可能にする割合で加えられる。
有利には、段階δ/が行われるのは、段階β/またはγ/に由来する溶液のpHが3.5未満である場合である。
1種または複数種の好ましい実施形態によると、ヘテロポリアニオン塩を単独でまたは混合物として含んでいる水溶液の調製は、
-(j) 少なくとも1種のHPA塩を水中に溶解させることによって;
-(jj) 段階α/、β/および任意のγ/および/またはδ/を行うことを含め、水溶液中でヘテロポリアニオン塩を直接的に調製することによって
行われる。
好ましくは、ヘテロポリアニオン塩溶液の調製は、第2の実施(jj)による水溶液中のヘテロポリアニオン塩の直接的な調製によって行われる。
ヘテロポリアニオン塩は、有利には、当業者に周知のあらゆる方法によって調製され得るか、あるいは、ヘテロポリアニオン塩の製造および販売における専門家である会社から取得され得る。
1種または複数種の実施形態によると、触媒の調製のための方法の段階d)において、単独でまたは混合物として用いられるヘテロポリアニオン塩は、以下のヘテロポリアニオンから選ばれる:式(I)に従う、Ni3/2PMo1240、NiSiMo1240、NiMo1240、NiSiMo1139、Ni7/2PMo1139、NiSiMo11NiO40、NiPMo11NiO40H、Co3/2PMo1240、CoSiMo1240、CoMo1240、CoSiMo1139、Co7/2PMo1139、CoSiMo11CoO40、CoSiMo11NiO40、NiSiMo11CoO40、CoPMo11CoO40H、CoPMo11NiO40H、NiPMo11CoO40H、式(II)に従う、CoMo24Co3/2、CoMo24Ni3/2、CoMo24Co、CoMo24Ni、NiMo24Ni、NiMo24Co、CoMo1038Co、CoMo1038Ni、NiMo1038Co、NiMo1038Ni、式(III)に従う、CoMo23、Co5/2HPMo23、CoMo23、NiMo23、Ni5/2HPMo23、NiMo23
好ましくは、1種または複数種の実施形態によると、ヘテロポリアニオン塩は、以下の塩から選ばれる:式(I)に従う、NiSiMo1139、NiSiMo11NiO40、CoSiMo1139、CoSiMo11CoO40、CoSiMo11NiO40、NiSiMo11CoO40、式(II)に従う、CoMo24Co、NiMo24Ni、CoMo1038Co、NiMo1038Ni、式(III)に従う、Co5/2HPMo23、CoMo23、Ni5/2HPMo23、NiMo23
大いに好ましくは、1種または複数種の実施形態によると、本説明によるヘテロポリアニオン塩は、以下の塩から選ばれる:式(I)に従う、NiSiMo1139、NiSiMo11NiO40、式(II)に従う、NiMo24Ni、NiMo1038Ni、式(III)に従う、Ni5/2HPMo23、NiMo23
上記に与えられた実験式は、溶液の全体的な組成を意味するが、最終の溶液中に存在する分子構造(1種または複数種)の正確な形態を予断しない。
優先的には、段階d)の終結の際に得られた水溶液は、窒素性の化合物、例えば、アンモニウム塩または硝酸塩を含んでいない。これは、ニトラートイオンが金属の分散および本発明による調製方法の終結の際に得られた最終触媒の活性に関してマイナス効果を有しているからである。
任意に、段階d)の終結の際に得られた水溶液は、希釈の段階または蒸発の段階を経て、最終触媒の金属の目標含有率に応じて前記溶液の水分含有率を改変させることができる。希釈または蒸発は、当業者に知られているあらゆる手段によって行われる。
段階d)の終結の際に得られた溶液が有しているpHは3.5~8.0、好ましくは3.5~7.5、特に好ましくは3.5~7.0であり、これにより、金属および担体が緊密に混合され、多孔性(porosity)および活性相の含有率が所望の反応に適している触媒を得ることが可能になる。
本発明によると、段階d)の終結の際に得られた水溶液が式(II)に従う1種または複数種のヘテロポリアニオン塩のみを含有しているならば、前記溶液のpHは3.5~8.0、好ましくは3.5~5.8、特に好ましくは3.5~5.5である。
本発明によると、段階d)の終結の際に得られた水溶液が式(I)および/または式(III)に従う1種または複数種のヘテロポリアニオン塩のみを含有しているならば、前記溶液のpHは3.5~8.0、好ましくは3.8~7.5、特に好ましくは4.0~7.0である。
1種または複数種の実施形態によると、段階d)の終結の際に得られた水溶液が示すモリブデンのモル濃度は0.5~5.0mol/L、好ましくは0.8~4.5mol/L、特に好ましくは1.0~4.0mol/Lである。
(e)ケーキと水溶液との共混練)
本発明による方法は、段階c)の終結の際に得られたベーマイトケーキと、段階d)の終結の際に得られた透き通った水溶液とを共混錬して、ペーストを形成する段階e)を含む。共混錬は、当業者に知られている手段により、例えば、ミキサ等において行われる。
任意に、脱イオン水および/または無機性または有機性の添加物がケーキおよび水溶液の混合物に加えられるが、その目的とするところは、混錬および押出を促進することおよび材料の機械的特性を改善することにある。無機性または有機性の添加物は、ポリエチレングリコール、モノカルボン酸、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、セルロース誘導体、ヒドロキシエチル化セルロースタイプの誘導体、粘土、チタン、鉄またはアルミニウムの酸化物、およびそれらの混合物から選ばれる。
共混錬の継続期間は20分未満、好ましくは10分未満、好適な態様において5分未満である。混練スピードは20~50rpmである。
この段階におけるペーストのLOIは55.0%~75.0%、優先的には60.0%~70.0%である。
(f)ペーストの形付け)
本発明による方法は、段階e)の終結の際に得られたペーストを形付けして、触媒前駆体の粒体を形成する段階f)を含む。形付けは当業者に知られているあらゆる技術により、例えば、押出によって、ペレット化によって、油滴法によってまたは回転板造粒によって行われる。好ましくは、形付けは押出によって行われる。
形付けの後に得られた粒体の径が有している径は0.3~10.0mm、好ましくは0.5~3.2mm、より優先的には0.7~2.5mmである。
好ましい実施形態において、形付けの後に得られた粒体は、円筒形、三葉形または四葉形の粒体であり、径は0.7~2.5mmである。
好ましい実施形態によると、共混錬の段階e)および形付けの段階f)は、単一の共混錬-形付けの段階で、好ましくは共混錬-押出によって組み合わされる。
(g)ペーストの乾燥)
本発明による方法は、段階f)の終結の際に得られた粒体を乾燥させて、触媒の前駆体の乾燥済みの粒体を得る段階g)を含む。乾燥処理は250.0℃未満、好ましくは50.0~250.0℃、好ましくは70.0~180.0℃、一層より好ましくは100.0~130.0℃の温度で、当業者に知られているあらゆる技術により、有利には1~24時間の時間期間にわたって行われる。
好ましくは、乾燥処理は閉鎖型かつ通気型のオーブンにおいて行われる。
(h)焼成)
本発明による方法は、段階g)の終結の際に得られた乾燥済みの粒体の焼成の段階h)を含む。焼成は250.0~1000.0℃、好ましくは300.0~800.0℃、一層より好ましくは350.0~550.0℃の温度で、有利には1~10時間の時間期間にわたって、乾燥空気の流れまたは90容積%までの水を含有している空気の流れの存在中で行われる。
1種の実施形態によると、90容積%までの水を含有している空気の流れは、大気圧で(スチーミング)または自発生圧力で(オートクレービング)加えられる。スチーミングの場合、水分含有率は好ましくは乾燥空気の重量(キログラム)当たり150.0~900.0グラム、一層より好ましくは乾燥空気の重量(キログラム)当たり250.0~650.0グラムである。
1種の実施形態によると、乾燥の段階g)および焼成の段階h)は、1回のかつ同一の熱処理段階において行われ得、特定の実施形態によると、熱処理の複数の組み合わされたサイクルが行われ得る。
段階h)の終結の際に得られた触媒は、モリブデン、コバルトおよび/またはニッケルを含んでいる活性相、並びにアルミナから主としてなる酸化物マトリクスを含む。
有利には、段階h)の終結の際に得られた触媒は、それの使用の前に硫化の段階を経る。この段階は、スルホ還元媒体(sulfo-reducing medium)中、少なくとも一部において、酸化物相を変換することによって触媒を活性化することからなる。硫化によるこの活性化処理は、当業者に周知であり、現場内(in situ)または現場外(ex situ)ですでに文献に記載されているあらゆる方法によって行われ得る。
当業者に周知な従来の硫化方法は、水素と硫化水素の混合物の流れ下または水素と含硫黄分子を含有している炭化水素との混合物の流れ下に、150.0~800.0℃、好ましくは250.0~600.0℃の温度で触媒を加熱することからなる。
硫化処理は、(触媒を水素化処理/水素化転化の反応器に導入する前に)現場外でまたは現場内で、処理されるべき重質炭化水素供給原料と共に注入されるHS前駆体の有機硫黄剤によって行われ得る。HSは、例えば、水素化処理および/または水素化転化の反応器に再循環させられる水素中に含有されるHSを起源とするかまたは供給原料中に存在しているかまたは供給原料に前もって導入された(ジメチルジスルフィド、チオール、スルフィド、含硫黄ガソリン、含硫黄ガスオイル、含硫黄減圧蒸留液または含硫黄残渣のタイプのあらゆる含硫黄炭化水素供給原料の供給原料への注入)有機硫黄分子の熱分解を起源とすることもできる。
(触媒)
前記方法に従って調製された触媒は、モリブデンおよびニッケルおよび/またはコバルトを含んでいる活性相と、アルミナから主としてなる酸化物マトリクスとを含み、全細孔容積は少なくとも0.6mL/gであり、マクロ細孔容積は全細孔容積の10.0%~40.0%であり、メソ細孔容積は少なくとも0.5mL/gであり、平均メソ細孔径は5.0nm超である。
本発明による方法の触媒が示す全細孔容積(total pore volume:TPV)は少なくとも0.6mL/g、好ましくは少なくとも0.7mL/gである。好ましい実施形態において、触媒が示す全細孔容積は0.7~1.1mL/gである。
本発明による方法の触媒が示すマクロ細孔容積は全細孔容積の10.0%~40.0%、好ましくは全細孔容積の15.0%~35.0%、一層より優先的には全細孔容積の20.0%~30.0%である。
触媒のメソ細孔容積(Vmeso)について、メソ細孔容積は少なくとも0.50mL/g、好ましくは少なくとも0.55mL/g、優先的には0.55mL/g~0.80mL/gである。
meso/2における径(平均メソ細孔径)は5.0nm超、有利には5.0nm~30.0nm、好ましくは7.0~25.0nm、優先的には7.0~20.0nmである。
触媒が示す平均マクロ細孔径(すなわちVmacro/2における径)は有利には250.0~1500.0nm、好ましくは500.0~1000.0nm、一層より好ましくは600.0~800.0nmである。
触媒が示すBET比表面積は有利には少なくとも100.0m/g、好ましくは少なくとも120.0m/g、一層より好ましくは150.0~250.0m/gである。
触媒が示すミクロ細孔容積は有利には0.05mL/g未満、好ましくは0.03mL/g未満、より優先的には0.02mL/g未満、一層より優先的には、ミクロ細孔容積は0.01mL/g未満である。好ましくは、触媒は、ミクロ細孔を示さない。
段階h)の終結の際に得られた触媒が有するモリブデンの含有率は、触媒の全重量に対する三酸化モリブデンの重量で有利には2.0重量%~18.0重量%、好ましくは3.0重量%~14.0重量%、一層より好ましくは4.0重量%~10.0重量%である。
1種の実施形態によると、段階h)の終結の際に得られた触媒が有するタングステンの含有率は、触媒の全重量に対する三酸化タングステンの重量で有利には2.0重量%~18.0重量%、好ましくは3.0重量%~14.0重量%、一層より好ましくは4.0重量%~10.0重量%である。
コバルトおよび/またはニッケルの金属の含有率は、触媒の全重量に対するコバルトおよび/またはニッケルの酸化物の重量で有利には0.25重量%~5.0重量%、好ましくは0.4重量%~4.0重量%、一層より好ましくは0.7重量%~3.0重量%である。
ケイ素(またはリンまたはホウ素)の元素の含有率は、触媒の全重量に対するケイ素酸化物またはリン酸化物またはホウ素酸化物の重量で有利には0.1重量%~8.0重量%、好ましくは0.4重量%~6.0重量%、一層より好ましくは0.6重量%~4.0重量%である。
(本調製方法により得られた触媒の使用)
本発明による触媒は、当業者に知られている1種または複数種の他の触媒と共に、水素化処理方法において、例えば固定床で、または水素化転化方法において、例えば沸騰床で採用され得、含硫黄不純物および不純物、特に金属を含んでいる重質炭化水素供給原料を転化することが可能となる。それの導入により、従来の方法に従って調製された当業者に知られている任意の他の触媒の使用と比較して重質供給原料の水素化処理および/または水素化転化を維持することが可能となり、実際には、増大させることさえ可能となる。
(重質炭化水素供給原料)
重質炭化水素供給原料は、重質炭化水素の重量に対して最低50.0重量%、好ましくは最低65.0重量%、特に好ましくは最低80.0重量%の、300℃超の沸点を有している炭化水素と、重質炭化水素供給原料の重量に対して最低1.0重量%の、540℃超の沸点を有している炭化水素とを含有している炭化水素供給原料である。
重質炭化水素供給原料は、0.1重量%超の含有率の硫黄、20.0重量ppm超の含有率の金属および1.0重量%超の含有率のCアスファルテンを含有し、例えば、(残渣と呼ばれる)重質石油供給原料および/または精製所において生じた炭化水素フラクションである。重質石油供給原料は、常圧残渣、減圧残渣(例えば、水素化処理、水素化分解および/または水素化転化の段階に由来する常圧または減圧の残渣)、フレッシュなまたは精製された減圧蒸留液、分解ユニット(例えば、流動接触分解(fluid catalytic cracking:FCC)ユニット)、コーキングユニットまたはビスブレーキングユニットを起源とする留分、潤滑剤の製造のためのユニットから抽出された芳香族化合物留分、脱歴ユニットに由来する脱歴油、脱歴ユニットに由来するアスファルト、またはこれらの供給原料の組み合わせを包含する。重質炭化水素供給原料は、直接的な石炭の液化に由来する残留フラクション(常圧残渣および/または減圧残渣であって、例えば、H-Coal(登録商標)法に由来するもの)、直接的な石炭の液化、例えば、H-Coal(登録商標)法に由来する減圧蒸留液、あるいは、リグノセルロースバイオマスの直接的な液化に由来する残留フラクションを単独でまたは石炭および/またはフレッシュなおよび/または精製された石油フラクションとの混合物としてさらに含有することができる。
1種または複数種の実施形態によると、重質石油供給原料は、原油または原油の常圧蒸留または原油の減圧蒸留に由来する炭化水素フラクションからなり、前記供給原料は、供給原料の重量に対して最低50.0重量%、好ましくは最低65.0重量%、特に好ましくは最低80.0重量%の、最低300.0℃、好ましくは最低350.0℃、好適な態様において最低375.0℃の沸点を有するフラクションと、好ましくは、最低450℃、好ましくは最低500.0℃、好適な態様において最低540.0℃の沸点を有している減圧残渣とを含有している。
本説明による方法によって処理される重質炭化水素供給原料は、不純物、例えば、金属、硫黄、樹脂、窒素、コンラドソン炭素残渣およびCアスファルテンとも呼ばれるヘプタン不溶物を含有することができる。1種または複数種の実施形態によると、重質炭化水素供給原料は、重質炭化水素供給原料の全重量に対して、50.0重量ppm超の含有率の金属、および/または0.1重量%超の含有率の硫黄、および/または1.0重量%超の含有率のCアスファルテン、および/または3.0重量%超(例えば5.0重量%超)の含有率のコンラドソン炭素を含む。Cアスファルテンは、コークと一般に呼ばれる重質炭化水素残渣を形成するそれらの能力と、水素化処理および水素化転化のユニットの操作性を大きく制限するセジメントを生じさせるそれらの傾向との両方によって、残留留分の転化を阻害するために知られている化合物である。コンラドソン炭素の含有率は、規格ASTM D 482によって定義され、当業者に対して、標準の温度および圧力の条件下の熱分解の後に生じた炭素残渣の量の周知の評価を示す。
(水素化処理の方法)
本発明によると、共混錬された活性相を有している触媒は、有利には、少なくとも1回の水素化脱金属段階および少なくとも1回の水素化脱硫段階を連続的に含んでいる方法の第1の触媒床において用いられる。本発明による方法は、有利には、1~10基の連続する反応器において実施され、有利には、本発明による触媒(1種または複数種)が1基または複数基の反応器および/または反応器の全部または一部に装填されることが可能である。
好ましい実施形態において、配列可変反応器、すなわち、交互に操作する反応器であって、本発明による水素化脱金属触媒が好適に採用され得るものがユニットの上流で用いられ得る。この好ましい実施形態において、配列可変反応器は、その後に、直列の反応器であって、水素化脱硫触媒が採用されているものによって続けられる。この触媒は、当業者に知られているあらゆる方法により調製され得る。
大いに好ましい実施形態において、2基の配列可変反応器がユニットの上流で、有利には水素化脱金属のために用いられ、本発明による1種または複数種の触媒を含んでいる。それらは有利には1~4基の直列の、有利には水素化脱硫のために用いられる反応器によって続けられる。
本発明による方法は、有利には、固定床において金属および硫黄を除去するという目的および炭化水素の平均沸点を低下させるという目的をもって行われ得る。本発明による方法が固定床において行われる場合、処理温度は水素分圧下に有利には320.0℃~450.0℃、好ましくは350.0℃~410.0℃であり、水素分圧は有利には3.0MPa~30.0MPa、好ましくは10.0~20.0MPaであり、その際の供給原料の毎時空間速度は、各触媒の容積に対して、0.06h-1~17.00h-1、好ましくは0.12h-1~3.00h-1、好適な態様において0.12h-1~1.60h-1である。1種または複数種の実施形態によると、重質炭化水素供給原料と混合される水素の量は、液体重質炭化水素供給原料の立方メートル(m)当たり好ましくは50.0~5000.0標準立方メートル(Sm)、例えば100.0~3000.0Sm/m、好ましくは200.0~2000.0Sm/mである。
(水素化転化の方法)
1種または複数種の実施形態によると、1基または複数基の三相反応器によって水素化転化段階が行われ、これらの反応器は、直列にあるか、かつ/または並列にあり得る。例えば、各水素化転化反応器は、処理されることになる重質炭化水素供給原料に応じて固定床、移動床または沸騰床のタイプの反応器であり得る。水素化転化段階において、前記重質炭化水素供給原料は、一般的には、液体炭化水素フラクションの水素化転化のための従来の条件下に変換される。
1種または複数種の実施形態によると、水素化転化段階は2.0~38.0MPa、好ましくは5.0~25.0MPa、好適な態様において6.0~20.0MPaの絶対圧力下に、および/または300.0~500.0℃、好ましくは350.0~450.0℃の温度で行われる。
1種または複数種の実施形態によると、各反応器の容積に対する供給原料の毎時空間速度(hourly space velocity:rHSV)は0.05h-1~10.0h-1、好ましくは0.10h-1~2.0h-1、好適な態様において0.10h-1~1.0h-1である。
1種または複数種の実施形態によると、各触媒の容積に対する、供給原料の毎時空間速度(hourly space velocity:cHSV)は0.06h-1~17.0h-1、好ましくは0.12h-1~3.0h-1、好適な態様において0.12h-1~1.60h-1である。
1種または複数種の実施形態によると、重質炭化水素供給原料と混合される水素の量は液体重質炭化水素供給原料の立方メートル(m)当たり好ましくは50.0~5000.0標準立方メートル(Sm)、例えば100.0~3000.0Sm/m、好ましくは200.0~2000.0Sm/mである。
1種または複数種の実施形態によると、水素化転化は、1基または複数基の三相水素化転化反応器において行われ、これは、直列にあるか、および/または並列であり得、沸騰床反応器の技術が用いられる。
1種または複数種の実施形態によると、水素化転化の段階は、H-Oil(登録商標)法の技術を用いてそれの条件の下に行われる。この方法は、例えば、特許US 4 521 295およびUS 4 495 060において記載されている。この実施において、各反応器は、沸騰床とも呼ばれる三相流動床として操作される。1種または複数種の実施形態によると、各反応器は、再循環ポンプを含み、これにより、反応器の頂部において抜き出されかつ反応器の底部に再注入される液体フラクションの少なくとも一部の連続的なリサイクルによって担持型固体触媒を沸騰床中に維持することが可能となる。
1種または複数種の実施形態によると、水素化転化の段階の各反応器には、各反応器に送られる重質炭化水素供給原料に適した異なる触媒が用いられる。1種または複数種の実施形態によると、複数種のタイプの触媒が各反応器において用いられ得る。1種または複数種の実施形態によると、各反応器は、1種または複数種の担持型固体触媒を含むことができる。
使用済み担持型固体水素化転化触媒は、本説明による方法に従って、少なくとも一部、フレッシュな担持型固体触媒と取り替えられ得る。これは、抜出、好ましくは反応器の底部における抜出と、フレッシュなおよび/または使用済みのおよび/または再生されたおよび/または活性回復の担持型固体触媒の反応器の頂部または底部のいずれかにおける導入とを、例えば、規則的な時間間隔でかつ好ましくは単発的にまたは事実上連続的に行うことによる。担持型固体触媒の取り替えは、完全にまたは部分的に、使用済みのおよび/または再生のおよび/または活性回復の担持型固体触媒であって、同一の反応器および/またはあらゆる水素化転化段階の別の反応器に由来するものによって行われ得る。担持型固体触媒は、金属酸化物の形態にある金属、金属硫化物の形態にある金属と共にまたは事前条件調整の後に加えられ得る。1種または複数種の実施形態によると、各反応器について、フレッシュな担持型固体触媒による使用済み担持型固体水素化転化触媒の取り替え率は、処理される重質炭化水素供給原料の立方メートル当たり0.01キログラム~10.0キログラム、好ましくは処理される重質炭化水素供給原料の立方メートル当たり0.1キログラム~3.0キログラムである。1種または複数種の実施形態によると、抜出および取替は、水素化転化の段階の連続的な操作を可能にするデバイスを用いて行われる。
1種または複数種の実施形態によると、反応器から抜き出された使用済み担持型固体触媒は、再生帯域に送られ、この帯域においてそれが含む炭素および硫黄が除去され、次いで、再生された担持型固体触媒を水素化転化の段階に戻す。1種または複数種の実施形態によると、反応器から抜き出された使用済み担持型固体触媒は活性回復帯域に送られ、この帯域において、沈着した金属の大部分が除去され、その後に、使用済みかつ活性回復した担持型固体触媒を再生帯域に送り、この再生帯域において、それが含む炭素および硫黄が除去され、再生された担持型固体触媒を水素化転化の段階に戻す。
以下の実施例は本発明を例証するが、しかしながら、本発明の範囲を制限するものではない。
(実施例)
(実施例1:ケギンヘテロポリアニオン塩NiSiMo1139を含有している水溶液(本発明に合致する)の調製)
α/ケイモリブデン酸HSiMo1240・13HO 22.3g(0.011mol)を水中に20℃で溶解させ(黄色着色、半透明)、Ba(OH)・HO 8.2g(0.043mol)を、撹拌しながら30分にわたって添加する(着色変化なし);
β/NiSO・6HO 11.4g(0.043mol)を段階αの終結の際に得られた混合物に添加し、2時間にわたって撹拌する(混合物は不透明になる、緑色を帯びている);
γ/焼結ガラス上でろ過してBaSO沈殿物(白色固体)をNiSiMo1139溶液から分離する;
溶液に水を加えて溶液中のMoO濃度を15.2重量%に調節する。
溶液のNi/Moの原子比は0.36である;それのpHは5に等しい。
実施例1の溶液は、ケギンヘテロポリアニオン塩NiSiMo1139を主として含む。
(実施例2:アンダーソンヘテロポリアニオン塩NiMo24NiおよびNiMo1038Niを含有している水溶液(本発明に合致する)の調製)
α/三酸化モリブデン21.6gを過酸化水素水溶液(70%の水中純度30%)102g中に16時間にわたって20℃で溶解させる(H/Moのモル比は6である)(オレンジ-黄色の溶液が得られた);
β/ヒドロキシ炭酸ニッケル10.6gを、依然として20℃で20分にわたって添加する(発熱性の制御およびCOの放出が観察される)(Ni/Moの原子比は0.60である);
溶液に水を加えて、溶液中のMoO濃度を16.8重量%に調節する。
最後に、溶液はアンダーソンの塩HPAs NiMo24NiおよびNiMo1038Niを主として含有している。最終溶液のpHは3.6である。
(実施例3:七モリブデン酸アンモニウムおよび硝酸ニッケルの水溶液(本発明に合致しない)の調製)
- 過酸化水素水溶液(70%水中純度30%)9.5gが存在する中20℃で15分にわたって七モリブデン酸アンモニウム(NHMo24・4HO 29.7gおよび硝酸ニッケルNi(NO・6HO 17.8gを水に同時に溶解させる;
- 前駆体の完全な溶解の後、溶液に水を添加して、溶液中のMoOの濃度を18.8重量%に調節する。溶液のNi/Moの原子比は0.36である;それのpHは5に等しい。
実施例3の調製は、モリブデン酸アンモニウムの単純な溶解に対応する;ヘテロポリアニオンの形成はない。
(実施例4:pH3.5未満の水溶液(本発明に合致しない)の調製)
- モリブデン酸化物33.1g、ヒドロキシ炭酸ニッケル9.8gおよびオルトリン酸12.7gを水に90℃で3時間にわたって溶解させる;
- 前駆体の完全な溶解の後に、水を溶液に添加して、溶液中のMoOの濃度を22.5重量%に調節する。
この溶液のNi/Moの原子比は0.36である。溶液のpHは1.2である。
実施例4は、ストランドベルグヘテロポリアニオンのニッケル塩NiMo23を主として含む。
(実施例5:アンモニアの添加の後に塩Ni5/2HPMo23を含有しているpH3.5超の水溶液(本発明に合致する)の調製)
- モリブデン酸化物54.0g、ヒドロキシ炭酸ニッケル16.0gおよびオルトリン酸20.7gを水中に90℃で3時間にわたって同時に溶解させ、その結果、溶液中のMoOの濃度は30.5重量%である;
- 前駆体の完全な溶解の後に、水中アンモニアの20%溶液2.03gを先行溶液29.6gに添加する(アンモニアの添加は、一時的に、沈殿物の形成を誘導してよく、この沈殿物は、撹拌により迅速に消失する);
- 溶液に水を添加して溶液中のMoO濃度を22.5重量%に調節する。
この溶液のNi/Moの原子比は0.36である。溶液のpHは4.1である。実施例5の溶液は、ストランドベルグヘテロポリアニオンのニッケル塩Ni5/2HPMo23を主として含む。
(実施例6:ベーマイトケーキ(本発明に合致する)の調製)
a) 硫酸アルミニウムを水ヒール(water heel)に、全て一度に、65℃に加熱されかつこの温度に維持されたバッチ反応器中に添加する。2.5~3にとどまるpHにおける変化が10分にわたって続けられる。この段階の間に、固体の合成の終結の際に形成されたアルミナの全重量に対して、Al相当約8gを、1290mLの容積に導入した。次いで、アルミン酸ナトリウムを徐々に添加することを、7~10のpHを達成するという目的をもって5~15分の時間の期間内に行う;
b) 硫酸アルミニウムおよびアルミン酸ナトリウムを同時に添加してpHを7~10に維持する。2種の反応剤の同時添加の終わりに、Al相当144gを3530mLの全容積に対して注いだ;
c) このように得られた懸濁液のろ過を、減圧下にP4タイプの焼結ガラスによりブフナー漏斗タイプのろ過フレーム上の置換によって行い、その後に、5Lの蒸留水による3回の連続する洗浄操作を行う。
こうして得られたベーマイトケーキの水分含有率(すなわち、「強熱減量」)は71%である。
(実施例7:アルミナの乾式含浸による触媒C1(本発明に合致しない)の調製)
- 実施例6により得られたベーマイトケーキのろ過および洗浄を行い、次いで、120℃で16時間にわたって通気型オーブン中で乾燥させ、LOIが26%である乾燥済み固体を得る;
- この固体を、52.7%の硝酸を含有している水溶液(1.0%、導入されたアルミナの相当重量に対する酸の重量で表される)と混合し、20分にわたってZアームミキサ中で混練する;
- この混合物を、20.3%アンモニア(酸のモル当たりアンモニア40mol%)を含有している水溶液と5分にわたって同一のミキサ中で接触させる;
- 得られたペーストを、1.5mmに等しい外接径を有する三葉オリフィスを有しているダイを有するピストン押出器中で形付けする;
- 粒体を120℃で終夜乾燥させる;
- 540℃で2.0時間にわたって、水60g/kg(乾燥空気)を含有している空気流下に焼成する。
こうして得られた三葉アルミナ粒体が有している径は1.2mmであり、比表面積は180m/gであり、全細孔容積は0.80mL/gであり、メソ細孔分布は、11nmを中心とする(Vmeso/2における細孔径)。このアルミナは、50nm超の径を有する細孔において0.20ml/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含有している。すなわち、マクロ細孔容積は、全細孔容積の25%に等しい。
- 実施例4により調製された水溶液を脱塩水中に希釈し、その結果、焼成の後のモリブデン酸化物の含有率は乾燥触媒の全重量に対して9重量%である;
- こうして得られたアルミナの乾式含浸を、前記水溶液によって行う;
- 触媒を16時間にわたって有湿雰囲気中で熟成させる;
- 120℃で24時間にわたって乾燥させる;
- 空気下に450℃で2時間にわたって焼成する。
このようにして得られた触媒C4があり、これは、実施例4に記載された水溶液から出発して、アルミナ上に乾式含浸させることによって調製され、その調製の実施要綱は、この実施例7により記載されている。
(実施例8:ベーマイトと塩NiSiMo1139を含有している水溶液とを共混練することによる触媒C2(本発明に合致する)の調製)
c) 実施例6に記載されたようなベーマイトケーキを得、次いで、高くかつ徐々に増大する減圧下に、20℃の温度で、6時間の時間の期間にわたって乾燥させ、LOIが71重量%から62重量%に変化したケーキを得る;
d) 実施例1に記載されたような水溶液を調製する;
e) 段階c)の終結の際に得られたケーキ90.0gを段階d)の終結の際に得られた溶液22.7g(重量は最終触媒上にMoO9%を得るように調節された)と2分にわたって接触させ、2分にわたってZアームミキサにおいて共混練してペーストを得る。ペーストのLOIは、この段階において、66重量%である;
f) 得られたペーストを、ピストン押出器において、外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有しているダイを通じて形付けして粒体を形成する;
g) 粒体を120℃で終夜乾燥させ、次いで、540℃で2時間にわたって水60g/kg(乾燥空気)を含有している空気流下に焼成する。
径が1.2mmであり、比表面積が180m/gであり、全細孔容積が0.78mL/gであり、かつメソ細孔分布が11nm(Vmeso/2におけるpd)を中心としている三葉粒体がこのようにして得られる。このアルミナは、径が50nm超である細孔において0.20mL/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含む。
このようにして得られた触媒C2があり、このものは、その調製が実施例1により記載された水溶液1番を、実施例6に由来するベーマイトケーキと共混錬することによって調製される。
(実施例9:ベーマイトと塩NiMo24NiおよびNiMo1038Niを含有している水溶液とを共混練することによる触媒C3(本発明に合致する)の調製)
c) 実施例6に記載されたようにしてベーマイトケーキを得、次いで、高くかつ徐々に増大する減圧下に、20℃の温度で、6時間にわたってケーキを乾燥させ、LOIが71重量%から62重量%に変化したケーキを得る;
d) 実施例2に記載されたようにして水溶液を調製する;
e) 段階c)の終結の際に得られたケーキ90.0gを段階d)の終結の際に得られた溶液20.7g(重量は最終触媒上にMoO 9%を得るように調節されている)と2分にわたって接触させ、2分にわたってZアームミキサにおいて共混練してペーストを得る。ペーストのLOIは、この段階において、65重量%である;
f) 得られたペーストを、ピストン押出器において、外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有しているダイを通じて形付けし粒体を形成する;
g) 粒体を120℃で終夜乾燥させ、次いで、540℃で2.0時間にわたって水60g/kg(乾燥空気)を含有している空気流下に焼成する。
径が1.2mmであり、比表面積が180m/gであり、全細孔容積が0.76mL/gであり、メソ細孔分布(Vmeso/2における細孔の径)が11nmを中心としている、三葉粒体がこのようにして得られる。このアルミナは、50nm超の径を有する細孔において0.22mL/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含む。
このようにして得られた触媒C3があり、このものは、その調製が実施例2により記載された水溶液2番を、実施例6に由来するベーマイトケーキと共混錬することによって調製される。
(実施例10:ベーマイトと七モリブデン酸アンモニウムおよび硝酸ニッケルの溶解によって得られた水溶液とを共混練することによる触媒C4(本発明に合致しない)の調製)
c) 実施例6により調製されたベーマイトケーキを20℃の温度での高減圧に付し、次いで、6時間の時間の期間にわたって減圧を大きくし、LOIは71重量%から62重量%に変化した。
e) ベーマイトケーキ90gと実施例3に由来する水溶液18.3g(重量は最終触媒上にMoO9%を得るように調節されている)とを、2分の添加の間に混合し、次いで、合わされた混合物を2分にわたって(Zアームミキサにおいて)混練する。ペーストのLOIは、この段階において、65重量%である;
f) 得られたペーストをピストン押出器において外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有するダイを通じて形付けする;
g) 120℃で終夜乾燥させる;
h) 540℃で2時間にわたって水60g/kg(乾燥空気)を含有している空気流下に焼成する。
径が1.2mmであり、比表面積が180m/gであり、全細孔容積が0.78mL/gであり、メソ細孔分布(Vmeso/2におけるpd)が11nmを中心とする三葉粒体がこのようにして得られる。このアルミナは、径が50nm超である細孔において0.21mL/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含む。
このようにして得られた触媒C4があり、このものは、調製が実施例3により記載されている水溶液3番を、実施例6に由来するベーマイトケーキと共混錬することによって調製される。
(実施例11:ベーマイトとpH3.5未満の水溶液とを共混練することによる触媒C5(本発明に合致しない)の調製)
- 実施例6により調製されたベーマイトケーキを、20℃の温度において高減圧に付し、次いで、6時間の時間の期間にわたって減圧を増大させ、LOIは、71重量%から62重量%に変化する。
- ベーマイトケーキ90gと、実施例4に由来する水溶液15.7g(重量は最終触媒上にMoO9%を得るようにされている)とを、2分の添加の間に混合し、次いで、合わせた混合物を2分にわたって(Zアームミキサにおいて)混練する。得られたペーストのLOIは、この段階において、63重量%である;
- 得られたペーストをピストン押出器において外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有するダイを通じて形付けする;
- この混練の終結の際に、得られたペーストを、ピストン押出器上で外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有しているダイ中に通す;
- 120℃で終夜乾燥させる;
- 540℃で2時間にわたって水60g/kg(乾燥空気)を含有している有湿空気流下に焼成する。
径が1.2mmであり、比表面積が180m/gであり、全細孔容積が0.40mL/gであり、メソ細孔分布(Vmeso/2におけるpd)が7nmを中心としている三葉粒体がこのようにして得られる。このアルミナは、径が50nm超である細孔において0.12mL/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含む。細孔容積における高い喪失は、強い酸性の含浸溶液とは対照的なベーマイトの溶解/再沈殿の効果によって説明される。
このようにして得られる触媒C5があり、このものは、調製方法が実施例4により記載されている水溶液4番を、実施例6に由来するベーマイトケーキと共混練することによって調製される。
(実施例12:ベーマイトとpH3.5超の水溶液とを共混練することによる触媒C6(本発明に合致する)の調製)
c) 実施例6に記載されたようにしてベーマイトケーキを得、次いで、高減圧下に、20℃の温度で、6時間にわたってケーキを乾燥させ、LOIが71重量%から62重量%に変化したケーキを得る;
d) 実施例5に記載されたようにして水溶液を調製する;
e) 段階c)の終結の際に得られたケーキ90.0gを段階d)の終結の際に得られた溶液15.7g(重量は最終触媒上にMoO9%を得るように調節されている)と2分にわたって接触させ、2分にわたってZアームミキサにおいて共混練しペーストを得る。ペーストのLOIは、この段階において、63重量%である;
f) 得られたペーストを、ピストン押出器中で、外接径が1.5mmに等しい三葉オリフィスを有しているダイを通じて形付けして粒体を形成する;
g) 120℃で粒体を終夜乾燥させ、次いで、540℃で2.0時間にわたって水60g/kg(乾燥空気)を含有している空気流下に焼成する。
径が1.2mmであり、比表面積が180m/gであり、全細孔容積が0.80mL/gであり、メソ細孔分布(Vmeso/2におけるpd)が11nm上を中心とする三葉粒体がこのようにして得られる。このアルミナは、径が50nm超である細孔において0.21mL/gの細孔容積(マクロ細孔容積)をさらに含む。
このようにして得られた触媒C6があり、このものは、調製が実施例5により記載された水溶液5番を、実施例6に由来するベーマイトケーキと共混練することにより調製される。
(実施例13:残渣の水素化処理および水素化転化における触媒C1、C2、C3、C4、C5およびC6の評価)
触媒を、閉鎖型の好ましくは撹拌型のバッチ反応器において、VRタイプの重質炭化水素供給原料(表1)について触媒試験に付した。
Figure 0007340593000002
これをするために、2時間にわたる350℃でのHS/Hのガス混合物の流通による現場外硫化の段階の後に、空気の排除をしながら触媒20mLをバッチ式反応器に装填し、次いで、触媒を供給原料120mLによりカバーする。操作条件は以下の通りである:
- 温度:400°C
- 全圧:14.5MPa
- 時間:3時間
- 撹拌スピード:900rpm。
試験の終わりに、形成された固相、液相および気相の全ての重さを測ることによって物質収支を行う。HDX率は、以下のように定義される:
Figure 0007340593000003
式中、Xは、液体流出物中のCAs、S、V、CCRまたは540℃+の含有率に対応し、wは、供給原料の重量(wfeedstock)または試験の終わりに回収された液体流出物の重量(wproduct)に対応する。
触媒の性能品質は表2に要約される。本発明に合致する触媒C2、C3およびC6は、以下のHDCAs、HDS、HDVおよびHDCCRの性能品質を示す:
- これは、ベーマイトとヘテロポリアニオンを欠くがモリブダートおよびニトラートのイオンを含有している水溶液とを共混練することによって調製された触媒C4の性能品質より優れている、
- これは、ベーマイトと過度に酸性の水溶液とを共混練することによって調製された触媒C5の性能品質より優れている、
- これは、あまり統合されていない多段階方法により調製された触媒C1の性能品質と同等である。
Figure 0007340593000004

Claims (16)

  1. モリブデンおよびニッケルおよび/またはコバルトを含む活性相と、アルミナから主としてなる酸化物マトリクスとを含んでいる触媒を調製する方法であって、前記触媒が含んでいる全細孔容積は少なくとも0.6mL/gであり、マクロ細孔容積は全細孔容積の10.0%~40.0%であり、メソ細孔容積は少なくとも0.5mL/gであり、平均メソ細孔径は5.0nm超である、方法であって、以下の段階:
    a) アルミニウム前駆体の水溶液を調製する段階であって、該前駆体は、第1の酸性アルミニウム前駆体と、第1の塩基性アルミニウム前駆体とを含み、該第1の酸性アルミニウム前駆体は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびそれらの混合物から選ばれ、該第1の塩基性アルミニウム前駆体は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれる、段階;
    b) 段階a)の終結の際に得られた溶液を、第2の塩基性前駆体および第2の酸性前駆体と、20.0~90.0℃の温度で、1~75分の時間にわたって接触させて懸濁液を得る段階であって、該第2の塩基性前駆体は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびそれらの混合物から選ばれ、該第2の酸性前駆体は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸、塩化水素酸、硝酸およびそれらの混合物から選ばれ、第2の塩基性または酸性の前駆体のうちの少なくとも一方がアルミニウムを含み、第2の酸性および塩基性の前駆体の相対的な流量比は反応媒体のpH7.0~10.0を得るように選ばれ、アルミニウムを含有している第2の酸性および塩基性の前駆体(1種または複数種)の流量は懸濁液中のアルミナ相当としての濃度10.0~80.0g/Lを得るように調節される、段階;
    c) 段階b)において得られた懸濁液のろ過および洗浄をしてベーマイトケーキを得る段階;
    d) pH3.5~8.0の透き通った水溶液であって、ケギンおよび/または欠損ケギンおよび/または置換型欠損ケギンおよび/またはアンダーソンおよび/またはストランドベルグのタイプのヘテロポリアニオンの塩およびそれらの混合物を含み、前記塩は、それの構造中に、モリブデンおよびコバルトおよび/またはニッケルを示すものを調製する段階;
    e) 段階c)の終結の際に得られたベーマイトケーキを段階d)の終結の際に得られた透き通った水溶液と共混練してペーストを形成する段階;
    f) 段階e)の終結の際に得られたペーストを形付けして触媒前駆体の粒体を形成する段階;
    g) 段階f)の終結の際に得られた粒体を、250.0℃未満の温度で乾燥させて、触媒前駆体の乾燥済み粒体を得る段階;
    h) 段階g)の終結の際に得られた乾燥済み粒体を、250.0~1000.0℃の温度で焼成する段階
    を含む、方法。
  2. 段階a)は、2種の操作:
    i) 第1の酸性アルミニウム前駆体を水中に溶解させるおよび
    ii) 前記溶液を第1の塩基性アルミニウム前駆体と接触させて、前記溶液のpHを調節する
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 段階a)は、2種の操作:
    -i’) 第1の酸性アルミニウム前駆体および第1の塩基性アルミニウム前駆体を水中で接触させる、および
    -ii’) 段階i’)の終結の際に得られた懸濁液を加熱する
    を含む請求項1に記載の方法。
  4. ヘテロポリアニオン塩は、以下からなる一覧から選ばれる、請求項1~3のいずれか1つに記載の方法:
    ・ 式(I)に従うケギン、欠損ケギンまたは置換型欠損ケギンのタイプのヘテロポリアニオン
    x/2MoX’ (I)
    式中、
    - CはHカチオンおよび/または置換または無置換の四級アンモニウムカチオンである、
    - pは0~6の整数である;好ましくは、pは0~2の整数である、
    - XはNi2+カチオンまたはCo2+カチオンである、
    - xは0~11の整数である;好ましくは、xは3~8の整数である、
    - p+xは3~11の整数である;好ましくは、p+xは3~8の整数である、
    - Aはリンまたはケイ素またはホウ素である;好ましくは、Aはリンまたはケイ素である、
    - gは0または1である;好ましくは、gは1である、
    - Moはモリブデンである、
    - Wはタングステンである、
    - mは1~12の整数である;好ましくは、mは9~12の整数である、
    - nは0~11の整数である;好ましくは、nは0~3の整数である、
    - m+n=9または11または12である;好ましくは、m+n=11または12である、
    - X’は周期律表の第VIII族からの元素である;好ましくは、X’はニッケルまたはコバルトである、
    - zは0または1である、
    - x+zは1以上の整数である、
    - Oは酸素である、
    - yは34または39または40に等しい整数である;好ましくは、yは
    39または40に等しい整数である、
    - Hは水素である、
    - hは0~3の整数である;好ましくは、hは0~2の整数である、および
    - 構造AMoX’は、負荷電ヘテロポリアニオンであり、それの電荷は、-(p+x)に等しい
    ・ 式(II)に従う、アンダーソンタイプのヘテロポリアニオン
    Mox/2 (II)
    式中、
    - Aはニッケルまたはコバルトである、
    - aは1または2である、
    - Moはモリブデンである、
    - Wはタングステンである、
    - mは1~10の整数である;好ましくは、mは6~10の整数である、
    - nは0~9の整数である;好ましくは、nは0~4の整数である、
    - m+nは6または10である、
    - Oは酸素である、
    - yは24または38である、
    - Hは水素である、
    - hは4または6である、
    - 構造AMoは負荷電ヘテロポリアニオンであり、その電荷は-xに等しい、
    - Mは周期律表の第VIII族からの元素の1種のカチオンである;好ましくは、MはNi2+カチオンまたはCo2+カチオンである、および
    - xは3~8の整数である;好ましくは、xは4~8の整数である
    ・ 式(III)に従うストランドベルグタイプのヘテロポリアニオン
    (6-h)/2Mo23 (III)
    式中、
    - MはNi2+カチオンまたはCo2+カチオンである、
    - Hは水素である、
    - hは0~2の整数である、
    - Pはリンである、
    - Moはモリブデンである、
    - Wはタングステンである、
    - mは1~5の整数である;好ましくは、mは3~5の整数である、
    - nは0~4の整数である;好ましくは、nは0~2の整数である、
    - m+n=5である、
    - Oは酸素である、
    - 構造HMo23は負荷電ヘテロポリアニオンであり、それの電荷はh-6に等しい。
  5. ヘテロポリアニオン塩は、式(II)のアンダーソンタイプのヘテロポリアニオンから選ばれる、請求項4に記載の方法。
  6. ヘテロポリアニオン塩は、単独でまたは混合物として用いられて、以下の式(I)のヘテロポリアニオンから選ばれる、請求項4に記載の方法:Ni3/2PMo1240、NiSiMo1240、NiMo1240、NiSiMo1139、Ni7/2PMo1139、NiSiMo11NiO40、NiPMo11NiO40H、Co3/2PMo1240、CoSiMo1240、CoMo1240、CoSiMo1139、Co7/2PMo1139、CoSiMo11CoO40、CoSiMo11NiO40、NiSiMo11CoO40、CoPMo11CoO40H、CoPMo11NiO40H、NiPMo11CoO40H。
  7. ヘテロポリアニオン塩は、単独でまたは混合物として用いられて、以下の式(II)のヘテロポリアニオンから選ばれる、請求項4に記載の方法:CoMo24Co3/2、CoMo24Ni3/2、CoMo24Co、CoMo24Ni、NiMo24Ni、NiMo24Co、CoMo1038Co、CoMo1038Ni、NiMo1038Co、NiMo1038Ni
  8. ヘテロポリアニオン塩は、単独でまたは混合物として用いられて、以下の式(III)のヘテロポリアニオンから選ばれる、請求項4に記載の方法:CoMo23、Co5/2HPMo23、CoMo23、NiMo23、Ni5/2HPMo23、NiMo23
  9. 触媒が示すミクロ細孔容積は0.05mL/g未満である、請求項1~8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 触媒が有しているモリブデンの含有率は、触媒の全重量に対する三酸化モリブデンの重量で2.0重量%~18.0重量%である、請求項1~9のいずれか1つに記載の方法。
  11. 触媒が有しているコバルトおよび/またはニッケルの金属の含有率は、触媒の全重量に対するコバルトおよび/またはニッケルの酸化物の重量で0.25重量%~5.0重量%である、請求項1~10のいずれか1つに記載の方法。
  12. 触媒は、タングステンを、触媒の全重量に対する三酸化タングステンの重量で2.0重量%~18.0重量%の含有率でさらに含む、請求項1~11のいずれか1つに記載の方法。
  13. 触媒は、ケイ素またはホウ素またはリンをさらに含み、触媒の全重量に対するケイ素酸化物またはリン酸化物またはホウ素酸化物の重量で0.1重量%~8.0重量%の含有率を有する、請求項1~12のいずれか1つに記載の方法。
  14. ヘテロポリアニオン塩を含んでいる溶液を以下の段階にしたがって調製する、請求項1~13のいずれか1つに記載の方法:
    α/モリブデンの前駆体と、場合によるタングステンの前駆体とを、オキソ酸化合物および/または酸化剤および/または塩基と共に、水中に溶解させる;
    β/ニッケルおよび/またはコバルトの前駆体を段階α/の終結の際に得られた溶液に添加する;
    γ/任意に、段階β/の終結の際に形成された固体を除去してヘテロポリアニオンの塩を含んでいる透き通った水溶液を得る;
    δ/任意に、有機塩基に添加することによって、水溶液のpHを3.5~8.0の値に調節する。
  15. 段階β/またはγ/に由来する溶液のpHが3.5未満である場合に段階γ/を行う、請求項14に記載の方法。
  16. 請求項1~15のいずれか1つにより調製された触媒の存在中で、重質炭化水素供給原料の重量に対して、最低50.0重量%の、300℃超の沸点を有している炭化水素と、重質炭化水素供給原料の重量に対して最低1.0重量%の、540℃超の沸点を有している炭化水素を含有している重質炭化水素供給原料を水素化処理および/または水素化転化する方法。
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