JP797H - Shape selective conversion method - Google Patents

Shape selective conversion method

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【発明の詳細な説明】 本発明は結晶性ゼオライト性物質の存在における新規な
脱ロウ法に関する。更に詳しくは本発明は直鎖パラフイ
ンおよびわずかに枝分れしたパラフインと炭化水素供給
原料中に一般に見出される他の成分との混合物から前記
パラフイン選択的に転化することによって炭化水素供給
源料から前記パラフインを除去する方法に関する。 結晶性ゼオライトおよび特にアルミノシリケート触媒を
使用する炭化水素転化法は特許明細書および科学上の文
献の両者から明らかなように近年広範な研究の対象とな
っている。結晶性アルミノシリケートは極めて多様の炭
化水素転化法に対して特に有効であることが判明し、米
国特許第3,140,249号、3,140,252号
3,140,251号、3,140,253号および
3,271,418号を含む多くの特許に記載され、か
つ特許請求されている。炭化水素転化操作において一般
的触媒として使用するのとは別に、ゼオライトの分子フ
ルイとしての性質をある1種の分子種と他の分子種との
混合物から該1種の分子種を優先的に転化することがで
きることも知られている。 この型の操作においては、ゼオライト性分子フルイ、す
なわち、その内部孔構造内に触媒活性を持ち、かつ供給
原料のある成分はその内部孔構造内に入ることができ、
これを転化することができ、他の成分(これはその形状
のために前記ゼオライト性物質の孔の中に入ることがで
きない)を実質上排除するような孔を有するゼオライト
性分子フルイが使用される。形状選択的接触転化はまた
当業界において既知であり、米国特許第3,140,3
22号、第3,379,640号、および3,395,
094号において特許請求されている。 種々のゼオライト性物質および特に結晶性アルミノシリ
ケートがこれまで種々の接触転化操作に使用されてきた
が、しかしこれらの先行技術の操作は一般に1種または
2種の主要なカテゴリーに入るのである。1種の型の転
化操作においては装入原料中に通常見出される成分の大
部分を受入れるのに充分な大きな孔の寸法を有するゼオ
ライトが使用された。すなわち、これらの物質は大きな
孔寸法の分子フルイと言われ、それらは6〜13オング
ストロームの孔の寸法を有することが一般的に述べられ
ており、ゼオライトX、YおよびLで表わされる。また
モルデナイトもこれに該当する。アルミノシリケートの
他の型は約5オングストロームの単位の孔の大きさを持
ち、選択的にノルマルパラフインに作用して他の分子種
を実質的に排除するのに使用される。すなわち本発明ま
で極端に単純化して言えば炭化水素処理に利用できる唯
2種の型のアルミノシリケートすなわちノルマルパラフ
インだけを受入れるものおよび炭化水素供給原料中に通
常存在するすべての成分を受入れるものがあったのに過
ぎなかった。 あるクラスのゼオライト性分子フルイがそれらの内部の
孔構造中にノルマルパラフインだけがなくて僅かに枝分
れしたパラフインをも出入りすることができ、しかも極
度に枝分れしたイソパラフインを排除する能力を有する
点で独特のフルイ性を有し、このゼオライト性分子フル
イを使用することによって極めて効果的な接触操作を行
うことができることを見出した。こうしてノルマルパラ
フインに対して選択的だけでなくて僅かに枝分れしたパ
ラフイン、そして特にモノメチル置換されたパラフイン
に対しても選択的な炭化水素転化操作を行うことがいま
や可能である。 これらの性質を示すゼオライト性物質をノルマルパラフ
インを選択的に除くことだけが従来望まれていた脱ロウ
操作に使用すれば経済的価値が増した生成物が得られる
点で多くの増大した予期せざる利益があることが見出さ
れた。 前述したように先行技術において従来使用された結晶性
アルミノシリケートは前記2種の型の1つに入るのであ
る。すなわち、それらは約5オングストローム単位の孔
の大きさを持つか或は約6ないし約15オングストロー
ム単位の孔の大きさを持つのである。5オングストロー
ム単位のアルミノシリケートはそれらがノルマル脂肪族
化合物とイソ脂肪族化合物および環式化合物との混合物
からノルマル脂肪族化合物を選択的に転化するから一般
に形状選択的であると言われる。第2の型のアルミノシ
リケートすなわち6ないし15オングストローム単位の
孔の大きさを有するアルミノシリケートは一般に非選択
性であると言われる。すなわち炭化水素供給流中に普通
ある実質上すべての分子がこのゼオライトの内部孔構造
中に入ることができ、転化される。こうして従来良好な
形状選択的触媒であるということを確認する便利な方法
はその触媒がノルマルヘキサンをそれと2−メチルペン
タンとの混合物から選択的にクラツキングすることを示
すことによって行われ、これは前者が触媒の内部孔構造
の中に入ることができるが、後者のイソ化合物はそうす
ることができないからである。 本発明の新規な脱ロウ法は従来使用されてきた2種の型
のアルミノシリケートの中間にあると一般的に言われる
ゼオライト性物質を使用することに基く。すなわち本発
明の触媒はZSM−5型ゼオライトであり、その内部孔
構造の中にノルマル脂肪族化合物および僅かに枝分れし
た脂肪族化合物特にモノメチル置換化合物が入ることが
できるが、しかし少なくとも4級炭素原子を含有するす
べての化合物すなわち4級炭素原子に等しいか或はそれ
より大きい分子寸法を有するすべての化合物は実質上こ
れを排除するのである。加うるに前述したノルマル脂肪
族化合物および僅かに枝分れした脂肪族化合物と同様な
側鎖を有する芳香族化合物は本発明の触媒の内部孔構造
に該側鎖を入れることができるのである。従ってもし先
に述べた先行技術による試験によって本発明で使用する
ゼオライト性物質の選択性、すなわちヘキサンとイソヘ
キサンとの混合物からヘキサンを選択的にクラツキング
する能力を測定しなければならないとすればこれらの触
媒は非選択性であると述べなければならないだろう。し
かし選択性とはノルマルパラフインとイソパラフインと
の間を選択的に区別する単なる能力よりも遥かに大きな
意義を有することが直ちに明らかである。形状について
の選択性は理論的にはいかなる形状或は大きさにおいて
も可能である。しかし極めて明瞭なことであるが、この
ような選択性はいかなるそしてすべての炭化水素転化操
作に対しても有利な触媒にはならないのである。 本発明の新規脱ロウ法は精製操作の大部分において芳香
族を保存し、ノルマルパラフインを除去することが望ま
しいことであると言うのが業者の認識であるが、しかし
このような一般論は経済的価値の増大した生成物の最大
の収率を得る際の最終的の言葉ではないと言う事実に基
ずくものである。さて単にノルマルパラフインを選択的
に転化するだけでなく、或る種のイソパラフインも転化
することができるが、しかし与えられた供給原料中の望
ましい成分には作用しない触媒系を設計すれば増大した
利益が得られることを見出したのである。この型の分子
処理すなわちフルイは従来未知であった。既に述べたよ
うにゼオライト性分子フルイの使用を含む従来法の接触
処理は全部が運転者に2種の選択を与えたのに過ぎなか
ったのである。彼は非選択性能力の触媒すなわち炭化水
素供給原料中通常見出される実質上すべての分子に作用
する触媒である分子フルイを使用するか、或はノルマル
脂肪族化合物だけを選択的に転化する約5オングストロ
ーム単位の孔の大きさを有する触媒を使用することがで
きるかの何れかであった。 操作について如何なる理論にも束縛されることを欲する
ものでないが、本発明で使用する結晶性ゼオライト性物
質は孔の寸法或は孔の寸法の範囲を述べることによって
単純に特長付けることはできないように思われる。この
新規な型のゼオライトの均一な孔は従来使用されたゼオ
ライトにおける普通の場合のように円形の性質のもので
はなくて、むしろ楕円形の性質のものであるように思わ
れる。従って本発明のゼオライト性物質の孔は長軸と短
軸との両者を有し、普通と異なった新規な分子フルイ作
用を達成できるのはこの理由によるものである。この楕
円形の形状はこれを「かぎ孔」と呼ぶことができる。こ
のように本発明のゼオライトはその孔に吸着される最も
大きな分子の大きさで表示される有効寸法が楕円形であ
り、短軸は約5.5オングストローム単位、長軸は6な
いし9オングストローム単位のいずれかにあるものと思
われる。これらの物質の独特のかぎ孔分子フルイ作用は
内部結晶の孔構造への出入を管理するこれらの楕円形の
形状の窓の存在に多分基づくのである。水素型ZSM−
5即ちHZSM−5孔の入口の有効寸法は種々の炭化水
素分子に対する半吸収時間を測定することによる拡散速
度から測定できる。n−ヘキサンおよび2−メチルペン
タンに対して93℃のような低い温度で迅速な吸着が認
められる。両者共に5秒以内の半収着時間(t0.5)を示
し、それよりも高い温度では収着が迅速しすぎて実質上
測定できなかった。93℃でシクロヘキサンは約42秒
のt0.5を示し、150℃以上では収着が早すぎて測定で
きない。これに対して2,2−ジメチルブタンは数桁も
緩慢に吸着され、2,2−ジメチルブタンに対しては9
3℃でのt0.5は1940秒で204℃においてさえt0.5
は21秒であった。例えばコートオールズ(Coutauld
s)模型からわかるように、シクロヘキサンと2,2−
ジメチルブタンとの分子模型を調査すればそれらの臨界
寸法は類似していて共に約6オングストロームである
が、それらの断面は形状が異なる(すなわちシクロヘキ
サンは6×4.7Åで2,2−ジメチルブタンは6×
5.6Å)。シクロヘキサンの断面は概略楕円形である
と考えられるが、4級炭素原子をもつ2,2−ジメチル
ブタンのそれは円形である。これらの2種の分子間の拡
散速度における顕著な差異はZSM−5型「鍵孔」すな
わち入口の孔に入り込むそれら分子の能力の差を反映
し、これらのおよび他の収着データは長軸が6〜9オン
グストロームおよび短軸が約5.5オングストロームを
もつ楕円形の窓(孔)をもつことを示唆するものであ
る。これらの楕円形の入口の孔は他のZSM−5系のゼ
オライトの共通の特長である。 換言すれば本発明のゼオライトは転化条件下即ち脱ロウ
反応条件下でノルマル脂肪族化合物及び僅かに枝分かれ
した脂肪族化合物特にモノメチル置換化合物は入ること
ができるが4級炭素原子を含有する化合物は入ることが
できない有効寸法、即ち楕円形でその長軸が6Åないし
9Å、短軸が約5Åの有効寸法の孔を有する。 本発明の新規な転化操作を実施するために必要な独特の
分子フルイ性を有するゼオライトであるZSM−5型ゼ
オライトの決定は主としてその化学組成とX線回折図に
よってなされるが、次の試験方法によってそのゼオライ
トが本発明の効果を示すであろうことを簡単に確かめる
こともできる。該試験方法においては母体または結合剤
のない供試ゼオライトを最初にいわゆる酸型すなわち水
素型に変える。この操作は元から存在する金属カチオン
を置換するため塩化アンモニウム溶液で徹底的交換を行
なう。次に試料を20〜30メッシユの大きさとなし、
550℃で16時間空気中で焼成する。このように処理
したゼオライト1gを次に25℃で2時間12トールの
圧力でベンゼンと接触させる。他の1gの試料を25℃
で6時間0.5トールの圧力でメシチレンと接触させ
る。使用しうるゼオライトは酸型が上述した条件でベン
ゼンを少なくとも3.0重量%吸着し、メシチレンを
1.5重量%より少なく吸着するものである。 本発明方法で使用しうるゼオライト物質はZSM−5型
のゼオライトである。ZSM−5型の物質は特許第61
9824号(特公昭46−10064号)に開示されて
いる。 ZSM−5型ゼオライトは下記の第1表に述べる特徴あ
るX線回折図を有する。ZSM−5組成物は酸化物のモ
ル比の形で下記の通り同定することができる。式中Mは水素を含む陽イオン該陽イオンの原子価であ
り、zは0ないし40の値である。 好適な合成型においては前記ゼオライトは酸化物のモル
比の形で下記の通り表される。 但しMはアルカリ金属陽イオン特にナトリウムおよびテ
トラアルキルアンモニウム陽イオンの混合物から成る群
から選ばれる。前記テトラアルキルアンモニウム陽イオ
ンのアルキル基は2〜5個の炭素原子を含むものを好適
とする。 ZSM−5の好適な具体化例においては、シリカ/アル
ミナのモル比は少なくとも10で約60までの範囲であ
る。 合成型のゼオライトは焼成して触媒型にされる。その際
必要によりイオン交換してMの少なくとも一部を水素イ
オンにする。合成型におけるMがテトラアルキルアンモ
ニウム陽イオンのように焼成時に水素イオンに変換され
る場合はイオン交換は不要である。これらの工程はゼオ
ライトを触媒として用いる際の周知の処理であり後記の
実施例でも示されている。 ZSM−5ゼオライト型ゼオライトはX線回折図が下記
の主要な線を示す明確な特色ある結晶構造を有する。これらの値並びにすべての他のデータは標準の技術によ
って測定した。照射線は銅のK−α双子線を使用し、ス
トリップチャート自動記録器付きシンチレーション計数
管分光計を使用した。ピークの高さIおよび2θ(ここ
にθはプラツグ角である)の函数としてのその位置は前
記分光計のチャートから読むことができる。これらから
相対強度100I/I(但しIは2θの函数として
の位置における強度であり、θはプラツグ角である)を
分光計のチャートから読むことができる。これらから相
対強度100I/I(但し1は最強の線またはピー
クの強度であり、d(実測)は記録した線に対応するオ
ングストロームであらわした格子面間隔である)を計算
することができる。第1表において相対強度をS=強
い、M=中位、MS=比較的強い、MW=比較的弱いお
よびVS=極めて強いとして記載した。このX線回折図
はZSM−5組成物の種類すべてに特長的であることを
理解すべきである。ナトリウムイオンを他の諸陽イオン
で交換しても格子面間隔が僅かに移動し、また相対強度
が僅かに変化した実質上同じ図を与えることが判明し
た。特定の試料のケイ素対アルミニウム比の如何によ
り、並びにそれが熱処理に付されているか否かによって
他の僅かな変化が起ることができる。種々の陽イオン交
換した型のZSM−5を製造した。これらの数種の型の
X線粉末回折図を下記に記載する。下記のZSM−5型
はすべてアルミノシリケートである。 第2表 ゼオライトZSM−5は水酸化テトラプロピルアンモニ
ウム、酸化ナトリウム、アルミニウム、ケイ素および水
を含有する溶液で且つ酸化物のル比の形で下記の第3表
の範囲内の組成を有する溶液を調整し、 第3表(上表中Rはプロピル基である) この混合物をゼオライトの結晶が生成するまで保つこと
によって製造することができる。その後で結晶を液から
分離し、回収する。代表的な反応条件は上記反応混合物
を約150℃ないし175℃に約6時間ないし60日間
に亙って加熱することから成る。一層好適な温度範囲は
約160℃ないし175℃であり、このような範囲の温
度における期間は約12時間ないし8日間である。 得られたゲル粒子の温浸は結晶が生成するまで行なう。
全体を室温に冷却し、固体生成物を濾過することによっ
て反応媒質より分離し、水で洗浄する。 前述の生成物を例えば110℃(230゜F)で約8時間
ないし24時間乾燥する。所望により、一層温和な条件
例えば減圧の下で室温を使用できることは言うまでもな
い。 ZSM−5はアルミノシリケートとして生成させる。こ
の組成物は適当な酸化物を供給する物質を使用して造る
ことができる。このような組成物はアルミノシリケート
生成の場合にはアルミン酸ナトリウム、アルミナ、ケイ
酸ナトリウム、シリカヒドロゾル、シリカゲル、ケイ
酸、水酸化ナトリウムおよび水酸化テトラブロピルアン
モニウムを含有する。ZSM−5系列に属するものを造
るための反応混合物に使用する各酸化物成分はこれらを
1種またはそれ以上の初期反応剤として供給し、それら
を任意の順序で互いに混合することができる。例えば酸
化ナトリウムを水酸化ナトリウムの水溶液によって或は
ケイ酸ナトリウムの水溶液によって供給することができ
る。テトラプロピルアンモニウム陽イオンはこれを臭化
物塩によつて供給することができる。ZSM−5の結晶
の大きさおよび結晶時間は使用する反応混合物の性質に
よって変化する。 本発明で使用するゼオライトは当業者に公知の技術によ
り種々の他の陽イオンによって置換されるゼオライトに
原始的に結合した陽イオンを置換することができる。代
表的な置換陽イオンは水素、アンモニウムおよび諸金属
陽イオンおよびそれらの混合物を含む。置換金属陽イオ
ンは特に好適なものは希土類金属、マンガン、カルシウ
ム並び周期律表のII族の金属例えば亜鉛、および周期律
表のVIII族の金属例えばニツケルである。 代表的イオン交換技術は所望の置換陽イオン或は諸陽イ
オンの塩と特定のゼオライトとを接触させるためにあ
る。種々の塩を使用することが出来るが、特に塩化物、
硝酸塩および硫酸塩が好適である。 代表的なイオン交換技術は米国特許第3,140,24
9号、3,140,251号および3,140,253
号明細書を含む種々の特許に開示されている。 所望の置換陽イオンの塩の溶液で接触させた後でゼオラ
イトを好適には水で洗い、65℃(150゜F)ないし約
316℃(600゜F)の範囲の温度で乾燥し、その後で
空気中或は他の不活性ガス中で約260℃(500゜F)
ないし816℃(1500゜F)の範囲の温度で1時間な
いし48時間の期間或はそれ以上焼成する。本発明によ
り改善された選択性を持ち、接触クラツキングのような
ある種の炭化水素転化操作に他の有利な性質を有する触
媒がゼオライトを426℃(800゜F)ないし816℃
(1500゜F)そして好適には537℃(1000゜F)
ないし760℃(1400゜F)の範囲の上昇した温度で
水蒸気で処理することによって得られることがさらに判
明した。この処理は100%水蒸気の雰囲気中で或は水
蒸気とゼオライトに対して実質上不活性のガスから成る
雰囲気中で行われる。 同様な処理は一層低い温度と高めた圧力例えば176℃
−371℃(350−700゜F)で10気圧ないし約2
00気圧で達成することができる。ゼオライトはタング
ステン、バナジウム、モリブデン、レニウム、ニツケ
ル、コバルト、クロム、マンガン或は白金またはパラジ
ウムのような貴金属のような水素添加成分と密接な結合
において使用することもでき、この場合には水素添加/
脱水素化機能、すなわち形状選択的ハイドロクラツキン
グを行うことができるそのような成分は組成物中にイオ
ン交換し、組成物中に含浸し、或は物理的に緊密に混合
することができる。このような成分を例えば白金の場合
にはゼオライトを白金含有イオンで処理することによっ
てゼオライト中或はゼオライト上に含浸することができ
る。こうして適当な白金化合物には塩化第二白金酸、塩
化第一白金および白金アンミン錯体を含有する種々の化
合物が含まれる。 白金の化合物または有用な他の金属化合物はこれらの金
属が該化合物の陽イオン部に存在する化合物と、該金属
が該化合物の陰イオン部に存在する化合物とに分けるこ
とができる。金属をイオン状態で含有する両種の型の化
合物を使用することができる。白金金属が陽イオンまた
は陽イオン錯体の形例えばPt(NHClで存
在する溶液が特に有用である。 使用前にゼオライトは少なくとも部分的に脱水すべきで
ある。これは200−600℃の範囲の温度に例えば空
気または窒素などのような不活性雰囲気中で、大気圧ま
たは大気圧以下の圧力の下で1時間ないし48時間加熱
することによって行うことができる。脱水はまた減圧を
使用するだけでしかし充分の脱水量を得るためにはより
長時間を要するが一層低い温度で達成することもでき
る。 先に述べたように本発明の新規な方法は炭化水素供給原
料の脱ロウに関する。本明細書および特許請求の範囲で
使用する脱ロウとはその最も広義に使用し、石油原料か
ら容易に固化する(ロウ)炭化水素を除去することを意
味する。更に特定の例で説明するように処理することが
できる炭化水素供給原料には潤滑油並に凝固点または流
動点問題を有する原料すなわち約176℃(350゜F)
以上で沸騰する石油原料が含まれる。脱ロウはクラツキ
ングまたはハイドロクラツキング条件の下で行うことが
できる。 代表的なクラツキング条件には約0.5ないし200の
液体時間空間速度、約287℃(550゜F)ないし59
3℃(1100゜F)の温度、ほぼ大気圧以下の圧力ない
し数百気圧の圧力が含まれる。 ハイドロクラツキング操作を行う場合には操作条件には
343℃(650゜F)ないし538℃(1000゜F)の
温度、100psigないし3000psigの圧力但し好まし
くは200psigないし700psigの圧力が含まれる。液
体時間空間速度は一般に0.1ないし10、好ましくは
0.5ないし4であり、水素対炭化水素モル比は一般に
1ないし20、好ましくは4ないし12である。 下記の例は本発明を実施するために意図する最善の態様
を説明するものである。 例1 本例はゼオライトZSM−5の代表的な製法2.18規
定水酸化テトラプロピルアンモニウム100ml中に約1
00℃に加熱することによって部分的に溶かした。次に
O53.8ml中に溶かした。NaAlO3.19
g(組成Al42.0重量%、NaO30.9
%、HO27.1%)の混合物を加える。得られた混
合物は次の組成であった。 SiO0.382モル、Al0.0131モ
ル、NaO0.0159モル、〔(CHCHCH
N〕O0.118モル、HO6.30モル。
この混合物をパイレックス内張りしたオートクレープ中
に入れ、150℃で6日間加熱した。得られた固形生成
物を室温に冷却し、固形物を分離させ、濾過し、水1
で洗浄し、110℃(230゜F)で乾燥した。この生成
物の1部をX線分析に付し、ZSM−5であることを認
識した。生成物の一部を空気中で538℃(1000゜
F)で16時間焼成し、下記の分析値が得られた。分析
値から明らかなとおり、陽イオンは水素イオン50モル
%、ナトリウムイオン50モル%からなる。 第4表例2 例1に述べたのと同様にして造ったZSM−5確認した
ゼオライトの試料を空気中で534℃(1000゜F)で
16時間焼成し、次にアマールガス油を分解する能力を
評価した。使用したアマールガス油はC−18ないしC
−38の範囲のノルマルパラフインを25.2重量%含
有する343℃〜454℃(650゜F〜850゜F)の沸
点範囲のロウ質アマールガス油であった。 このアマールガス油をZSM−5と107WHSV、
0.56触媒/油比および482℃(900゜F)で接触
させた。アマールガス油のロウ質ノルマルパラフイン含
量が25.2重量%から4.1重量%に減少したことを
分析値に示した。 比較例 商業的に入手しうるゼオライトすなわちランタン塩で塩
基交換したゼオライトAをZSM−5の代りに使用した
以外は例2の操作を繰り返した。例2の操作より一層苛
酷な操作条件すなわち空間速度を6WHSVに減少し、
触媒/油比を1に上昇させてさえもノルマルパラフイン
含量は16.5重量%に減少させることができたのに過
ぎなかった。 すなわち例2と比較例との結果の比較は本発明の新規な
方法が従来可能ではなかった程に高分子量ロウ質ノルマ
ルパラフインを著しく減少することができることを示す
もので、これはこれらの長鎖分子が従来入手できた形状
選択的分子フルイの孔を閉塞する傾向があり、それによ
って拡散性に問題を生じ、それが好ましくない結果に導
くといった事実によるものである。 例3 本例は本発明方法で使用する触媒がノルマルパラフイン
を転化することができるだけでなくて、生成物の価値に
とって有害な僅かに枝分れしたパラフインをも転化する
ことができる事実により本発明の炭化水素供処理により
得られる改善された結果を説明するものである。 例2に使用したのと同じロウ質アマールガス油を5Aゼ
オライトを使用して慣用の抽出技術に付した。アマール
ガス油からノルマルパラフインが実質上全部除去される
までこの抽出を続けた。これは接触反応型処理ではな
く、単に慣用の抽出処理である。このアマールガス油は
37.8℃(100゜F)の流動点を持ち、ノルマルパラ
フインを全部除いた後では流動点は4.4℃(40゜F)
に低下した。 例1に述べたのと同様にして造ったZSM−5触媒を使
用して同じロウ質アマールガス油の他の部分を形状選択
的転化処理に付した。この処理は482℃(900゜F)
で10分間107WHSVの空間速度および0.56の
触媒/油比で行った。この処理により−20.6℃(−
5゜F)の流動点を持つ650゜F+留分を回収したが、な
お3.6重量%のノルマルパラフインが残存した。 すなわち流動点の降下はノルマルパラフインの除去によ
るものであるけれども、それが流動点降下の完全な回答
ではないことを知ることができる。本発明の新規な方法
はノルマルパラフインが全部除去されなくても流動点の
著しい降下を生ずる。この処理についてはいかなる理論
によっても束ばくされることを欲しないが、本発明の新
規な触媒は流動点に有害な作用を及ぼす僅かに枝分れし
たパラフインをも転化するものと思われる。 例4 例1に述べた一般的技術に従ってZSM−5ゼオライト
を造った。それを次に該ゼオライトに元から結合してい
る陽イオンを交換するために塩化アンモニウムの飽和溶
液と接触させ、その後で水で洗い、乾燥し、空気中で約
538℃(1000゜F)で焼成して水素型すなわちH−
ZSM−5に変えた。 エリオナイト(約3.6×5.2オングストロームの孔
をもつ)として同定される天然産結晶性アルミノシリケ
ートについてアンモニウム塩での同様な処理を行い、次
にこれらの2種の物質をノルマルヘキサン、2,3−ジ
メチルブタンおよびベンゼンの混合物からノルマルヘキ
サンを15:1H/炭化水素比、200psiの圧力
および371℃(700゜F)で選択的に分解する能力に
ついて評価した。これらの物質を操作時間15分間と3
時間とについて評価した。得られた結果は下記の通りで
あった。 上表は本発明の触媒を使用して得られた真にすぐれた驚
嘆すべき結果を明瞭に顕著に説明するのである。すなわ
ち15分間の操作においては水素型エリオナイトとH−
ZSM−5との転化率は実質上同一である。このことは
これら両者の物質が極めて活性なクラツキング触媒であ
るから、さして驚くべきことではない。しかし3時間後
に得られたデーターは一般に他のゼオライトの場合には
活性を失うが、H−ZSM−5触媒は劣化しない。すな
わち活性が失われないことは全く予期しなかつたことで
ある。上表から解るように、エリオナイトでの転化率は
33.7%に落ち、明らかに劣化したことを示すが、H
−ZSM−5での転化率は3時間後も実質上変化しなか
ったから、これは該触媒が劣化しなかったことを説明す
るものである。 例5 本発明の触媒を使用して得られる形状選択性と先行技術
の形状選択的物質との型の差異を例証するために、例2
で使用したのと同じロウ質アマールガス油をカルシウム
A(すなわちリンデ5A、これはゼオライトA内のナト
リウム陽イオンをカルシウムで置換することによつて生
成し、約5オングストロームの孔の有孔直径をもつ)と
して同定された結晶性アルミノシリケートとZSM−5
の焼成試料とを用いて形状選択的クラツキングの比較を
行った。同じ原料を分解して得た生成物の比較を下記の
表に示す。本発明の新規方法によつて得られたコークス収量は先行
技術の古典的形状選択的物質を用いて得たコークス収量
よりも著しく低いことが一見して明らかである。さらに
ガソリンの生成すなわちC−C12はカルシウム−A型
触媒の場合に比してかなり高い。さらに先行技術による
古典的形状選択的触媒は常にC炭化水素に富み、逆に
−C12炭化水素の少ない生成物を生ずる。上表から
解るようにZSM−5型触媒を使用する場合にはこのよ
うなことはなく、ノルマルパラフインだけでなく、僅か
に枝分れしたパラフインもまた転化されることを示して
いる。上述した改善された結果は上表によって例証され
たと信ずる。下記の例はZSM−5型触媒と結合した水
素添加/脱水素化成分を使用すれば改善された成績を得
ることが可能であることを示す。 例6 例1の一般的な操作に従ってZSM−5型触媒を造っ
た。反応組成物および最終生成物の特長は下記の通りで
ある。上述の物質を次に約538℃(1000゜F)で16時間
焼成し、これを2つの部分に分けた。部分Aはこれを室
温で1時間塩化アンモニウムの0.05規定溶液100
mlで交換してアンモニウム塩となした。これを触媒A1
と名付けた。触媒A1、3gを43℃(109゜F)で4
時間0.5規定の2.9/1亜鉛/NH塩化物溶液3
5mlで交換した。この物質を次に水で洗い、空気中で乾
燥して亜鉛含有量0.9重量%とナトリウム含量0.2
重量%とを有する触媒を得た。この触媒をA2と名付け
た。 部分Bを無水アンモニア(毎分100cc)で室温で処理
して、NH領域を再び造った。この触媒をB1と名付
けた。触媒B1 3gを上述のように塩化亜鉛と塩アン
モニウムの0.5規定溶液で交換処理した。最終触媒は
亜鉛1.2重量%ナトリウム0.3重量%を含有し、こ
れをB2と名付けた。 例7 上述の触媒B2をハイドロプロセスイング技術によりシ
エールオイルの流動点降下について評価した。装入原料
は約+26.7℃(+80゜F)流動点を持つ全範囲脱水
シエールオイルであった。その蒸留の際の代表的な組成
を下記の表に示す。上記シエールオイルを500psig、4LHSV42
7℃(800゜F)および2000SCS/BBLの水素
循環量で触媒B2と接触させた。得られた結果は流動点
−26.1℃(−15゜F)を有する。97重量%の回収
量を示した。−26.1℃(−15゜F)の流動点を有す
る液状生成物の分析はオレフインが飽和したことおよび
低沸点生成物への移行を示し、下記の表に示すようにナ
フサおよび軽燃料油含量を増大し、それに対してC22
り大きい範囲の生成物(高級生成物)は減少している。例8 本例は形状選択的水素化脱ロウ法による潤滑油の製造を
説明するものである。 使用した潤滑油装入原料は下記の性質のものであった。 比重ÅPI 31.9 流動点 ゜F +85(29.4℃) イオウ 重量% 0.17 水 素 重量% 13.23 動粘度(K.V)100゜F (37.7℃)、cs 19.27 動粘度(K.V)210゜F (100℃)、cs 3.93 粘度指数 108.4 減圧蒸留試験 ゜F 初期沸点 669 5% 696 10% 707 30% 737 50% 766 70% 795 90% 834 95% 847 上記の装入原料を例6のB2に 述べたようにして造っ
た亜鉛/H−ZSM−5触媒を用いて水素化脱ロウ処理
に付した。得られた実験結果並びに操作条件を下記の表
に示す。上表から本発明の触媒は流動点を元の値の85゜Fから−
40゜Fのような低い値に著しく低下させたことがわか
る。 上記の結果は本発明の新規な触媒処理が価値を高めた製
品を得るために装入原料を水素化脱ロウすることが望ま
しい場所に使用することができることを示唆している。
このような場所の1つは自動伝動装置用流体である。上
記方法は現在使用されている慣用の溶媒脱ロウ処理の代
わりに使用することができる。他の方法としては特定の
装入原料を慣用の溶媒脱ロウ処理に付して流動点をある
中間段階に下げ、しかる後この生成物を形状選択的脱ロ
ウ処理に付して更に流動点を下げることができることが
わかる。 上述したことからわかるように本発明の新規処理法は工
業的に重要な製品の製造における精製に大きな融通性を
付与するものである。 例9 本例は潤滑油原料の形状選択的水素化脱ロウを説明し、
再び長鎖分子のハイドロクラツキングを達成しうること
を説明する。 使用した装入原料は下記の仕様を有するミツドーコンチ
ネント真空蒸留塔頂留分であった。 比重ÅPI 32.2 比重 0.8644 真空蒸留試験 ゜F 初期沸点 550 5% 596 10% 630 30% 646 50% 662 70% 684 90% 728 95% 756 流動点゜F(D−9 +50 引火点(フラツシユ・ ポイント)゜F 345 粘度SUS100゜F (37.8℃) 57.7 粘度SUS130゜F (54.4℃) 45.8 粘度SUS210゜F (100℃) 34.5 動粘度100゜F(378℃)10.56 210゜F(100℃) 2.50 粘度指数 56 アニリンNO. ゜F 182.2 この装入原料を例6(B2)に述べた技術に従って造っ
た触媒であるZn/H−ZSM−5と接触させた。操作
条件は一般に温和なハイドロクラツキング条件すなわち
500psi、371℃(700゜F)、4LHSVおよ
び水素対炭化水素モル比30であった。得られた結果を
下表に示した。 操作時間(時間) 2 転化率 重量% 33.5 収率 重量% C+C 1.4 C 5.4 C 10.1 C+2分解生成物 16.6 未転化物 66.6 未転化物の流動点゜F −85゜ 上述のデータからわかるように、本発明の新規方法は生
成物の流動点をかなり降下する。即ち+50゜Fから−8
5゜Fすなわち1%転化当り4.5゜Fの降下である。収率
は316℃(600゜F)以上の液状生成物については7
0重量%であった。本例は本発明の新規脱処理技術によ
つて得ることができる改善された結果を示すものであ
る。 例10 本例は本発明の新規方法による低凝固点高BTUジエツ
ト燃料の製造を説明するものである。 177−260℃(350−500゜F)のアマールーナ
フーラ(Amal−Nafoora)灯油は下記の性質
を有する。 比重ÅPI 48.1 凝固点 ゜F −27 芳香族(FIA)容積 9.1 アニリンNo. ゜F 156.9 発熱量BTU/1b 18710 この装入原料を例6(B2)に述べた技術により造った
Zn−H−ZSM−5触媒と接触させた。操作条件は5
00psig、343℃(650゜F)、24LHSV、
/炭化水素モル比15:1であった。上述の操作に
より脱ロウ生成物78.5%の収率が得られ、その性質
をJP−7ジエツト燃料の性質と共に下記の表に示す。 上記表に示した結果は本発明の新規方法がアマール灯油
の凝固点を著しく降下させることができる事実を説明す
るものである。しかし生成物の発熱量と芳香族含量とは
JP−7ジエツト燃料に対する仕様に入らないことを注
目すべきである。 発熱量を上昇させ、芳香族含量を低下させるために水素
化脱ロウした生成物を温和な水素化理に付することがで
きる。この点について水素化脱ロウ生成物20g、シク
ロヘキサン100ml、還元ニツケルまたはケイ藻土(H
arshawNi0107)を包含する商業的触媒を3
00mlかきまぜ式オートクレープに装入し、500ps
igの水素圧力を加えた。上述の混合物を約2時間30
8℃〜316℃(587〜600゜F)で加熱し、この期
間において最終圧力は約1200−1300psgであ
った。上記の操作により水素化生成物の93重量%回収
され、該水素化生成物は下記の性質を有した。 比重ÅPI 47.5 凝固点 ゜F(℃) −81(−62.8) 芳香族(FIA)容積% 4.0 アニリンNo. ゜F 179.0 発熱量BTU/1b 18835 上表から本発明の新規方法は低凝固点および高BTU含
量を有するジエツト燃料の製造をする方法を提供するこ
とがわかる。
Detailed Description of the Invention The present invention provides a novel method in the presence of crystalline zeolitic material.
Regarding the dewaxing method. More specifically, the present invention relates to a linear paraffin.
And slightly branched paraffins and hydrocarbon supplies
From mixtures with other ingredients commonly found in raw materials
Hydrocarbon supply by selective conversion of paraffin
It relates to a method of removing said paraffins from a source material. Crystalline zeolites and especially aluminosilicate catalysts
The hydrocarbon conversion process used is described in patent specifications and scientific text.
As can be seen from both the contributions, it has been the subject of extensive research in recent years.
ing. Crystalline aluminosilicate is an extremely diverse charcoal
It was found to be particularly effective for the hydrofluoride conversion method,
National Patent Nos. 3,140,249, 3,140,252
3,140,251, 3,140,253 and
Described in many patents, including 3,271,418,
One is claimed. General in hydrocarbon conversion operations
Aside from its use as a catalytic catalyst,
Between one type of molecule that has the property of Louis and another type
It is possible to preferentially convert the one molecular species from the mixture.
It is also known that it can be done. In this type of operation, zeolitic molecular sieves,
That is, it has catalytic activity in its internal pore structure and is supplied
Certain ingredients of the raw material can enter within its internal pore structure,
You can invert this and other components (this is its shape
To enter the pores of the zeolitic material for
Zeolite having pores that substantially eliminate
Sexual molecular sieves are used. Shape-selective catalytic conversion is also
Known in the art, US Pat. No. 3,140,3
22, No. 3,379,640, and 3,395.
Claimed in 094. Various zeolitic materials and especially crystalline aluminosiri
Quates have been used in various catalytic conversion operations to date.
However, these prior art operations generally involve one or
It falls into two major categories. One type of roll
In the liquefaction operation, most of the components normally found in the charging raw materials are
Zeo with a large pore size large enough to receive the part
Lights were used. That is, these substances are large
They are called molecular sieves with a pore size, they are 6 to 13 ounces.
It is commonly stated that it has a pore size of strom
And is represented by zeolites X, Y and L. Also
Mordenite also falls into this category. Aluminosilicate
Other types have pore sizes on the order of 5 Angstroms.
Then, it selectively acts on normal paraffin and other molecular species
Used to substantially eliminate That is, the present invention
It can only be used for hydrocarbon processing in an extremely simple way.
Two types of aluminosilicates, normal paraffins
That only accept the ins and the hydrocarbon feedstock
There was something that accepted all the ingredients that are always present.
I didn't get it. A class of zeolitic molecular sieves
Slight branching without normal paraffins in the pore structure
You can even go in and out of the paraffin that has left
Has the ability to eliminate frequently branched isoparaffins
It has a unique screening property in terms of
By using b.
I found that I can do it. Thus normal para
Not only selective for fins, but also slightly branched
Raffins, and especially monomethyl-substituted paraffins
It is now also possible to carry out a selective hydrocarbon conversion operation for
It is possible. A zeolitic material exhibiting these properties is a normal paraffin.
Dewaxing, which was previously desired only to selectively remove inns
Product of increased economic value when used in operations
Found to have many increased and unexpected benefits in terms of
It was As previously mentioned, the crystallinity conventionally used in the prior art
Aluminosilicates fall into one of the two types above.
It That is, they are about 5 angstrom units of pores.
Of about 6 to about 15 angstroms
It has the size of the hole in the unit of m. 5 ounce straws
Aluminosilicates in units of units are normally aliphatic
Mixtures of compounds with isoaliphatic compounds and cyclic compounds
To selectively convert normal aliphatic compounds from
Is said to be shape selective. Second type aluminium
Replicates or 6 to 15 angstrom units
Aluminosilicates with pore size are generally unselected
It is said to be sex. That is, normally in the hydrocarbon feed stream
Virtually all molecules have the internal pore structure of this zeolite
You can go in and be converted. Thus good
A convenient way to confirm that it is a shape-selective catalyst
The catalyst is normal hexane and 2-methyl pen
Shown to selectively crack from a mixture with tongue
The inner pore structure of the catalyst is the former.
But the latter isocompound is
Because it cannot be done. The novel dewaxing method of the present invention is based on two types of conventional
Is commonly said to be in the middle of an aluminosilicate
Based on the use of zeolitic materials. I.e.
The catalyst of Ming is ZSM-5 type zeolite and its internal pores
Normal aliphatic compounds and slightly branched in the structure
May contain aliphatic compounds, especially monomethyl-substituted compounds
Yes, but containing at least quaternary carbon atoms
All compounds equal to or equal to the quaternary carbon atom
Virtually all compounds with larger molecular dimensions
This is eliminated. Normal fat mentioned above
Similar to family compounds and slightly branched aliphatic compounds
The aromatic compound having a side chain has an internal pore structure of the catalyst of the present invention.
The side chain can be inserted in. Therefore if
Used in the present invention by the prior art tests described in
Selectivity of zeolitic materials, that is, hexane and isohexane
Selectively cracking hexane from a mixture with xane
If we had to measure our ability to
It must be stated that the medium is non-selective. Shi
Scarecrow selectivity is normal paraffin and isoparaffin
Much greater than the mere ability to selectively distinguish between
It is immediately clear that it has significance. About shape
The selectivity of is theoretically for any shape or size
Is also possible. But, quite clearly,
Such selectivity can be applied to any and all hydrocarbon conversion operations.
It is not an advantageous catalyst for production. The novel dewaxing process of the present invention produces aromas in most of the refining operations.
Desirable to preserve the tribe and remove normal paraffins
It is the recognition of the trader that it is bad, but
This general theory is the maximum of products of increased economic value.
Based on the fact that it is not the final word in obtaining the yield of
It is a waste. Now simply select normal paraffin
Not only to convert into some but also some isoparaffins
Can, but hope in a given feedstock
Increased by designing a catalyst system that does not act on bad components
They found that they could make a profit. This type of molecule
The process or sieve was previously unknown. I already said
Conventional contact involving the use of zeolitic molecular sieves.
The process only gave the driver two choices.
It was. He is a catalyst of non-selective capacity, i.e. charcoal water
Acts on virtually all molecules commonly found in elementary feedstocks
Using a molecular sieve that is a catalyst for
About 5 angstroms that selectively converts only aliphatic compounds
It is possible to use a catalyst with a pore size in the unit of memes.
It was either possible. Want to be bound by any theory of manipulation
Crystalline zeolitic material used in the present invention
Quality refers to the size of a hole or a range of hole sizes.
It seems that it cannot be simply characterized. this
The uniform pores of the new type of zeolites are
Of circular nature, like the usual case in lights
Rather, rather seems to be of elliptical nature
Be done. Therefore, the pores of the zeolitic material of the present invention have long and short axes.
A new molecular sieve that has both axes and is unusual
It is for this reason that the use can be achieved. This ellipse
The circular shape can be referred to as a "keyhole". This
The zeolite of the present invention is
The effective size displayed by the size of a large molecule is elliptical.
The short axis is about 5.5 angstrom units and the long axis is 6
I think it is in one of the 9 angstrom units.
Be seen. The unique pore-molecule sieving action of these substances is
These elliptical shapes that control the entry and exit of the internal crystal into and from the pore structure
It is probably based on the existence of shaped windows. Hydrogen type ZSM-
5 or HZSM-5 hole inlet effective dimensions are
Diffusion rate by measuring half-absorption time for elementary molecules
It can be measured from the degree. n-hexane and 2-methyl pen
Prompt adsorption at low temperature such as 93 ℃ for tan
Can be Both are semi-sorption time (t0.5)
However, at higher temperatures, sorption is too fast
I could not measure. Cyclohexane takes about 42 seconds at 93 ° C
Of t0.5It shows that the sorption is too fast at 150 ° C or higher.
I can't come. In contrast, 2,2-dimethylbutane has several orders of magnitude
Adsorbed slowly and 9 for 2,2-dimethylbutane
T at 3 ° C0.5Takes 1940 seconds, even at 204 ° C0.5
Was 21 seconds. For example, Court Olds (Coutauld
s) As you can see from the model, cyclohexane and 2,2-
Investigating the molecular model with dimethylbutane, their criticality
The dimensions are similar and both are about 6 angstroms
However, their cross-sections have different shapes (ie cyclohex
Sun is 6 × 4.7Å and 2,2-dimethylbutane is 6 ×
5.6 Å). The cross section of cyclohexane is roughly elliptical
2,2-dimethyl having a quaternary carbon atom
In Butane it is round. The expansion between these two molecules
A significant difference in the rate of dispersion is the ZSM-5 type "keyhole"
Reflects the difference in the ability of those molecules to enter the entrance hole
However, these and other sorption data are 6-9 on the long axis
Gstrom and the short axis is about 5.5 Å
Suggests that it has an elliptical window (hole) with
It These elliptical inlet holes are used in other ZSM-5 series
This is a common feature of Olite. In other words, the zeolites of the present invention are subject to conversion conditions or dewaxing.
Normal aliphatic compounds and slight branching under reaction conditions
Included aliphatic compounds, especially monomethyl-substituted compounds
But compounds containing quaternary carbon atoms can enter
It cannot be an effective dimension, that is, an elliptical shape whose long axis is 6Å or
9Å, the minor axis has a hole with an effective size of about 5Å. The unique properties required to carry out the novel conversion operations of the present invention
ZSM-5 type zeolite which is a molecular zeolite
The determination of olite is mainly based on its chemical composition and X-ray diffraction pattern.
The following test method
To easily confirm that the
You can also In the test method, the matrix or binder
The test zeolite without a
Change into a prototype. This operation is a metal cation that originally exists
Replacement with ammonium chloride solution.
Nau. Next, make a sample with a size of 20 to 30 mesh,
Bake in air at 550 ° C. for 16 hours. Processed like this
1 g of the prepared zeolite is then added at 12 ° C. for 2 hours at 25 ° C.
Contact with benzene under pressure. Other 1g sample at 25 ℃
Contact with mesitylene at a pressure of 0.5 torr for 6 hours
It Zeolites that can be used are those whose acid form is
Adsorb at least 3.0% by weight of Zen and remove mesitylene
It adsorbs less than 1.5% by weight. Zeolite materials that can be used in the method of the present invention are ZSM-5 type.
Of zeolite. ZSM-5 type material is patent No. 61
No. 9824 (Japanese Patent Publication No. 46-10064)
There is. ZSM-5 type zeolite has the characteristics described in Table 1 below.
X-ray diffraction diagram. The ZSM-5 composition is an oxide model.
It can be identified as follows in the form of a ratio.In the formula, M is a cation containing hydrogen and is a valence of the cation.
Z is a value of 0 to 40. In a preferred synthetic form, the zeolite is a mole of oxide.
It is expressed as follows in the form of a ratio. However, M is an alkali metal cation, especially sodium and
Group consisting of mixtures of traalkylammonium cations
Chosen from. The tetraalkylammonium cation
Preferred alkyl groups containing 2 to 5 carbon atoms
And In a preferred embodiment of ZSM-5, silica / alloy
The molar ratio of mina ranges from at least 10 up to about 60.
It The synthetic zeolite is calcined into a catalytic form. that time
If necessary, ion exchange may be carried out so that at least part of M is
turn on. M in the synthetic type is tetraalkylammo
It is converted to hydrogen ions during firing like the cations of
If no ion exchange is required, These steps are Zeo
This is a well-known process when using Wright as a catalyst, and will be described later.
It is also shown in the examples. The X-ray diffraction pattern of ZSM-5 zeolite type zeolite is as follows.
Has a distinctive crystalline structure showing the major lines of.These values as well as all other data are according to standard techniques.
Was measured. The irradiation line uses a copper K-α twin line,
Scintillation counting with trip chart recorder
A tube spectrometer was used. Peak heights I and 2θ (here
Where θ is the Plating angle) and its position as a function of
It can be read from the chart of the spectrometer. From these
Relative intensity 100I / IO(However, IOIs a function of 2θ
Is the intensity at the position of, and θ is the platter angle)
You can read it from the spectrometer chart. From these phases
Against strength 100I / IO(However, 1OIs the strongest line or peak
Is the intensity of the line, and d (actual measurement) is the value corresponding to the recorded line.
Calculate the lattice spacing expressed in ngström)
can do. In Table 1, the relative intensity is S = strong
Yes, M = medium, MS = relatively strong, MW = relatively weak
And VS = extremely strong. This X-ray diffraction diagram
Is unique to all types of ZSM-5 compositions
You should understand. Sodium ions and other cations
Even if it is replaced by
Was found to give virtually the same figure with slight variations
It was Depending on the silicon-to-aluminum ratio of a particular sample
And whether it has been subjected to heat treatment
Other subtle changes can occur. Various cation exchange
A modified version of ZSM-5 was produced. Of these several types
The X-ray powder diffractogram is given below. The following ZSM-5 type
Are all aluminosilicates. Table 2 Zeolite ZSM-5 is tetrapropylammonium hydroxide
Um, sodium oxide, aluminum, silicon and water
Table 3 below, in the form of a solution containing
A solution having a composition within the range of Table 3(R in the above table is a propyl group) Keep this mixture until zeolite crystals form
Can be manufactured by. Then the crystals from the liquid
Separate and collect. Typical reaction conditions are the above reaction mixture
To about 150 ° C to 175 ° C for about 6 hours to 60 days
Consists of heating over. More suitable temperature range
About 160 ° C to 175 ° C.
The period in degrees is about 12 hours to 8 days. Digestion of the obtained gel particles is continued until crystals are formed.
By cooling the whole to room temperature and filtering the solid product.
Separated from the reaction medium and washed with water. For example, the above product at 110 ° C (230 ° F) for about 8 hours
Dry for 24 hours. More mild conditions, if desired
It goes without saying that room temperature can be used under reduced pressure, for example.
Yes. ZSM-5 is produced as an aluminosilicate. This
Compositions are made using materials that supply the appropriate oxides
be able to. Such compositions are aluminosilicates
In case of formation sodium aluminate, alumina, silica
Sodium acid, silica hydrosol, silica gel, silica
Acid, sodium hydroxide and tetrabropiru hydroxide
Contains monium. Build a ZSM-5 series
Each of the oxide components used in the reaction mixture for
Supplied as one or more initial reactants,
Can be mixed with each other in any order. For example acid
Sodium hydroxide with an aqueous solution of sodium hydroxide or
Can be supplied by aqueous solution of sodium silicate
It Tetrapropylammonium cation bromides this
It can be supplied by salt. ZSM-5 crystals
The size and crystallization time depend on the nature of the reaction mixture used.
Therefore, it changes. The zeolite used in the present invention may be prepared by any technique known to those skilled in the art.
To zeolites that are replaced by various other cations
Primitively bound cations can be replaced. Generation
Surface substitution cations are hydrogen, ammonium and metals
Includes cations and mixtures thereof. Substituted metal io
Especially preferred are rare earth metals, manganese, and calcium.
Group II metals in the periodic table, such as zinc, and the periodic table
It is a Group VIII metal such as nickel. A typical ion exchange technique is the desired substitution cation or
To bring the on-salt into contact with the specific zeolite
It Various salts can be used, especially chlorides,
Nitrate and sulphate are preferred. A typical ion exchange technique is U.S. Pat. No. 3,140,24.
No. 9, 3,140,251 and 3,140,253
It is disclosed in various patents including the specification. Zeora after contacting with a solution of the salt of the desired substituted cation
Wash the iron with water, preferably at 65 ° C (150 ° F) to about
Dry at temperatures in the range of 316 ° C (600 ° F), then
260 ° C (500 ° F) in air or other inert gas
To 816 ° C (1500 ° F) for 1 hour
Sinter for 48 hours or longer. According to the invention
With improved selectivity, like contact cracking
A catalyst with other advantageous properties for certain hydrocarbon conversion operations.
The medium is zeolite 426 ° C (800 ° F) to 816 ° C
(1500 ° F) and preferably 537 ° C (1000 ° F)
At elevated temperatures ranging from 760 ° C (1400 ° F)
It is further determined that it can be obtained by treating with steam.
Revealed This treatment is performed in an atmosphere of 100% steam or water.
Consists of gases substantially inert to steam and zeolites
It is done in an atmosphere. Similar treatments include lower temperatures and elevated pressures such as 176 ° C.
10 atm to about 2 at -371 ° C (350-700 ° F)
It can be achieved at 00 atm. Zeolite is tongue
Stainless, vanadium, molybdenum, rhenium, nickel
Ru, cobalt, chromium, manganese or platinum or palladium
Tight coupling with hydrogenated components such as precious metals like um
Can also be used in this case, in which case hydrogenation /
Dehydrogenation function, ie shape-selective hydrocrackin
Such an ingredient capable of effecting i
Exchange, impregnate into the composition, or physically intimately mix
can do. In the case of platinum
By treating the zeolite with ions containing platinum.
Can be impregnated in or on the zeolite.
It Thus, suitable platinum compounds include chloroplatinic acid, salts
Various compounds containing platinum chloride and platinum ammine complex
The compound is included. Compounds of platinum or other useful metal compounds are
A compound having a genus in the cation part of the compound, and the metal
Is classified as a compound existing in the anion part of the compound.
You can Forming of both types containing metal in ionic state
Compounds can be used. Platinum metal is a cation
Is a cation complex form such as Pt (NHThree)FourClTwoExist
Existing solutions are particularly useful. Zeolites should be at least partially dehydrated before use
is there. This is for example empty at temperatures in the range of 200-600 ° C.
To atmospheric pressure in an inert atmosphere such as air or nitrogen.
Or heated under atmospheric pressure for 1 to 48 hours
Can be done by doing. Dehydration also requires decompression
Just to use but to get enough dehydration more
It takes a long time but can be achieved at a lower temperature
It As mentioned above, the novel process of the present invention is a hydrocarbon source.
Regarding dewaxing of charges. In the specification and claims
The dewaxing used is used in its broadest sense.
To remove (wax) hydrocarbons that easily solidify from
To taste. It can be further processed as described in the specific example.
The hydrocarbon feedstock that can be produced has a freezing point or flow similar to that of lubricating oil.
Raw material with a fixed point problem, ie about 176 ° C (350 ° F)
Petroleum raw materials that boil above are included. Dewaxing is black
Can be performed under hydro- or hydrocracking conditions
it can. Typical cracking conditions are about 0.5 to 200
Liquid hourly space velocity, about 287 ° C (550 ° F) to 59
3 ° C (1100 ° F), no pressure below atmospheric pressure
This includes pressures of several hundred atmospheres. When performing hydrocracking operation, the operating conditions are
343 ° C (650 ° F) to 538 ° C (1000 ° F)
Temperature, pressure of 100 psig to 3000 psig but preferred
Or pressure of 200 psig to 700 psig. liquid
The body-temporal space velocity is generally 0.1 to 10, preferably
0.5 to 4 and the hydrogen to hydrocarbon molar ratio is generally
It is 1 to 20, preferably 4 to 12. The following examples are the best modes contemplated for carrying out the invention.
To explain. Example 1 This example is a typical production method of zeolite ZSM-5, 2.18 standard.
About 1 in 100 ml of constant tetrapropylammonium hydroxide
Partially melted by heating to 00 ° C. next
HTwoDissolved in 53.8 ml O. NaAlOTwo3.19
g (composition AlTwoOThree42.0% by weight, NaTwoO30.9
%, HTwoO2 7.1%) is added. The resulting mixture
The compound had the following composition. SiOTwo0.382 mol, AlTwoOThree0.0131 mo
Le, NaTwoO 0.0159 mol, [(CHThreeCHTwoCH
Two)FourN]TwoO 0.118 mol, HTwoO 6.30 mol.
Pyrex lined autoclave with this mixture
And heated at 150 ° C. for 6 days. Obtained solid formation
The product was cooled to room temperature, the solid was separated, filtered and washed with water 1
Washed at 110 ° C. (230 ° F.) and dried. This generation
Part of the product was subjected to X-ray analysis and confirmed to be ZSM-5.
I knew it. A part of the product is heated to 538 ° C (1000 ° C) in air.
After baking for 16 hours in F), the following analytical values were obtained. analysis
As is clear from the value, the cation is 50 mol of hydrogen ion.
%, 50 mol% sodium ion. Table 4Example 2 ZSM-5 made as described in Example 1 confirmed
Zeolite samples in air at 534 ° C (1000 ° F)
Calcined for 16 hours, and then the ability to decompose Amar gas oil
evaluated. Amar gas oil used is C-18 to C
Contains 25.2% by weight of normal paraffin in the range of -38.
Boiling point of 343 ° C to 454 ° C (650 ° F to 850 ° F)
It was a waxy amargas oil in the point range. This Amar gas oil is ZSM-5 and 107WHSV,
Contact at 0.56 catalyst / oil ratio and 482 ° C (900 ° F)
Let Amar gas oil containing waxy normal paraffin
The amount was reduced from 25.2% to 4.1% by weight.
It is shown in the analysis value. Comparative example Salt with commercially available zeolites or lanthanum salts
Group-exchanged zeolite A was used instead of ZSM-5
The procedure of Example 2 was repeated except otherwise. More troublesome than the operation of Example 2.
Severe operating conditions, that is, reducing space velocity to 6 WHSV,
Normal paraffins even with increasing catalyst / oil ratio to 1
Although the content could be reduced to 16.5% by weight,
I didn't get it. That is, comparison of the results between Example 2 and Comparative Example
Higher molecular weight waxy norms than previously impossible
Shows that ruparaffin can be significantly reduced
This is the form in which these long chain molecules were previously available.
It tends to block the pores of selective molecular sieves, which
Cause problems with diffusivity, which leads to unfavorable results.
This is due to the fact that Example 3 In this example, the catalyst used in the method of the present invention is normal paraffin.
Can not only be converted into
It also converts harmful, slightly branched paraffins
Due to the fact that the hydrocarbon feed treatment of the present invention
It is intended to explain the improved results obtained. The same waxy amargas oil used in Example 2 was
Subjected to conventional extraction techniques using olite. Amar
Practically all normal paraffins are removed from gas oil
This extraction was continued until. This is not a catalytic reaction type treatment
It is simply a conventional extraction process. This Amar gas oil
Has a pour point of 37.8 ° C (100 ° F) and
Pour point is 4.4 ° C (40 ° F) after removing all fins
Fell to. A ZSM-5 catalyst prepared as described in Example 1 was used.
Shape another part of the same waxy amar gas oil using
It was subjected to a dynamic conversion treatment. This treatment is 482 ° C (900 ° F)
Space velocity of 107 WHSV and 0.56 for 10 minutes at
Performed at catalyst / oil ratio. By this treatment, -20.6 ° C (-
The 650 ° F + fraction with a pour point of 5 ° F) was recovered.
3.6% by weight of normal paraffin remained. That is, the pour point drop is due to the removal of normal paraffins.
But that's the complete answer for pour point depreciation
You can know that not. Novel method of the invention
Is the pour point even if all normal paraffins are not removed.
Causes a significant descent. Any theory about this process
I don't want to be bundled by
Regular catalysts are slightly branched, which has a detrimental effect on the pour point.
It seems that the paraffin will also be converted. Example 4 ZSM-5 zeolite according to the general technique described in Example 1.
Made. Then it was originally bound to the zeolite
Solution of ammonium chloride to exchange cations
Contact with liquid, then wash with water, dry and dry in air
Hydrogen type or H- by firing at 538 ° C (1000 ° F)
Changed to ZSM-5. Elionite (pore of about 3.6 x 5.2 angstrom)
Natural crystalline aluminosyrike identified as
Similar treatment with ammonium salt, and then
These two substances were added to normal hexane and 2,3-di
Normal hex from a mixture of methylbutane and benzene
Sun 15: 1HTwo/ Hydrocarbon ratio, pressure of 200 psi
And its ability to selectively decompose at 371 ° C (700 ° F)
I evaluated it. Operate these materials for 15 minutes and 3
Evaluated with respect to time. The results obtained are as follows
there were. The above table is a truly excellent surprise obtained using the catalyst of the present invention.
It clearly and prominently explains the deplorable result. Sanawa
After 15 minutes of operation, hydrogen-type erionite and H-
The conversion with ZSM-5 is virtually the same. This is
Both of these substances are extremely active cracking catalysts.
So it's not surprising. But after 3 hours
The data obtained in general
It loses activity but does not degrade the H-ZSM-5 catalyst. sand
It was totally unexpected that activity would not be lost.
is there. As you can see from the table above, the conversion rate with erionite is
It fell to 33.7%, which clearly indicates deterioration.
-Conversion rate with ZSM-5 remains virtually unchanged after 3 hours.
This explains that the catalyst did not deteriorate.
It is something. Example 5 Shape Selectivity and Prior Art Obtained Using the Catalyst of the Invention
Example 2 to illustrate the difference in type from the shape-selective substances of
The same waxy amar gas oil used in
A (ie Linde 5A, which is the NATO in zeolite A)
By replacing the cation of calcium with calcium
And has a pore diameter of about 5 Å).
Crystalline aluminosilicate and ZSM-5 identified by
Comparison of shape-selective cracking with fired samples
went. Below is a comparison of the products obtained by decomposing the same raw materials.
Shown in the table.The coke yield obtained by the novel method of the present invention is
Coke yield obtained using a classical shape-selective material of technology
It is apparent that it is significantly lower than further
Gasoline production or C5-C12Is calcium-A type
It is considerably higher than that of the catalyst. Further according to prior art
Classic shape-selective catalysts are always CFourRich in hydrocarbons, and vice versa
C5-C12This produces a low hydrocarbon product. From the table above
As you can see, this is the case when using a ZSM-5 type catalyst.
No nagging, not just normal paraffin
Showing that the paraffins branched into are also converted
There is. The improved results mentioned above are illustrated by the table above.
Believe that The following example is water combined with ZSM-5 type catalyst.
Improved results with the use of elementary addition / dehydrogenation components
It is possible to Example 6 A ZSM-5 type catalyst was prepared according to the general procedure of Example 1.
It was The characteristics of the reaction composition and final product are as follows:
is there.The above materials are then placed at about 538 ° C (1000 ° F) for 16 hours.
Baking, which was divided into two parts. Part A
1 hour at room temperature, 0.05 normal solution of ammonium chloride 100
Replaced with ml to ammonium salt. This is catalyst A1
I named it. 4g of catalyst A1, 3g at 43 ° C (109 ° F)
2.9 / 1 zinc / NH with 0.5 timeFourChloride solution 3
Replaced with 5 ml. This material is then washed with water and dried in air.
Dried and zinc content 0.9% by weight and sodium content 0.2
A catalyst was obtained having a weight percentage of. Name this catalyst A2
It was Treat Part B with anhydrous ammonia (100 cc / min) at room temperature
Then NHFourRebuilt the territory. Name this catalyst B1
I got it. 3 g of catalyst B1 were mixed with zinc chloride and salt solution as described above.
It was exchanged with a 0.5 N solution of monium. The final catalyst is
It contains 1.2% by weight of zinc and 0.3% by weight of sodium.
This was named B2. Example 7 The catalyst B2 described above is treated by hydroprocessing technology.
The pour point depression of ale oil was evaluated. Raw material
Is a full range dehydration with a pour point of about + 26.7 ° C (+ 80 ° F)
It was sheer oil. Typical composition during the distillation
Is shown in the table below.500 psig of the above Sierle oil, 4LHSV42
Hydrogen at 7 ° C (800 ° F) and 2000SCS / BBL
The catalyst B2 was brought into contact with the circulating amount. The result obtained is the pour point
It has a temperature of −26.1 ° C. (−15 ° F.). 97% by weight recovery
The amount is shown. Has a pour point of -26.1 ° C (-15 ° F)
The analysis of the liquid product showed that olefin was saturated and
The transition to low boiling point products is shown, as shown in the table below.
Increasing the content of fusa and light fuel oil, in contrast to Ctwenty twoYo
The larger range of products (higher products) is decreasing.Example 8 This example shows the production of lubricating oil by the shape-selective hydrodewaxing method.
To explain. The lubricating oil charging raw material used had the following properties. Specific gravity Å PI 31.9 Pour point ° F +85 (29.4 ° C) Sulfur weight% 0.17 Hydrogen weight% 13.23 Kinematic viscosity (KV) 100 ° F (37.7 ° C), cs 19.27 Kinematic viscosity (KV) 210 ° F (100 ° C.), cs 3.93 Viscosity index 108.4 Vacuum distillation test ° F Initial boiling point 669     5% 696   10% 707   30% 737   50% 766   70% 795   90% 834   95% 847 The above charge was made as described in Example 6, B2.
Hydrodewaxing Treatment Using Different Zinc / H-ZSM-5 Catalyst
Attached to. The experimental results and operating conditions obtained are shown in the table below.
Shown in.From the above table, the catalyst of the present invention has a pour point from the original value of 85 ° F.
Can you see that it has been significantly lowered to a low value such as 40 ° F?
It The above results show that the novel catalytic treatment of the present invention has increased value.
It is desirable to hydrodewax the feed to obtain a good product
It suggests that it can be used in new places.
One such location is an automatic transmission fluid. Up
The method is an alternative to the conventional solvent dewaxing process currently used.
Can be used instead. The other way is specific
The pour point is obtained by subjecting the raw material to a conventional solvent dewaxing process.
Lower to the intermediate stage, after which the product is shape-selectively deoxidized.
(C) It is possible to lower the pour point by applying treatment.
Recognize. As can be seen from the above, the novel processing method of the present invention is
Greater flexibility in refining the production of commercially important products
It is to be given. Example 9 This example illustrates shape-selective hydrodewaxing of lubricating oil feedstocks,
To be able to achieve hydrocracking of long-chain molecules again
Will be explained. The charging raw material used is Mitsudo Conti with the following specifications.
It was the top fraction of the Nent vacuum distillation column. Specific gravity Å PI 32.2 Specific gravity 0.8644 Vacuum distillation test ° F Initial boiling point 550   5% 596 10% 630 30% 646 50% 662 70% 684 90% 728 95% 756 Pour point ° F (D-9 +50 Flash point Point) ゜ F 345 Viscosity SUS100 ° F (37.8 ° C) 57.7 Viscosity SUS130 ° F (54.4 ° C) 45.8 Viscosity SUS210 ° F (100 ° C) 34.5 Kinematic viscosity 100 ° F (378 ° C) 10.56       210 ° F (100 ° C) 2.50 Viscosity index 56 Aniline NO. ° F 182.2 This charge was made according to the technique described in Example 6 (B2).
The catalyst was contacted with Zn / H-ZSM-5. operation
The conditions are generally mild hydrocracking conditions, ie
500 psi, 371 ° C (700 ° F), 4 LHSV and
And the hydrogen to hydrocarbon molar ratio was 30. The results obtained
It is shown in the table below. Operation time (hours) 2 Conversion rate% by weight 33.5 Yield weight%   C1+ CTwo            1.4   CThree                      5.4   CFour                    10.1   C5+2 decomposition product 16.6   Unconverted compound 66.6   Pour point of unconverted material F-85 ° As can be seen from the above data, the novel method of the present invention is
Decrease the pour point of the product considerably. That is, from + 50 ° F to -8
A drop of 5 ° F or 4.5 ° F per 1% conversion. yield
7 for liquid products above 316 ° C (600 ° F)
It was 0% by weight. This example is based on the novel detreatment technology of the present invention.
The improved results that can be obtained
It Example 10 This example shows a low freezing point and high BTU diet manufactured by the novel method of the present invention.
It describes the production of fuel. 177-260 ° C (350-500 ° F) Amaruna
Amal-Nafoora kerosene has the following properties
Have. Specific gravity Å PI 48.1 Freezing point ° F -27 Aromatic (FIA) volume 9.1 Aniline No. ° F 156.9 Calorific value BTU / 1b 18710 This charge was made by the technique described in Example 6 (B2).
Contacted with Zn-H-ZSM-5 catalyst. Operating condition is 5
00 psig, 343 ° C (650 ° F), 24 LHSV,
HTwo/ Hydrocarbon molar ratio was 15: 1. For the above operation
A dewaxed product yield of 78.5% was obtained,
Are shown in the table below together with the properties of JP-7 jet fuel. The results shown in the above table indicate that the novel method of the present invention is Amar kerosene.
Explain the fact that it can significantly lower the freezing point of
It is something. However, the calorific value and aromatic content of the product
Note that the specifications for JP-7 jet fuel are not met
You should see it. Hydrogen to increase heating value and reduce aromatic content
The dewaxed product can be subjected to mild hydrogenation.
Wear. In this regard, 20 g of hydrodewaxed product, sikh
100 ml of rohexane, reduced nickel or diatomaceous earth (H
3 commercial catalysts including ArshawNi0107)
Charge to a 00ml stirring autoclave, 500ps
A hydrogen pressure of ig was applied. Mix the above mixture for about 2 hours 30
Heat at 8 ° C-316 ° C (587-600 ° F) during this period
Final pressure between about 1200-1300 psg
It was. Recovery of 93% by weight of hydrogenated product by the above operation
The hydrogenated product had the following properties: Specific gravity Å PI 47.5 Freezing point ° F (° C) -81 (-62.8) Aromatic (FIA) volume% 4.0 Aniline No. ° F 179.0 Calorific value BTU / 1b 18835 From the above table, the novel method of the present invention has a low freezing point and a high BTU content.
To provide a method for producing a jet fuel having a quantity
I understand.

Claims (1)

【訂正明細書】 【特許請求の範囲】 【請求項1】直鎖炭化水素および僅かに枝分れした炭化
水素と他の異なる分子形状を有する化合物との混合物
を、一般に楕円形の形状を持ち転化条件の下で該楕円形
の長軸が6Åないし9Å短軸が約5Åの有効寸法を有す
る孔を有し、該直鎖炭化水素および僅かに枝分れした炭
化水素がその内部孔構造中に入ることができ、転化され
ることができる結晶性ゼオライト物質であって、酸化物
のモル比の形で表わして一般式 0.9±0.2M2/nO:Al2O3:5-100SiO2:zH2O (式中Mは水素イオンを含む陽イオンでnは該陽イオン
の原子価であり、zは0ないし40の値である。) で示され且つ下記に示す主要な線をもつX線回折図を有
する結晶性ゼオライト物質と接触させ前記混合物から直
鎖炭化水素および僅かに枝分かれした炭化水素を選択的
にクラッキングすることを特徴とする脱ロウ方法。 格子面間隔d(A) 11.1±0.2 10.0±0.2 7.4±0.15 7.1±0.15 6.3±0.15 6.04±0.1 5.97±0.1 5.56±0.1 5.01±0.1 4.60±0.08 4.25±0.08 3.85±0.07 3.71±0.05 3.64±0.05 3.04±0.03 2.99±0.02 2.94±0.02
1. A mixture of straight-chain hydrocarbons and slightly branched hydrocarbons with other compounds having different molecular shapes, having a generally elliptical shape. Under conversion conditions, the elliptical major axis has pores with an effective dimension of 6Å to 9Å minor axis of about 5Å, the straight chain hydrocarbons and slightly branched hydrocarbons having in their internal pore structure A crystalline zeolitic material which can enter and be converted, having the general formula 0.9 ± 0.2 M 2 / nO: Al 2 O 3 : 5-100SiO 2 : expressed in the form of the molar ratio of the oxides. ZH 2 O (wherein M is a cation including a hydrogen ion, n is a valence of the cation, and z is a value of 0 to 40) and has a main line shown below. Linear hydrocarbons and slightly branched from the mixture upon contact with a crystalline zeolitic material having a line diffraction pattern Dewaxing method characterized by selectively cracking the hydrocarbons. Lattice plane spacing d (A) 11.1 ± 0.2 10.0 ± 0.2 7.4 ± 0.15 7.1 ± 0.15 6.3 ± 0.15 6.04 ± 0.1 5.97 ± 0.1 5.56 ± 0.1 5.01 ± 0.1 4.60 ± 0.08 4.25 ± 0.08 3.85 ± 0.07 3.71 ± 0.05 3.64 ± 0.05 3.04 ± 0.03 2.99 ± 0.02 2.94 ± 0.02

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