JPH02500514A - 安定な内位添加クレー及び製造方法 - Google Patents

安定な内位添加クレー及び製造方法

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JPH02500514A
JPH02500514A JP63502656A JP50265688A JPH02500514A JP H02500514 A JPH02500514 A JP H02500514A JP 63502656 A JP63502656 A JP 63502656A JP 50265688 A JP50265688 A JP 50265688A JP H02500514 A JPH02500514 A JP H02500514A
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マコーリ,ジヨン ロバート
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カタリステイクス インタナシヨナル,インコーポレイテツド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内位添加(int・resist・d)クレー及びかかる内位添加クレ ーの製造方法KINする。
層を成した天然産及び合成スメクタイト、例えばベントナイト、モンモリロナイ ト、ヘクシライトは、ケイ素四面体の2つの外層とアルミナ八面体の内層とで構 成された「サンドインチ」とみなすことができる。これらの「サンドインチ」或 はプレートレンドが互いに橿み重ねれてクレー粒子を生じる。通常、この配列は ほぼ95オングストローム毎に繰り返し構造を住じる。
内位添加クレーは、交換可能なカチオンを下記でM換して作られてきたニアルミ ニウムオリゴマー〔米国特許4.174090号;同4248,759号;同4 21へ188号ニラハブ(Lahav ) 、N、シャニ(Shmni )、U 、シャプタイ(5habtai )、J、 S、 、クレーアンドクレーミネラ ルズ、1978年、26 (2)、IC17頁;2ハブ、N、シャニ、U、、ク レーアンドクレーミネラルズ、1978年、26(2)、116頁;プリンドリ ー(Br1ndley )、G、W、 。
センにルス(S輻p・1−)、R,E、 、クレーミネラルズ、1977年、1 2.229頁〕;ジルコニウムオリゴマー〔ヤマナカ、S、、プリンドリー、G 、W、 、クレーアンドクレーミネラルズ、1979年、27 (2)、119 頁〕;クロムオリゴマー(米国特許4,452,901号)。用いる概念は1ア ルミニウムカチオンが加水分解し及び塩基を加えてPRを上げることにより(米 国特許4.17L070号、@16及び21及び4橢9行管参照)、分子量の大 きいオリゴマーが生成するということである。これらの触媒の失活及び再生挙動 に関するff報は十分く実証付けられていないが、これらの触媒が水熱的に安定 でないことは一般に認められている。(イメリク(Imelik ) 、B等、 「キャタリシスパイアシツズアンvk−シズ」、エルゼビアサイエンスパプリシ ャーズ、アムステルダム、オランダ、1985年;オフ七す(Oec・Ill  ) 、lii、L、 。
Ind、 )Ig、 Chew、 Prod、 Ram、 Dew、 、 j  985年、22.553頁)。
2:1の層を成したクレー(例えばベントナイト、モンモリロナイト1ヘクトラ イト)ic内位添加して活性及び選択性を示す触媒を生じ得ることが知られてい る。これらのクレーの不十分な熱的及び水熱的安定性の問題もまたよく知られて いる(オフ七す、!−口り、、同書、555−559頁、第4及び5図を参g# )。これらのり、レーの柱状物(pillar )は、650℃を越える温度に おいて、脱ヒドロキシル化及びアルミニウムに取って代る可能なカチオン移動に よってつぶれる。
上述したオリゴマーの中で、アルミニウムオリゴマーが最も広範囲にわたって研 究されてきたのは明らかである。これらのオリゴマーはアルミニウムカチオンの 加水分解を含む種々の方法で生成することができ及び市販されている。加水分解 の間に、多数のカチオン檎が形成される。それらの平衝濃度は温度及びPIHC 極めて依存する。所望の橋の蝋大21i度はこれらの変数の非常に狭い範囲にな り得る。加えて、檀は容易に単離或は識別することができない。条件が再利な場 合には、アルミニウムカチオンの加水分解が運行して高度に電荷した檜を形成す る〔例えばAlt(OH)、”、A11(OR)4”% AhxO4(OH)* a”)〔ベイズ(Ba5s )、C,F、、Jr、及びメスマー(M*sm@r )、R,E、、「ザ戸イドロリシスオブカチオンズ」、ジョンウイリーアンドサ ンズ、インコーホレーテッド、ニューヨーク、ニューヨーク州、1976年を参 照〕。肴にJI11味のあるのはム1..O,(OH)、4 カチオンである。
この楢は、NMR研究から、内位添加クレーにおいて代表的なaeox関418 Xを果すオリゴマー檎であることがわかった(ブリー(Fle@)、D、、等、 ジャーナルオブアメリカンケミカルソサイアテイ、1985年、107.256 2頁)。このカチオンの構造は、共通の縁によって結合された1290ム10. 八面体くよって囲まれた中心の4配位アルミニウム原子でありケギンタイプの構 造を形成する。その電荷及び寸法が大きいため、それはクレーからの交換可能な カチオンに容易に取って代ることができる。
加熱する際に1このオリゴマーはアルミナの柱状物を形成し、固有のdo・1間 g418裏を有する内位添加クレーを生じる。650℃より高い温度で、脱ヒト 、ロキシル化が起きて柱状物がつぶれる(すなわち、do・1の強さ=18Xが 消去する)。
ラハプ、N、、シャ;、U、及びシャプタイ、J、S、、同薔、108頁は、現 場形成法において、関連するカチオンをクレー交換錯体に導入した後ic s  p Hを上げて現位置転位して水酸化物にすることを開示している。架橋方法で は、金属水酸仕置オリゴマー(多形体)を別に作り、次いでグレー粒子と相互作 用させ、架橋骨組を形成するに至。シミュレーテド自然プロセスと考えることが できる現場方法を適用することは、中間層を成した( 1nter −1ay軒 11d)構造をゆっくり、徐々に形成するに至り、他方、架橋方法では、金属水 酸化物オリゴマーはクレープレートレッドを速い反応で架宿し、生成物がほとん ど瞬間的に得られる。東夷方法で新しく調製した金属水酸化物溶液を使用するな らば、安定なオリゴマー橿の生成はおそいプロセスであるので、おそらく現場シ ーケンス及び架橋の両方が起きる。
オフ七ル、M、 L、 、等、J、 Cat、 (1984年)、90J125 6〜260頁はガスオイル分解を級かい、ポリオキソアルミニウムカチオンと合 成小程子へクトライトとを反応させて形成した離層クレー触媒について選択性を 報告している。
米国特許4.51(L257号(ルニイス(Lewi s )等)は#張性、g fI4性場、格子クレーミネラル或はその合成類似体の層の間にシリカ柱状物を 内位がコさせたクレー組成物を開示している。シリカ柱状物は少なくとも2つの ケイ素原子層を有する。クレー組成物はスメクタイプクレーに下記の一般式の多 面体オリゴシルセスクイオキサンの溶液を接触させて作られる: (ZSiOo、、)、(OSiZ2)一式中、n及びmはゼロ或は整数であり、 !!+1!lはゼロに専しくなく、zはカチオン性及び/又は配位特性を保持す る原子を含有する有憔成分であり、但し、特定のオリゴシルセスクイオキサン上 の2は全て同じである必要はない。水素或は希土類元素であるイオン機能化され たシリカを内位添加したクレー生成物である分解用触媒が開示されている。
米国特許4,176.090号(ボーン(vaugbmn )等、■)はスメク タイト−タイプのクレーとアルミニウム、ジルコニウム及び/又はチタン等の金 属のポリマーカチオン性ヒドロオキソ金属酢体とを反応させて作る柱状になった 内位添加クレーを開示している。直径が30Xより小さい細孔内に実質的な六面 債を有する中間層を成したクレー組成物をp!J媒、P5媒担体及び収看剤とし て用いる。
中間層を成したスメクタイトは、スメクタイトとアルミニウム或はジルコニウム 一体或はこれらの混合物から成るポリマーカチオン性ヒドロオキソ需徐金属錯体 +水の混合物とを反応させて作ることができる。中間jを成したスメクタイトを 混合響から分畷する。6胸、28〜32行は内位添加クレーが活性な/安定化金 属、例えば白金、パラジウム、=パルF1モリブデン、ニッケル、タングステン 、希土類等を含有する触媒の―製において4Iに有用であることを開示している 。
米国特許427$043号(ボーン等、■)は米国特許4174090号の一部 11!5!であり、またアンモニウム及びアルカリ金属の水酸化物、炭Ii!! 塩、ケイ酸塩及びホウ酸塩の共重合を用いることを開示している。ボーン等■は 高度のイオン交換容量を有する柱状になった中間層を成したクレー生成物を作る 方法を記載している。スメクタイトクレーとポリマーカチオン性ヒドロオキソ金 属錯体、例えばポリマー力チオン性ヒドロオキソアルミニウム及びジルコニウム 錯体と水との混合物とを反応させて柱状になった中間層を成したスメクタイトを 得る。
中間層を成したスメクタイトを焼成して直径が30!より小さい細孔内の表面積 が50囁より大きい中間層を成したクレー生成物を得る。焼成した中間層を成し たクレー生成物と塩基とを反応させてイオン交換容量を増大させる。例の内のい くつかはLm(NOs)s或はLaCl3を用いて焼成した中間層を成したクレ ーを含浸させ或は交換することを示している。
米国特許4,248,759号(ボーン等、m)は米国特許4174090号の 一部継続である。ボーン等■は、スメクタイトクレーとポリマーカチオン性ヒド ロオキソ金属錯体と水との混合物とを反応させて脱水した後に直径が3OAより 小さい細孔内の表面積が50%より大きい柱状になった中間層を成したスメクタ イFを得る1、柱状になった中間層を成したスメクタイトクレー生成物の製造方 法を開示している。ポリマーカチ゛オン性ヒドロオキソ金属錯体は高分子量カチ オン性ヒドロオキソ金属錯体及び分子層2000〜2 Q、OOOを有するその フポリマーである。例3はマグネシウム金属を加えてアルミニウムクロルヒドロ キシドを加水分解し及び重合している。
例4はAlCl3・6H雪0及びM、C1,・H雪0を脱イオン水中に溶解し及 び250ヱ(121℃)で乾燥して中間層を成したスメクタイトを柱状にするた めの混合人1−Mgポリマーを製造した。
米国特許4452.910号(ホプキンス(Hepkins ) )は安定化し た、多孔質の、膨張した層、スメクタイトクレーを製造する方法を開示している 。スメクタイトクレーの水性スラリーと熟成したクロム−オリゴマー溶液とを接 触させる。生成物クレーを混合物から分離する。生成物クレーを乾燥し、次いで 約200℃より高い温度を含む不活性ガス雰囲気熱処理によって安定化して安定 化したクレーの生産を行う。生成物はスメクタイトクレーの分子層の間に多数の クロム−ベースの「柱状物」を間にはされた膨張分子層を有するスメクタイトク レーから成る多孔質触媒性物質である。
米国特許4214188号(シャブタイ等%I)は、十分に分散させた負の電荷 のユニット層の形の、リフト、b49100〜800■のモン七すロナイシの茜 度を有するモノイオン性モンモリ京ナイFのコロイド状溶液を室温で、周囲温度 で少なくとも5日間δ成しておいた金属水酸化物の名成したゾルと反応させてモ レキュラーシープを製造する方法を開示している。金属水酸化物は水酸化アルミ ニウム或は水酸化クロムである。反応管、金属水酸化物に関し残留する正味の@ 電荷を有するゼロの電荷点より低く調整したpHで行い、激しく攪拌しながら金 属水酸化物を架橋したモンモリロナイトの急速な凝集を生じる。生成物を液相か ら分離し及び熱処理して安定にする。
ヨーロッパ公表特許出願第13cl、055号(ブリテイシュベトロリウムカン パニー)は安定化した、柱状になった、層を成したクレー及びその製造方法を記 載している。この柱状′になった、吾を成したクレーは、クレー構造のとドロオ キソ基と反応した物質の残分によって柱状になった層な成したクレーから成る。
プロセス工程は、有機溶媒中、実質的に無水条件下で、所望のヒドロオキソ基を 伴なわせた層を成したクレーとヒドロオキソ基と反応することができる材料とを 反応させて材料のへ分をクレー用の柱状物の形で残している。
ヨーロッパ公表鉤杆出願第84970号(ブリテイシュイトロリウムカンパニー )は、ベントナイトのようなスメクタイト・・タイプのクレーとクロルヒトロー ル(ehlorhydrol )のようなポリマーカチオン性ヒドロオキソ無機 金J!!賭体の水溶液とを反応させて作った柱状になったクレーを開示している 。
米国特許423&364号(シャバチ■)は、水素及び希土類元素のイオンから 成る群より選ぶ酸性イオンで標能化した架橋スメクタイト骨組材料から成る分解 用触媒を記載している。製淋は下Cを含む:水素、セリウム、ガドリニウム、ラ ンタン、ネオジム、プラセオジム及びサマリウムから成る群より選ぶイオンを含 むスメクタイトクレーの酸性形態を@勘し;スメクタイトの酸性形態を水酸化ア ルミニウムのオリゴマー檎で架橋し:スメクタイトの架橋した酸性形態を安定に する。シブタイ■の4X1%15〜23行は中間層及び項方向距離の間の相違を 説明している。シブタイ■は、4禰の54行に説明している通りに 9Xの中間 層間−を得た。シャブタイ■に挙げられている横の距離8〜30Xは、反応物対 クレー(すなわち、完全に或は−剖屓応させたクレー)の比によって計算する通 りの柱状物の間の距離である。シャプタイ■は、特許請求の範囲第12gAで、 8〜50Xの事を、有効な横の(柱状物の間で、クレーの層の間でない)細孔寸 法の尺度とするように中間層スは−スにおける横の距離であると明白にしている 。図及び4415〜25行を参照して、慎の距離の)を柱間(jut・rpil lar )距離と呼ぶ。
米国特許4.579.852号(シャブタイ等)は水素化分解活性及び/又に不 素化活性を保持する水素化処理(hydroproeessing )触媒を紀 砿している。盾媒はポリアニオン性スメクタイト層と酸素金回オリゴマーカチオ ン、すなわち、オリゴマーヒドロオキシ金属カチオン或はオキソ−金属カチオン とを相互作用させて作った架橋スメクタイト骨組物質を含む。触媒は、また%  Me % Cr s Ni、CO% W及び他の遣移金属から成る群より選ぶ触 媒的に活性な自移金属誘導体の予備選択した組合せから成る加入させた板間の( int@rlamel1mr )成分を含む。遷移金属は、酸素含有オリゴマー 及びオリゴマー性カチオンから成る群より選ぶ金属誘導体及び単核カチオン及び 三核カチオンから成る群より選ぶカチオンの形で存在する。触媒は横方向の細孔 寸法11〜55Xを有することができる。
シャブタイ等はヒドロオキソアルミニウムオリゴマーを使用したので、その内位 添加クレーは中間層距離約9Xを有していた。
シャプタイ、J、、F、 E、 Yソウx (Mmstoth )、M、 )カ ルラ(Tokars )、G、 M、ザイ(Tsai)及びJ、vンフーリ−( MeCaul@y ) s第8回インターナショナルフングレスオンキャタリス ツ(1984年7月2〜6日)、プロシーディンゲス、■巻、735〜745頁 は、873’Kまでの温度で熱処理した後に基礎間14L75〜t95am及び 表面積300〜500m2/9を有する一連の架橋ヒドロオキソ−AIモンモリ ロナイトを開示している。一連の柱状になったクレーはCO−1LsL3+−1 Ll+及びNa+7cIL ”+形態であった。初めの3つの形態はNa /C m −モンモリロナイFをCaCl25LaC13、LiC1の水性溶液でそれ ぞれイオン交換して形成した。柱状にしたクレーはps!分解活性を有していた 。技法及び手雇の内のいくつかの評胤は、マフコーv−1J、、rキャタリチッ クク之ツキングプロパーティーズオブクロスーリンクトモンそりロナイF(CL M)モレキュラーシープズ」、理学修止卒業論文、ユタ大学、ソールトレークシ ティ、ユタ(1985年)にあると述べられた◇ トカルツ(T・kart ) 、に及びJ、シャプタイ、クレーズアンドクレー ミネルラズ、3咎、2号(195)、89〜97頁はヒドロオキソームlオリゴ カチオンとC−札及びL−“交換したモンモリロナイトとを反応させて作ったヒ ドロオキソ−AIモンモリロナイトを−Nr4示している。
米国崎許&962.134号(プラスチック(ムlsfmmdi))は高い細孔 8櫨を有する熱的に安定な多孔性シリカ質イレツFの製造方法を記載している。
プロセス工程はサブ(ントナイトクレーをH2S 04 、HNO3或はHCI で酸浸出してアルミナを取り出してプラスチッククレーを作り、プラスチックク レーを造形して造形粒子とし、温度9006〜13007(482°〜704℃ )で粒子を焼成し、上記工程を繰り返して#980%の8102を含有する粒子 を作ることから成る。
米SW許4.434832号(ヤフブス(Jacobs ) 寺)は橋かけ(b ridg・d)クレー触媒及びその製造方法に関する。方法は少なくとも1′4 の金属水酸化物の水溶液と水性クレー懸濁液との混合物に透析を行うことから成 る。
(水酸化物溶液は、該溶液とクレー!ll!!濁液とを混合する前に或は水酸化 物溶液前部物質をクレー懸濁液に加えることによって調製することができる)。
クレーm縄ta2フィン系或はオレフィン系炭化水素の転化用に用いる。
水酸化物は元素の周期表の第nBSInB、 Th’BSVB、 ■B。
■B% kmB、 IA% IIA% mA% ■A% VA及びVIA族の元 素の水酸化物によって形成される群から選ぶことができる。例4はHO(NOx )a”6H*oを用いている。
ビナビア(Pinnmvim >ST、 J、、 rインターカレイテッドクレ ーキャタリスフ」、サイエンス、220巻、565〜371頁(1983年)は 、多核ヒドロオキソ金属カチオン及び金属クラスターカチオンをスメクタイトに 内位添加して大きい寸法の細孔を有する旺状になったクレー15媒を作ることを 記載している。366頁は、柱状にすることを扱かつていないが、天然ミネラル の板間表面上の水和カチオンを、簡単なイオン交換法を用いてほとんど全ての所 望のカチオンでm換することができ及び水和遷移金属イオンを含む簡単な水和カ チオンでモホイオン性交換誘導体が容易に達成し得ることを記述した。ビナビア は、また、水溶液中で加水分解して形成した多杉ヒドロオキソ金属イオンが中間 層フリー間隙を有する柱状になったクレーを生じることができるが、通したオリ ゴマー檀を形成する金属の数は限られることも記述した。
スメクタイトクレーを柱状にする新しいアプローチは柱状にする種の数を広げる 見込みがある。371頁はNb5Cr* 、T&5ett のような金属クラス ターカチオンを加水分解及び酸化することを含むアプローチが直径およそ10X の金Ji!酸化物の小クラスターによって柱状にし及び約400℃まで安定なり レーをもたらすことを記述している。
米1ffl!許4.367.165号は(ビナバイア(Pinnavaia)等 )はシリカを内位添加したクレーを開示している。その物質は、膨潤性クレーの 天然金属イオンの少なくとも一部を錯ケイ素イオンで交換し、次いで錯ケイ素イ オンを加水分解して作られる。その内位添加物質は希土類用の触媒担体として用 いることができる。
米国特許4,524.695号(ヒネンヵンプ(Hinmtn−kmmp )  )は、グラファイト或はスメクタイトのような板状物質を内位添加した遷移金属 カルボニルクラスターを、ハロゲン化?!!#金属の内位窃辺物を一酸化炭素と 高温及び周囲圧力〜過圧で反応させて作ることを開示している。
同米国特許に希土類元素或は化合物は挙げられていない。
WO3503016(7’リテイシユはトロリラムカンlソニー)はシラン化し た(S目1haited ) 、柱状になった、中間音を成したクレー及びその 製造方法を開示している。
クレーはケイ素含有残分を中に加入して化学的に改質した柱状になった、中間層 を成したクレーから成る。方法は柱状になった、中間層を成したクレーの@−物 質を形成し、柱状になったクレーの前駆物質を回収し、必要に応じて回収した前 駆物質を洗浄し、前の工程で得た前駆物質を焼成して柱状になった、中間層を成 したクレーを形成し、及び加水分解性ケイ素化合物を加水分解する工程から成る 。
WO3503015Cプリティッシュにトロリラムカンパニー)は、シラン化し た、層を成したクレー及びその製造方法を記載している。クレーは、中にケイ素 含有残分をポリマーカチオン性ヒドロオキシ無機金属錯体の不存在において加入 して化学的に改質した層を成したクレーから成る。これらのクレーは加水分解性 ケイ素化合物、例えばテトラアルフキジシランを層を成したクレーの存在におい て及びポリマーカチオン性ヒドロオキソ金j!錯体の不存在において加水分解し て作られる。
!#開昭58−5氏332号公報は、三核の酢酸第二鉄カチオンを有する表面種 の大きな耐熱性改質スメクタイトクレーを示している。このクレー触媒は、はン トナイト改質モンモリロナイトを水efgg中で用いて作られる。
7之ンス特許2,555.467号は熱的に安定な現成したクレーミネラル触媒 及びその製造方法を記載している。
天然のカオリナイトを1000℃でか規し及びα8%のNlを含浸によって加え て46%のFe2Q3を含む触[を調製した。
ビナビア、T、X、、f−ニュークロミアビラードクレーキャタリスッ」、ジャ ーナルオブケミカルソサイアテイ−(t985年)、107.4783〜478 5頁は、Na1CO3を塩基として用いて硝酸クロムを加水分解してカチオン性 ポリオキシクロムオリゴマーを含有する溶゛液を作るクロミア柱状化クレーの製 造方法を記載している。
この溶液に代表的なスメクタイトを加えた。柱状化反応の間、クロムを大過剰に 保ち及び15時間の反応時間の後に、生成父を遠心分離によって補集し及び洗浄 して過剰の塩を無くした。
米国特許4.367.163号(ビナバイア等)はシリカをクレーの中間音の間 に内位添加されたクレー組成物及びその製造方圧を上載している。製法における 主工程は膨潤性クレーの天然金属イオンの少なくとも一部を緒イオンで交換し及 び錯イオンを加水分解することから成る。
英FM#1FlF2.15%605号(ブ’) ティア シz < ) l:l  yウムカンノニー)は柱状物を含有する(リリウムを有する柱状にした層を成 したクレーを、塩のようなベリリウム化合物を加水分解し及びこの処理した化合 物にカチオン交換性の層奢成したクレーでカチオン交!i!を行うことによって 作ることt−記載している。
米国特許4,469.81S号(ガー7(Gmaf)等)ハニッケル合′成マイ カモンモリロナイトとヒドロオキソアルミニウムポリマー溶成のような重合ヒド ロキシ金属静体の1種又はそれ以上との混合物を減圧で500’〜450’Cに 加熱して柱状になった水素化異性化(hydroi*om*ri−zation  )用触謀を調製することを開示している。
米国鉤杆4,5t5,901号(エラツタ−□i:1atter ) )はクレ ーと極性溶媒、可溶性炭水化物、可溶性柱状化剤〜600℃で加熱して炭水化物 を分解して中間層を成した柱状になったクレーを形成することによって中間層を 成した柱状になったクレーの製造方法を開示している。
(安定化の温度はクレーのタイプによる。脱ヒドロキシル化温度はクレーのタイ プ毎に異なる。)米国叫許459L135号(グレゴリ−(Gr*gc+ry)  )は、プロトンを用いる触媒作用を受け得る反応におけるカチオン交換性の層 を成したクレー触媒の活性を促進させ及び/又は寿命を延長させる方法を開示し ている。
ケミカルアブストラクン、9B:114423U(1983年)は膨張性クレー ミネラルを大きいカチオン性オキソアルミニウムポリマーでイオン交換してクレ 一層の間にε状物を導入すること管開示している。柱状になったクレーは、54 0’〜760℃の間でガスオイルを接触分解する間につぶれた。(柱状になった クレーのつぶれもまた時間依存性である。) ケミカルアプストラクツ、104 : 189202X(19B6年)は、適し たクレー、例えば所定のスメクタイトを純或は混合金属水酸化力で処理し、次い で況浄及び乾燥し、性成した物質を100°〜600℃で那熱してゼオライト様 物質を製造することを開示している。その物質は分解触媒活性を有していた。
ケミカルアブスFラクツ、104:50491X(1986年)は電化アルミニ ウム或は酸化ジルコニウムで柱状にしたクレーを記載している。
ケミカルアブストラクツ、104:96S67x(1986年)は、Zr−柱状 化クレーが同等のA1−柱状化クレーよりも安定であることを記述している。ケ ミカルアブストラクッ、104:88077・(1986年)は、またZr含含 有スス化中間層クレー級かつている。ケミヵルアプストラクッ、104:504 91xは、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムで柱状にした七ンそりロナイ トの選択性が、トリメチルベンゼンの転化において中間層のw離に依存しないこ とを記述している。ケミカルアプストラクン、102:45425h(1985 年)はアルミニウムのポリオキソカチオンを用いてスメクタイトクレーを柱状に することを扱かつている。
木成鉤杆ム84ス963号(ララン七ット(Lalaneette))は遷移金 属を内位添児したグラファイトの製造を開示している。
米出峙許4841121号(イチカワ等)はグラファイト等を加えて3成分ng t形成することを開示している。第〜″IBSVB、\IBS■B及び’4 俣 の金属のハロゲン化物。
キクチ、エイチ(Ehehi)等、J、 Cat、、(1979年)、57.2 7〜34頁は塩化第二鉄を内位添加したグラファイトの板状化合物を扱かつてい る。
PB媒使用法及び製品の価値の点から、接触分解は石油精製産業の内の最も重要 なユニット機作である。代表的な流動接触分解ユニツFでは、油をフィードライ ザー菅か或は反応RN内で高温流動触媒に接触させ及び気化させる。ライザー中 、温度480°〜520℃で分解が起きる。触媒と分解生成物とを機械的に分離 し及びl&!tIX衣面上に吸蔵された油を500°〜540℃でスチームスト リッピングによって除く。コークス付城物を管理した全党で少】の水の存在にお いて温度600°〜700℃の範囲で焼き払うことによって触媒再生を完了する 。次いで、触媒は再生装置から、再利用するため流入する油の中に流れる。再生 するのに要する熱的及び水熱的条件における触媒安定性は、高い活性を延持する ために必須であり及び分解用触媒の商業上の重要性を決めるのに重大である。
発明の広い記述 発明の生成物は灸数の柱状物をクレーの分子層の間に入れた膨張した分子層を有 する層を成した、コロイド状クレーで構成された水熱的に安定な微孔5i触媒物 質である。柱状物はアルミニウム、少なくとも1檎の希土類元素及び酸素で構成 される。アルミニウムは一部或は全部他の適した柱状性(pillaring) 金属、例えばクロム、ジルコニウムで置換することができる。生成物は比較的大 きい細孔を有し及び相当の内部ミクロ細孔容積を保持する。発明の内位添加した クレーは重質分解油用の優れた分解用触媒である。柱状物はクレーのji11張 した分子層の間隙を14007(760℃)程に高い温度においてさえ維持し、 内位添加クレーはその表面種及び分解触媒活性を保つ。発明の物質は、また、ク レーユニット層にオリゴマー椙或はポリマー穆を内位添加して作るモレキュラー シープ骨組と説明することもできる。内位ぶ加する際に、物質を乾燥し及びこi に熱処理を行って膨張した層を安定にする。膨張クレーの開放した、多孔性綱状 構造を、クレーの中間層の間の内位添加したアルミニウムー希土類元素−酸素構 造によって安定にする。オリゴマーをクレーでイオン交換する。三次元の柱状物 は(1)アルミニウム或は他の柱状性金属、(It)希土類元素、(+ii)酸 素の安定な#機性ポリマーで構成される。柱状物はアルミニウムの酸化物を含有 するのが好ましいが、他の適したポリオキソカチオン(例えばZr及びCrの) を使用することができる。
「内位添加」なる用語は、物質をクレー基体(mt+bst−rat・)の層の 間に挿入することを示す技術の用語である。
レオパート(LeopperL )、Jr、等、クレーズ及びクレーミネラルズ 、27(5)、201〜20B(1979年)はその用語を不明紙沓中で用いる のと同じように用いる参考文献の例である。
発明は1張性のコロイド状クレーミネラルを、三価の希土類塩及びAI のよう な多価カチオンの加水分解から誘導されるオリゴマー性分子で中間層を成すこと によって微孔性物置を作ることに基づく。本明細薔中の他の所で容易に見ること ができるように、他の製造方法、他の柱状性金属及び他の酸化状態を有する布土 類塩を使用することかできる。発明の内位添加クレーは、−担反応させ(形成し )て活性にし及び次いで分離するためスラリー状で用いることさえできる。
アルミニウムー酸素誘導体をベースにした柱状物を有するスメクタイトクレーの 形態は約18Xのd・01間隔を示す。どの間隔も重質分解油において招く通り の大きい分子について十分でない。柱状になった発明の生成物は細孔高さ通常1 6〜40又を有するが、細孔高さは約10X程に小さく或は約5OA程に大きく することができる。(クレーが異なれば細孔寸法が異なることになる。)モンモ リロナイトで固定した細孔の高さは約18X(これは極めて有利な寸法である) である。アルミニウムーwxivゴマ−で柱状にしたモンモリロナイトは細孔高 さくすなわち、中間層の距離)約&5Xを有するので、希土類元素をアルミニウ ム及び酸素と共に柱状物の甲に入れることはム1−0柱状化クレーに比べて膨張 を2倍にする。従来技術の教示内容から予期されないこの利点は重質分解油用の 優れた分解用触媒となる。
発明の柱状化クレーの形成において不十分な反応があるならば、柱状物の内のい くつかはアルミニウムー酸素誘導体タイプであるにすぎず、局部或は点は一層小 さ〜・d・・l関纒を伴い得る。
精製者用の供給原料が重質になるKつれて、触媒における拡散制限がますます重 要になってくる。例えば、Y−タイプゼオライトのミクロ細孔直径は約9Xにa iljlJされる。これは大きい分子、例えば重質残渣中に見出されるものをそ れの細孔系に入れない。拡散制限はY−タイプゼオライトに固有であることがら Y−タイプゼオライトと異なる細孔寸法及び形状寸法を示す発明の内位添加クレ ー触媒を開発した。発明の触媒はY−タイプゼオライトに比べて増大したLCO 遇択性を有し及び向上した塔底油分解を示す。
M業においては、分子の一層大きい及び沸点(範囲)が一層高い一層重質の原油 を用いる方向にあり、それで必然的に一層多くのコークスが生成さハ、よって付 着したコークスを浣き払うのく一層高い温度を必要とする。
このことは、産業が一層熱的に安定な触媒を必要とすることを意火する。
発明において有用なりレーは結晶性、膨張性、フロイド状クレー或はクレーミネ ラルであり、及びイオン交換容量を有する。クレーは3層タイプ、すなわち2層 のシリカ四面体及び1つの中天アルミナ2八面或は5八面層。
で構成されるシート構造に丁べきである。このタイプのクレーは等寸法の膨張す る格子形態(例えばモンモリロナイト、ソーフナイト等の七ンモリロナイト肝) 及び細長い膨張する格子形態(例えばノントロナイト、サボナイト、ヘクトライ ト等のモンモリロナイトn)t−ttr。
パーミキュライ)は発明において有用でないと考えられる。有用なりレーは天然 或は合成形態になることができ発明は一般にスメクタイFとして知られているa 1潤性クレーであるクレーの場合に4?に有用である。モンモリロナイFのよう なスメクタイトのユニット層は2つのシリカ四面体シート及び中央アルミナ八面 体シートで構成される。(このようなタイプのクレーは2:1層クレーと呼ばれ る)格子置換を考慮しない簡易化式はS i@A140z6 (OH)4・*H 20(式中、nは整数であるのが普通である)である。しかしながら、実際は、 格子内に同形置換、例えばアルミニウムとマグネシウム或は鉄との置換、4HC ケイ素とアルミニウムとの置換がある。これにより、スメクタイト層に関する正 味の負電荷がユニット層の間に位置させた交換可能なカチオンによって補われる ととKなる。
発明の内位添加或は橋かけクレーは重質供給原料を分解するのにすばらしく通し たp!!i謀活性及び15に的選択性を保持する。発明はY−タイプゼオライト よりも大きな軽質サイクルオイル(I、Co)選択率及び塔底旧分?!4′を有 する触媒を提供する。加えて、発明の触媒は安価な市暖されている材料から簡単 な方法を用いて合成することができる。発明の内位添加クレー/ゼオライトは鼠 ましい相乗作用(例えばC1−C4が少なく、ガソリンが多い)を示す適合した 系である。
発明は、重質供給原料を分解するのに必要とされる通りの、従来のゼオライFよ り細孔直径が大きい水熱的に安定な分解用触媒を提供する。
発明の生成物の利点は、生成物を不活性ガス雰囲気中で熱処理によって安定にす る必要がないことである。内位添加したクレーは形成した際に活性であり、追従 工程は溶媒を駆逐し及び生成物を安定にすることである。
発明の水熱的に安定な内位添加クレーは脱ヒドロキシル化温度を越える温度で柱 状物がつぶれる従来技術の問題を持たない。発明の内位添加クレーは水熱的に安 定な大きい細孔物質として商業上の可能性を有する。
発明の別の実施態様は、発明の内位添加クレーが板間のスR−スの内部に加入し た異なる触媒の組合せ及び/又はイオンを含有することである。或は、換言すれ ば、異なるpfB媒的に活性な遷移金属誘導体或はそれらの組合せ、例えばヒド ロオキシーM或はスルフヒドロ−Mオリゴマー或はオリゴマー牲カチオン(ここ で、Mはモリブデン、クロム、ニッケル、フパルF1タングステン或は他のM移 金属の内の1檎は異なる組合せである)、及び/又は簡単な周接或は二接―移金 属イオン、例えばニッケル、コバルト、モリブデン、クロム或は他の′f!1移 金属のものから成る必須成分をかかる板間のスは−ス中に加入することによって 触媒的活性を該板間スイースにもたらす。発明のこの冥施態様は水熱的に安定な 水素化処理用触媒を提供する。このような発明の触媒は重質石油留分、合成溶料 及び他の重質油中に存在する有機分子を水素化処理及び/又は水素化分解する高 い活性を保持し、粗大な有機分子(運動(kinstic )直径、to〜30 X)について本発明の高いF!1謀活性を有する。発明の横方向細孔寸法は、内 位添加クレーのsl製においてオリゴマー及びクレーの量を変えることによって 通常約11〜約35Xの範囲になることができる。
内位添加クレーを製造する摩に用いるクレーを少なくとも遷移金属でイオン交換 することができる。別法として、内位添加クレーを製造する際に用いるオリゴマ ー管、オリゴマーを生成する間に少なくとも1種の遷移金属で同形置換すること ができる。内位添加クレー、すなわち、その柱状物及びクレ一層を少なくとも1 種の遷移金属でイオン交換或は同形置換することができる。これは、例えば、少 なくとも1橿の遷移金属の傭化物のような可溶性化合物の水のような泪謀中の溶 液を作り及び少なくとも1種の?11#金属化合物を水素のような少なくとも1 穐の還元剤で還元して達成することができる。
発明は、また、少なくとも1椙のゼオライトα1〜約40重!%と内位添加クレ ー約60〜約999重量%との水素化処理触媒組成物を含む、両方の成分は粒状 の形であるのが普通である。内位添加クレーは少なくとも1檎の遷移金属でイオ ン交換及び/又は同形置換されていたことができる。
発明は、更に、少なくとも1mのゼオライ)O〜約40(また帆cL1〜FJ4 0)菖量シ、アルミナα1ル約30重it%、残り(fJ3o〜999重量外) が発明の内位添加クレーの水素化処理触媒組成物を含む。成分は全て粒状形であ るのが普通である。内位添加クレーは少なくとも1檎の遷移金属でイオン交換及 び/又は同形置換されたことができる◎アルミナの混入は水素化処理触媒組成物 にずっと高い安定性を付与する。
第1図は朱反応ベントナイFのX線回折走査であり;第2図は^lを内位添加し たベントナイ(のXM回折走査であり; 第3図は発明の内位添加ベントナイトのX?a回折走査であり; 第4図は檎々のf15課についての活性対触媒の重量比対供給油のグラフであり ; N5図は種々の触媒についてのガスメーク対転化率のグラフであり; 第6図は種々の触媒についてのガソリンメーク対転化−のグラフであり; 第7図は植々の触媒についての軽質サイクルオイル(LCO)メーク対転化¥の グラフであり;第8図は種々の触媒についての重質サイクルオイル(HCO)メ ーク対転化率のグラフであり;第9図は8!々の触媒についてのコークスメーク 対活性のグラフであり; 第10図はいくつかの15媒についてのCm”/CaCa合計化転化率ラフであ り; 第11図は高い及び低い鉄柱状化クレーについてのコークス対活性のグラフであ る。
第12図は未反応(未仄工)のフルオルヘクFライトのX線回折走置であり; 第13図は発明の内位添加フルオルへクトライトのX線回折走査であり; 第14図は水性クロルヒトロールかう作ったオリゴマーのX*回折走査でありニ ーの別のX線回折走査であり; 第16図は水性C・(No、)、とクロルヒトロールとから作ったオリゴマーの X線回折走査であり;第17図は水性Co(NOx)sとクロルヒトロールとか ら作ったオリゴマーのX−回折走置であり;N18図は水1Lac13とクロル ヒトロールとから作ったオリゴマーのX線回折走査であり: 第19図は水性り為C1,とクロルヒトロールとから作ったオリゴマーのX#回 折走量であり; 第20図は水性C・(Now)aとクロルヒトロールとから作ったオリゴマーの X線回折走査であり;藁21図は水性C・(No3)sとクロルヒトロールとか ら作ったオリゴマーのX線回折走査であり;第22図は発明の内位添加クレー( ベントナイト)の断面の略図解である。
発明の内位添加クレーは三次元咳孔質骨組構造を有する非ゼオライト系モレキュ ラーシープのタイプである。
第22図は、発明のアルミニウムー希土類元素−酸素柱状化クレー((ンFナイ ))の断面の図解がある。図において、door+i2つのに接したシリカ−ア ルミナクレー1の底部の間の距離であり、Pilはアルミニウムー希土類元素− 酸素柱状物であり、ILは中間層間隔或は距離であり、IPは横方向の或は柱間 距離或は間隔である。
発明において、水熱的に安定な内位添加クレーは、2:1の層を成したクレーを 、可溶性希土類塩とアルミニウムのカチオン性金属一体とを共重合させて作った オリゴマーとを反応させて作る。好ましい2:1の層を成したクレーは約α5〜 1の層電荷、Xを有する。(パーミキュライ)は約1〜t5の層電荷、Xを有す る。また、バーミキュライトはコロイド状クレーでない)、クレーをオリゴマー の溶液に加えるのが好ましい。
発明の内位添加クレーは、1400ア(760℃)のスチーミングの後に表面種 及び転化率が一層高いことKよって表わされを通りに、従来作られたクレーより も有意に高い水勢的安定性を有することから、従来技術よりも改良される。発明 において、セリウムカチオンをアルミニウムクロルヒドロキシドで(或は、一層 成くは、加水分解しておいてAIカチオンで)錯化或はと反応させるならば、セ リウムをオリゴマーの構造に加入することになると考えられる。発明のデータは 、これが安定効果(おそうく、カチオンが障′4!I物を通って移行するのを妨 げることによって)を有することをほのめかしている。スチーミングは失活をシ ミュレートする。
発明はポリマーカチオン性ヒドロオキソ無磯金MM体、ポリマー或はフポリマー をオリゴマーの製造において、すなわち可溶性希土類塩と共に利用する。好まし いポリマーカチオン性ヒドロオキソ無機金属錯体は、アルミニウム塩を加水分解 して形成する塩基性アルミニウム錯体%ジルコニウム塩を加水分解して形成する 塩基性ジルコニウム錯体及びクロム塩を加水分解して形成する塩i性りロム一体 である。最も好ましいポリマーカチオン性ヒドロオキソ無機金s錯体は塩基性ア ルミニウム錯体であり、最も好ましい塩基性アルミニウム錯体はクロルヒトロー ルである。
塩基性アルミニウム、ジルコニウム及びクロム婚体は単独で或は組合わせて使用 することができる。〔オリゴマーを形成する塩(例えば、アルミニウム、ジルコ ニウム或はクロム)の濃度及びpHで存在することができる任麓のカチオン、ア ニオン或はコロイド状物質をオリゴマーの構造中に共重合させ及び加入すること ができる。
キーは、檜がカチオンの移lEr1を肋げる或は抑制する(そわによって系を安 定にする)かどうかである。
無機アルミニウム剛体或はポリマーの通したクラスは一般式” A12+n(O H)3!IX6 (式中、nは94〜12の値を有し、Xは通常C15Br及び /又はNOsである)を有するものである。これらの無機金属ポリマーは、−A 常、約2000及びそれ以上の程度の平均分子量をイすると考えられる。
今日までのところ、好ましい無機アルミニウム錯体はアルミニウムクロルヒドロ キシドであった。
発明の柱状にした、中間層を成したクレー生成物を製造するのに用いるジルコニ ウム錯体の適したクラスは下記の一般式を有する: (Zr4 (OH)lt(HzO)sz)”塩化ジル;ニルZrOCl2の水溶 液は下記のタイプのテトラマーヒドロオキシm 坏: (Z ra (OHh6 −118:)″“を含有し、Zr原子轟りの電荷はり/4である。
上述シたアルミニウム及びジルコニウム一体及びポリマーの製法は当娯者に一般 的に知られており、例えば下記の参考文献に開示されている: (&) ツイチダ及びコバヤシ、日不化学会諾(純ケミカルセクション)、64 .1268頁(1943年)は、′A I C13・6H20或はHCIの溶液 と過剰の金属アルミニウムとを反応させることを開示している:(b) イノベ 、オスギ及びカナヤ、日不化学会記(工業化学セクション)、61.407頁( 1958年)は、活量より多いywM化アルアルミニウムとを反応させることを 開示している: (e) H,W、 コールシュター(Kohlschut@r )等SZ、 A norg。
人11gam、 Cherll、 、 24 B、319頁(1941年)は、 アルカリをアルミニウム*溶液に加える方法を記載してい(d) T、G、クエ ベルグ(Cat Berg ) s X、 Anorg、ムl1gem。
Chew、 、 269.213頁(19524)は、AIX、の水SaをOH 形のイオン交換カラムの中に通す操作を開示している。
(@) ドイツ特許$102,713号は、AICII・6 at Oのような 塩を約150℃で長期にわたって加熱することを記載している。
(f) ム、クリアフィールド及びP、ム、ポーン、ムetaCrypt、 9 .555頁(1956年)。
(g) A、 N、 x A/ v :lフ(Ermmkov )、1.N、マ ロフ(Marov)及びV、 K、ベリアエパ(Be1yaeva ) s Z h、 Neorgan 、Khim。
8 、(7)、1923頁(1963年)。
(h) G、H,ムハ(Muha )及びP、 A、ポーン、J、 Chew。
Phys、 33.194〜9、(1960年)。
上記式中、XはCl5Br或はNO2である。
ジルコニウムオリゴマー溶液は、n+バーチ(Bt+rch )等、J、 of  Cat、 、 97、(19B6年)、505〜510頁に開示されている方 法によって調製することができる。例えば、固体の塩化ジルコニル(ZrOCl g・8HtO)は溶解時にテシラマーイオン(Zra(OH)s(HtO)ts )”+を生じる。
これは急速に加水分解して電荷が一層小さいカチオンを形成する。これらのカチ オンは室温でゆっくり、より高い温度では極めて急速に菖合し、終局的に含水ジ ルフェアを形成するに至る。重合度は、zr浴溶液熟成する温度或は時間及び溶 液のpHを変えて111i!することができる。
クロムオリゴマー溶液は、クロム塩と溶解しているヒドロキシルイオン源とを組 合わせて作ることができる。
この溶液を熟成して十分な濃度のカチオン性オリゴマーを生成させる。クロムオ リゴマー浴液をsiIwする際に、使用することができるクロム塩はti酸クロ ム、硝酸クロム及び塩化クロムの水相形態を含む。クロム塩対水の比は、測定し 得る量のクレ一層&張を生じるのに必要なりロムオリゴマーの濃度をめることK よって得られる。
すなわち、クロム塩の量に関する下方限界は、下記に記載する「熟成」工程の結 果から確定しなければならない。
上方限界は塩の水における溶解度である。好ましい塩は硝酸クロムであり、オリ ゴマー溶液1リットル当り6〜72グラムの範囲である。その上(オリゴマーの ヒドロキシルイオン成分用の適した源はアンモニア、水酸化リチウム、水酸化ナ トリウム、水酸化カリウムを含む。好ましい組合せは硝酸クレふとアンモニアと である。アンモニアをヒドロキシルイオン源として用いる場合、pIIの上方限 界は潰アンモニアを使用して達成し得る最大のpHである。しかしながら、L  i OHSN a OH或はKOHをヒドロキシイオン源として用いる場合、0 加する水酸化物の合計量は、酸化クロムの沈殿を避けるために、1モルのCr当 り2モルより少なく保つべきである。
クロムオリゴマーの1i製には、クロム塩の内の少なくとも1種とヒドロキシイ オン源の内の1種との水性混合物を要する。この混合物もまた熟成処理を受けな ければならない。
クレー及びオリゴマーを初めに十分に分散させるならば、熟成を必要としない。
発明の内位添加クレーの調製では、クレーをオリゴマーの溶液に加えるのが好ま しい。クレーのスラリー、懸濁液、分散液等もまた使用することができる。
加水分解−重合は、反応混合物のpHをアルミニウムポリマーの場合好ましくは 2.9〜4.0のpH範団に変える塩基或は酸の存在において実施することがで きる。出発1#rII!のpHは11になる。pH4で始めることができ、pH は五1になる。五1より低い出発pHもまた&IKなるが、pHのシフトは一層 長くかかる。出発pHが41から離れる程、オリゴマー生成に必要な時間は長く なる。水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム等の塩基或は!グネシウム金属の ような塩基形成反応体を金属複合体の加熱した溶液に複合体1当量当り約α5〜 3当量の範囲の量で加える。加水分解重合反応を塩基の存在において行う場合、 溶液を通常温度50’〜100℃で約α1〜24時間の期間反応させる。
その上、高分子量ポリマーは、アルミニウム、ジルコニウム、クロム或は他の柱 状性金属複合体と、反応混合物中に、例えばケイ酸ナシリウム、Z r OCl  ! −、M g C11%塩化ジルコニウム、ホウ酸或はホウ酸すFリウムト シて入れることができる5i03−1Z r O2”或はBo l+3のような 共重合性反応体とを共重合させて作ることができる。
オリゴマー中にFeを用いれば異なるタイプの触媒になる。
オリゴマー中にM・を用いれば水素化触媒になる。反応は50凰量襲までの固形 分を含有する水溶液中で行い及び温度80°〜190℃程度で1〜100時間の 期間行う。
温度は時間依存性であり、そのため適当な時間の間有効な温度のバランスを用い るべきである。生成する内位添加クレーの表面積は反応溶液中の固形分含量に依 存する。
例えば、表面横約250M&”/9は固形分含量40凰量襲から生じ、表面横約 500 %”/9は固形分含量35重量%から生じ、表面檀約400 m”/9 は固形分含量2Sji量%から生じる。
発明において、上述したアルミニウム、ジルコニウム及びクロム一体の製造方法 を変更して少なくとも1植の希土類塩を中に用いることを含む。
任意の適した可溶性希土類塩を用いることができるが、水溶性の希土類塩が好ま しい。好ましい水ffj性希土類塩はC・(Nos)iである。好ましいクラス の水溶性希土類塩は水溶性セリウム塩であるが、最も好ましいクラスは水溶性ラ ンタン塩である。最も好ましい可溶性希土類塩はLaclgであり% CeCl 3が次に好ましい。しかし、事実上、希土類は混合形態で出るのが普通であり( かかる混合物中、C・が最も量菖であり、Laが次に量富である)及び分離する のに費用がかかることに注意しなければならず、それで、発明を商業的に利用す る場合、希土類塩の混合物を用いるのが最も過当になろう。よって、希土類塩の 混合物が商業的見地から発明において最も重要である。
希土類は希土類元素(或は希土類金属)の金属酸化物である。希土類元素はラン タン系列すなわち原子数57〜71を有する元素、ヘイットリウム及びスカンジ ウムを含む。(希土類元素は、多くは三価である。)ランタン系列はL 8、C e、P rSNas P!!1% 5121% Eus G ds T bs  Dy、Has Er、%T!!1% Yb及びLt+を含む。
好ましい希土類塩は希土類原子が31曲(すなわち、+3の酸化状態)であるも のである。その他の酸化状態の希土類元素を有する希土類塩もまた有用である。
(4価のセリウムは実験で発明の有利な結果を満足すべき程にはもたらされない ことがわかったが、それ以上の広範囲にわたらない実験は、C@の4fIi形態 及び他の希土類元素が発明の堤囲内で有用になる実験パラメータを容易にもたら すことが考えられる。) 適した可溶性の希土類硝酸塩の例は下記の通りである:La (Now)s 、 Co CNOx )s SNd (No3)s 、5nx(NOx)3 、Eu  (NOl)HlG d (N(h)s s T b (Not)s s Dy  (Nos)s s E r (No))3 、Tm (NO3)3、Yb ( NOs)s %Y(NOx)s s S c (Nos)s s Y(NO3) m及びS e (N03)3゜適した可溶性の希土類ハロゲン化物の例は塩化物 、臭化物、ヨウ化物及びフッ化物であり、例えば下記の通りである: LmBr ) 、LaC11、LaI3−、 CaBr2 % CaCl2 、CeF3、 PrC]s 、Prl3 、NdBr5 、NdCl3 、NdI3 、SmC 1B 、EuBrz、Eul3、GdBr3、GdCl3、Gdl3、TbBr 3、TbC13−、TbI!5TbI3、Dyl5SDyC13sDyBr3s HoIsSHoCr3zErIssEtc 1. 、ErBr3 、Tn113  s TmCl3 、TmBr3 、YbBr3 s YbCl3、Ybl3  、LuBrx 、Lu11 、LuC11、YCla 、YI)、YBrs及び 5eC1so適した可溶性の希土類硝酸塩の例は下記の通りである: La2( SO4)a 、CazC8Oa)s s Prz(SO4)x 、Ndg(80 4)1、Smt(5on)n 、 Et+z(Son)s 、 Gd2 (SO 4)1 s Tb冨(Son)s 、Dyz(5O4)! 、E rz (5o n)s s Ybt (5Oa)n 、Yz(804)) 、5et(SO4) s及びLt+1(804)1゜適した可溶性の希土類セレン酸塩の例はCaw  (Se04)m % Pr2(l+04)35Gd2(l+04)3 及びDg (Soon)sである。その他の適した可溶性希土類塩の例は下記の通りである :シュウ酸七すウム、酢酸セリウム、酢酸酸プラセオジム、酢酸ネオジム、酢酸 サマリウム、臭素酸サマリウム、臭素酸ジスプロシウム、酢酸ジスプロシウム、 酢酸イツトリウム、臭素酸イツトリウム及び酢酸イツトリウム。希土類の81酸 塩及び環化物は、希土類塩の中で最も水に可溶性であることから、好ましい。希 土類塩は、少なくとも該塩を速いオリゴマー生成をもたらす程に溶解させる溶解 度係数Kspを有するのが好ましい。
大きいミクロ紐孔を有する触媒を製造する方法を提供するのに、柱状物を熱崩壊 から安定化させることが必要であった。希土類をオリゴマーの構造に加入するこ とにより、柱状物の熱崩壊からの安定化をもたらす。
オリゴマーの合成は水中で行うのが好ましい。合成は非水性の有機或は無機S媒 中で行うことができる。有用な非水性溶媒の例は下記の通りであるニア七トン( 好ましい)、はンゼン、トルエン、シクロヘキサン、ヘキサメチルシロキサン1 エチルエーテル1アルコール、例えばメチル、エチル、フロビル及びベンジルア ルコール、ケトン、有機酸、それらの無水物或はエステル、ケトン、トルエン、 ニトロベンゼン、ヒリジン、エチレングリコール、ジメチルエーテル、テFラヒ ドロフラン1ア七ト二ドリル及びメチルイソブチルケトン、非水性溶媒は極性の 強い溶媒であるのが好ましい。溶媒は不活性であるべきである。1つの溶媒は希 土類塩用に用いることができ及び別の溶媒は金属錯体用に用いることができると いう点で、溶媒の混合物を使用することができる。種類の異なる溶媒を使用する 場合、両方の溶媒は相溶性或は混和性であるべきである。
オリゴマーはコロイド状系で作ることができる。すなわち、固体の希土類塩を痕 状非溶剤と共に使用することができる。
発明の柱状物形成態様は、少なくとも1檎の希土類と共に水熱安定性及び少なく とも19.16X、好ましくは少なくとも25芙のd0111値をもたらす少な くとも1檎の柱状性金属を使用する。このことは、柱状性金属が大きいポリマー カチオン性ヒドロオキソ無機金属錯体を形成することを意味する。アルミニウム は、13までのアルミニウム原子を有するこのような大きい錯体をもたらすこと から、好ましい。また、クロム及びジルコニウムもaしているが、相対的に小さ い一体をもたらす。例えば、TisMgsAISSbSCoSM!I及び/又は z!Iをム1、Cr及びZr及び/又はその他の柱状性金属と共に使用すること ができる。柱状性金属は加水分解し及び錯体な形成する金属成分を形成しなけれ ばならない。アルミニウムクロルヒドロキシド及び可溶性希土類塩はd(Ill 値27.4Xをもたらした。これはアルミニウムクロルヒドロキシド単独を用い ることに対比して細孔の大きさの2倍だった。
アルミニウム錯体を使用する場合、1400ア(760℃)で5時間スチーミン グ(100%)した後でさえ、約400 fn”/exの表面種が残留し及び2 7.4Xの細孔寸法が電荷の張度で持続する。
温度がdooi間隔に与える影會を観祭することは内位添加クレーの熱安定性及 び水熱安定性を調査する簡便な方法である。
柱状になったクレーにおいて通用する通りのブラッグ式(或は法則)は下記の通 りである: nλ=24−sinθ (式中、nは繰り返し数であり、λは15418であり、dはd(lotであり 、θは入射角である)。
上述した通りのカチオン性オリゴマーはpH約五1で生成する。共重合及び加水 分解は約8までのpHで起きることができる。これらQpH値はアルミニウムー 希土類元素−酸素オリゴマーについて適用できる。
通常、オリゴマーにおいて低いC1及び鉄のレベルを望む。例えば、鉄は生成物 の生成を妨害する或は妨げる(及びコークス生成を引き起こす)毒である。そう であるから、C1及び鉄は洗浄して除いてできるだけ低いレベルにすべをである 。
発明のクレー生成物用原料として利用することができるクレー或は板状材料は膨 潤することができるそれらのフ;イド状格子クレーミネラル及びそれらのコロイ ド状合成類似体である。適した天然のM#濁性クレーはモンモリロナイトであり 、適した合成の膨潤性クレーは所定のフルオルヘクFライトである。適したクレ ーは膨張性スメクタイト、並びにそれらの合成形態、例えば電荷の低減されたモ ンモリロナイトを含む。ホフマン等、Z、Ar5orz。
ムl1g、 Chew、、 212.995N999頁(1950年)及びプリ ンドリー、G−W−を等、クレーズアンドクレーミネラルズ、1?、399〜4 04頁(1971年)はこのような合成りレーの製造方法を記載している。天然 或は合成の#温性クレーを用いることができる。
クレーは2ζクロに等しいか或はそれより小さい粒子寸法を有するのが好ましい 。
発明において有用なりレーは結晶性、膨張性、フロイド状クレー或はクレーミネ ラルである。クレーは5層タイプ、すなわち、2!iiのシリカ四面体と1つの 中央2八面体或は3八面体層とで構成されるシート構造にすべきである。このタ イプのクレーは等寸法の膨張する格子形態(例えば、モンモリロナイト、ソー: ナイトのようなモンモリロナイト群)及び細長い膨張する格子形@(例えばモン シロナイト、サポナイト、ヘクトライトのようなモンモリロナイ)詳)を含む、 バーミキュライFは発明に?いて有用であるとは考えられない。有用なりレーは 天然或は合成形態にすることができる。
スメクタイトは格子電荷を運び及び水及びアルコール、最も顕著にはエチレング リコール及びグリ七ロールで溶媒和した際に峙徴的に4張する2:1の層を成し たクレーミネラルであり、及び一般に下記式によって表わされる: (M’)、(M”)、O□。(OH)4式中、pは+3の電荷を有するカチオン の場合、4に等しく、+2の電荷を胃するカチオンの場合、6に等しく、■は4 個の他のイオンに配位したイオンを示し、〜1は6個の他のイオンに配位したイ オンを示す。Mは通常81”であり、必要に応じて他のイオン、例えばAI 及 び/又はF・3+、並びにいくつかの他の4配位イオン、例えばp 5 +、B 3+、G@4+、B*” 、等”e N fit Ml サttル。M′は通常 人1 或はM、であるが、また6配位イオン、例えばF* 、F命、Ni”、C o”、Li S等で一部f!1換することができる。これらの4及び6配位カチ オン位置に入る種々のM換によって作られる電荷の不足は偽造単位間に位置させ る1つ或はいくつかのカチオンによってバランスされる。水もまたこれらの構造 単位忙配位させることができ、構造自体に或は水和シェルとしてカチオンのいず れかに結合させることができる。脱水する場合、上記の構造単位はXi回折によ って測定する通りの約9〜12Xの反復距離或は相関間隔を有する。適したスメ クタイトの例は、モンモリロナイト、イントナイシ、バイデライト、ヘクトライ ド1サポナイト、ソーコナイト、ノントロナイト、クロライド及びこハらの類似 体を含む。
2八面体及び3八面体スメクタイトを用いることがでさるO クレーはナトリウムモンモリロナイトのようなアルカリ金属形悪であるのが普通 であり、ナFリウム形態が好ましい。クレーは他の金属形態、例えば、CI%他 のアルカリ土類金属、C@、N15FeSCrs Bes Ti、1等にするこ とができる。例えば、使用するモンモリロナイトはCmよりもむしろ高いN&λ 度を有するのが好ましい、というのは前者は一層容易なイオン交換及び一層良好 な蒼g張をもたらすからである。
水、エチレングリコール、アミン等のj潤剤、すなわち極性分子は、根状スは− スに入り、そうする際に板状層を押し離す膨潤剤を級収することによってクレー の板間層の間の距離を実質的に増大させる。
実験は、バーミキュライトが発明の範囲内で満足すべきでないことを示した。
好ましいスメクタイトクレーは層電荷、X5IFJc15〜1を有する。予備重 合した( prepolym@riz@d )溶液中のCe0z:Altosと して測定する通りのセリウ五対アルミニウムの重量比は、代表的には1:52〜 1:1の範囲で、生成物に対する明白な影響がない。それは1:52が最終柱状 物中にあるにすぎないからである(すなわち、況浄する間に過剰のセリウムが失 われる)。比があまりに高いと(例えば1ニア8)、オリゴマー生成にマイナス の影響がある。クロルヒトロール溶液の固形分2.4重量外における反応につい ての温度は、好ましくは、145℃〜還流で、極めて満足すべき結果であった( 約106℃における還流が最良であると思われる)。上方及び下方の温度限界は 正確には知られていない(が、通常約50〜約200℃の範囲である)。このよ うな好ましい温度範囲内で、結果を24時間以内で観測することができる。
100時間の画に、結果は1000時間を越える反応時間による結果と同じであ る。クレーは、内位添加した後に、10日まで或はそれ以上、熟成することがで き、構造は何ら@壊しない。しかし、オリゴマーを室温に冷却するならば、オリ ゴマーをクレーと1日の内に反応させて良好な結果を1実にすべきである(すな わち、オリゴマーが分解する前)。オリゴマー対クレーの比は変わって異なる物 質(すなわち、一部或は完全に内位添加したクレー)を生じることができるが、 最適な安定性はクレー1グラム当り人13ミリモルぐらいである。
発明ハ、用いるオリゴマー対クレーの比に応じて完全に及び一部内位6加したク レーを含む。この系gK沿って、丁巳の例を参照。
通常、内位添1クレーを製造する場合、オリゴマーの溶液を初めにi%i製する 。オリゴマー〇調製から生じる溶液を使用することができる。クレーをオリゴマ ー溶液に加えることができる。水或はその他の不活性な液状希釈剤を用いてオリ ゴマー溶液を調製することができる。クレーをオリゴマー溶液に加えるのが好ま しい。完全な混合を用いるべきである。柱状物を形成するのに使用するクレー懸 濁液とオリゴマー溶液との混合物における濃度は柱状物を形成するに至る程に高 くすべをである。オリゴマー形成について上述した溶媒を液体媒質として用いて クレー溶液、懸濁液或はスラリーを調製することができるが、水が好ましい。
最終混合物における、すなわち、オリゴマー溶液と初めのクレー懸濁液とを混合 した後のクレー濃度は大容量の混合物を扱うことを防ぐ程に高くすべきである、 けれども過度に高くすべきでない、というのは、混合物中のクレー濃度があまり 高いと扱うのが四鑑になるからである。最終混合物中のクレー濃度は、例えば1 〜20重】襲の範囲であるのが好ましい。
クレーを溶解、スラリー或は懸濁状で用いるつもりの場合、所望ならば、炭酸ア ンモニウム(その他は、例えばアニオン性にすることができる)のような適した 懸濁液或は凝集剤を使用することができる。
発明の内位添加クレーの調製において、2:1の層を成したクレー基体に、クレ ーの1の間に三次元支持構造(柱状物)を生じるオリゴマー反応物を含浸させる 。
(均一な柱状化を確実にすることを扱う因子は反応時間、反応温度、クレーの純 度、クレー粒径を含み、これらは各々のオリゴマー/クレー系について容易に決 定できる。)クレーをオリゴマー反応物で処理する場合、オリゴマーはクレーの 層の間で拡散し及びイオン結合(クレー中の天然金属イオンによるイオン交換を 通して)により或は物理的吸着(例えばファンデルワールス或は水素結合の)に よって層に結合される。柱状物は、水を除去する際に1クレー、層を支持して開 は及び中間層全体にわたって内部連続ミクロ細孔構造を形成する働きをする。
クレーに柱状化剤を含浸させる温度が臨界的でないのは明らかである。用いる温 度は約106℃であるのが好ましいが、柱状化剤を含有する溶液の凝固点〜沸点 の範囲の温度が満足すべきものである。
クレー基体を内位添J構造をもたらす程の量の柱状化剤で交換する。i内の内位 添加クレーの量は少なくとも膨張クレーの間隔を保つ程の量にすべきである(之 りク細孔系の形成を妨げる程に多い量にすべき、でない)。
柱状化剤を含有する溶液のpHを調整して最適の内位添加をもたらさなければな らない(例えば、形成時間)。
内位添加クレースラリー(はとんどの系に基づく)を室温で少なくとも10日間 高熟成るのが好ましいが、H済性が熟成するべきかどうか及びどの位の期間とす るかとしての決定的な要因である。高い温度、伺えば150ア(66℃)が熟成 時間を短破させる。内位添加りい−スラリーを洗浄してCI、F・、等を除云す べきである。
N’s リン酸塩、C1或はFeが存在すれば、最終生成物中に悪影−が得られ る、そのためかかる薬剤をi4製におけるこの段階で除くべきである。
次いで、柱状にした内位添mクレーを慣用の手段によって、例えば遠心分離、自 然乾燥、凍結乾燥或は濾過によって反応媒質から分離することができる。
加熱及び/又は焼成工程(+スチーミングエ根)を用いて溶媒を除き及びクレー の膨張層状態の構造を固定させる。目的は加水分解した金属複合体を分解して安 定な無機酸物の生成物にすることである。
か焼温度500°〜800℃又はそれ以上を用いるのが普通であるが、下記の例 は650℃でば界的効果を示す。
か焼する際に、中間層を成した金MtJ合体を分解して膨張クレ一層の間に「無 機酸化物の柱状物Jを形成する。
生成した柱状になった中間層を成したクレー生成物は独脣の連吐内剖ミクロ細孔 構造を有する。突気或はスチーム中、高い温度で焼成することもまたクレー中の 有機成分を除く。安定化の温度はクレーのタイプに依存する。
脱ヒドロキシル化温度はクレーのタイプ毎に異なる。
柱状物は、焼成した寝に、離散した/非連続無憬醒化物粒子と規定することがで きる。
発明の内位ぶ加クレーの代表的な製造方法は下記の通りである。50%のアルミ ニウムクロルヒドロキシド5重置部と60%のCe(No))31部とを混合す る。次〜・で、この溶液をテフロンパー(Parr )ボンベに130℃で10 0時間入れる。内容物を次いでH2O1000部に高速攪拌下で注入し、ベント ナイト7.5部を加える。次いで、物質を通常濾過し、水で1回又はそれ以上の 追加の回数で分散させ、最終的に乾燥し、例えば800℃で16時間焼成する。
任意の適当な及び有用な処理及び精製工程を用いることができる。生成した内位 添加クレーは水熱的に安定であり、PB謀活性及び重質供給原料を分解するのに 著しく適した選択性を保持する。
スメクタイトタイプのクレーは膏膨張してゼオライFと異なる形状を有する細孔 を形成することができる。生成物はクレーにおける膨張した層状態を保ち及びス メクタイトクレー中の柱状物及び膨張層によって多孔度の骨組みを造られたまま にする。生成した細孔は柱状物及びクレ一層によるこのi#組みによって四角形 タイプの開孔を有する。このように、細孔は一51円形形状のゼオライトと異な る形状を有する。
発明の内位添加クレーは窒素BET表面横約300〜600 m”/yrを有す るのが好寥しいが、オリゴマーに比べて比較多量のクレーを使用して一層小さい 表面種でさえ作ることができる。
従来技術の柱状になったクレー及び発明の柱状になったクレーの崩壊は温度及び 時間の両方の依存性であるが、発明の柱状になったクレーは従来技術の柱状にな ったクレーに比べて−1高い温度及び一層長い時間の暴露に耐えることができる 。
発明の内位添加クレー生成物は種々の用途において吸収剤として有用であり及び 種々の触媒的に活性な金属、例エバ白金、ノラジウム、ニッケル、鉄或はフバル F等の第■族金′i4:モリブデン:タングステン:希土類金属等用の触媒担体 として用いることができる。該生成物はまたプロトン形態で、すなわち水素及び アンモニウムイオンを存在させて用いることもできる。その上、内位添加生成物 は他の通常の吸着吸或はマ) IJフックス料、例えばシリカ、アルミナ、シリ カ−アルミナヒドロゲル、結晶性アルミノシリケーFゼオライト等と混和して用 いることができる。プロトン形態で利用することができ或は触媒的に活性な金属 を発明の内位添加クレー生成物上に担持させてg製することができる触媒はよく 知られた接触分解炭化水素転化プロセスにおいて特に有用である。
金属を膨張クレー基体の板間領域内に含浸により及び/又はクレー中の金属イオ ンと交換する塩として加入することができる。水素のようなある種の還元剤で還 元すると、金属イオンは還元されて金属になる。WK有用な分解用触媒は水素イ オン、アンモニウムイオン、周期図表の第1B族から第Vl族までのイオン(し かし鉄ではない)或はこれらの混合物を発明の内位添加クレー生成物中に担持さ せて形成するものである。発明の内位添加クレー生成物は、また、モレキュラー シープ吸着剤としても有用である。
一層広い意味において、柱状になった中間層を成したクレー生成物イオンを、触 媒を調製するために、周期表の第nB族〜第)1族のイオン及び/又は金属で交 換及び/又は含浸することができる。イオン交換或は含浸は、例えば、テトラア ミン白金クロリドの水溶液で行うことができる。この物質を以下に一層詳細に検 討する。
発明の内位添加クレーの特に有用な実用性の領域は炭化水素供給原料、肴に*質 分解油の転化においてである。
近年になって、世界的な石油供給原料の枯渇のため、石炭、オイルシェール、タ ールサンド等の原料から液体合成燃料及びガス状燃料の代替源な開発することに 注意が向けられてきた。同様に、天然のブラックオイルや石油残渣を一層良好に 利用することにも注意が向けられている。重質石油液を転化してガソリン等の留 出生成物にするには、通常、接触処理加工を必要とし、接触処理加工の内の最も 重要なものの内の1つは接触分解である。モレキュラーシーブは石油精製におい て、モレキュラーシーブを檎々の精製操作に用いることは転化速度、並びに生成 物分布を同上させた点で、重要かつ大変な衝撃となつてきた。モレキュラーシー プの触媒作用は下記の崎徽によって特性表示される: (a)有機基体がシープくびれ(チャンネル)系内に、Tなわち、束縛する細孔 寸法及び内部モレキュラーシープ表面のくぼんだ形状寸法のために、相互収着さ れる( 1I11tarsorbed ) 6人ってくる分子は、通常、周囲の 触媒部位の全体効果のF1時作用下にある。よって、基体の極性化が、慣用の触 媒に比べて相当に強い、すなわち、活性化が一層容易である。更に、くぼみ系に おいて書く近似及び整列作用の結果、内部吸着された(intrasorb@d )反応物分子は多くの場合に有利に並べられ、その結果、反応の活性化エントロ ピーが低下する。
(′b)触媒的に活性な部位或は化学的に反応性の檜をモレキュラーシープのf ?iA内に組入れることは、広範囲の特定の吸着剤、触媒及びポリマー試薬の設 計及び合成をOJ粍にする。
(e) 所定のモレキュラーシープ触媒におけるくぼみ系の特定の形状寸法及び 寸法は分子形状選択的プロセスの性能を与える。
モレキュラーシープの特性が独特であることKより、モレキュラーシープは炭化 水素転化プロセス、例えば分解、水素化分解、異性化、水素化異性化、簡単な芳 香族のアルキル化及び脱アルキル化において広く用いられてきた。しかしながら 、従来のモレキュラーシープを触媒的に適用することに関しては、所定の厳格な 制限がある。
特に、狭い範囲の1界的細孔寸法がこのような系において認められることから、 粗大な有機分子或は中位の大きさの有機分子でさえ、内部収着して反応すること は不可能である。例えば、粗製石炭液中に存在する分子のほとんどが慣用のゼオ ライト触媒の結晶間紙孔中に侵入し得ないことが立証された。その上、単環式芳 香族化合物を含む所定の有機基体はゼオライト媒体における低い結晶内拡散率を 示し、低い回収率及び速い触媒老化を生じてきた。
発明の触媒は不η−触媒である。不拘−pB媒のプロセスは、離散η子の存在す ることを必要とし、鴫歌な子の中に反応生成吻を必要とする通りに転化するのに 適した条件下で通すことができる。プロセスの性質に応じて、離散したれ子をl 室床、移動床中に位置させることができ、或は@ wJ”j媒プロセスの場合の ように反応物中に蝋燭させることができる。
発明の触媒は優れた高温及び水熱安定性を有し、分解用15媒として、特に大き い或は粗大な有機分子金倉む分解プロセス用に有用である。発明の触媒は一層ゼ オライ)ち媒に匹威し得る形状選択性を有する石油分W4触媒である。
高温で作動するプロセス、例えば石油分解は、コークスを付着するに至る供給原 料で作動する。かかる供給原料は、多くの場合、金属或は金属化合物、例えばニ ッケル、バナジウムを含有し、これらはそのままで或は反応の結果、転化されて 触媒の細孔内に付着する化合物になる。微細な細孔は半径の一層大きい細孔より も急速に閉塞することになる。重質分解油、ガソリン等中のノシナジウム等の汚 染物は発明の柱状になったクレーによって吸収され及び結合さtて、かかるクレ ーを失活させる。発明のクレーはゼオライトよりも容易にバナジウム等に結合す るので、発明のクレーはゼオライFと共に用いてノqナジウム及び同様の汚染物 を原料から除くことによってゼオライトを保護することができる。
発明の内位添加触媒は独特の表面特性を有し、該触媒を種々の分離、炭化水素転 化、酸化燃焼プロセスにおいてモレキュラーシープとして及び触媒として或は触 媒用ベースとして有用なものにさせる。内位添加クレーに触媒的に活性な金属を 当分時で知られた数多くの方法で含浸させ或はその他会合させることができ、及 び、例えばアルミナ或はアルミノシリケー)材料を含有する触媒組成物を製造す る際に使用することができるO内位添加クレーは、極性度の異なる或は異なる運 動直径を有する分子種と混和した分子種を、吸着する分子種の極性度及び/又は 運動直径に基づいて混合物の内の少なくとも1種の分子種をg&看するが全都は 吸着しない程の大きさの細孔直径を有する内位添加クレーの内の少なととも1種 にかかる混合物を接触させて分離するために採用することができる。内位添加ク レーをこのような分離プロセス用に用いる場合、内位添加クレーを少なくとも一 部活性化し、それでいくつかの分子種が選択的に結晶内拡散率に入る。
内位添加クレー組成物が触媒する炭化水素転化反応は下記を含む:分解:水素化 分解:芳香族及びイソパラフィンの両方のタイプのアルキル化;異性化(キシレ ン異性化を含む);重合;リホーミング;水素化;脱水素化;アルキル交換;脱 アルキル化;及び水和。内位添加クレーは、原料中に比較的大きい炭化水素分子 が存在する触媒炭化水素転化反応に2いて!#に有用である。
内位添加クレーが水素化プロモーターを含有する場合、このようなプロモーター は白金、ノラジウムータングステン、ニッケル或はモリブデンにすることができ 及び重質石油残油原料、サイクリック原料、水素化分解可能な原料油を含む種々 の石?’!!]原料を処理するのく用いることができる。これらのi胴細は、水 素対炭化水素のモル比約2^約80の範囲、圧力約10〜約35 D Opmi g(cL7〜2501g15+r”G)、液時窒間速度(I、H8V)約α1〜 約20、灯ましくは約tOへ約10を用いて、温度約400°〜約825下(2 04°〜441℃)の範囲で水素化分解することができる。
内位添加クレー触IIは、また、炭化水素供給原料が触媒に温度約700°〜約 1000下(371°A−538℃)、水素圧約100〜約500 p’sig  (7〜35’?/cm” c)、LH8V値約α1〜約10の範囲、水素対炭 化水素のモル比約1〜約20、好ましくは約4〜約12の範囲で接触するリホー ミングプロセスにおいて採用することができる。
更に、水素化プロモーターを含有する内位添加クレーは、また、ノルマルパラフ ィンのような供給原料を転化して飽和枝分れ鎖異性体にする水素化異性化プロセ スにおいても有用である。水素化異性化プロセスは、代表的には、温度約200 °〜約t5007(93°〜316C)、好ましくは約300°〜約5507( 149°〜288℃)、LHSV値約α2〜約10で行う。水素を代表的には炭 化水素供給原料と、水素対供給原料のモル割合約1〜約5で温和して反応装置に 供給する。
組成が水素化分解及び水素化異性用に用いると同様である内位0加クレーを、ま た、ノルマルパラフィンの水素化異性化用に、約650°〜約1000下(34 5°〜538℃)、好ましくは約aso’ 〜FI?5oy(4s4゜〜510 ℃)で及び通常1PJ15〜約50 pmig (t 1〜五5 kg/cMl ” G )の範囲内の幾分低い圧力で採用することができる。供給原料と内位添 加クレー触媒との間の接紙時間を通常相対的に短かくして望ましくない鵬反応、 例えばオレフィン重合、Aラフイン分解を避ける。約α1〜約10、好ましくは 約tO〜約&Oの範囲のLH3V値が遺している。
内位添加クレーは、アルカリ金属含量が極めて少ない(現行の分析技術によって 測定できないことがしばしばある)ことにより、アルキル芳合預化合物の転化に 2いて用いるため、荷にトルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テFラメチ ルベンゼン及び一層大きいアルキル芳香脹化合物の接触不均化反応において用い るために特によく遣したものになる。このような不均化反応7Pロセスでは、異 性化及びアルキル交換も;た起き得る。このようなプロセス用の内位添加クレー 触媒は、代表的には、第11画貴金属補助剤を単独で或はタングステン、モリブ デン、クロムのような第■B 7%金属と共に含み、このような金属はかかる触 媒組成物中に全触媒組成物の約3〜約15重1%の童で含まれるのが好盲しい。
外来の水素が、温度約400°〜約750’F(204°〜399C) 、圧力 約100〜約2000 psig (7〜140に9/cPR” G )の、5 3、LHSV値約α1〜#J15の範囲に保つ反応域内に存在することができる が、存在する必要はない。
内位添加クレー@媒を接触分膚プロセスにおいて採用することができ、該プロセ スでは、かかる触媒をガスオイル、重質ナフサ、脱アスフアルト原油残渣等と桑 に用いるのが好ましく、ガソリンが主要な所望の生成物である。温度条件は、代 表的にはf1850°〜灼11 DOT(454゜〜593℃)であり、LH3 V値は約cL5〜約10であり、圧力条件は約0〜約50 psig (0〜五 5へ/αzG)である。
内位添加クレー@謀は、/ミラフィン系炭化水素供給原料、好ましくは6より多 い戻素原子を有するノルマルパラフィンを用いてベンゼン、キシレン、トルエン 等ヲ生成する脱水素環化反応用に用いることができる。脱水素環化プロセスは、 代表的には、接触分解用に採用するのと同様の反応条件下で行う。
558C)の範囲の比較的高い温度及び1F1300〜約11000psi ( 21〜70I9/cs+”G )の中位の水素圧で、他の条件は接触水素分解に ついて上述した条件と同様にして、実質的に″a得造を水素化しないでパラフィ ン性側鎖を芳薔核から開裂させる接触脱アルキル化において採用することができ る。接触脱アルキル化用の内位添加クレー触媒は接触脱水素環化KMI、て上述 したのと同じタイプである。
本発明で意図する%に望ましい脱アルキル化反応は、メチルナフタレンのナフタ レンへの転化、トルエン及び/又はキシレンのベンゼンへの転化を含む。
円位市加クレー触媒は、主要な目的が有愼イオウ及び/又は窒素化合物をそれら と共に存在する炭化水素分子に実質的に影響を与えずに選択的に水素化分解する ことをもたらすことにある旭#e水素化精製に?いて用いることができる。この 目的で、接触X累化分凄について上述した同じ全般的条件を採用するのが好まし い。触媒は、代表的には脱水素環化運転に関して説明したのと同じ全般的性質の ものである。接触ハイドロホーミング用に通常採用する供給原料は下記を含む: ガソリン留分;クロシン;ジエツFフューエル留分; ’; −セル留分; @ ’JR及び重質ガスオイル;脱アスフアルト原油残渣:等。供給原料は約5重量 襲までのイオウ及び約31i1%までの窒素を含有することができる。
内位添加クレー触媒はリホーミングについて上述した条件と同様の条件下で異性 化プロセス用に用いることができるが、異性化プロセスはリホーミングプロセス に8いて用いる触媒よりも幾分酸性の触媒を必要とする傾向にある。オレフィン は温度約5000〜約9007(260c′〜482℃)で異性化するのが好ま しいが、/ξミラフィンナフテン及びアルキル芳香族は温度約7000〜lI: 11000下(571°〜538℃)で異性化する。本発明で意図する荷に望ま しい異性化反応はn−ヘプタン及び/又はn−オクタンのイソへブタン、イソオ クタンへの転化、ブタンのインブタンへの転化、メチルシクロにンタンのシクロ ヘキサンへの転化、メタキシレン及び/又はオルト−キシレンのパラ−キシレン への転化、1−ブテンの2−ブテン及び/又はインブテンへの転化、カーへキセ ノのイソへキサンへの転化、シクロヘキサンのメチルシフローンテンへの転化、 等を含む。好ましい形態は内位添加クレーと、第nA族、第1IB顕の金属及び 希土類金属の多価金属化合物補助剤(例えば硫化物)との組合せである。
アルキル芳香族を脱アルキル化するのに用いる場合、温度は、通常少なくとも3 507(177℃)であり、供給原料或は転化生成物の実質的な分解が起きる温 度まで、通常、約700 ? (571’C)までの範囲である。温度は、好ま しくは少なくとも4507(232℃)であり及び脱アルキル化を受ける化合物 の臨界温度以下である。
少なくとも芳香族原料を液体状態に保つ圧力条件を適用する。アルキル化する場 合、温度は2507(121℃)程に低くすることができるが、好ましくは少な くとも3507(177℃)である。ベンゼン、)ルエン及びキシレンをアルキ ル化する場合、好ましいアルキル化剤はエチレン、プロピレン等のオレフィンで ある。
発明の内位添加クレーは、高い水添分解及び/又は水翼化活性を保持する触媒的 に活性な遷移金属誘導体、例えば特にMOSCrs N i) C0% W及び 他の遷移金属の酸素及び/又はイオウ含有オリゴマー及び/又はオリゴマー性カ チオン及び/又は単純な及び/又は偵合カチオンの異なる組合せを、加入された 成分として含有する場合に、水素化処理用触媒として使用することができる。触 媒的に活性な成分は、発明の内位添加クレーの柱状物の間の板間スイースに内位 添加したオリゴマーの形態にすることができる。触媒的に活性なオリゴマー成分 は内位添加したヒドロオキソ−M或はスルフヒドロ−Mオリゴマー或はオリゴマ ーカチオン(ここで、MはM 0% Crs N i %Co、 W或はこれら の遷移金属の種々の組合せである)にすることができる。板間スは−スは、また 、交換可能な金属イオン或はH+部位を含有する。このタイプの触媒は下記の通 りの2段階操作によって調製することができる:段階t 低分子量ヒドロオキソ −Mオリゴマー(ここで、MはN15C・、Cr、Me或は他の遷移金属である )を中程度の酸性条件(pH2−5〜6の範囲)下で調製し及びクレーの板間ス は−ス内に導入し、低いd(oat)値を有する中間の内位添加生成物を生じる 。
股引2 段階1で得た中間生成物にアルミニウムー希土類7:素−酸素オリゴマ ーによる柱状化を行って大きいdo・[をもたらす。
上記の操作をわずかに変更した段wi1では、Mハロゲン化物(ここで、MはN i、 (0,Crs Me或は他のM後金風)を内位添加した後に、NaOH水 溶液で滴定し、その結果M/Sロゲ/化物を現場加水分解して触媒的に活性なヒ ドロオキソ−Mオリゴマーにすることによって低分子量ヒドロオキソ−Mオリゴ マーをクレーの板間スペースの中に加入する。
触媒的に活性な成分は、また、内部クレー表面上或は柱状物の表面上或は両方の 表面上の酸性部位に伴う固有の酸性を示すことができる。触媒的に活性な成分は Cr。
Ni、Co5Mo、W及びこれらの組合せのような遷移金属の交換可能な金属カ チオンにすることができる。
触媒門に活性な成分は酸化吻(例えば、酸化Mo )を柱状物上に載せた(息ね た)形態にすることができる。
加えて、触媒形態はj5g的に活性な板間カチオン、崎にNi2+及び/又はC o2+及び/又はH+を含有することができる。その也の遷移金属カチオンが存 在することができる。このタイプの水素化処理用触媒の調製は下記の通りの段階 操作を用いて行うことができる:段階t 比発クレーに名移金属イオン、脣KN i2+或はCo+によるイオン交換を行う。酸性イオン、例えばc、3+、La ” 、NH”(H”)による部分イオン交換もまたいくつかのisd製において 行ってイオン交換したクレーの酸性度を増大させる。
段階Z イオン交換したクレー、例えばNトモンモリロナイト或はCo−モンモ リロナイトにアルミニウムー希土類元素−酸素オリゴマーとの反応を行う。(こ の点における同位添加クレーは水素化処理用触媒として使用することができる) 段階五 段階2からの内位添加クレーに400°〜450℃で焼成を行って柱状 物を−@脱水し及び熱的に安定にする。
段階4 段階3からの焼成した内位添加クレーをモリブデン酸アンモニウム水溶 液で処理して酸化Meの柱状物上への及び少ない程度にクレ一層のヘリに存在す るアルミツール五への化学吸着固定を生じる。
上記のプロセスを扱う米国特許4.579.852号の関連のある部分を本明細 書中に適用する。
発明の内位添加クレーを、従来アルミノシリケート、アルミノホスフェート或は その他の通常用いられるモレキュラーシーブを使用して行われてきた通りの頂用 のモレキュラーシービングプロセスにおいて採用することができる。内位添加ク レーは、モレキュラーシーププロセスにおいて使用する前に洗浄し及び焼成して 、合成或はその他の結果として結晶内細孔系に存在し得る望ましくない分子種を 全て除くのが好ましい。
発明の内伍添加クレーは、また吸珈剤とし有用であり、分子寸ε(運動直径)及 び分子福の極性度の両方に基づいて分子種の混合物を分離することができる。分 子種の分離が分子寸法に晶づく選択的吸着に愚づく場合、内位添加クレーは、そ の細孔の可法の点から、混合物の内の少なくとも−1つ・さい分子種が結晶内空 隙に入ることができ、他方少なくとも一層大きい檜を入れないように選ぶ。分離 が極性度に基づく場合、たとえ両方の分子種が内位添加クレーの細孔系に通じる ことができるとしても、内位添加クレーは、親水狂になる程、異なる極性度を有 する混合物の内のai牲の強い方の分子種を優先的に吸着することになる。
反応生成物のX婦パターンは、標準X噛粉末回折技術を使用するX−11分析に より得られる。照射源は高強度の銅ターゲツトの50にマかつ40m息で操作さ れるX縁蕾である。輌に一α照射線及びグラ7アイトモノクロメーターから得ら ハる回折パターンは、X琢分元計シンチレーションカウンター、パルス高さアナ ライザー及びストリップチャート紀鰺計により適当に配縁される。乎たく圧縮し たD末試料を2秒の時定数を用いて毎分2゜(2θ)Kて矩査する。1ングスF ロ一ム単位における面間距離(d)は2θ(ここでθはチャート紙に観察される 通りのブラッグ角度である)として表わされる回折ピークの位置から得られる。
強度はパックグランドを差し引いた後の回折ピークの高さからめられる。「工0 」は最も強い融又はピークの強度であり、「工」は他のピークの各々の強度であ る。或いは、X線パターンはニュー ) + −シー州、チェリー・ヒル在のシ ーメンス・コーポレーション社から入手しうるシーメンスタイプに一805Xi 源及びシーメンスD−500X線粉末ディフラクトメーターによる@K −a照 射を用いたフンビューターベースの技法を用いて得ることができる。
当業者には理解されるように、パラメータ2θの測定は人的及び機械的誤差を受 け、こiらが組み合さると2θの各記録値につき約±α4°の不確実性を与え得 る。勿論、この不確実性も、2θ値から計算されるd−間隔の記録値に弄わされ る。この不正確さは当分野にお(・て一般的であり、かつ発明の内位添加クレー 物質を互いに或いは従来技術の組成物から区別することを妨げる程のものではな い。
本明細畜中で用いる通りの部、比、割合及びパーセンテージは、全て重量基準で あり及び温度は全て℃で嚢わし、他の方法で沃わす場合にはそこに記述しており 、さもなくば当業者にとって自明である。
下記の例において使用したクレーは、他に記述しない場合には、HPM−20( アメリカコロイドコーポレーション)及びC1−モンモリロナイト5TX−1( ザクレーミネラルズソサイアテイ)であった。これらのクレーは、種々の量のア ルミナを有する高膨f!4性スメクタイトである。HPM−20はベントナイド クレーであり、ctsmms、Mg O’;L 3 jl 51 % 、Nan o 2−6重量%、F e xos 五〇 重1%4、H,0aIJl1%を含 有する。5TX−1はモンモリロナイトクレーであり、及ヒS i 0x715 重1%、人1zOs 16.1 重H%、F*zOs t51Hfi%、CaO α9重量%、MgO五9慮量%、Na2Oα5重量%、H,04,0重量%を含 有する。これらのクレーの純度は約90%であり、他の10%はその他のミネラ ル、例えば長石、ギプス、炭酸カルシウム、石英から成る。ナトリウム及びカル シウムは、粗クレーにスメクタイト100g当りおよそ100ミリ当量のイオン 交換容量を与える主要な交換可鈴なカチオンである。全ての例で使用したクレー は、円伍添加する前に、精製も処理もしなかった。
はとんど全ての反応は、温度が高い程速く平衡に達するので、反応物を10?S ℃で還流させるか、或はバーボンハ(温度が106℃より高い場合)を使用した 。オリゴマーを合成するのに用いた反応物はクロルヒトロール、A1.0.2  i 8%、及びC11(NOり!浴溶液Ce0229.3%であった。全ての例 で、水位系を用いた。
内位添加クレーは、(他に記述しない場合は)特性決定する前に、14007( 760℃)で16時間滉放した。CuKの咥射に二るフィリップスX縁回折ユニ ツFモデルPW1710を用いてdOO+ピークの位置をめた。このピークの強 度は、また、内位添加物質の結晶度を決める役に立った。BIT等温線を利用し たミクロメトリックスフローソーブ■モデル2300を用いて表面種を計算した 。
最後に1インラインピユーレツトパツカード5880Aガスクロマトグラフを有 する自動固定床ミクロ反応’AMによって内位添加クレーの活性をめた。
例1〜12 ボンベで合成したオリゴマーを用いた内位添加クレーの調製 クロルヒトロール209とCe(NOs)溶液209とをパーボンベ内で混合し てボンベを作った。ボンベを1250〜14010のオーブン内に22〜90時 間入れた。生成した混合物はクリーム状の北殿を形成し、該沈殿は水に一部可溶 性であった(セリウムが過剰であり及び不溶性コロイド沈殿として溶液から生じ た)。この混合物全体を、HPM−20309を含有するHtO五6リツ)ルに 加え、1時間攪拌し、P−Aし、洗浄し、115℃で乾燥し、800℃で16時 間焼成し、次いで1400?(760℃ンで5時間スチーミングした。データを −UIに示す。
弐 工 1 125° 40 277 I −Ce 2 130’ 22 257 171 3 Al−Ce 130’ 44 219 2204 Al−C・ 130’  70 262 2795 Al−Ce 130° 90 238 2546 A l−C・ 140’ 16 2197 Al−Ce 140° 40 2308  Al 80’285 157 9 Al 150’ 90 125 101 Al 140° 22 14B11 Al 140° 22 158 12 Al 155° 168 66 例1〜7は発明を示し及び例8〜12は比較例である。
また、例1〜7の内位添加クレーは、標準のミクロ活性試験から転化$52〜6 8%を得ることによって触媒的に活性であることがわかった。対照的に1.ベー スラインケースとして行った実験(すなわち、クロルヒドロールのみ)は、有意 に一層小さい表面積を有していた。代表的なサンプルは、500℃(脱ヒドロキ シル化温度より低い)に加熱した後に、表面積27 a m2/9を有していた 。これはうまく内位添加された物質を示す。しかし、800℃(説ヒドロキシル 化温度より高い)で焼成したIK、柱状物:1.1つのサンプルがセリウムを含 有した他は同一の条件下で合成した2つのサンプルに関し、d601ピークが存 在せず及び表面積を損失して1a3m2/9になったことによって表わされる通 りに、つぶれた。そtらの表面積の差異(それぞれ255m2/9及び125毒 2/9)は、セリウムの存在することが内位添加クレーの総括的安定性にとって 必須であったことを明瞭に示す。
上製 重量九より95%のクロルヒトロール及び5%のもたらした。還流120グラム を、24b4B及び192時間の間隔で、HzO2リツトルで希釈した後に、H PM−20309を分散させた。このスラリーを、次いで、濾過し、4リツトル のHzO中に再分散させ、ZI5透し、乾燥し、14DO″F(760℃)で1 6時間焼成した。オリゴマーの成長は表■に示す通りに、fA成した後の表面積 によって表わさjる。
表 ■ 例 番 号 データ 1!+ 14 15 1617 1Elオリゴマーの組成 Al−C4 1Al−Ce Al−ClAl AI A1時間、時間、遠沈 24 48 1 92 24 48 192例13〜15は発明を表わし及び例16〜18は比較 例である。クロルヒトロールのみを用いて還流させ及び同じ条件下でクレーと反 応させた比較例は、発明の例と同様の成長を示さなかった。これらの実駿はセリ ウムがオリゴマーの安定性にとって重要であることを立証する。
例1〜7に比較して、セリウムを少なくして同じ結果をもたらすこと(Al/C e = 2−75の代りに52)及びそのようなものがおそらく望ましいことが わかる。加えて、オリゴマーを一層低い湿度で形成することができ、発明の合成 の実五可能佐を高める。
内位つ加クレーのX−回折定量 クロルヒトロール単独とクロルヒトロール/セリウムで調製した内位添加クレー との間の根本的な差異の内の1つは、クレーのユニット層の間の距嘔(doot 間F4)である。第1図かられかるように、水膨張させた未反応クレー(HPM −20)(例19)はd061関tkg、 +S Xを有する。
第2図かられかるように、クロルヒトロールのみから調製したオリゴマーを水中 で反応させたクレー(例20)はd661間隔1&OXを有する。戊成温度が高 くなるにつれて、このピークの強度は減少する。これは、柱状物がつぶれる場合 、特に脱ヒドロキシル化温度(約650℃)の近くで明白である。対照的に、ク ロルヒトロール/セリウムから作ったオリゴマーを水中で反応させたクレー(例 21)は、d61)1間隔27.4裏を有する。第3図を参照。この一層大きい d(+(It間隔は他の反応条件(f’llえば、温度106°〜190°のオ リゴマー合成及び1グラムのクレー当りのオリゴマー中のAIのuモルが2.3 或は5である)Kかかわらず一致する。このデータは下記の表m中に見出される 。オリゴマーAI/C・比4〜52でさえ、同じdl101間隔2 y、 4i を住じる。よって、52のアルミニウム原子当り1都より多い濃度で存在するセ リウムはおそらく過剰である。また、種々のA I / C@比において中間の d、01間隔が観測されなかったので、このような調査結果は、眉間間隔を支配 する1つのタイプのオリゴマーが存在することを示す。1つの可能な構造は、1 つの七すウ五厘子が4つのクロルヒトロール(合計52のAli子)分子に四面 体結合されることである。
Al1g子対C@原子比が75:1であった場合、結果は不成功であった◇ 所定の組の運転について2〜8週の期間にわたって表面積のかなり一定の差違( 23%)を観測したことは、反応及び未反応のオリゴマーがllif間の関数と して安定であり或は時間にわたって表面8Iを正確に変えていることを示す。2 つのサンプルのシ金物を作って、この追加の表面積が一層高いミクロ活性転化に おいて反映されるかどうかを見た。〔クロルヒトロール2500GIとCe ( Not)を溶層5009との混合物を78日間還流させた(平衡)。
第1のサンプルをm偏するために、還流2169をH!036リツトルで希釈し 、これKHPM−202709を加えた。第1のサンプル’(i−2週間6成し た。第2のサンプルをfs偏するために、周囲条件下で2趨間も成した後に1還 流249を水4リツFルで希釈し、これにHPM−20309を加えて1時間攪 拌した。両方の場合に2いて、混合′?Jを濾過し、4リツトルの水中に再分散 させ、vE過し、150℃で乾燥し、1400ヱ(760℃)で16時間焼成し た。〕たとえ、この物質が非常に水熱的に安定であったとしても(表面積は14 007(760℃)でスチーミングした衾に570 m2/9から559m27 9に減少したにすぎなかった)、−嘘高い転化率は実現されなかった。
内位添加クレーを種々の条件下で合成して、それらがミクロ活性試験(MATS )から生成物分布に対してどんな影響を与えるかを調べた。適したミクロ活性試 験は、チャーばツタ(C11p@tta )、F、 G、及びり、アンダーソン 、オイルガスジャーナル、(1967年)、65.88頁に記載されているもの である。反応条件(例えば、温度1060〜190℃)にかかわらず、最終生成 物はノルマル原料(KLS−185)を用いて同様のミクロ活性試験結果をもた らすことがわかった。(ノルマル原IKLs−185はパラフィン系減圧ガスオ イルで)”’、60℃におけるAPI比重は27.5であり、炭素パーセントは α15であり、初留点は4797(248℃)であり、95%蒸留祁点は100 5下(541℃)であった。)表■を参照。
表 ■ 種々の条件下で合成した内位添加 クレーの代表的なMATl 合成条件 ボンベ ボンベ ボンベ ボンベ ボンベ ボンベ転化¥、%3 6 7.6 +5EL164.1 6536<lL2 69.8ガスフアクター4  12 19 ts 11 2−0 2−2H2/ C4t7 18 12 ”L 8 t7 ’L6c1−c、 IAo 9.4 117 1Z8 1t7 1L 7C4=/全C4cL53 CL5A Cl2OcL5i 151 147ガソ リン、M量% 49.4 5i9 4fh6 47.2 481 5CL6LC O1息量%& 2a4 2A0 29,2 27,6 27.1 2&IHCO ,真量%G &D iO乙7 7.1 6.7 a3コークス、態量% 5.1  4.7 五8 艮2 &乙 &6コークス7アクター72−4 12 2−1  17 &2 11次頁の注を参照 表m(続き) 注: t MATはミクロ活性試験である。
2、 SAは表面活性である。
S 転化率外は100%−(aCO重量%+LCO重量%)である。
4 ガスファクターは、ガス生成量をその特定の転化率において標準の触媒US Yによって生成するガスの量で割って計算する。
a LCOは軽質サイクルオイルである。
& HCOは重質サイクルオイルである。
2 コークスファクターは、コークス生成量をその等定の転化率において標準の USYによって生成するコークスの量で割って計算する。
興味のあることに、Al対C・の比を2.75から52に変えた際に、安定なオ リゴマーが常に形成された。セリウムがオリゴマーの安定性にとって必須である ことがわかって、極めて少量のセリウムのみを必要としたことを示唆する。1つ の可能な説明は1つのセリウム原子が4クロルヒトロール(合計520人1原子 )分子に四面体結合されることである。もしこれがそうであるならば、追加のセ リウムは理想のオリゴマーの断片を形成するか、或はすすぐ間に洗い流されるか のいずれかになろう。
内位添加クレーが全ての場合に固有に同様であると仮定するならば、いくつかの 結論に達する。第1に、これらの触媒は多量のガス、特に水素を生成する。これ は、クレー中に汚染物の金属(例えば鉄)が存在することによる。第2に、高い C6=/全C4は、これらの触媒の水素移動能力が低いことを立証する。第3に 、これらの触媒はHCOよりも優れたLCO選択半ζ81%)及びガソリン+L COの相当の収率76%を示す。(LCOは軽質サイクルオイルであり、HCO は重質サイクルオイルである。)R後に、これらの触媒は多量のコークスを生じ る。この高いコークスファクターは、大きい細孔がコークス前駆物質の侵入を可 能にすることに起因するか或はクレー中の鉄からにより得る。
内位添加クレーの合成に関連したパラメータはばらつきのない生成物を得ること に悪影響を与える程に感応性でないと一般的に結論することができる。しかし、 事実、異なる内位添加クレーを形成することができたが、ノルマル原料(あまり に軽質である)は該クレー間で区別を生じることができなかった。
例24 重質原料による内位添加クレーのミクロ活性試験内位添加クレーからの触媒活性 /選択性の全ての利点を確認するために、重質のARCO原料(KLS−428 )を使用して可能な利点を定量化した。(富5ih RCO原料は芳香族重質減 圧油であり、60°におけるAPI比重は262であり、炭素上はt37であり 、初留点は433ア(223℃)であり、92%蒸留沸点は1055?(568 ℃)であった。発明の内位添加クレーを純で及び20%のUSY触1t(LZY −82)と共に含有する噴霧乾燥した触媒を調製した。これら2つの触媒を、対 照としてのDELTA、−a o o P5謀(KLS−747)触媒と共に色 々のli!Ii媒/油(eatloll )比で試験した。USYはユニオンカ ーバイドコーポレーション製の希土類で交換した超安定性のY−タイプゼオ乏イ ) @tsyついての光示である。DELTA−400(登録商標)はユニオン カーバイドコーポレーション製のY−タイプゼオライト分解用触媒についての商 標である。
第4〜10図は、3つの触媒についてARCO原料を分解する蔓の活性及び選択 率を示す。内位添加クレー/USY混合物の活性は、DELTA−400p8媒 か或は純内位添加クレーのいずれかまりも明瞭に高かった。混合成分活性は他の 2つの活性の合酊よりも大きかったので、相乗効果が存在していたに違いない。
発明のクレーは2そら<一層重質の分子と、分子のゼオライト性成分への及びか うの往来を容易にするように相互作用する。第4図において、「cATloIL Jは触媒対ぷ料の重量比である。第4〜10図(第11図を加えて)に8いて、 「クレー」は発明の内位添加クレーを意豚する。
第5図は−DELTA−4DO触謀或は純クレーに対する混合成分触媒のガス( C1〜C4)生成能力が一層低いことを立証する。再び、USYも純クレーもこ のような低いガスメークを示さないので、相乗作用が起きている。
第6〜8 図に示すこれらの物質についての液状収率分布もまた独特である。純 クレーはコークスメークが極めて高いため、一定の転化率において生産するガソ リンがDELTA−400vi!媒に比べて少ない。しかし、混合成分系は極め て低いガスメークを示し、DELTA−400714!!媒よりも良好なガソリ ン選択革を生じる。PS謀を含有する両方のクレーは、DELTA−400触媒 に比べてHCOメークを有意に低減し及び同上したLCO選択性を示す。
転化率67%において、混合成分子I5媒は17%の増大を示し、他方、純クレ ーはDELTA−40079媒よりLCOを25%多く性成する。このLCO/ HCO分4の差異がクレーの大きい制限の一1ii少ない細孔寸法のせいである ことは疑いの余地がない。第9図に示す通りに純クレーのコークスメークは他の 2つの触媒よりもずっと多く、他方、DELTA−400触媒が性成するコーク スは混合成分ち謀に比べてさえ相当に少ない。コークスメークの多いことはいく つかの要因に起因し得る。第1K、クレーは、おそらく弱い@性度及び大きい多 孔匿を有するので、分解され得ないが、脱水素或は−合されてコークスになる大 きい分子を容易に吸収することができよう。この挙動は、結合破壊を容易に受け ない大きい芳香族分子と強く相互作用するすべての系を象徴しよう。箕2に、第 10図に見ることができる通りに、これらのクレー系が示す水素移!II!は、 高いオレフィン対パラフィン比で表わされる通りに、小さい。これの一部はクレ ーの鉄含量が高いことにより、他方、一部は、また、活性剖位田度が小さいこと にもよる。
混合触媒系(発明の内位添加クレーを含む)の適応性は、内位添加クレーとゼオ ライFとの間の触媒的挙動(すなわち、選択性)が異なるために、広範囲の性成 物分布をもたらす。生成物分布は内位窃加クレーとゼオライト及び/又は他の添 加剤(例えば、解膠(pすtized )或は無定形アルミナ)とのブレンドを 含む。特定の例は内位添加クレー1〜60%、ゼオライト触媒O〜40%、アル ミナ0〜30%、残りのカオリンを含む。混合成分系のPB媒は最適のLCO選 択率、塔底油分解及び/又は耐重金属性を示す。
例25 汚染金属が内位添加触媒に与える影響 実験においてこの点まで、内位添加クレーの生成物分布はオリゴマーを合成する 間の反応条件にかかわらず、非常に類似していた。コークスメークは、ノルマル 原料(KLS−185)を用いてUSY触媒含有触媒に比べて、相対的に高い( コークスファクター約3)。1つの可能な理由は、これらのクレーの細孔が慣用 の分解用触媒より大きく、それでコークス前駆物質のような一層大きい分子がも はや制限されないということである。別のコiクスに寄与するものは、クレー中 に存在する鉄が活性であり及び脱水素反応の原因になることになり得よう。
異なる量の鉄を含有するクレー(モン七すロナイトF@20)は13%であり及 びHPM−20Fat’sは五〇%であった)を前のセクションで説明した通り にして内位添加した。コークスメークは活性の1415!であるので、いくつか の調製な行い、そnで結果を一定の活性において比較することができた。第9図 において、「HPMJはベントナイトクレーであり、l’−MONJはモンモリ ロナイトクレーである。第11図かられかる通りに、鉄の多いクレーは鉄の少な いクレーに比べてコークスをおよそ65%多く生成する。データは限られている が、転化率60%において、クレー中の鉄の重g1%ごと4C12%のコークス が追加することに換算される(鉄の存在しないクレーは14%のコークスを生成 する)と思われる。大きい細孔開口及び低い活性部位密度がコークスメークの内 のある程度の原因であることは疑う余地はないが、クレー中の鉄は相当量の寄与 をする。
汚染金属が内位添加クレーに与える杉沓を観測するために、例24に記載する触 媒(積装乾燥した純の内位添加クレー及びUSY触媒20%を含有する)を、標 準としてのDELTA−40075媒と共に、バナジウム被1iKついて試験し た。3つの触媒のバナジウム許容度をfilVに示す。
純クレーが示すバナジウム許容度は非常に小さく、他方、混合成分系は(ゼオラ イト含量ベースで)DELTA−400触媒よりも優れている。アルミナマトリ ックス中20%のUSYはバナジウム被毒しないで68%の転化率をもたらすの で、バナジウムの優勢な影響は混合成分系のクレ一部分に与えるものである。混 合成分について%CL5〜to3111%のバナジウムの間の猛列な転化率の損 失が、バナジウムがゼオライYに作用することから生じるのかどうか、或はクレ ーの破壊がゼオライトに拡散障害を生じたのかは知られていない。よって、US Y含有触媒と純クレー触媒との物理的ブレンドのバナジウム許容度は1つの粒子 混合物よりも優れていることになろう。
例26及び27 水を入fて膨張させた未反応のフルオルへクシライF(合成Xクレー)(例26 )のX線回折定量を行った(第12図)。第12図かられかる通りに、未反応の フルオルヘクトライトは(!oa!関隔122Xを有していた。
未反応の(粗)フルオルヘクトライトについてのX線回折定量データは下記の通 りである: 表V 7.25812−2152802? 14.555 60856 640 19.627 4.5229 207 29.376 104042056 54.429 L6049 324 ’56.554 L4712 357 39.626 2.2744 341 44.337 10430 300 44.880 10196 365 47.028 19522 124 5五445 17144 198 5107 t6527 5(N 59999 t5418 246 6’L176 15150 6BB 67.008 15966 543 内位添加フルオルヘクトライト(すなわち、クロルヒトロール/セリウムから調 製したオリゴマーと水中で仄応させたフルオルヘク)ライト)、例27のX−回 折走査を行った(第13図)。第13図かられかる通りに、内位添加フルオルヘ クトライトはd(10!間m2s6zを有する。内位添加7A/オルヘクトライ トについてのXd回折走査データは下記の通りである: L455 25.5722 2654 14.025 A3145 140 17.544 5.0549 147 19.567 4.5567 712 24597 A3513 304 2EL258 il 602 307 29、143 五0642 276 54.569 2−5946 478 55.970 2.4967 485 37.797 2.3801 594 59674 2.2717 555 4α397 2.2327 343 44.056 2−0565 294 5A291 17190 556 6t064 t5175 1168 6LO64t5175 290 (注;ピークは第13図において未反応のフルオルヘクトライトを表わす) 内位添加フルオルヘクトライトクレーの細孔の大きさは1五4X(すなわち、内 位添加フルオルヘクトライトのaoex値と竺張させた未反応のフルオルヘクF ライトのdool値との間の差異)である。例21の内位添加にントナイ)(発 明)の細孔の大きさは17.8 Xであるのに対し、例20の内位添加ベントナ イトは&4Xであるにす水中のクロルヒトロールかも106℃で還流させて調製 したオリゴマー(例28)のx惑回折走査を行った(第14図)。本例では、ク レーは存在しなかった。第14図かられかる通りに、オリゴマーは幾分無定形の ao@を値11Xを有していた。オリゴマーについてのX線回折走査データは下 記の通りである: 表 ■ 2θ、CaKr X 強度 4055 2t8952 98 EL766 15.2730 191 &752 1五0903 248 7.385 119737 296 1.96B 110955 355 &570 1α3176 293 9.423 9.5849 210 第15図は、水中のクロルヒトロールから調製したオリゴマー(例29)で行っ た別のX線回折走査である。
クロルヒトロールをCe(Nos)s の水溶液中で1日還流(106℃)させ てXaしたオリゴマー(Pj 30 )のX線回折走査を行った(第16図)。
M対C@の比は52:1であった。本例では、クレーは存在しなかった。
第16図かられかるように、オリゴマーはdo(11値?!E20λ或は1α5 X含有する整然とした構造を有していた。
オリゴマーについてのX線回折定量データは下記の通りである: 辰 ν1 2θ、CtIKa X IJK 4.500 19.6342 219 4.979 176542 195 5、.865 15.0745 1487.184 12−5047 179 7.758 114249 265 &894 9.9419 291 11955 &8S34 107 クロルヒドロールをCe (NOx )xの水溶液中で4日間還流(106℃) させて−一したオリゴマー(例31)のX−回折走査を行った(第17図)、A 1対CeQ比は52:1であった。
本例ではクレーは存在しなかった。第17図かられかるように、オリゴマーはd o。、値20X或は1α5Xを有する整然とした構造を有していた。オリゴマー についてのX線回折定量データは下記の通りである:表■ 2θ、CtIKaX強度 4.401 2cL0791 263 F3..45S 1cL4601 245クロルヒトロールをL息C13の水溶 液中で3力月間還流(106℃)させ、次いで室温で乾燥して調製したオリゴマ ー(例32)のX線回折走査を行った(第18図)、人1対しmの比は52:1 であった。本例で(1クレーkt存在しなかった。第18図かられかるように、 オリゴマーはd061値約20X或は1α5又を有する整然とした構造を有して いた。Xa回折走量データ&ま下記の通りである;2#、CtIKa i 強度 4606 19.1857 181 5、ICN 17.3250 250 5.646 1 a6531 186 4791 1五0151 155 &535 1α3595 285 9.756 9.0660 236 第19図はクロルヒトロールをLaO2)の水溶液中で3力月間遠流(106℃ )させ、次〜・で自然乾燥させて調査したオリゴマー(例33)で行った別のX 線回折走査であるO クロルヒトロールをLaCl3の水溶液中で40日間還流(106℃)させ、次 いで室温で乾燥して調製したオリゴマー(例34)のX線回折走査を行った(第 20図)。
AI対しmQ比は52:1であった。不例ではクレーは存在しなかった。第20 図かられかるように、オリゴマーはdoot値約20X或は1(L5Xを有する 姫然とした構造を有していた。オリゴマーについてのX線回折走査データは下記 の通りである: 2θ、CuKeti %F1 4.228 2αB971 1t58 7.931 1t1468 176 a402 1ユ5258 210 第21図はクロルヒトロールをC・(NOs)sの水溶液中で40日間還流(1 06℃)させ、次いで自然乾燥させて調製したオリゴマー(例35)で行った別 のX1m回折走査である。
上記のデータは、人1オリゴマーが希土類元素C・或はLmと共に還流させた場 合に、幾分無定形のd6゜、値11Xから一層整然とした構造的20Xに(乾燥 温度及び速流時間に応じて)変わることを示す。
例56〜58 これらの例は、発明の種々の内位添加クレーの焼成した後の表面積を示す。種々 のオリゴマー還流調製時間及びクレー反応溶液熟成時間を使用した。
クロルヒトロールとC・(No))sの水溶液との混合!ili!1(Al/C ・=52:1)からいくつかのオリゴマー!%!濁液を調製した(例36)。混 合物を106℃で1日還流させた。
ベントナイ) (HPM−20)を還流オリゴマー懸濁液の各々に分散させ及び 0〜27日熟成した。下記の表は実験データの内のいくつか及び14DO7(7 60℃)で16時間焼成した後の内位添加クレーの表面積(m”/9)を挙げる 。
表 1 1日還流したオリゴ、− 36−140ミリモルAI/9クレー 192 197 242 204 24 036−2 五〇ミリモルA1/9クレー 172 202 255 208  246.56−2 10ミリ%ルAl/9クレー 114 79 151 47  138本例では、3及び4ミリモルのAl/19のクレーを用いた場合に、有 意に一層大きい表面積を得た。
反応クレーを3日熟成した例36−2は、焼成に続いて5時間のスチーム(10 0%)処理を行った後に、表面積110 rn”/9を有していた。
クロルヒトロールとce(Nox)xの水溶液との混合物(Al/C・=52: 1)からいくつかのオリゴマー@濁猷を調製した(例37)。また、オリゴマー 懸濁液を水とクロルヒトロールとの混合物からも調製した。全ての混合物を10 6℃で4日間還流させた。ベントナイト(HPM−20)を還流オリゴマー懸濁 液の各々に分散させ及び0〜27日熟成した。下記の表は実験データの内のいく つか及び1400下(760℃)で16時間説放した後の内位添加クレーの表面 積CTn”/9>を挙げる。
衣 ■ 4日還流したオリゴマー 37−1 五〇ミリモルAI/9クレー 46 165 175 164 13 437−2 五〇ミリモルA1/9クレー 278 258 281 355  52857−3 2Clミリ%ルA1/9クレー 192 118 126 [ 41s637−4 15ミリモルAI/9クレー 17 76 72 79 8 837−5 tOミリモルA1/9クレー 60 47 52 56 61本例 において、クレー1グラム轟り2及び3ミリモルのAIを用いてA製した発明の 内位添加クレーは、使用したAIの量が一層少ない場合に比べて、有意に一層大 きい表面積を有していた。このことはAIの使用が少ない場合、膨張クレ一層の 間に形成されるオリゴマー柱状物が少ないため、一層広い細孔(同じ高さの)が 形成されたこと金示す傾向にある。柱状物が少ない程、細孔は大きくなり(幅が 広くなることにより)、よって表面積が小さくなる。(不例では、発明の内位添 加クレー全てについて”1 (loot間隔はほぼ同じままであったであろう。
)ノルマル原料を用いたミクロ活性試験を例37−2の内位添加クレーについて 行った。試験結果を下記の表に挙げる。
表 ■ 還流の熟成、日数 44444 反応クレーの熟成、日数 Oi 3 9 27転化率、% 6IllL7 59 .2 6(L? 65−0 69.8活性 t54 145 t55 t85  2−31コークス、重1% 5.46 4,56 4,87 5.60 659 コークスフアクター 五45 五o5 五05 197 2−85ガスフアクタ ー 2.87 138 108 2−66 2−17H,/CH4158241 t89 2.14 tiC,−C,合計、重量% 1cL7 1α5 115  114 117C4=/全C4α55 α56 α51 α51 CL47ガソ リン、重量% 44.4 44,0 44.4 449 5α4LCO1Ji量 % 29.0 29.8 29.7 27.2 2&OL CO、選択率 71 7 7A1 7a8 77.7 817HCO1重量% ICL4 110 9 .47 782 5.25反応クレーの熟成期間が増大するKつれて、転化率及 び活性試験結果及びLCO選択率値が増大し、コークスファクター及びガスファ クター値が減少した。
クロルヒトロールとCe(NOs)sの水溶液との混合物(At/C・=52: 1)からいくつかのオリゴマー懸濁液を調製した(例38)。混合物を1(16 ℃で20日間還流させた。はントナイ) (KPM−20)を還流オリゴマー懸 濁液の各々に分散させ及び0〜27日熟成した。以下の表は実験結果の内のいく つか及び1400’F(760℃)で16時間焼成した麦の内位添加クレーの表 面積Cm”/9)を挙げる。
表 XV 2O日還流したオリゴマー 58−1 5.0ミV%#Al/9りり、 −39440845837838− 2五〇ミリモルAl/9クレー 416 418 431 4353B−52, 0ミリモルAl/9クレー 229 217 223 247本例において、1 グラムのクレー当り3及び5ミリモルのムlを含有する内位添加クレーは、A  Iの使用量が一層少ない場合に比べて有意に大きい表面積を有していた。
例36における3ミリモルのAIレベルを例58に比較した場合、オリゴマー調 製する間の還流時間が長い程一層大きい表面積を生じることを示す。
ノルマル原料を使用したミクロ活性試験を例58へ2の内位添加クレーについて 行った。結果を下記の表に挙げる。
表 X■ 還流の熟成、日数 20 20 20 20反応クレーの熟成、日数 1 3  9 27転化卒、% 67.9 641 67.9 6&4活性 2.12 1 95 2.11 117コークス、重1% S、46 &75 6,57 瓜2 9コークスファクター 2.55 五40 198 2.87ガスフアクター  2.07 129 257 2−22H2/CHa t56 t+62 t66  t52C1−Cm合計、重量% 14.6 1L4 1五1 1五8C4=/ 全C4心52 α50 α52 α48ガソリン、重量% 47.8 4&8  41LJ 4&2LCO,重量% 2&6 27.7 2&2 2&6LCO, 選択率 82.9 8t6 8t5 8tIHCO1重l!1% 5.48 4 24 5.916 &97クロルヒドロールとC・(Not )xの水溶液との 混合物(AI/Ce=52:1)から一連のオリゴマー懸濁液を調製した。混合 物を106℃で4日間還流させた。ベントナイ) (EIPM−20)を還流オ リゴマー懸濁液の各々に分散させ及び3日間熟成した。一連の内位添加クレー懸 濁液を一過し、乾燥し、1400ア(760℃)で16時間焼成した。内位添加 クレー懸濁液のうちのいくつかを、濾過工程と乾燥工程との間に少なくとも1回 洗浄した(すなわち、水中に再懸濁させ及び再濾過した)。試HFA呆を下記の 表に亭げる。
辰 X〜1 洗浄回数 S、ム、 、m2/9 内位添加クレーの表面積(S、A、)は第2回の洗浄により著しく増大した。
クロルヒトロールとC@(NO3)3の水溶液との混合物(Al/Ce=52: 1)から一連のオリゴマー懸濁液を調製した。各々の混合物の0期pHを下記の 表に示す通りにして変えた。混合物を106℃で4日間遠数させた。下記の表に 示す通りに、還流オリゴマー懸濁液のpHは、初期pHVc関係なく(試験した 範囲内で)、3.1になった。
表 又1 混合物 初期PH@HpT1 40−1 五96 五11 40−2 五8〇 五10 40−3 五66 五12 40−4 2.90 509 例41 クロルヒトロールと水との混合物からオリゴマー懸濁液を調製し、及びクロルヒ トロールとC・(Now hの水溶液との混合物(Al/C@=52: 1)か らオリゴマー懸濁液を調製した。両方の混合物を106℃で18日間還流させた 。ベントナイト(HPM−20)を還流オリゴマー懸濁液の各々に分散させ及び 3日間熟成した。内位添加クレーを14007(760℃)で16時間焼成し及 びスチーム100%で5時間処理した。ノルマル原料を用いたミクロ活性試験を 内位添加クレーについて行った。試験結果を下記の表に−げる。
表 m 注:t −次反応を仮定した活性は(10〇−転化¥)の量で割った転化率であ る。
スチーム処理は、クロルヒトロール(ムlのみ)から調製した内位添加クレーの 構造を、その非常に小さい表面積によって示される通りに、崩壊させたのに対し 、発明の内位添加クレーの構造は、そのずっと大きい表面積によって示される通 りに、崩壊しなかった。スチーム処理した内位添加クレーの活性は、クロルヒト ロール(ムlのみ)から調製したスチーム処理した内位添加クレーの活性より少 なくとも6倍大きかった。
クロルヒトロール溶液(50重量%:2五8囁のム1,0. )とCe (No w)i *溶g(29%のCs02)との混合物(Al/C争=1五7:1)か ら3つのオリゴマー懸濁液を調製した。混合物において一、C*O2含量は29 重1%であり及びA1.O,含量は2L8重量%であった。混合物な106℃で 101時間還流させ、次いで室温で10日熟成した。ベントナイトを還流オリゴ マー懸濁液の各々に分散させ(生成した水希釈度の高い溶液のpHは4.56で あった)及び3日間熟成した。濾過し及び乾燥した後に1内位添加クレーをSO O℃で1時間焼成し及び表面積を測定した。次いで、内位添加クレーを800℃ で16時間焼成し及び表面積を測定した。焼成した内位添加クレーをスチーム( 100%)で14007(760℃)において5時間処理し及び表面積を測定し た。条件及び結果を下記の表に挙げる。
表 Xx 例番号 41−1 41−2 41−5内位添加クレー1 40 55 80 sA、soo℃、1時間 300 266 259SA、800℃、16時間  178 185 11 B△sA −4(L7 −5t2 −5A6スチ一ミン グ段の5人、外 +1五5 −9.3 +&8転化転化 5&4 42.3 4 4B 活性 −t40 α73 t81 C,−C4、重量% 1(L5 1CL1 7.7ガソリン、重量% 4五4  2FL6 3jLOLCO1M量% 292 2五4 323′HCO1虚量%  115 g43 229選択亭、(A+B) 11 (L2 BS、6 10 9.8フークス、重量% 4.4 五5 五1注:t 30グラムのクレー当り のオリゴマーのダラム。
試験データは、初期pI(における還流オリゴマー(ムl/C@=1五7:1) が膨張クレーと反応して水熱的に非常に安定な触媒である内位添加クレーを生じ ることを立証す例43〜49 これらの例は、スチーミングした後にそれにより高い転化率が達成さハることに よって、オリゴマーを形成する間にAl/Ce/H20の比(及びその結果、p H)を広範囲にわたって変え得ることを立証する。
クロルヒトロールとC拳(Now )aの水浴液との混合物から3つのオリゴマ ー懸濁液を調製した(例43〜45)。
AI対C・対B、Oの比を下記の表に挙げる。混合物を106℃で下記の表に示 す時間還流させた。下記の表に示すクレー(及びそれらの量)をオリゴマー懸濁 液中に分散させ及び3日間熟成した。反応クレーを濾過し、乾燥し、760℃で 16時間焼成しく例45を除く)、次いで1400ア(760℃)で5時間スチ ーミング(100%スチーム)した。試験結果を下記の表に挙げる。
クロルヒトロールとC@(NO3)3の水?@液との混合物から4つのオリゴマ ー懸濁液を調製した(例46〜49)。
AI対Ce対HzOの比を下記の表に挙げる。混合物をバーボンベ内に下肥の表 に示す1度で及びその時量大れた。下記の我に示すクレー(及びそれらの駕)を オリゴマー懸PA液に分散させ及び3日間熟成した。反応クレーをP’x4し、 乾燥し、760℃で16時間焼成し、次いで1400ア(760℃)で5時間ス チーミング(100%のスチーム)した。試験結果を下記の表に挙げる。
2、 温度は150℃であった。
五 温度は145℃であった。
4、Monはモンモリロナイトである。
5、HPM−20はベントナイトである。
4 Banはベントナイトであるロ ア、AIはクロルヒトロール水溶液(50盪量%;A1zO32に8%)として 存在した6 C@はCe (No5es水溶g、 (C@nt 20%)として 存在した。
a 焼成した。
これらの例はオリゴマー形成が時間及び製置の@数〔すなわち、106C対15 0℃対145℃(衾者はそれ程好都合ではない)〕であることを立鉦する。
クロルヒトロールC@(NO3)3の水浴液との混合物(人1/Ce=174: 1)から7つのオリゴマー懸濁液を調製した(例50〜56)。混合物を106 ℃で下記の衣に示す時間の間還流させた。同じ量のベントナイFを等量のオリゴ マー懸濁液濁液中に分散させ及び3日間S成した。
反応クレーを濾過し、乾燥し、800℃で16時間焼成し、次いで、例54〜5 6では、15007(816℃)で5時間スチーミング(1oo%のスチーム) した。試験結果を下記の表に挙げる。
表□ 例番号 50 51 52 53 54 55 56時間、時間1 0 24  48 72 98168192スチーミングdf)t4A、% −58,4−4 7,1−4五5転化率 5B、0 4五8 44.6 CI−C,、孟m% 5.97.07.3ガソリン、重量% 2963五9 3 46LCO1fI@% 3A231932.5HCO,!1t% 2&822J  2i9選択率、(A+B) 16110 11゜コークス、重量% 2−4  2.8 2−6注:t 還流時間 2 m成した クロルヒトロールとCe(Nos)sの水浴液との混合物(AI/Ce=2−7 4=1)から4つのオリゴマー懸濁液を調製した(例57〜60)。混合物をパ ーボンベ内に130Cで下記の表に示す時間の量大れた。王妃の例50〜56で 用いた同じ量のベントナイトを例50〜56で用いた同じ量のオリゴマー懸濁液 中に分散させ及び3日間熟成した。反応クレーをFllt、、乾燥し、800℃ で16時間焼成し、次いで15007(816℃)で5時間スチーミング(10 0%のスチーム)した。試験結果を下記の表に挙げる。
表□ 例番号 57 58 59 60 時間、時間1 22 44 70 9O8人、800℃、16時間” 257  219 262 250スチーミング後のΔS A S% −5?h5 −CL S 45 47転化半 5t7 6t9 67.6 6五9C1−Ca 、重量 % &9 12.1 1i 12.4ガソリン、重量% 5F3−6 44.9  49.4 4&6LCOSIEj1% 321) 2L2 2(k4 29. OHCoSm1i% 145 149 &0 7.1選択率、(A十B) 11 t695.0 1145 11&7コークス、重量% 4.1 4.8 &1  4.7注: t 150tl:におけるボンベ反応時間2 焼成した クロルヒトロールとC・(NOs )sの水溶液との混合物(AI/C・−47 4: 1 )から3つのオリゴマー懸濁液を調製した。混合物をノーボンベ内に 145℃で下記の表に示す時間の量大れた。王妃の例50〜56′で用いた同じ 量のベントナイトを例50〜56で用いた同じ量のオリゴマー懸濁液中に分散さ せ及び3日間熟成した。反応クレーな濾過し、乾燥し、800℃で16時間説成 上、次いで15007(816℃)で5時間スチーミング(100%のスチーム )した。試験結果を下記の表に挙げる。
表 XX■ 例番号 61 62 65 時間、時間1 22 44 92 SA、800℃、16時間2 238 304 255スチーミング饅のΔSA 、% −2L4 −2&3 −α8転化率 47.5 643 c、−c4 重量% 9.6 115 ガソリン、重量% 3 L 4 47.9LCOS重量% 2 & 4 27. 8HCO1重量% 261 ELO 選択率s (A+B) 94.4 114.4コークス、皿1% 4.4 4. 8 注: 1145℃におけるボンベ反応時間 2 焼成した ×賭、1ヨ斡た父 4艮7L−(HPM−201 F I G、 22 FIG、2 X球田す村良1 一口 一口 二q コ] 二1 ■ HCO本カー/。
−口 −口 7口 ×籍、)」むh〜ル FIG、12 〆紘)コ牝を工 FIG、I3 X賭−旧溪之1 /輩、)ヨ3(1耘1 ×至猿田?バー虱 FIG、旧 メ賭、田をL d。
ダぐC−明/1 オ′):フ′二乙− FIG、I9 X1賀、゛、ヨξf1炙友 20、CuK、t 国際謂査報告 匡際調査報告 LIS E1800S67 SA 21387

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.(a)少なくとも1種の柱状性金属、(b)少なくとも1種の希土類元素及 び(c)酸素のオリゴマー或はポリマーで構成された柱状物を、少なくとも1種 のコロイド状の膨張性、膨属性の層を成した格子クレーミネラル或はその合成類 似体の層の間に内位添加させて成る水熱的に安定なクレー組成物。
  2. 2.前記柱状性金属(a)がアルミニウムである請求の範囲第1項記載のクレー 組成物。
  3. 3.前記柱状性金属(a)がジルコニウムである請求の範囲第1項記載のクレー 組成物。
  4. 4.前記希土類元素(b)がセリウムである請求の範囲第1項記載のクレー組成 物。
  5. 5.前記希土類元素(b)がランタンである請求の範囲第1項記載のクレー組成 物。
  6. 6.前記希土類元素(b)が希土類元素の混合物である請求の範囲第1項記載の クレー組成物。
  7. 7.前記希土類元素混合物がセリウムとランタンとを含む請求の範囲第6項記載 のクレー組成物。
  8. 8.前記クレーがスメクタイトである請求の範囲第1項記載のクレー組成物。
  9. 9.前記スメクタイトがモンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、バイ デライ、サボナイト、ノントロナイト或はソーコナイトである請求の範囲第8項 記載のクレー組成物。
  10. 10.前記スメクタイトが下記式: (M■)8(m´■)pO20(Q)4(式中、pは+3の電荷を有するカチオ ンの場合に4に等しく、+2の電荷を有するカチオンの場合に6に等しく、Qは ヒドロキシル或はフルオリドであり、IVは4個の他の原子に配位するイオンを 表わし、VIは6個の他の原子に配位するイオンを表わし、MはSl+4であり 、必要に応じてAl+3、P+5、B+3、Ge+4及びBe+2で一部置換さ れ、M′はAl+3及び/又はMg+2であり、必要に応じてFe+3、Fe+ 2、Ni+2、Co+2及びLi+1で一部置換される)を有する請求の範囲第 8項記載のクレー組成物。
  11. 11.前記クレーがフルオルヘクトライトである請求の範囲第1項記載のクレー 組成物。
  12. 12.希土類原子が三価の形である請求の範囲第1項記載のクレー組成物。
  13. 13.前記内位添加クレーの層分離が約13〜約50Åである請求の範囲第1項 記載のクレー組成物。
  14. 14.内位添加クレーが窒素BET表面積約100〜600m2/gを有する請 求の範囲第1項記載のクレー組成物。
  15. 15.ゼオライトと請求の範囲第1項記載のクレー組成物との組合せ。
  16. 16.重質分解油を水素化分解条件下で分解するのに請求の範囲第1項記載のク レー組成物を用いることを含む方法。
  17. 17.請求の範囲第1項記載の内位添加クレーを少なくとも1種の遷移金属で置 換させて成る水素化処理用触媒。
  18. 18.前記置換がイオン交換置換或は同形置換である請求の範囲第17項記載の 水素化処理用触媒。
  19. 19.前記触媒が水素化分解用触媒であり及び前記遷移金属が第VIII族貴金 属、Ni、Co、W或はMoである請求の範囲第17項記載の水素化処理用触媒 。
  20. 20.クレーをあらかじめ少なくとも1種の遷移金属でイオン交換しておいた請 求の範囲第1項記載の内位添加クレーを含む水素化処理用触媒。
  21. 21.オリゴマーを形成する間にオリゴマーを少なくとも1種の遷移金属で同形 置換した請求の範囲第1項記載の内位添加クレーを含む水素化処理用触媒。
  22. 22.柱状物及び/又はクレー層を少なくとも1種の遷移金属でイオン交換或は 同形置換した請求の範囲第1項記載の内位添加クレーを含む水素化処理用触媒。
  23. 23.請求の範囲第1項記載の内位添加クレーを少なくとも1種の遷移金属で同 形置換する方法であつて、少なくとも1種の遷移金属の磁化物等の可溶性化合物 を水等の溶媒に溶解した溶液を内位添加クレーに含浸させ及び水素等の少なくと も1種の還元剤で少なくとも1種の遷移金属金属化合物を還元することを含む方 法。
  24. 24.請求の範囲第19項記載の触媒を使用して少なくとも1種の有機化合物を 含有する原料を水素化分解する方法。
  25. 25.前記触媒が水素化触媒であり、前記遷移金属が第■族貴金属、Ni、Co 、W或はMoであり、前記置換がイオン交換置換である請求の範囲第17項記載 の水素化処理用触媒。
  26. 26.内位添加クレーがクレー層の各々の対の間に有する柱の数が理論的に可能 な数より少ない請求の範囲第1項記載のクレー組成物。
  27. 27.柱状物の距離が約13〜約50Åである請求の範囲第1項記載のクレー組 成物。
  28. 28.アルミニウムー希土類元素−酸素オリゴマーをコロイド状の膨張性クレー の中間層の間に内位添加させて成る水熱的に安定なクレー組成物。
  29. 29.前記クレーが膨張性、膨潤性、層をなした格子シリケートクレーミネラル 或はその合成類似体である請求の範囲第28項記載のクレー組成物。
  30. 30.前記クレーガスメクタイトである請求の範囲第16項記載のクレー組成物 。
  31. 31.柱状物が、また、ホウ素、ケイ素、アンモニア成分及び希土類元素でない 遷移元素から成る群より選ぶ少なくとも1種の他の構成要素を含有する請求の範 囲第16項記載のクレー組成物。
  32. 32.水酸化アルミニウム及び可溶柱の三価希土類塩のオリゴマー種で交換した 膨潤性、コロイド状クレーを含む水熱的に安定な、柱状になつたモレキユラーシ ープ分解用触媒。
  33. 33.少なくとも1種の水溶性三価希土類塩とアルミニゥム、ジルコニウム及び /又はクロムの少なくとも1種のカチオン性金属錯体とを共重合させて調製して おいたオリゴマーと膨潤性のコロイド状クレーとを反応させることを含む水熱的 に安定な内位添加クレーの製造方法。
  34. 34.反応を液体媒体の存在において行う請求の範囲第33項記載の方法。
  35. 35.液状媒体が極性溶媒である請求の範囲第34項記載の方法。
  36. 36.極性溶媒が水である請求の範囲第35項記載の方法。
  37. 37.反応混合物のpHが約2.5〜約80である請求の範囲第34項記載の方 法。
  38. 38.クレーをオリゴマーの溶媒中の溶液に加える請求の範囲第34項記載の方 法。
  39. 39.オリゴマーを乾燥状態で或は溶媒中の溶液状態でクレーのスラリーに加え る請求の範囲第34項記載の方法。
  40. 40.混合物を温度5°〜200℃で1時間〜4日の間反応させる請求の範囲第 33項記載の方法。
  41. 41.生成物を洗浄し、乾燥し及び温度500°〜800℃で焼成する請求の範 囲第33項記載の方法。
  42. 42.水溶性希土類塩が水溶性希土類塩の混合物である請求の範囲第33項記載 の方法。
  43. 43.水溶性希土類塩がCe(NO3)3である請求の範囲第33項記載の方法 。
  44. 44.カチオン性金属錯体がアルミニウムクロルヒドロキシドである請求の範囲 第33項記載の方法。
  45. 45.クレーがスメクタイトである請求の範囲第33項記載の方法。
  46. 46.スメクタイトがモンモリロナイトである請求の範囲第45項記載の方法。
  47. 47.(a)水溶性三価希土類塩とアルミニウムのカチオン性金属錯体とを共重 合させ、それでオリゴマーを形成し、(b)膨潤性コロイド状クレーとオリゴマ ーとを反応させ、それで内位添加クレーを形成する ことを含む水熱的に安定な内位添加クレーの製造方法。
  48. 48.アルミニウムのカチオン性金属錯体がアルミニウムクロルヒドロキシドで ある請求の範囲第47項記載の方法。
  49. 49.膨潤性クレーがベントナイト或はモンモリロナイトである請求の範囲第4 7項記載の方法。
  50. 50.膨潤性クレーがスメクタイトである請求の範囲第47項記載の方法。
  51. 51.少なくとも2つの種の有機化合物を含有する原料から少なくとも1つの種 の有機化合物を吸収するのに請求の範囲第1項記載のクレー組成物を使用する方 法。
  52. 52.前記クレー組成物が吸着剤物質或は吸収剤物質を混和している請求の範囲 第51項記載の方法。
  53. 53.交換した第VII族非貴金属カチオンを含有する請求の範囲第1項記載の クレー組成物を脱水素環化触媒として使用する方性。
  54. 54.(I)担体としての請求の範囲第1項記載のクレー組成物、及び (II)該担体上及び/又は該担体の細孔内の触媒的に活性な金属 を含む触媒。
  55. 55.モレキュラーシープを混和した請求の範囲第54項記載の触媒。
  56. 56.内位添加クレーの横方向或は柱間の細孔寸法を、クレーの重量に対するオ リゴマーの重量を調整して調節し、クレーに対するオリゴマーの重量比が小さい 程横方向細孔寸法が大きくなる請求の範囲第33項記載の方法。
  57. 57.内位添加クレーの中間層細孔寸法を、内位添加クレーを焼成する温度を調 整して調節し、焼成温度を上げると一層大きい中間層細孔寸法をもたらし、焼成 温度を下げると一層小さい中間層細孔寸法をもたらす請求の範囲第33項記載の 方法。
  58. 58.少なくとも1種のゼオライト約0.1〜約40重量%及び請求の範囲第1 項記載の内位添加クレー約60〜99.9重量%を含む水素化処理用触媒組成物 。
  59. 59.内位添加クレーを少なくとも1種の遷移金属で置換しておいた請求の範囲 第58項記載の水素化処理用触媒。
  60. 60.少なくとも1種のゼオライト0〜40重量%、アルミナ0.1〜約30重 量%を含み残りが請求の範囲第1項記載の内位添加クレーである水素化処理用触 媒組成物。
  61. 61.内位添加クレーを少なくとも1種の遷移金属で置換しておいた請求の範囲 第60項記載の水素化処理用触媒組成物。
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