JPH034936A - 水素化及び又は脱水素触媒 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
抗性を有する水素化及び/又は脱水素触媒に関する。
び/又は硫黄成分を含み、これが触媒寿命に悪影響する
という問題がしばしば生じる。この問題を避けるために
、水素化及び/又は脱水素プロセスに先立って気体状又
は液状原料から硫黄化合物を除去するのに多大の注意が
払われてきた。
原料中に存在し、これは硫黄化Co−MO触媒を用いて
H2Sへと水素化されうる。この方法は、水素化脱硫黄
()(DS>としても知られている。形成されたH2S
は次に、活性化酸化亜鉛との反応により除去でき、ある
いは分離及び濃縮の後に慣用のクラウス法で有機ストリ
ッパー中で元素硫黄へと加工されうる。
い場合には、水素化又は脱水素プロセスの前に硫黄化合
物を除去せせずに、触媒の徐々の失活を許すのが経済的
である。そして、失活後に触媒を取替える。
は許容できない短い触媒寿命をもたらすであろう)を有
する原料を処理するニーズがあるので、上記の最後に述
べたプロセスにおいて硫黄化合物による失活に対して低
減された敏怒性を有する触媒系を入手することが望まし
い。
る失活に対して改善された抵抗性を有する水素化及び/
又は脱水素触媒を提供することである。本発明に従い、
そのような触媒は少なくとも一つの水素化成分、少なく
とも一つの金属酸化物含有成分及び少なくとも一つの担
体物質を含み、水素化成分の少なくとも一部ならびに金
属酸化物含有成分の少なくとも一部は別々の粒子として
上記担体物質上に存在し、水素化成分の粒子及び金属酸
化物含有成分の粒子は触媒中に均一に分布されている。
施与された水素化成分の粒子及び金属酸化物含有成分の
粒子を含み、比較的小さい体積部分たとえば1mm’又
は0.01mm3の組成が触媒の全組成と本質的に同じ
であることを意味する。もちろん、・組成における少し
の変化は生じてもよいが、しかし原則として15%を越
えてはならない。分布はたとえば走査電子顕微鏡と元素
分析を組合せて測定できる。
が存在する有機化合物の水素化及び/又は脱水素のため
に著しく適していることが見い出された。本触媒がメル
カプタン及びチオフェンを含む原料のためにも用いうろ
ことは特に驚きである。なぜなら、金属酸化物含有成分
を用いて気体又は液体から硫黄化合物を除去する公知法
は、H2Sの除去に適しているのみであるからである。
くとも一部及び金属酸化物含有成分の少なくとも一部が
別々の粒子として担体物質上に存在するという要件を満
たすことが必要である。特にほこの事は、水素化成分が
金属酸化物含有成分と極めて限られた程度でのみ直接接
触する(もし接触しているとしても)ことを意味する。
及び、所望により触媒還元後の、分析的電子顕微鏡法に
より決定できる。
化成分と直接接触することを狙っている。
の程度を決定する一方法は、金属酸化物含有成分を含む
触媒の活性を、金属酸化物含有成分を含まない事の他は
同じ触媒の活性と比べることである。この目的のための
適当なテスト反応は、たとえばベンゼンの水素化である
。
び無しの水素化触媒の、水素化成分単位重量当りの活性
を測定する。触媒が許容されるためにはその活性は、金
属酸化物含有成分の存在の結果として50%を越える減
少を受けてはならず、特には該減少は30%を越えては
ならない。上記の定義において、測定された活性が化学
反応速度と同じであることが仮定されている。実際にこ
の事は、反応速度が拡散現象によりいる律速されてはな
らないことを意味する。
て活性が低下することが成る場合には有利であることも
判る。たとえば、強く発熱する水素化反応の場合、本発
明の触媒を用いて反応をコントロールすることがより容
易である。従ってそのような場合、上記で有利であると
示したよりも大きな活性低下を許容することが有用であ
りうる。
この成分は、有機化合物の水素化及び/又は脱水素を促
進するのに活性である任意の金属又は金属の組合せであ
りうる。好ましくは水素化成分は、ニッケル、銅、白金
、パラジウム、ロジウム、コバルト、ルテニウム及びこ
れら金属の二以上の混合物より成る群から選ばれる。よ
り特には、ニッケルを用いて最適の結果が得られるので
、ニッケルが用いられる。
X線回折パターンの線のブロード化によって測定される
水素化成分粒子のサイズは1〜40nmの間にある。電
子顕微鏡を用い、所望により電子線回折と組合せて金属
粒子のサイズを測定することもできる。
として金属酸化物から少なくとも部分的に成る。この酸
化物(一つ又は複数)は、下記の二つの要件を満たさね
ばならない。
又はプロセス条件下で金属酸化物が対応する金属に相当
の程度で還元されてはならない。
反応できねばならない。この要件を満たす適当な金属酸
化物は、なかんずく銀、ランタン、アンチモン、ニッケ
ル、ビスマス、カドミウム、鉛、スズ、バナジウム、カ
ルシウム、ストロンチウム、バリウム、コバルト、銅、
タングステン、亜鉛、モリブデン、マンガン及び鉄の酸
化物である。P、R,ウェストモアランド(Westm
oreland)及びり、P、ハリソン(Harris
on ) 、環境科学と技術(Eavironment
al 5cience and Technology
)、第10巻(7)、第659〜661頁(1976)
の「低BTUガスの高温脱硫のための候補固体の評価」
も参照されたい。
性は一般に水素化成分の還元性より小さくなければなら
ない。
が好ましい。なぜなら、鉄は事実上総ての条件下で上記
要件を溝たし、かつ最適結果が金属酸化物含有成分とし
て鉄酸化物を用いて得られるからである。鉄酸化物中に
存在する鉄は、二価鉄及び/スは三価鉄であってよい。
酸化物より低い酸化物を、たぶん金属鉄と組合せて含む
であろう。
いて上記したのと同じ範囲内であり、粒子のサイズは原
則として同じ方法で測定されうる。
囲で変わりうる。一般に、最も広い範囲は、1/99〜
99/1の水素化成分対金属酸化物含有成分の原子比に
より決められる。最適値は、処理されるべき原料ガスの
硫黄含量及び触媒の望む寿命によって主に決められる。
重量%の金属酸化物含有成分、及び合せて残部を成す担
体物質と水素化成分より成る。
された形の水素化成分の合計重量に対して5〜99,9
重量%の担体物質を含むことができる。
。原則として、一方で貴金属たとえば白金、パラジウム
、ロジウム及びルテニウムと、他方では非貴金属(卑金
属)たとえばニッケル、銅及びコバルトとを区別できる
。水素化成分として貴金属を用いる場合、その含量は担
体物質と還元された形の水素化成分の合計重量に対して
計算して一般に0.1重量%より大きく、10重量%を
越えないであろう。他方、非貴金属の場合、その含量は
一般に、担体物質と還元された形の水素化成分の合計重
量に対して計算して5重量%より大きく、95重量%を
越えない。
され、原則として任意の担体物質を用いることができる
。担体物質としては、好ましくは高多孔性の熱安定性担
体物質が用いられる。好ましくは、酸化アルミニウム、
酸化珪素、酸化珪素・酸化アルミニウム、二酸化チタン
、二酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、これら担体
物質の二以上の混合物、及び活性炭素より成る群からの
担体物質が用いられる。多孔性又は非多孔性であってよ
い担体物質の粒子のサイズは、好ましくは0.001〜
200ミクロンメートル、より好ましくは0.005〜
150ミクロンメートルの間である。
体物質に施与される必要はないことが判る。また、別々
の成分が別々の、異なってもよい担体物質に施与され、
これが次に混合されることができる。
能性ある説明は、均一な分布及び得られる、水素化成分
と金属酸化物含有成分の間の極めて小さな相互距離の故
に、水素化成分粒子の表面で硫黄含有化合物分子から放
出された硫黄原子がH2の影響下で隣りの金属酸化物へ
と移行し、これと反応できることである。次に金属酸化
物は対応する硫化物へと転化される。
調製できる。そのような技術の例は、含浸又は沈着によ
って担体物質に−及び/又は二以上の活性成分又はその
前駆体を施与すること、次に乾燥及びもし必要なら触媒
活性物性への転化である。上記の最後の工程は例えば、
乾燥した物質を力焼し、力焼された物質を次に還元する
ことを包含する。水素化成分と金属酸化物含有成分を一
つずつ又は同時に施与、乾燥そして力焼し、その後に該
物質を最後に還元することができる。本発明の触媒を作
る別の方法は、施与された水素化成分を有する担体物質
及び施与された金属酸化物含有成分を有する(所望によ
り異なる)担体物質を別々に作ることを含む。成分を与
えられた担体物質粒子が十分に小さい場合には、本発明
の総ての要件を満たす触媒が混合によって得られる。
物の形で用いうる。どの形が選択されるかは、反応の性
質及び用いる反応器のタイプに依存する。
又は脱水素が起る反応を含む。そのような反応の例は、
なかんずくベンゼン、ホワイト油及び溶剤の水素化であ
る。
る種々のタイプの反応器、たとえば固定床反応器、流動
床反応器、細流用反応器などで実施できる。
S、メルカプタン及びチオフェンを含む原料が用いられ
る場合に特に重要である。なぜなら、すると原料の予備
処理を省略でき、また保護床が必要でないからである。
合物高含量の原料を直接に水素化又は脱水素することが
今や可能である。より特には本発明は、1〜5 ppm
より多い硫黄化合物特にH2S、メルカプタン及びチオ
フェンの形の硫黄化合物を含む原料によって重要である
。
ロシル(aerosil) 200 Vの50gを21
℃のイオン交換水3.5リツトルに懸濁した。この懸濁
物に、86.87 gのNiC,22・6H20及び7
9gの尿素を加えた。濃塩酸によりこの懸濁物のpHを
3.0に調節した。激しい撹拌(300rpm>下で温
度を90℃に上げた。20時間後に懸濁物を濾過し、3
0リツトルのイオン交換水で洗った。該物質を空気中で
110℃で16時間乾燥した。この乾燥物質から、0.
60〜0.85mmの篩両分を作った。この物質のBE
T表面積は276rrf/gであった。100%H2よ
り成る50tnl/分の気体流中で450℃で少なくと
も48時間この篩両分を処理して、H2化学吸着により
測定して19.1m’N i /触媒グラム(71rr
i’Ni/Niグラム)の比ニッケル表面積を持つ触媒
Aが得られた。
トルに懸濁しな。濃塩酸によりこの懸濁物のpHを5.
5に上げた。1リツトルのイオン交換水に168.11
gのFeC,Q 3 ・6H20を溶解した。激しい撹
拌(300ppm )下でこの溶液を一定速度で懸濁物
に注入した。注入の間、アルカリ溶液の注入によって懸
濁物のpHを5.45〜5.55の間に維持した。
った。該物質を空気中で110’Cの温度で16時間乾
燥した。
の後に2リツトルのイオン交換水に再懸濁した。この懸
濁物に、デグッサ社から市販されているエアロシル20
0■の25gを激しい撹拌(300ppm )下で加え
た。調製■で述べた物i17.9gをも、2リツトルの
イオン交換水に再分散後に上述の懸濁物に加えた。全懸
濁物を激しい撹拌(600ppm >下で6時間均一化
した。次に懸濁物をr遇し、30リツトルのイオン交換
水で洗った。該物質を空気中で110℃で16時間乾燥
した。この乾燥物質から、0.60〜0.85mmの篩
両分を作った。この物質のBET表面積は229 rr
+′/ gであった。100%H2より成る50m1/
分の気体流中で450℃で少なくとも48時間この篩両
分を処理して、H2化学吸着により測定して9.7n?
Ni/触媒ダラム(70rrFNi/Niグラム)の比
ニッケル表面積を持つ触媒Bが得られた。
の後に21℃の2.5リツトルのイオン交換水に再懸濁
した。濃塩酸によりこの懸濁物のpHを5.5に上げた
。1リツトルのイオン交換水に148.2gのFeC,
l!3 ・6H20を溶解した。激しい撹拌(300p
pm >下でこの溶液を一定速度で懸濁物に注入しな。
5.45〜5.55の間に維持しな。次に懸濁物を濾過
し、30リツトルのイオン交換水で洗った。該物質を空
気中で110℃の温度で16時間乾燥した。この物質の
BET表面積は319 rr?/ gであった。この乾
燥物質から、0.60〜0.85mmの篩画分を作った
。100%H2より成る50m1/分の気体流中で45
0℃で48時間この篩両分を処理して、H2化学吸着に
より測定して1.7rrr’Ni/触媒ダラム(8m’
Ni/Niグラム)の比ニッケル表面積を持つ触媒Cが
得られた。
ト反応としてベンゼンのシクロヘキサンへの水素化を用
いた。
%のベンゼンを伴なう37m1/分のH2の供給ガスを
通すことにより行った。硫黄被毒の間の触媒の活性は、
200〜250℃の温度範囲で測定しな。
反応器上流でのベンゼン分圧であり、C2は反応器下流
でのベンゼン分圧である。
4Sのような種々の硫黄含有成分を上記ガス流に別々に
注入した。これらの注入は、正確に較正したパルス体積
を有する空気力学的に駆動されるパルスバルブを用いて
行った。
体積%のH2,Sを含む10.25 mlのパルスルー
プ体積を注入することにより行った。メチルカプタンC
H3SHを用いて同じ手順を行ったが、但し注入頻度は
この場合18分当り1パルスル一プ体積であった。チオ
フェンC4H4Sでの実験においては、8294%のC
4H4Sを含む0.56m1のパルスループ体積を供給
ガスに注入した。
混合物より成る(混合床)、又はいわゆる保護床より成
る公知系を伴ない本発明に従っていくつかの実験を25
0℃でチオフェンを用いて行った。
60〜0.85mmの篩両分0.10gより成る触媒床
である。触媒床の下部は、調製工により作られた触媒(
触媒A)の0.6(h−0,85mmの篩両分0.21
gより成る。このようにして得た系は、0.77のFe
/Ni比を有し、これは調製■に従い作った触媒(触媒
B)のF e / N i比と同じである。
5mm篩画分の0.10gと調製工により作った触媒(
触媒A〉の0.60〜0.85胴篩両分の0.21gの
物理的混合物を含む。このようにして得た系は、0.7
7のF e / N i比を有し、これは調製■により
作った触媒く触媒B)のF e / N i比と同じで
ある。
およびMixo、77と呼ぶ。ベンゼン(8,3体積%
)/水素混合物の流通は、いわゆるダウンフロー構成に
配置しな。二つの触媒系の体積は1.5mlであった。
触媒A及び触媒Bを比較した。総ての系は同じ鉄/ニッ
ケル比を有した。但し、触媒Aはもちろん鉄を含まない
。
250℃(523K>でチオフェンにより被毒されると
き大きく異ならないことを明瞭に示している。本発明に
従う触媒のみが、この被毒に対して明らかに良い抵抗性
を示す。
触媒C(白丸)について200℃でH2Sでの失活を示
すグラフである。 第2図は、触媒A(黒丸200℃、白丸250℃)及び
触媒B(黒菱形200’C1白菱形250°C)につい
て200℃又は250℃でCH3SHでの失活を示すグ
ラフである。 第3図は、触媒A(菱形)及び触媒B(白丸)について
250°CでC4H4Sでの失活を示すグラフである。 第4図は、触媒系M txo、 77 (黒菱形)、触
媒系GuaO677(黒丸)、触媒B(上向き三角)及
び触媒A(逆三角)について250°Cでの失活を示す
グラフである。 第1〜4図において、横軸はS/Ni比(モル1モル)
であり、縦軸は活性(%)である。 出 願 人: エンゲルハード デ メールン ビーブイ 第 1 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、硫黄化合物による失活に対する改善された抵抗性を
有する、水素化及び/又は脱水素触媒であつて、少なく
とも一つの水素化成分、少なくとも一つの金属酸化物含
有成分及び担体物質として働く少なくとも一つの成分を
含み、水素化成分の少なくとも一部ならびに金属酸化物
含有成分の少なくとも一部は別々の粒子として上記担体
物体上に存在し、水素化成分の粒子及び金属酸化物含有
成分の粒子は触媒中に均一に分布されているところの触
媒。 2、1mm^3当りの触媒組成が触媒の全組成と本質的
に異ならない請求項1記載の触媒。 3、水素化成分として銅が用いられている請求項1又は
2記載の触媒。 4、水素化成分として、ニッケル、白金、パラジウム、
ロジウム、コバルト、ルテニウム及びこれら金属の二以
上の混合物より成る群から選ばれた金属が用いられてい
る請求項1又は2記載の触媒。 5、水素化成分としてニッケルが用いられている請求項
4記載の触媒。 6、金属酸化物含有成分としては、銀、ランタン、アン
チモン、ニッケル、ビルマス、カドミウム、鉛、スズ、
バナジウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、
コバルト、銅、タングステン、亜鉛、モリブデン、マン
ガン、鉄及びそれら金属の二以上の混合物の酸化物が用
いられている請求項1〜5のいずれか一つに記載の触媒
。 7、金属酸化物含有成分として鉄の一以上の酸化物が用
いられている請求項6記載の触媒。 8、担体物質の多孔性又は非多孔性の粒子の平均サイズ
が0.001〜200ミクロンメートルである請求項1
〜7のいずれか一つに記載の触媒。 9、担体物質が、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化珪
素−酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニ
ウム、酸化マグネシウム、これら担体物質の二以上の混
合物、及び活性炭素より成る群から選ばれたものである
請求項1〜8のいずれか一つに記載の触媒。10、担体
物質及び還元された形の水素化成分の合計重量に対して
5〜99.9重量%の担体物質を含む請求項1〜9のい
ずれか一つに記載の触媒。 11、担体上の触媒を用いて、一以上の硫黄含有化合物
の存在下で有機化合物を水素化及び/又は脱水素する方
法において、請求項1〜10のいずれか一つに記載の触
媒を用いることを特徴とする方法。
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---|---|---|---|
NL8901239A NL8901239A (nl) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | Katalysator voor hydrogenering en/of dehydrogenering. |
NL8901239 | 1989-05-18 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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