JPH03505839A - ゼオライトベータ炭化水素転化触媒の製造法 - Google Patents
ゼオライトベータ炭化水素転化触媒の製造法Info
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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】
ゼオライトベータ炭化水素転化触媒の製造法本発明は改良された安定性、籍に水
j%脱活性1Cに対する改良された安定性をもつゼオライトベータ含有炭化水素
転化pB媒の製造法に関する。
ゼオライトベータは炭化水X転化活性をもち多くの興味ある有用な性質をもつ公
知のゼオライトである。米国特許第4.419.220号KN示されているよう
K、ゼオライトベータは軽油等の炭化水素フィード中で芳香族成分存在下にパラ
フィン異性化活性をもつことが知られており、この性質か高粘度指数と低流動点
のジェット燃料、他の中間留分及び@滑剤等の低ftlIh点のイソパラフィン
系生g物の製造に利用される。ヨーロッパ特許公開第94827号はゼオライト
ベータを基本としX素化成分を含有させたPBaを用い重油をPI3時にハイド
ロクラッキングと腕ロクに供する方法を開示している。この方法は重油のバルク
転化を行なうと同時に低流動点の生成物を虫じうる。パラフィンを異性化すると
いうゼオライトベータの性質はまた、九勤床(FCC)又は移動重力床LTCC
)接触クランキング等の接触クランキングによるガソリンの製造に利用される。
ヨーロッパ峙許公N第186.446号はゼオライトベータと7オージヤサイト
クランキング触媒を用い接触タラツキフグ法によって改良されたオクタン価と改
良された低訛勤点笛分を製造する接触クラッキング法を開示している。
その興味ある有用な性質にもかかわらず、ゼオライトベータは依然実用上いくつ
かの間組を有している。その1つは水熱安定性である。特に接触クラッキングで
は、ゼオライトクラッキング触媒は酸素官有8缶化ガスで酸化的に再生する再生
6中で極め℃過酷な脱活性化条件におかれる。この得失過程で、触媒上に蓄積す
るコークが焼えて一酸化炭素と二嫉化炭素と共に、コーク中の水素と触媒中に残
っている炭化水素から生ずる水を形成する。
再生6中での高温において、水は蒸気として存在しゼオライト上に過酷な脱活性
効果を生じ、これが結晶化床、活性及び選択性の低下をもたらす。それ故、骨に
接触クラッキング法で用いるためのゼオライトベータ含有炭化水嵩転化触媒の安
定性の改良か望まれ℃いる。
ここにゼオライトベータ糸縦化水素転化触媒を端棒金属カチオン含酸化物、好f
しくはアルミニウムのヒドロキシクロリド輪体で複合化することKよりt!iI
触媒が改良されること、籍にその水熱安定性が改良されることを見出した。この
触媒は水熱安定性に加えて改良された物理的強度も示す。
不発明はゼオライトベータをアルミニウムのヒドロキシクロリドで処理する縦化
水木転化触孫の振遺法を徒供する。
七オライドベータに加えて、本発明の炭化水素転化態謀は、特に他のゼオライト
、より咎には7オージヤサイ1等の大孔径ゼオライト、籍に超安定化Yゼオライ
ト(USY)、及びZSM−20、及びZSM−5及びZSM−11等の中間孔
径ゼオライトを含む他の活性成分を含有しうる。この触媒は好ましくはゼオライ
トベータを適宜の他のゼオライト成分と共に、シリカ、アルミナ又はシリカ−ア
ルミナ等の合成酸化物マトリックス又はクレー−r)リツクス等の1トリツクス
中で複合化することによって製造しうる。
本発明の縦比水素転化触媒は活性炭化水素転化成分とし【ゼオライトベータを含
有する。ゼオライトベータは公知のゼオライトであり、米国特許第3.308,
069号及び米国再発行特許第28.341号に開示されている。
ゼオライトベータはたとえば100:1といった比戟的高いシリカ:アルミナ比
で合成され5る。またステーミンクを含む熱処理及び緻佃出によってその比かさ
らに高いものもつくり5る。このようにして、ゼオライトベータが合成される1
00:1までといった最も低い比から1ooo:i、30000:1さらにはそ
れ以上といった高度にケイ素形のゼオライトをつくることもできる。
これらの形の(オライドは本発明の方法で用いうるが、接触クラッキングは触媒
か比戟的高い敵性を喪するという事実は酸性物質、好ましくはシリカ:アルミナ
比が15:1〜150:1、より好ましくは30:1〜70:1のものが好まし
いことを一般的に意味し又いる。ゼオライトベータはこの倍率のシリカ:アルミ
ナ比で比較的容易につくり5るので、)lIN合成したままの形のものを焼成し
℃その製造に用いた有機カチオンを除いて用いうる。米国特許第4.411,7
70号に記載されているように、ゼオライト中に!質量のアルカリ又はアルカリ
土類金属カチオンは導入しない方か好ましい。それはこれらが通常1i’fJ物
質の鐵性を滅するからである。しかし低酸性を望む場合にはm性を減するために
アルカリ又はアルカリ土類金属カチオンを加えるよりも、より高いシリカ:アル
ミナ比のゼオライト形をつくる方が好ましい。これはより高いケイ素形のゼオラ
イトの方が水熱分解に対する抵抗性が大きい傾向があるからである。敏佃出はそ
れ自身で又はそれと予備スチーミングとを組合せて脱アルミニウムする好ましい
方法である。このようにしてつくられた脱アルミニウム化触媒は改良された液体
生成物(ガソリン/愉分)選択性をもつことか判明した。
新しい触媒として用いる際のゼオライトの識自粍性は、フル7ア活性テストで調
定したとき、典型的には0.1より大きく、好ましいアルファ@性は1〜500
の範囲又はそれ以上であり、より一般的には5〜100の範囲である。フル7ア
値の鉤定法は米幽特許第4,016,218号及びJ−Cata)ysis、
Vl、 278−287 (1966ンに記載されている。しかし、初期アルフ
ァ値は工業的な装膜クラッキングユニットでは比較的速かに低下する。これは再
生工程で吸蔵され℃いる炭化水素を除くためにスチームストリンプ!!、tKi
1m返し触媒を通し、かなりの童の水蒸気が七オライド上についた尿化水累質の
二一りの燃焼により【放出されるためである。
ゼオライトベータは、たとえばボロシリケート、ボロアルミノシリケート、ガロ
シリケート又はガロアルミノシリケート構造イソタイプを形成するためにアルミ
ニウム以外の3価の骨格原子を用いて合成してもよい。これらの構造インタイブ
はゼオライトベータの一形態を構成しており、ゼオライトベータなる用語は本#
1m書ではゼオライトベータ特有のX−融回折を有する規則的な結晶構造の物質
を総称している。このゼオライトは水熱安定性を改良するために1希土類及びI
B族金属を含むある種のカチオンで部分的にイオン交換してもよい。
このpB謀は他の触媒活性成分、より好ましくは大孔径、中孔径又は小孔径のい
づれかでありうるゼオライト、も含有し5る。小孔径のゼオライトの例にはゼオ
ライト人及びエリオナイトかある。中間孔径のゼオライトの例に4!ZSM−5
’、ZSM−11,ZSM−12、ZSM−22、ZSM−23及びZSM−3
5がJる。 これr−f)ゼオライトはそれぞれ米国特許第3,702.886
号、同貴発行特許第29,949号(ZSM−5)、fEF13.709゜97
9号(ZSM−11)、Pj3,832.449号(ZSM−12)、同4,0
76,3424(ZSM−23)及ヒtq4.016,245号(Z S M
−35) ニryt示すレ−”cイル。
大孔径ゼオライトは12員塊糸を含むS造に待機かあり、例えばゼオライトX、
−1ffオライ)Y及び布上*Y(REY)及び超安定化Y (tJsY)=!
に富む種々の形のゼオライ)Y等のフォージャサイトがあり、籍に超安定化Yが
水熱安定性の点で好ましい。USYは公知のゼオライトであり、米国特許第3.
293.192号及び3,449,070号等に記載されている。ゼオライトベ
ータと複合し5る他の大孔径ゼオライトの例にはゼオライトZSM−4,ZSM
−18及びZSM−20がある。これらのゼオライトはそれぞれ米国特許!3,
923.639号、3,950,496号及び3,972,983号に記載され
ている。
この触媒の物理強度改良のために、ゼオライトベータ(これ自身又は前記したよ
うに他の触媒活性成分を組合せたもの)をこのR砕強度及び単振抵抗性を改良す
るためマトリックス又はバインダーと配合する。それ故、通常ゼオライトをクレ
ー又は合成*属酸化物、竹にシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシア
又はこれら酸化物の組合せ、等の他のマトリックス躬料中に導入する。
他の金属酸化物、たとえばシリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−
トリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア、又はシリカ−アルミナ−トリア
、シリカ−yルミナージルコニア、シリカ−アルミナ−マグネシア、シリカ−マ
グネシア−シリコニ7等の3成分ki地物も用いうる。ある極のクレーもバイン
ダー材料とし【用いうる。籍に酸処理したクレーは一者な安定性をもつ。
ゼオライトベータは所望により他の触媒活性だオライドと共に逓冨の+段に従っ
てバインダー材料と複合化し1′jIk終のマトリックス化触媒にすることかで
きる。アルミナ又はシリカ又はシリカ−アルミナ等の合成金jIjl酸化物をマ
トリックスとして用いる場合にはマトリックス成分と共にゲル化してもよく、又
は予めつくったぞオライドを乾燥前にマトリックスのゲルに加えてもよい。クレ
ーは、ゼオライトをクレーでスラリー化し、このスラリーを均一化し、この混合
物をスプレー乾燥することによってゼオライトと複合化してi&終マトリックス
化触縄なつくることか好ましい。本発明の変性ゼオライトと複合化しうる天然産
クレーの例にはモンモリロナイト及びカオリン系のクレーがあり、これらにはサ
ブベントナイト及び主成分の鉱物質かハロイサイト、カオリナイト、ディジ イ
ト、ナクライト又はアナキサイドであるカオリンその他か含まれる。これらクレ
ーは採鉱したままの状部又はそれを最初に焼成、酸処理又は化学変性した状態で
も用いうる。
ゼオライトと無1l−vl−!Iツクスの相対比重はゼオライトを友が複合体の
1〜99hfi%の広に曲、より一般的には5〜80%の範囲でかえ5る。
乾燥したp&縄はイオン交換を含む極々のf5性化処墳に供することができ、た
とえばナトリウム金型を減少させたり、希土類等の他の1yr憲のカチオン鴇を
導入したつすることができる。一般的にはゼオライト成分を活性水巣形にするた
めにアンモニウム交換が用いられる。ゼオライトの合成に用いた有機殉向仰」を
除くために通常カチオン交換処理前に焼成を行なう。
本発明の触媒はアルミニウムのヒドロキシクロリドをゼオライト及びi&終触媒
形成用に用いたw ) リックス材料に添加して処理することによって安定化さ
れる。それ故、未焼成状妙の触媒はゼオライトベータと任意の他のpB媒酸成分
、(用いた場合の)マ)17ツクス材料とアルミニウムヒドロキシクロリドを含
有する。焼成すると通常アルミニウム成分か他の形、通常はその酸化物に転化し
、触媒中に分散し所望の安定化幼果をもたらす。
用いる安定化成分はアルミニウムヒドロキシクロリド(Ajt(oH)sCノ〕
8自身又はジルコニウム等の他の成分を含有し5る。1の好ましい親合金a輪体
はアルi =ウムジルコニウムヒドロキシクロリドAjsZr (OH)ec4
であり、これは混合金属輸体とグリシン等の有機錯化剤の等モル量との反応生f
t物の形で好ましく用いられる。
用いる安定化用アルミニウムの量は一般に触媒のゼオライト置型の1〜25、好
ましくは2−1O重重%である。
安定化成分は触窺のゼオライト成分及びバインダーと、触tI&製造の適宜の段
階で、たとえば均一化と乾燥の前にゼオライト及びバインダーとスラリー化する
ことによって、混合し5る。または添加したゼオライトを含むバインダーのゲル
に安定化剤を加えることもできる。mgの乾燥後に行なう焼成、アンモニウム及
び他のカチオン交換等の通常の処理は造営の方法で行ない5る。
アルミニウムヒドロキシクロリド錯体を含有する触媒は改良された物理強度と改
良された水熱安定性を示すと共に接触クランキング操作においてより高い活性を
示す。
本発明の安定化触媒を用いる接触クラッキングで製造したガソリンのオクタン価
は通常の触媒複合技術によって製造した分解ガソリンよりも高い。水熱脱活性に
対する改良された抵抗性も他のプロセス、!K /・イドロクラツキング、A性
化、脱ロウ、アルキル化、水和等のノ・イドロプロセツシング分野で**がある
。
本発明を次の実施例でより具体的に説明する。
実施例1゜
7NNナナ5%/クレー50%のマトリックスにゼオライトベータ25%を含有
し且つアルミニウムヒドロキシクロリド[hit (OH)scJ ) xを含
有するゼオライトベータ触媒を、アルミニウムヒドロキシクロリドをクレー及び
ゼオライトベータと混合してスラリーをつくり、久いで均一化し、スプレー乾l
l!+することによつ【つくった。
スプレーIIj、gIk後、amを10007(540℃)で1時間温和に決属
し1次いでアンモニウム及び希土類でイオン交換した。このp!jL媒をmg人
と称する。
シ’J 力45.3%/71 ミf3.4%/クレー26.3oNr)マトリッ
クス中にゼオライトベータ251重%を含む触媒を、ゼオライトとクレーをシリ
カとアルミナのマトリックス成分のヒドロゲル中に分散し、この混合物を均一化
し、スプレー乾燥する通常のヒドロゲル技術を用いてつくった。スプレー乾*&
このPR縄をアンモニウム及び希土類でイオン交換して触媒Bと称する触媒をつ
くった。
両触媒をスチーム脱活性化(10時間、1450?(790℃)、スチーム45
%、突気55%大気圧ンし、次いで汚れた( 5our )重X@油を用い固定
流動床反応器中9607(515℃)でクラッキング活性をしらべた。
2触媒の性質を六lに示す。表2はクラッキングの実II!結果を示す。表2に
示すように、触mAは触媒Bより高い活性と高いオクタン価を示し、前者かより
高い水熱安定性をもつことを示している。触媒の物性は、触媒人の全体の物性が
!B媒Bより一5fK優れていることを示している。但し温和な焼成は触11A
の低い摩滅指数(attrition 1ndex ) K一部関与している。
同様の処理が触媒Bでも低い摩滅指数をもたらすかどうかは疑しい。
lI#滅指数
U’riL区料) 4 43孔容積、Cc/l
O,390,36光塙折に、 TiCj−0,720,65表 2
実施例2゜
七オライドベータ(75f)を脱イオン水1500114及びアルミニウムクロ
ロハイドレート50fでスラリー化し、オートクレーブに入れ、30分攪拌した
。この混合物を180’F(82℃)に加熱し、この温度に2時間保持した。こ
の混合物をオートクレーブから出し、触媒を濾過、水洗、乾燥して回収した。得
られた触媒を触媒Cと称する。
同様にし【、ゼオライトベータ(100t)を脱イオン水15001Lt及びア
ルミニウムクロロハイドレート251でスラリー化し、この混合物をオートクレ
ーブ中で1607(71’C)で1時間保持した。得られた触媒を触媒りと称す
る。
七オライドベータ(10(1)を脱イオン水1200−にMgC42Ofをとか
した溶液でスラリー化し、1時間混合し、アルミニウムクロロハイドレート25
fを加えた。この混合物をオートクレーブ中で1607(71’C,)で2時間
&持した。得られたpBL課を触媒Eと称する。
ゼオライトベータ(2009)を水1200ml1flKxラリ−化し、混合希
土類(ランタニクム/セリウム)クロリド200tを、RECJj・6H!0の
60wt/wt%浴液として加えた。この混合−を、触媒に調合する*K。
オートクレーブ中で1807(82℃)で2時間保持した。得られた触媒を触媒
Fと称する。
同様にして、後記する材料を用い前記したように水でスラリー化して次の触媒を
つくった。
(触媒G):ゼオライトベータC50フ9)、RECjs浴敵<5Ot)、アル
ミニウムクロロハイトレー)(50?)、1807.2時間。
(触媒H):ゼオライトベータC15t)、20%TiCjm溶液(20f)、
アルミニウムクロロハイトレー)(50f)、室温、1時間。
(触媒I):ゼオライトベータ(50f)、TiCj。
(509)、室温。
(触11J):ゼオライトベータC3Of)、Zr0C1t”8H,0(20f
)、室温(イオン交換反応ン。
<ps媒K): ゼt5イ)べ−1(80t )、MgC1゜(16f)、M龜
、1時間。
(#!媒L):ゼオライトベータ(150F)、ジルコニウムアルミエクムクロ
ロハイドレート/グリセリン鍮体(500f)、1807(82℃)、Zail
F間。
(触[M):ゼオライトベータ(250F)、アルミニウムクロロハイドレート
(100f)、260″F(127tン、20時間。
←触媒N):ゼオライトベータ(350f)、UO1NOI26H,O(50を
ン、180”F、1時間(イオン交換)。
(触媒O)ニゼオライトベータ(1001/ン、アルミニクムクロロハイドレー
)(50t)、160?(71”C)、20時間。
触媒C−0の初期アルファ値(焼成後)を、スチーミング前後のこれら触媒のア
ルファ値と共に表3に示す。
2回のスチーミング処理は次のように用いた。
処理S−1000’FC540℃)、2時間、Opsig(100KPa絶対)
。
処理S、−1200”F(650℃)、4時間、Opsig(100KPa絶対
)。
表3にはこれら処理前後の触媒の表面積も示す。
実施例3゜
ゼオライトベータ15wt%、超安定Y (USY) 10wt%を含有する流
体クラッキング触媒をシリカ−アルミナ−クレーマトリックス上に支持させ次の
ようにつくった。 Kaopaque (商標)クレー(固形分87.32%)
800fをまずアルミニウムクロロI・イドレート(人60124%)と15分
間混合し、次いでボールミルしたゼオライトベータ(固形分25.72%)及び
ボールミルしたUSY([!il形分27.15%)と30分間現合することに
よってゼオライトスラリーをつくった。別の容器に、Kaopaque (商I
I)クレー750tを水287602とナトリウムシリケート#!液(Q−ブラ
ンド(商標)、5ift 2 B、9%)6038Fと混合し、凝1ill()
l!So。
96.3%)574tで中和し、懺識アルミニウムf#液cAztos 20%
)770fと混合しく30分バリHを4.3に鰐贅し、さらに30分間混合して
マトリックススラリーをつくった。このゼオライトスラリーなマトリックススラ
リーとブレンドし、30分間攪拌した。この混合物を濾過し、水で固形分!0.
1%を含むように鼻スラリー化し、均一化し、スプレー乾燥した。この触Tlk
を硝酸アルミニウム#!液で、次いで希土類クロリド浴液でイオン交換し、最後
に2501?(121℃)で乾燥した。
FCC評価の前に、lf!&縄を水蒸気45%と金気55%の雰囲気中で145
0″F(790℃)で10時間スチーム−脱活性化処理して実用のFCCユニッ
ト中での触媒のエージングのシミレーションを行なった。この触媒を触媒Pと称
する。
比較のために、同様のマトリックスにゼオライトベータ25%だけを含む流体触
媒をつくり、これを触媒Qと称する。また)、1,0./クレーマトリックス中
にUSYだけを含む触媒と、SiO,/AJ104/クレーマトリックス中KU
SYだけを含むpB媒を比較用につくった。これらをそれぞれ層成R及び触媒S
と称する。これら触媒の化学的及び物理的性質を表4に示す。
FCC触媒の化学組成及び物性
ゼオライト、wt%
ベータ 15 25 0 0USY
10 0 25 20マトリツクス、wt%
Sing 32.6 32.6 0 48.3Alz
Om N 7.4 17.4 25 3.7クレー
25 25 50 28物性
表面積、m”/f 144 124 159 I09孔谷積、
cc/y O,31(125(1240,20光項密[、F/cc
O,750,810,780,88岸*指数 16 24
5 −これら触媒のタラツキング活性を汚れた″m買戦油(SHGO)を用い
水蒸気上10分間固足訛動床反応澁で350℃(960’F)で評価した。供紺
鳳科の性買を表5に示す。懺6に示すように、I′i!i性を一足の触媒/油比
4で比較し、表7に示すように生成物選択性を一定の転化率65%で比較する。
表 に
れらの結果は触媒PかUSY年狂触紐(R及びS)と同等の活性なもつかゼオラ
イトベータ単a雁謀(Q)よりはずつと^い活性をもつことを示している。触1
1kPは触w&R及びSに比し、高いガソリンオクタン価と高い成体合計ji(
G+D+A)’4?示す。fillEPと同じマトリックスをもつUSY25%
単独PB媒は水脈Rと触媒Sの間のクラッキング活性と生成物選択性を示すもの
と思われる。しかし本発明方法でつくったゼオライトベータ/USY複合pB謀
は全体のFCC性能がより丁ぐれているといえる。
手続補正書
平成3年1月14日
特許庁長官 植 松 敏 殿
1゜事件の表示
PCT/US 89101935
2、発明の名称
ゼオライトベータ炭化水素転化触媒の製造法3補正をする者
事件との関係 特許出願人
名称 モービル オイル コーポレーション4代理人
明細書および請求の範囲の翻訳文の浄書(内容の変更なし)国際調査報告
国際調査報告
US 8901935
S^ 2B425
Claims (9)
- 1.ゼオライトベータをアルミニウムのヒドロキシクロリドで処理することを特 徴とする炭化水素転化触媒の製造法。
- 2.ゼオライトベータをアルミニウムヒドロキシクロリドで処理する請求項1記 載の方法。
- 3.ゼオライトベータをアルミニウムジルコニウムヒドロキシクロリド又はグリ シンアルミニウムジルコニウムヒドロキシクロリドで処理する請求項1記載の方 法。
- 4.多孔質マトリックス材料を該ゼオライト及びアルミニウムのヒドロキシクロ リドと混合し、この混合物を複分化して触媒を形成する請求項1記載の方法。
- 5.複合体を次いで燒成する請求項4記載の方法。
- 6.クラッキング活性をもつ第2のゼオライトを該ゼオライトベータ及びアルミ ニウムのヒドロキシクロリドと混合し、この混合物を複合化して触媒を形成する 請求項1記載の方法。
- 7.第2のゼオライトが大孔径ゼオライトである請求項の記載の方法。
- 8.大孔径ゼオライトがゼオライトYである請求項7記載の方法。
- 9.大孔径ゼオライトがZSM−20である請求項7記載の方法。
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