JPH0459616A - 流動接触分解触媒組成物およびその製法ならびにそれを用いる炭化水素油の流動接触分解法 - Google Patents
流動接触分解触媒組成物およびその製法ならびにそれを用いる炭化水素油の流動接触分解法Info
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
よびその製造方法ならびkそれを用いる炭化水素油の接
触分解法に関し、さらに詳しくは、安定化Yゼオライト
に一定の熱的負荷をかけることにより得られる特定構造
を有する水熱安定性に優れた結晶性アルミノケイ酸塩に
関する。
ソリンを収率よ〈製造することは最も重要な[IIとな
っており、その目的でガソリンを製造する為に原油の常
圧蒸留あるいは減圧蒸留で得られる軽油留分や常圧蒸留
残油及び減圧蒸留残油をXもしくはYゼオライトあるい
はUSYゼオライト(超安定Yゼオライト)のような安
定化ゼオライトと無機質母体とからなる触媒を用いて接
触分解する方法が採用されている。
提案されてお抄、例えば安定化Yゼオライトに関しては
米国特許筒3,293,192号、第3.402.99
6号に開示されている。
水素油を接触分解した場合、ガソリン留分中のオレフィ
ン分が多くなったり、あるいは灯・軽油留分であるLC
Oの収率が低い等の問題点がある。上記問題を解決する
ためにYあるいは安定化Yゼオライトを希土類金属で修
飾した触媒組成物が提供されているがオレフィン量の減
少は遺戒出来てもオクタン価が低下すると(・う欠点が
ある。またマトリックスにシリカ−アルミナ、r−アル
ミナ等を使用し、Yあるいは安定化Yゼオライトにこれ
らを混合しマトリックスにも活性を持たせる技術も提供
されているが水素の発生、あるいはコークの生成が増加
してしまうという欠点がある。
にもかかわらずオクタン価が高く、さらに水素の発生と
コークの生成を抑制するような炭化水素油の接触分解用
触媒組成物およびその製法ならびにそれを用いる炭化水
素油の接触分解法を提供することにある。
、安定化Yゼオライトに一定の条件で熱的負荷をかけた
結晶性アルミノケイ酸塩が5IO2/)、A203モル
比、単位格子寸法および細孔分布において特有の値を示
す新規な構造を有し、この新規な構造を有する結晶性ア
ルミノケイ酸塩と無機酸化物マトリックスの混合物を用
いれば上記課題を解決するのに有効であることを見い出
し本発明を完成するに至った。
jるハル:9 ノS i02 /’A−g2o3−v=
k比カ5〜15、■ ゼオライト骨格内Alの全、l
に対するモル比が0.3〜0.6、(C) 単位格子寸
法が24.45A未満、0 アルカリ金属含有量が酸化
物換算でo、o2x量幅以上1重fr係未満、■ 細特
徴的なピークを示し、かつ100A以上の細孔容積が全
細孔容積の10〜40係、(FLYゼオライトの主要な
Xm@折パターン、を有することを特徴とする結晶性ア
ルミノケイ酸塩に存1.、第2の発明の要旨は、S I
o 2 / AA 203モル比が5〜15、単位格子
寸法が24.50以上24.70A未満、アルカリ金属
含有量が酸化物換算で0.02重景係以上1重量係未満
である安定化Yゼオライトを600〜1200Cの利用
で5〜3oo分間、上記安定化Yゼオライトの結晶化度
低下率20%以下で焼成することを%徴とする上記第1
の発明の結晶性アルミノケイ酸塩の製造方法に存し、そ
して@3の発明の要旨は、上記第1の発明の結晶性アル
ミノケイ酸塩と無機酸化物マトリックストノ混合物を触
媒として用いてガソリン範囲以上で沸騰する炭化水!A
合物を接触分解することを特徴とする炭化水素油の接触
分解法に存するっ以下、本発明の詳細な説明する。
原料として使用する安定化Yゼオライトは、いわゆるY
ゼオライトを高温、水蒸気処理を数回行うことにより得
られ、結晶度の劣化に対し耐性を示すものである。
〜15、単位格子寸法は約24.50以上24.70A
未浦、好ましくは約24.50以上24.60A未満で
ある。
1量係以上lit%未満、好ましくは、約0.05重f
%以上0.81iJ14未膚であることを特徴とするY
ゼオライトのことを意味するっ安定化Yゼオライトは天
然のホージャサイトと基本的には同一の結晶構造を有し
、酸化物として表して組成式: %式%▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽
▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽
▽(式中、RはNa、K又はその他のアルカリ金属イオ
ンまたはアルカリ土類金属イオンであり、mはその原子
価である。)を有するう本発明方法で使用する原料の安
定化Yゼオライトは、その中でもR20の含有率が低い
もので、上記係数が0.01盲 〜0】相当のものである。
の特性を有する結晶性アルミノケイ酸塩でまるう 範 囲 好ましい範囲 本発明の結晶性アルミノケイ酸塩は、上記安定化Yゼオ
ライトを一定の熱的負荷(以下、「ヒートン1ツク」と
℃・うこともある。)をかけることによ秒置ることがで
きる。熱的負荷は、約600〜1200C,好ましくは
約600〜1▽000 t:”の利用で約5〜300分
間、好ましくは約5〜100分間の範囲内で、かつ上記
安定化Yゼオライトの結晶化度低下率が約20%以下、
好ましくは約15係以下となる条件で焼成すればよい。
り、焼成時間が長過ぎるとゼオライトの結晶構造が崩壊
する。通常、電気炉または焼成炉内で空気または窒素雰
囲気下の常圧で焼成を行うが、水蒸気分圧O〜0.5気
圧の空気あるいは窒素雰囲気下の電気炉中に放置して焼
成してもよい。
ートショックを生じさせることができるっヒートショッ
ク条件下では、ゼオライトの結晶構造を出来るだけ崩壊
しないようKすることが望ましく、上記安定化Yゼオラ
イトの結晶化度低下率が約20%以下、好ましくは約1
5%以下である条件下で行う。
906(Standard Te5t Method
forRelative Zeolite Diff
raction Int−ensities)法に従っ
て求められる。
格子寸法2▽4.▽5▽8 A 、 N a 2▽0量
0.3重量係)とし、試験試料と標準試料との相対的X
線回折の強度比として求められる。
晶化度低下率は、次式から求められる。
、焼成炉内に入れても良いし、あるいは試料を焼成炉内
に看いた後室温から徐々に昇温し所定利用に到達させて
も良く、昇温速度は特に規定されない。
酸化物マ) IJフックス混合して、炭化水素油の接触
分解に供せられるが、ヒートショックを与える時期は、
この混合前であり、ヒートショックを与える時期をこの
混合後にした場合には本発明の特有の効果は得られない
。
化物マトリックスの配合後であるし、また苛酷な条件下
で行われるためヒートショックとは区別される。
は、安定化Yゼオライトを熱処理して得られるが、Yゼ
オライトの熱処理で本発明の2−トショック結晶性アル
ミノケイ酸塩を直接製造しようとすると結晶構造が嘲壊
してしまい目的を達することができない。その即由はつ
まびらかではないが、Yゼオライトを熱処理してまず安
定化Yゼオライトを製し、その状態で結晶構造が落ち着
く、すなわち安定化する、のを待ってから改めて熱処理
を行うことが必要なためと一応考えられる。
記方法により得ることができ、新規な構造を有する。
学組成分析によるパルクのSiOう/A、、e203モ
ル比が約5〜15、好ましくは約5〜12である。
4.42A未満である。単位格子寸法の測定はASTM
D−3942/85JC準拠し、X線回折のピーク
を用いて計算することができる。この値が大き過ぎると
耐水熱性が悪くなる。
.3〜0.6、好ましくは約0.35〜0.6である。
03モル比および単位格子寸法から次式(1)〜(3)
によって算出される( H,に、Beyer et a
l、、J、Chem、Soc、、Faraday Tr
ans、1.1985.81.2899頁) N)、1 = (ao−2−425) /′0.000
868 (1)ao:単位格子寸法 (nrn) Nht :単位格子当りのAn原子の数(S i /k
13 )計算式= (192−Nd’)/Nd
(2)ゼオライト骨格内kA/全Al = (S i/A−g )化学組成分析/’(Si/S
す)計算式 (3)なお、(2)式は、Yゼオライ
トの単位格子寸法当りの(Si+A−#)の原子数が1
92個であることから求められる。
A!に対するゼオライト骨格内A!のモル比が小さ過ぎ
ると接触分解に必要な触媒活性が失われる。また、骨格
外A4すなわちアモルファスのり比率が高くなることか
ら選択性もアモルファス触媒に近い挙動を示し、水素の
発生、コークの生成量およびガソリン中のオレフィン量
が増加するっ逆に、この割合が大き過ぎると、ガソリン
中のオレフィン量は減少するが、触媒の耐水熱性は低下
し、またコーク生成量も増加する。
量は約0.02重景係以上約1.1tfqb未満、好ま
しくは約0.05重−f#幅以上約0.8重量係未満で
ある。結晶性金属ケイ酸塩中にアルカリ金属あるいはア
ルカリ土類金属が多量存在すると触媒の分解活性が低下
するとともに原料油、特に重質油原料油中に多く含まれ
ている重金属であるニッケル、バナジウム等が付着した
場合、活性劣化を引き起しやすいという問題が生じる。
が0.02重量曝を下回ると結晶構造の崩壊が起きやす
く、かつ含窒素炭化水素油を接触分解する際の触媒活性
の低下傾向が増大するので好ましくない。
10〜40幅、好ましくは約10〜35係である。この
割合が少f:過き′ると小さ(・細孔の比率が大きくな
り、分子後の大きなものの反応性が悪くなり、ボトム分
解能が低下し、また、分解後の生成物が活性点よりすみ
やかに離脱1〜K<くなるため、コーク生成量の増大を
招く。逆に多過ぎると大き℃・細孔力比率が大きくなり
表面積が減少し1反応性が悪くなる。
は細孔分布次おいて、約50λ付近および約180A付
近に特徴的なピークを示し、かつ、Yゼオライトの主要
なX@回折パターンを有スル。
凝縮法を適用することにより求めることができる。
定化Yゼオライトに一定の熱的負荷をかけることKより
得ちれるが、その大きな%徴は、単位格子寸法が約24
.45A未満であり、安定化Yゼオライトの約24.5
0A以上24.70A未満と比べて小さくなっているこ
とと細孔分布において約50A付近と約180A付近に
%量的など−クを示す点である。
gic Angl ie Spinning) NMR
スペクトルによれば安定化Yゼオライトが2つのピーク
を示すのに対しく第2図)本発明のヒートン1ツク結晶
性アルミノケイ酸塩は3つの特徴的なピークを示す(第
1図)。第1図および第2図のピーク■は4配位のAJ
すなわち結晶格子内のA−13によるピークを示し、ピ
ーク■は5配位のAJのピークを示し、ピーク■は6配
位のAJすなわち結晶格子外のiKよるピークを示す。
Am 、 Chem、 Soc 、、l986.108
.6158−6162に記載されているように結晶格子
内の4配位のAJから格子外の6配位のAJに移る途中
の不安定な状態のAJの形態と思われる。
配位のAJのピークは存在するが、水利状態になると■
と■のピークに隠れ、5配位のピークは検出されなくな
る。
週間穆度で達する状態をいう。
記のような、新規な構造を有するため、%にボトムクラ
ツキング性能が良いという特徴を示し、さらに後述する
ような特有の効果を示したものと思われる。
を下記に示す。
24.42未膚また、本発明のヒートショック結晶性ア
ルミノケイ藪塩は実質上、第3図に示すX線回折パター
ンを有する。そのX線回折図は代表例としては下記ta
1表のような値を有する。すなわち最も強い強度が実測
された格子面間隔(d)は14.1±02λ、j、bl
j(J、lA、j、’/Z士0.IA″′Cある。
ノケイ酸塩と無機酸化物マトリックスとの混合物を用い
て炭化水素油を接触分解することにある。
、アルミナ、ボリア、クロミア、マグネシア、ジルコニ
ア、チタニア、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア
、シリカ−ジルコニア、クロミア−アルミナ、チタニア
−アルミナ、チタニア−シリカ、チタニア−ジルコニア
、アルミナ−ジルコニア等、あるいはこれらの混合物で
あり、モンモリロナイト、カオリン、ハロイサイト、ベ
ントナイト、アタパルガイド、ボーキサイト等の少なく
とも】糧の粘土鉱物を含有することも出来る。
表的には適当な無機酸化物マトリックスとして、例えば
シリカ−アルミナヒドロゲル、シリカゾルまたはアルミ
ナゾルの水性スラリーを用い、それに上述のヒートン3
ツク結晶性アルミノケイ酸塩を加え、工〈混合攪拌した
後、噴霧乾燥し、触媒微粒子として得ることができる。
ツク結晶性アルミノケイ酸塙が約5〜60重量憾、好ま
しくは約40〜95重量係、無機酸化物マトリックスが
約40〜95重量幅、好ましくは約50〜90重t/C
%の割合になるように添加して使用することができる。
合物とは、原油の常圧蒸留あるいは減圧蒸留で得られる
軽油留分や常圧蒸留残油および減圧蒸留残油を意味し、
勿論コーカー軽油、溶剤脱瀝油、溶剤税源アスファルト
、ターAサンド油、シェールオイル油、石炭液化油をも
包含するものである。
キング反応器と再生器とから成り、前記2糧の容器に前
記触媒を連続的に循環させるう再生器から出てくる熱い
再生触媒は分解きれる油と混合されてクラブキング反応
器の中を上旬の方向に導かわる。その結果、一般K「コ
ーク」と呼ばれる炭素質が触媒上に析出することKより
、失活した欺媒は分解生成物から分離され、ストIJッ
ピング後再生器に移される。分解生成物は、ドライガス
、LPG、ガソリン留分および例えば重質サイクル油(
LCO)、重質サイクル油(Hco)およびスラリー油
の様な11m又は21以上の重質留分に分蛤される。勿
論、これら重質留分を反応器に再循環させることにより
分解反応をより進めることも可能である、再生器に移さ
れた使用済み触媒のコークは空気で燃焼されること(よ
って再生され、再び反応器に循環される。
、好ましくは常圧〜3kF/α2で、利用は400 r
〜600C好1 L (’は450 r’ 〜550
t:’ テ、G、ろ。4 タ触媒/原料の重量比は2〜
20、好ましくけ5〜15である。
荷をかけたため、新規な構造を有する結晶性アルミノケ
イ酸塩を得ることができた。こいヒートショック結晶性
アルミノケイ酸塩を含有する触媒組成物を用い炭化水素
混合物を接触分解することKより、オレフィノ分の少な
い高オクタン価のガソリンを得ることができる。
位格子寸法が小さく、細孔分布において50A付近およ
び180A付近に特徴的なピークを有し、かつ100A
以上の細孔容積が全細孔容積の】0〜40%を有すると
いう特徴的な構成を有するため、灯、軽油に相当する中
間留分(LCO)の収率が高く、しかも水素の発生およ
びコークの生成が少い。本発明の炭化水素油の接触分解
法によれば、有用なガソリンおよびLPGが高い選択率
で5られ水素やコークの生成を抑制できると℃・う利点
を有する。
定性に浸れるため触媒の寿命も延び、安定1〜た1品収
率な得ることが期待できる。
説明する。
量が酸化物換算で0.2wt%、単位格子寸法が約24
.58Aの安定化Yゼオライトを電気炉で空気雰囲気、
常圧下、5oorで10分間焼成することにより水熱安
定性に優れた結晶性アルミノケイ酸塩を得た。生成物を
分析したところ、Yゼオライトの主要なXI!Itパタ
ーンを示し、かつ下記の物性値を有するものであったっ
また、結晶性は原料の安定化Yゼオライト116係に対
し、ヒートン)ツク後では112%であった(結晶性低
下率3.54 )。細孔分布は第4図に示した。本触媒
をH7−1とする。
イト骨格内)13/全AAモル比 0.4単位格子
寸法、A 24.38アルカリ金属含
有量、wt% 0.2100A以上の細孔容積/全
細孔容積、係25実施例2 焼成を電気炉で空気雰囲気、水蒸気分圧0.5気圧、6
00Cで30分間で行った以外は、実施例1と同様の方
法で行った。生成物を分析したところYゼオライトの主
要なX線回折パターンを示し、かつ下記の物性値を有す
るものであった。また、結晶性は原料の安定化Yゼオラ
イト100冬に対し、ヒートショック後では90%であ
った(結晶性低下率10係)。細孔分布は、第4図と同
様であった。本触媒なHz−2とする。
7ゼオライト骨格内A!/全Alモル比 05
単位格子寸法、A 24.42アル
カリ金属含有量、wt% 0.2100Å以上の
細孔容積/全細孔容積、幅32(触媒ASBの調製) 得られた生成物の接触分解特性を評価するため、実施例
1.2で得られたH2−1またはHz−2を最終触媒中
の含有量が40w1%になるように、またカオリンを最
終触媒中の含有tが40wt4となるようにシリカゾル
に加えた。次いでこのスラリーをよく混合攪拌した後、
スプレードライヤーで乾燥微粒化した。それぞれを触媒
人、触媒Bとする。
代えて安定化Yゼオライトを用いた以外は、上記記載と
同様の方法で触媒を調製した。これを触媒Cとする。
−act 1vity Te5t )装置を使用1−
て、同一原料油、同−固定条件で触媒A−Cの接触分解
特性を試験した。試験に先立ち、各供試触媒は模擬平衡
化のため5ooCで6時間100係スチーム雰囲気下で
処理した。原料油には脱硫減圧軽油を使用し、試験条件
は下記の通りとした。試験結果を第2表に示す。
のであり、好ましい条件は本文中に記載した工業的な流
動接触分解装置とは必ずしも一致しない。
応器と触媒再生器とを持った循環式流動床度応装置であ
るベンチスケールプラントを使用して触媒A−Cの接触
分解特性を試験した。触媒はマイクロ活性試験の時と同
様に模擬平衡化を行った。原料油には脱硫減圧軽油を使
用し、試験条件は下記の通りとした。試験は触媒A、B
、Cにつき触媒/原料油4.7.9.5.12.5の条
件でそれぞれ行(・、得られた結果から、転化率684
を基準にし試験結果の比較を行った。試験結果を第3表
に示す。
量 = 607./ m i n第2表および第3弄
から明らかな通り、触媒A。
ず高オクタン価を示す。また、中間留分(LCO)の得
率が高く、かつ水素の発生およびコークの生成を抑制す
ることができた。そして本発明の炭化水素油の接触分解
法によtば、有用なガソリンおよびLPGが高い選択率
で得られ水素やコークの生成を抑制できるという顕著な
効果を示す。
熱性を下記の条件にて評価した。結果を第4表に示す。
スチーム100幅 時 間 ;1.Ohr 評価項目 : 上記時間経過後の@媒につ(・て、(1)単位格子寸法
の変化および、(2)ヘキサンのクラッキング反応にお
ける反応速度定数の変化をみた。
キサンを0.276 ’i、’m i nで5m1n、
触媒量0.3?、0.7?および1.0Pで流して行っ
たつ第4表の結果からヒートシラツク結晶性アルミノケ
イ酸塩は、s + o 2 /A −e 2 o 3値
がほぼ等しい安定化Yゼオライトに比してスチーミング
の利用が高くなっても、単位格子寸法およびヘキサンの
クラッキング反応速度定数の低下が小さく、水熱安定性
に優れて(・ることかわかる。
2図は安定化Yゼオライトの A)−MASNMHのス
ペクトルを示し、図中横軸は、標準物質である1(No
3)3のピークからのシフト値(ppm)を、継軸はス
ペクトル強度であり;第3図は、本発明の実施例1で得
られたヒートシラツク結晶性アルミノケイ酸塩の鋼に一
α線でのX線回折パターンであり、図中、1.2、およ
び3は最も強い回折を示す格子面間隔(d)のピークで
各々、14.1±02A、5.61±0、IA、3.7
2±0.IAであり;そして第4図は、本発明の実施例
1で得られたヒートシラ−Iり結晶性アルミノケイ酸塩
の細孔分布であり、図中横軸は細孔径を、継軸は細孔容
積を示す。
Claims (3)
- (1)(A)化学組成分析によるパルクのSiO_2/
Al_2O_3モル比が5〜15、(B)ゼオライト骨
格内Alの全Alに対するモル比が0.3〜0.6、(
C)単位格子寸法が24.45Å未満、(D)アルカリ
金属含有量が酸化物換算で0.02重量%以上1重量%
未満、(E)細孔分布において50Å付近および180
Å付近に特徴的なピークを示し、かつ100Å以上の細
孔容積が全細孔容積の10〜40%、(F)Yゼオライ
トの主要なX線回折パターン、を有することを特徴とす
る結晶性アルミノケイ酸塩。 - (2)SiO_2/Al_2O_3モル比が5〜15、
単位格子寸法が24.50以上24.70Å未満、アル
カリ金属含有量が酸化物換算で0.02重量%以上1重
量%未満である安定化Yゼオライトを600〜1200
℃の利用で5〜300分間、上記安定化Yゼオライトの
結晶化度低下率20%以下で焼成することを特徴とする
請求項1に記載の結晶性アルミノケイ酸塩の製造方法。 - (3)請求項1に記載の結晶性アルミノケイ酸塩と無機
酸化物マトリックスとの混合物を触媒として用いてガソ
リン範囲以上で沸騰する炭化水素混合物を接触分解する
ことを特徴とする炭化水素油の接触分解法。
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