JPH0633366B2

JPH0633366B2 - シリカアルミノ燐酸塩モレキユラーシーブ使用の中間留分製造方法

Info

Publication number: JPH0633366B2
Application number: JP63501351A
Authority: JP
Inventors: ジェイミラー，スチーブン
Original assignee: シェブロンリサーチカンパニー
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: CA1305936C; IN170517B; KR890700655A; DE3881971T2; DE3881971D1; KR950006550B1; AU599460B2; EP0297130B1; US4859312A; EP0297130A1; JPH01502273A; CN88100080A; WO1988005070A1; AU1227688A; CN1011593B

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景１．発明の技術分野本発明は、沸点約６００゜F以上の炭化水素に対して中
間留分の得率を最大にする水素化分解法に用いられる触
媒組成物に関する。特に、本発明は、特殊な型のシリカ
アルミノ燐酸塩モレキュラーシーブと水素化成分とから
成る触媒を、沸点約６００゜F以上の炭化水素原料と接
触させて、この原料から低流動点中間留分を選択的に製
造する水素化分解法及び異性化法に関する。

２．従来技術の説明水素化分解は、一工程プロセスとして或いは水素化脱硝
及び／又は水素化脱硫工程と組み合わせて多段工程プロ
セスとしても用いられるが、劣質原料を処理して品質向
上を図るため、又中間留分材を製造するためこれまで広
範囲に用いられてきた。長年にわたつて、多くの開発活
動がなされ、改良された分解条件及び触媒が見出されて
きた。多くの試験が行われてきたが、非晶質物質のみを
含有する触媒及び非晶質物質と混成したゼオライトを含
有する触媒を用いた試験であつた。

Ｘ型及びＹ型ゼオライトのような細孔径の大きい触媒
は、最も活性な水素化分解触媒であると現在では考えら
れている。しかし、高活性というのは、中間留分用分解
触媒の唯一必須の特性というわけではない。中間留分選
択性、つまり、約３００゜F〜約７２５゜Fの中間留分範
囲で沸騰する副製品への転化率も重要である。実際、ワ
ード（Ward）の１９７４年１０月１０日付米国特許第
３，８５３，７４２号に示される如く、ゼオライト触媒
は、中間留分選択性が比較的低いので、多くの商業的中
間留分水素化分解法では用いられていない。

また、中間留分は従来燃料油、例えばデイーゼル油、加
熱炉油として用いられている。これら中間留分の取扱及
び使用に便利なるためには、流動点が使用温度に実際的
に矛盾しないように出来るだけ低いのが望ましい。これ
らの製品の仕様には、流動点がある一定の最大値を超え
ないことという要求値があるのがしばしばである。ある
場合には、原料の流動点を低下させることを目的とする
処理工程に、これらの燃料留分をさらにかける必要も生
じる。流動点は、終留点を低くすることによつても低下
することができるが、この方法では得率を下げることに
なつてしまうのである。

オレツク（Oleck ）の１９８４年１２月４日付米国特許
第４，４８６，２９６号に示される如く、ゼオライト触
媒は水素化分解触媒に用いられてきており、留出油の使
用目的に合つた一つあるいはそれ以上の性質を有する留
分を提供するのは効果的であることは判つているが、こ
れらの触媒には、一般的には、優れた低温流動特性、特
に低流動点及び低粘度という特性を有する製品留分を提
供しないという欠点があるのである。

従来の技術では、これら中間留分の流動点を低下させる
ために、ＺＳＭ−５（米国特許第ＲＥ．２８，３９８
号）及びＺＳＭ−２３（欧州特許出願公告第００９２３
７６号）のような中間細孔径の選択性ゼオライトを用い
て、中間留分に対する独立した脱ろう工程を採用してき
ている。

妥当な粘度及び流動点特性を有する中間留分を製造する
技術の中で、他の方法としてはＸ型ゼオライト及びＹ型
ゼオライトのような細孔径の大きい炭化水素分解触媒及
びＺＳＭ−５（米国特許第３，７５８，４０２号）のよ
うな中間細孔径ゼオライト脱ろう触媒を用いて、炭化水
素原料を、連続操作で水素化分解と脱ろう反応に並列的
あるいは逐次的にかける方法が挙げられる。

これらの方法は、二つの欠点がある。第一の欠点は、流
動点が低下されると、粘度がおそらく許容限度以上に大
きくなつてしまうことである。第二には、この方法では
ろう分を軽質生成物（例えば、Ｃ_３〜Ｃ_４）へ分解して
しまうので、留出油得率を著しく低下させてしまうので
ある。ＰＣＴに基づいて１９８６年７月３日に公告され
た国際公開特許第ＷＯ８６／０３９４号には、単味のシ
リカアルミノ燐酸塩あるいはゼオライトアルミノケイ
酸塩のような従来的水素化分解触媒と組み合わせたシリ
カアルミノ燐酸塩から成る触媒を用いて、高オクタン価
ガソリンを製造する水素価分解法が開示されている。

上記のように、適当な粘度及び流動点を有する中間留分
を高い得率で製造するために使われる従来法において
は、多段工程及び／又は多種触媒を使用する必要があつ
た。

しかし、今や簡略化された工程でしかも一種の触媒で中
間留分を選択的に製造することが可能であることが発見
された。この方法では、中間留分は高得率で得られしか
も従来技術の方法に対比して流動点においても粘度にお
いても低下したものが得られる。

重質炭化水素油を水素化分解と同時に水素化脱ろうし
て、満足すべき流動点及び粘度を有する中間留分油を改
良された得率で製造することが可能になることが今や発
見された。この望ましい結果は、ＳＡＰＯ−１１または
ＳＡＰＯ−４１なるシリカアルミノ燐酸塩モレキユラー
シーブ成分、及び異性化反応を促進する白金またはパラ
ジユウム水素化成分を含有する触媒を使用することによ
つて得られる。他の従来型の金属、例えば、ニツケル、
タングステン、コバルト、モリブデン、又はこれらの金
属を組み合わせたもの、例えば、Ｃｏ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｗ
を白金またはパラジユウムとともに用いることも可能で
ある。

発明の要約本発明によれば、原料炭化水素の少なくとも９０％が約
６００゜F以上の沸点を有する炭化水素原料を水素化分
解および異性化して中間留分炭化水素を選択的に製造す
る方法が見出されたが、この方法は、 (a) ＳＡＰＯ−１１及びＳＡＰＯ−４１から成る群か
ら選択されるシリカアルミノ燐酸塩モレキユラーシー
ブ、及び白金およびパラジユウムから成る群から選択さ
れる少なくとも一つの水素化成分より成る触媒と該炭化
水素原料とを水素過分解条件下に接触させること、及び (b) 炭化水素流出油を回収すること、から構成され
る。この流出油について言及すると、約４０容量％を越
える部分が約３００゜F以上約７２５゜F以上で沸騰し、
０゜F以下の流動点を有しているのが好ましい。

本発明の方法に用いられるシリカアルミノ燐酸塩モレキ
ユラーシーブは、米国特許第４，４４０，８７１号に記
載されているので、その全文を参考文献として本明細書
に引用する。

好ましい実施態様は、ＳＡＰＯ−１１および白金または
パラジウム成分から成る触媒を用いる方法である。

本発明には多くの要因があるが、特に本発明は、沸点６
００゜F以上の炭化水素原料の水素化分解及び異性化反
応においてＳＡＰＯ−１１やＳＡＰＯ−４１のようなシ
リカアルミノ燐酸塩モレキユラーシーブ触媒を用い、白
金及び／又はパラジユウムのような金属を含ませると、
優れた流動点特性を有する中間留分が、全く予期せずに
高得率で得られる結果になるという本発明の発見に基づ
いている。

本発明の方法においては、炭化水素原料は、水素化分解
に好適な転化条件下に触媒と一緒に加熱される。この転
化工程の間、原料油中に存在している芳香族およびナフ
テン類は、脱アルキル、開環、分解及び水素化などの水
素化分解反応を受ける。原料中に存在している長鎖パラ
フイン類は、穏和な分解反応によつて、ＺＳＭ−５の如
き従来の脱ろうゼオライト触媒使用によつて得られる製
品に対比してより高分子量の非ろう質製品が得られ、同
時に、ある程度の異性化反応が起こるので、上記の分解
反応によつて流動点が低下するのみならず、更にｎ−パ
ラフインが異性化してイソパラフインになるから、低粘
度、低流動点製品となる液状物質が生成する。

ゼオライトＺＳＭ−５のような形状選択性触媒を用いる
脱ろうプロセスとは対照的に、本発明の方法では、得率
が改良され、粘度も十分に低く保たれる。後者は、低粘
度のパラフインの分解のみならず高粘度成分（例えば、
多環ナフテン類）の分解をも同様に包含する全量転化に
よつて確実に行われるのである。つまり、本発明の方法
においては、同時脱ろうと共に全量転化をも達成するこ
とが可能となる。また、部分的転化を行うことも可能で
あつて、流動点および粘度要求仕様を満足しながらも、
水素消費量において経済性を得ることができる。

総括すれば、本発明の方法によつて、生成物の５０重量
％以上が中間留分範囲の沸点を有する、流動点が改良さ
れた、そしてこの留分以下の沸点のガスや生成物の得率
の少ない、中間留分範囲物質の高選択性製造方法が達成
される。

図面の簡単な説明第１図は、米国特許第４，４４０，８７１号のシリカア
ルミノ燐酸塩の組成パラメーターを、ケイ素、アルミニ
ウム、及び燐のモル分率で示す三相図である。

第２図は、シリカアルミノ燐酸塩の望ましい組成パラメ
ーターを、ケイ素、アルミニウム、及び燐のモル分率で
示す三相図である。

第３図は、本発明の方法に用いられる結晶性シリカアル
ミノ燐酸塩触媒とサルフアイド化、共ゲル化ニツケル−
シリカ−アルミナ触媒とを、得率に関して比較するグラ
フである。

第４図は、本発明の方法に用いられる結晶性シリカアル
ミノ燐酸塩触媒とＺＳＭ−５触媒とを、得率に関して比
較するグラフである。

発明の詳説原料本発明の方法に用いられる原料は、軽油、コーカー塔底
留分、常圧残油、減圧塔々底油、脱れき減圧残油、ＦＣ
Ｃ塔底油、またはリサイクルオイルのような炭化水素
から成る。石炭、シエール、又はタールサンドから誘
導される油もこのようにして処理することが可能であ
る。この種の油は、一般に６００゜F（３１６℃）以上
で沸騰するが、本発明の方法は初留点４３６゜F（２６
０℃）を有する油にも用いることができる。原料の少な
くとも９０％が６００゜F（３１６℃）以上で沸騰する
のが好ましく、原料の少なくとも約９０％が７００゜F
（３７１℃）と約１２００゜F（６４９℃）との間で沸
騰するのが最も好ましい。これらの重質油は高分子量の
長鎖パラフイン類、及び大部分複環式化合物から成る高
分子量の環式化合物類から構成される。本発明の方法で
処理すると、複環式芳香族、ナフテン及びパラフイン化
合物は共に、ＳＡＰＯ含有触媒によつて分解され、中間
留分範囲の生成物が生成する。最初の原料中のパラフイ
ン成分の大部分もイソパラフインへ転化される。

本発明の方法は、高度にパラフイン性の原料に関して特
に使用価値がある。この種の原料では、流動点に最大の
改良を達成することが可能だからである。しかし、大抵
の原料はある程度の多環式化合物を含むものである。

本明細書において後で議論されるように、本発明の方法
の原料は、予め水素化精製及び／又は水素化処理されて
いて、本発明の方法にかけられる前にある程度水素化分
解されていたものであつても良い。

シリカアルミノ燐酸塩触媒組成物（ＳＡＰＯ）上記のように、本発明の方法は水素化分解と異性化との
要素を結合したものである。本発明の方法に用いられる
触媒は、酸性成分及び白金又はパラジユウム水素化成分
を有する。この酸性成分は、米国特許第４，４４０，８
７１号に記載のＳＡＰＯ−１１及びＳＡＰＯ−４１シリ
カアルミノ燐酸塩から成るが、このモレキユラーシーブ
の詳細及びその調製方法についてはこの特許を参照され
たい。この特許は全文参考文献として本明細書中に引用
する。

本発明の方法に使用するに好適なＳＡＰＯ−１１及びＳ
ＡＰＯ−４１シリカアルミノ燐酸塩モレキユラーシーブ
（ＳＡＰＯ）は、末端基共有の［ＳｉＯ_２］四面体、
［ＡｌＯ_２］四面体及び［ＰＯ_２］四面体［即ち、（Ｓ
ｉ_ｘＡｌ_ｙＰ_ｚ）Ｏ_２四面体単位］なる分子構造を有
し、白金又はパラジユウム水素化成分と一緒に組み合わ
されると、前述の原料を効果的なプロセス条件下に中間
留分へ転化する機能がある。

より詳しく説明すると、本明細書中でＳＡＰＯ−１１と
呼ばれるものは、［ＰＯ_２］、［ＡｌＯ_２］及び［Ｓｉ
Ｏ_２］四面体単位の三次元微細孔結晶骨格構造を有する
シリカアルミノ燐酸塩物質から成り、その単位実験式
は、無水塩基準で、ｍＲ：（Ｓｉ_ｘＡｌ_ｙＰ_ｚ）Ｏ_２ (1) （式中、“Ｒ”は内部結晶細孔系に存在する少なくとも
一つの有機構造規制剤を示し、“ｍ”は（Ｓｉ_ｘＡｌ_ｙ
Ｐ_ｚ）Ｏ_２１モル当たりに存在する“Ｒ”のモル数を示
しゼロ〜約０．３の値を有し、“ｘ”，“ｙ”，及び
“ｚ”はそれぞれ、ケイ素、アルミニウム及び燐のモル
分率を示す。）で表示される。該モル分率は、第１図の
三相図に示される、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥにて囲まれ
る組成領域内、あるいは望ましくは、第２図の三相図に
示される、点ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅにて囲まれる組成領
域内にある。該シリカアルミノ燐酸塩は、以下の第１表
に示されるｄ−間隔（合成品及び仮焼品）を少なくとも
含む特徴的な粉末Ｘ線回折パターンを有する。ＳＡＰＯ
−１１が合成品の形である時には、“ｍ”が０．０２〜
０．３の範囲にある値を有するのが好ましい。

これまでに粉末Ｘ線回折データが得られた合成品ＳＡＰ
Ｏ−１１組成物は全て、以下の第２表に示される一般化
パターンの範囲にあるパターンを有する。

本明細書でＳＡＰＯ−４１と呼ばれるものは、［Ｐ
Ｏ_２］、［ＡｌＯ_２］及び［ＳｉＯ_２］四面体単位の三
次元微細孔結晶骨格構造を有するシリカアルミノ燐酸塩
物質から成り、無水塩基準のその単位実験式は、ＳＡＰ
Ｏ−１１に対する式(1) と同じであり、次のとおりであ
る。

ｍＲ：（Ｓｉ_ｘＡｌ_ｙＰ_ｚ）Ｏ_２ (1) （式中、“Ｒ”は内部結晶細孔系に存在する少なくとも
一つの有機構造規制剤を示し、“ｍ”は（ＳｉＡｌ
Ｐ）Ｏ_２１モル当たりに存在する“Ｒ”のモル数を示し
ゼロ〜約０．３の値を有し、“ｘ”，“ｙ”，及び
“ｚ”はそれぞれ、ケイ素、アルミニウム及び燐のモル
分率を示す。）で表示される。該モル分率は、第１図の
三相図に示される、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥにて囲まれ
る組成領域内、あるいは望ましくは、第２図の三相図に
示される、点ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅにて囲まれる組成領
域内にある。該シリカアルミノ燐酸塩は、以下の第３表
に示されるｄ−間隔（合成品及び仮焼品）を少なくとも
含む特徴的な粉末Ｘ線回折パターンを有する。ＳＡＰＯ
−４１が合成品の形である時には、“ｍ”が０．０２〜
０．３の範囲にある値を有するのが好ましい。

これまでに粉末Ｘ線回折パターンが得られた合成品ＳＡ
ＰＯ−４１組成物は全て以下の第４表に示される一般化
パターンの範囲にあるパターンを有する。

ＳＡＰＯに対する単位実験式は、「合成品」基準で表示
することもできるし、又は「合成」ＳＡＰＯ組成物が、
ある後処理工程、例えば、仮焼工程にかけられた後の形
で表示することもできる。本明細書の中での「合成」な
る術語は、水熱結晶化の結果として生成したＳＡＰＯ組
成物を定義するものとして使用する。ただし、このＳＡ
ＰＯ組成物は、存在する揮散成分を除去するための後処
理にかけられる前のものである。後処理されたＳＡＰＯ
に対する“ｍ”の実際の値は、多くの要因（特定のＳＡ
ＰＯ、構造規制剤、ＳＡＰＯから構造規制剤を除去する
ための後処理の能力という意味での後処理の過酷度、Ｓ
ＡＰＯ組成物の用途、等々を含む）に支配され、“ｍ”
の値は合成ＳＡＰＯに対して定義された値の範囲に収ま
つている。もつとも、後処理工程において処理ＳＡＰＯ
に構造規制剤が添加されないかぎり、後処理されたＳＡ
ＰＯの“ｍ”の値は一般に合成されたままのＳＡＰＯの
それよりも小さい。仮焼又は後処理された形のＳＡＰＯ
組成物は、“ｍ”の値が一般には約０．０２未満である
ことを除いて、式(1) で表示される実験式を有するのが
一般的である。例えば、長時間（１時間以上）高温の空
気中で焙焼するというような十分に過酷な後処理条件下
では、“ｍ”の値はゼロ（０）になり得るが、何れにし
ろ構造規制剤、Ｒは通常の分析法では検出不能である。

上記のシリカアルミノ燐酸塩は、一般にケイ素、アルミ
ニウム及び燐の反応性物質源、及び一つ又はそれ以上の
有機構造規制剤から構成される反応混合物から水熱結晶
法を用いて合成される。必要に応じては、アルカリ金属
の反応混合物に存在させてもよい。反応混合物は、好ま
しくは不活性プラスチツク材、例えばポリテトラフルオ
ロエチレンで内張された圧力容器に入れて密閉され、少
なくとも約１００℃の温度、好ましくは１００℃〜２５
０℃の温度にて、好ましくは自動的にきまる圧力にて、
通常２時間〜２週間の間加熱され、シリカアルミノ燐酸
塩生成物の結晶が得られる。ＳＡＰＯ組成物の合成には
必ずしも必須というわけではないが、一般に反応混合物
の緩やかな撹はん及び／又は生成ＳＡＰＯあるいは立体
的に類似の組成物の種晶の反応混合物への添加を行う
と、結晶化が容易になる。生成物は便利な方法、例えば
遠心分離又はろ過によつて回収される。

結晶化後にＳＡＰＯを分離し、水で洗浄し、空気中で乾
燥することが出来る。水熱結晶化の結果として、合成し
たばかりのＳＡＰＯは、その生成のために採用した少な
くとも一形態の構造規制剤をその内部結晶細孔系内に保
持している。一般には、構造規制剤は分子種であるが、
原子の立体的配置に関する考慮が許す限りは、少なくと
も幾つかの構造規制剤が電荷バランス用カチオンとして
存在することが可能である。一般に構造規制剤は非常に
大きいので生成ＳＡＰＯの内部結晶細孔系の中を自由に
通り抜けることはできず、構造規制剤を熱的に劣化する
ために約２００℃〜７００℃の温度でＳＡＰＯを仮焼す
るような後処理方法によつてか、あるいはＳＡＰＯから
少なくとも一部の構造規制剤を除去する他の後処理方法
によつてこの構造規制剤を除去することができる。ある
場合は、ＳＡＰＯの細孔が十分に大きく構造規制剤の通
過を許容することもあるが、こんな場合はゼオライトの
場合に行われているような従来的脱着操作によつてこの
構造規制剤の完全除去あるいは部分除去を行うことがで
きる。

ＳＡＰＯは、ＳＡＰＯ組成物の生成を妨げない程度の少
量のアルカリ金属カチオンを有する反応混合物から生成
されるのが好ましい。ＳＡＰＯ組成物は、アルカリ金属
カチオンが存在していても生成するが、このような反応
混合物は一般には好ましくはない。酸化物のモル比で表
現すると、次の全組成を有する反応混合物が好ましい。

ａＲ_２Ｏ：（Ｓｉ_ｘＡｌ_ｙＰ_ｚ）Ｏ_２：ｂＨ_２Ｏここで、“Ｒ”は構造規制剤、“ａ”は“Ｒ”が効果的
な濃度となるように十分大きな値を有し、ゼロ（０）よ
り大きく約３までの範囲、“ｂ”は０〜５００の値、
“ｘ”，“ｙ”，及び“ｚ”はそれぞれ、ケイ素、アル
ミニウム及び燐のモル分率、ｘ，ｙ，及びｚは各々少な
くとも０．０１の値を有する。反応混合物は、ケイ素源
が実質的に存在しない状態で少なくとも一部の反応性ア
ルミニウムと燐源とを一緒に混合し、しかるのちに、ア
ルミニウムと燐源とから成るこの得られた反応混合物と
ケイ素源とを一緒に混合することによつて生成されるの
が好ましい。ＳＡＰＯがこの方法によつて合成される時
には、式(1) における“ｍ”の値は一般に約０．０２以
上である。

アルカリ金属カチオンの存在は好ましいものではない
が、反応混合物中に存在するときには、ケイ素源が実質
的に存在しない状態で少なくとも一部の各反応性アルミ
ニウムと燐源とを先ず混合することが望ましい。この手
順を用いると、ケイ素とアルミニウム源とから成る高度
に塩基性の反応混合物に燐源を添加するという不具合が
避けられる。

ＳＡＰＯが生成される反応混合物には、一つ又はそれ以
上の有機の構造規制剤が含まれている。これらの構造規
制剤は、アルミノケイ酸塩の合成にこれまで使用が提唱
されてきたものなら大抵は使用可能である。構造規制剤
には、周期律表の第ＶＡ群の少なくとも一つの元素、特
に窒素、燐、ひ素及び／又はアンチモンが含まれている
のが好ましく、窒素又は燐が含まれているのがより好ま
しく、そして窒素が含まれているのが最も好ましい。こ
の構造規制剤には、少なくとも一つのアルキル、アリー
ル、アラルキル又はアルキルアリール基が含まれてい
る。この構造規制剤には、炭素原子１〜８個が含まれて
いるのが望ましいが、炭素原子８個より多い数が構造規
制剤に含まれていても良い。含窒素構造規制剤が好まし
く、例えばアミン及び第４級アンモニウム化合物がそう
であるが、後者は一般式Ｒ′_４Ｎ（式中、各Ｒ′はアル
キル、アリール、アルキルアリール、又はアラルキル
基、Ｒ′がアルキル基であるときはＲ′には炭素原子１
〜８個以上含まれているのが好ましく、Ｒ′がアルキル
基でないときはＲ′には６個より多い炭素原子が含まれ
ているのが好ましいのは本明細書にて前述した通りであ
る。）にて表示される。ポリマー性の第４級アンモニウ
ム塩、例えば［（Ｃ₁₄Ｈ₃₂Ｎ_２）（ＯＨ）_２］_ｘ（式
中、“ｘ”は少なくとも２の値を有する。）も採用する
ことが可能である。モノ−、ジ−、及びトリ−アミン、
並びにこれらの混合アミンも単味にてあるいは第４級ア
ンモニウム化合物と又は他の構造規制剤と組み合わせ
て、構造規制剤として採用可能である。

代表的構造規制剤、燐、アルミニウム、及びケイ素源、
並びに詳細なプロセス条件は、米国特許第４，４４０，
８７１号に、より詳細に記載されているので、その全文
を参考文献として本明細書に引用する。

ＳＡＰＯ−１１及びＳＡＰＯ−４１シリカアルミノ燐酸
塩モレキユラーシーブが、本発明の方法に用いられる時
には、少なくとも一つの白金又はパラジユウム水素化成
分とまぜあわせて用いられる。非貴金属、例えばタング
ステン、バナジウム、モリブデン、ニツケル、コバル
ト、クロム、及びマグネシウムも選択的にはこの触媒に
添加しても良い。これらの金属、例えばコバルト−モリ
デン、コバルト−ニツケル、ニツケル−タングステン又
はコバルト−ニツケル−タングステンを白金又はパラジ
ユウムと組み合わせたものも多くの原料に対して有用で
ある。上記一つの金属の量は、モレキユラーシーブの約
０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％の
範囲である。モレキユラーシーブへ触媒活性の金属を導
入する技法は多くの文献に開示されているが、活性触媒
生成のための先在金属導入法及びモレキユラーシーブ処
理が好適である。例えば、シーブ調製時のイオン交換、
含浸または閉鎖がそうである。例えば、米国特許第３，
２３６，７６１号、第３，２２６，３３９号、第３，２
３６，７６２号、第３，６２０，９６０号、第３，３７
３，１０９号、第４，２０２，９９６号、及び第４，４
４０，８７１号を参照されたい。これらの特許は、その
全文を参考文献として本明細書に引用する。

本発明の方法に使用される水素化金属とは、一つ又はそ
れ以上の金属でその元素状態にあるもの、またはその硫
化物あるいは酸化物ならびにこれらの混合物の状態にあ
るものを意味する。触媒の技術の分野では習慣的に行わ
れているように、活性金属と言う時には、そのような金
属が元素の状態で存在することは当然として、更に上記
のように酸化物あるいは硫化物の状態にて存在すること
までを包含するものであるが、活性金属が実際に存在す
る状態の如何にかかわらず、金属の濃度は元素の状態に
在つたものとして計算される。

シリカアルミノ燐酸塩触媒の物理的な形態は、採用され
る触媒反応器の種類によつて決まり、粒子あるいは粉体
の形でもよいが、適当な触媒−反応物間の接触をうまく
行わせるべく、流動層反応に用いるには通常シリカ又は
アルミナバインダーで使用に便なる形状（例えば、大
きな塊）、あるいは錠剤、果粒、球、ペレツトなどの制
御された形状に固められるのが望ましい。この触媒は、
流動床触媒としても、固定床あるいは移動床にも使用す
ることが可能であり、また一段あるいは多段反応にも用
い得る。

ＳＡＰＯ−１１及びＳＡＰＯ−４１モレキユラーシーブ
は、温度及び他のプロセス条件に耐える他の物質と複合
することが出来る。このような支持母体（マトリツク
ス）としては、活性物質、非活性物質、天然ゼオライ
ト、合成ゼオライト、並びに粘土、シリカ及び金属酸化
物のような無機質が挙げられる。後者の無機物質は天然
のものでも、あるいはゼラチン様沈澱物であるゾルまた
はゲルの形態でもよい。非活性の物質は、好適にも希釈
剤として機能して脱ろうプロセスにおいて転化の量を制
御するので、反応速度を制御する他の手段を用いずとも
生成物を経済的に得ることができる。このシリカアルミ
ノ燐酸塩は天然の粘土、例えば、ベントナイトやカオリ
ンにまぜあわせることができる。これらの物質、つまり
粘土や酸化物などは部分的には触媒に対する結合剤とし
て機能する。良好な圧壊強度を有する触媒を提供するこ
とが好ましいが、それは石油精製の場合触媒が手荒く取
り扱われることが多いからである。このような手荒な取
扱のために触媒は粉体状物質に砕ける傾向にあり工程上
の問題を引き起こす。

本発明の触媒に混合させ得る天然の粘土としては、モン
モリナイト及びカオリン族が挙げられるが、これらの族
にはサブベントナイトが含まれる。カオリンは通常デイ
キシー、マクナミー、ジヨージア及びフロリダ粘土など
と呼ばれているものであるが、主な鉱物成分はハロイサ
イト、カオリナイト、デイツカイト、ナクライト、又は
アナウキサイトである。繊維性粘土、例えばハロイサイ
ト、セピオライト及びアタプルジヤイトも支持剤として
使用できる。このような粘土は、採鉱されたままの未処
理状態でも、あるいは始め仮焼した後に酸処理または化
学修飾して用いることもできる。

上記の物質の他に、この触媒に多孔質無機酸化物マトリ
ツクス剤及びマトリツクス剤混合物を複合させることが
できる。これらマトリツクスとしては、シリカ、アルミ
ナ、チタニア、マグネシア、シリカ−アルミナ、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、チタニア−ジル
コニア、並びに三元組成物としてシリカ−アルミナ−ト
リア、シリカ−アルミナ−チタニア、シリカ−アルミナ
−マグネシア及びシリカ−マグネシア−ジルコニアが挙
げられる。このマトリツクスは、共ゲルの形態であつて
もよい。

望ましい実施態様では、最終製品である触媒は複合剤で
あつて、シリカアルミノ燐酸塩、白金又はパラジユウム
水素化金属成分及び無機酸化物マトリツクスから成る。
好ましいシリカアルミノ燐酸塩は、ＳＡＰＯ−１１であ
り、好ましい金属成分は白金であり、そして好ましい支
持母体はアルミナである。このシリカアルミノ燐酸塩モ
レキユラーシーブと耐火酸化物とをまぜあわせるには、
極めて多くの方法がある。例えば、モレキユラーシーブ
に酸化物のヒドロゲルを十分まぜあわせた後に、所望な
らば部分的に乾燥して押出成形あるいはペレツト化して
所望の形状の粒子に成形することができる。別法として
は、耐火酸化物をモレキユラーシーブの存在の下に沈澱
させることもできる。これは、アルミン酸ナトリウムま
たはケイ酸ナトリウムのような耐火酸化物の前駆耐の溶
液のpHを増加させることによつて達成される。このよう
にまぜあわされた混合物は、次いで所望のように部分的
に乾燥され、錠剤化、ペレツト化、押出成形化などをさ
れた後、例えば、６００゜F（３１６℃）以上、通常８
００゜F（４２７℃）以上の温度にて仮焼され得る。共
ゲル化するにあたつては、細孔径が大きい支持母体を生
成するプロセスが、細孔径が小さい支持母体を生成する
プロセスより好まれる。

プロセス条件本発明の方法に用いられる触媒は、優れた安定性、活性
及び中間留分選択性を発揮するけれども、所望の転化率
を達成しながら一方では好ましくない低沸生成物を最小
に抑えるためには、反応条件をうまく選択しなければな
らない。これらの目的を満たすに必要な条件は、触媒の
活性と選択性、及び沸点範囲並びに有機窒素や芳香族含
有量及び構造などのような原料の特性に支配される。こ
れらは、更に総括的活性、つまり一パス当たりの転化率
と選択性との間の極めて判断力を有する妥協にも支配さ
れる。例えば、これらの系は、一パス当たり７０、８
０、あるいは９０％もの転化率のような比較的高い転化
率で操作することができる。しかし、転化率が高くなる
と、一般に選択性は低下する。従つて転化率と選択性と
の間において、ある妥協がなされなければならない。所
望の目的を達成するために反応条件を上手くバランスさ
せるということは、当技術分野の通常の技能の一部であ
る。

反応温度は一般に約５００゜F（２６０℃）超え、通常
は約６００゜F（３１６℃）、好ましくは６００゜F（３
１６℃）〜９００゜F（４８２℃）の範囲である。水素
添加量は、バーレル当たりの標準立法フイート単位で少
なくとも約４００、通常は約１，０００〜１５，０００
の範囲である。反応圧力は、２００psig（１３．７バー
ル）を超え、通常は約５００〜約３０００psig（３２．
４〜２０７バール）の範囲である。液時間空間速度は約
１５未満で、好ましくは約０．２〜約１０の範囲であ
る。

総括の転化速度は、主として反応温度及び液時間空間速
度によつて制御される。しかし、選択性は一般に反応温
度に逆比例する。選択性は一定の転化率では空間速度を
低下してもそれほど影響されない。逆に、選択性は高圧
にしたり、水素転化速度を高くすると通常改良される。
従つて、一定の原料を所定の製品に転化するための最も
好ましい条件は、幾つかの異なつた温度、圧力、空間速
度及び水素転化速度にて原料の転化し、これらの各変数
の効果を相関し、総括的転化率と選択性との間の最良の
妥協を協力することによつて得ることができる。

プロセス条件は、以下のように選択すべきである。即
ち、総括転化率が、一パス当たり沸点約７２５゜F（３
８５℃）以下の生成物を少なくとも約４０％、好ましく
は少なくとも約５０％生成することに相当するようにす
る。中間留分選択性は、生成物の少なくも約４０％、好
ましくは少なくとも約５０％が中間留分範囲であつて、
好ましくは約７２５゜F以下で約３００゜F以上の沸点で
あるようにする。このプロセスでは、沸点３００゜F
（１４９℃）〜７２５゜F（３８５℃）の中間留分生成
物への一パス当たり転化率水準を約５０％以上に維持す
ることが可能である。本発明の方法で得られる中間留分
流出物の流動点は、約０゜F以下で好ましくは−２０゜F
以下である。

本発明の方法は、一段の水素化処理工程で操作すること
が可能である。また、本発明の方法は、二段法水素化分
解スキームの第二段目の工程としても使うことが可能で
ある。この場合、第一段目では窒素と硫黄が原料から除
去され、次いで中間留分生成触媒に接触される。本発明
の方法が第一段として運転される場合には、この中間留
分生成領域にても原料を脱硝、脱硫し、更に、第二段目
に同じ触媒あるいは従来的水素化分解触媒を使い、より
効率的に運転することが可能で、その結果、他のプロセ
ス構成より多い中間留分が全体として生成される。

原料の窒素含有量本発明書に記載のプロセスは、原料が有機窒素（含窒素
不純物）を、例えば有機窒素数千ppm （重量）も含有す
る時にも、有効に使用することが可能であるが、原料の
有機窒素含有量が５０ppm （重量）未満、より好ましく
は１０ppm （重量）未満であることが望ましい。原料が
有機窒素を１０ppm （重量）未満しか含まない時には、
活性と触媒サイクル（各再生間あるいはスタートアツプ
と最初の再生との間の期間）の点で特に優秀な効果が経
験されている。この事実は、当技術分野においては驚く
べき事である（例えば、米国特許第３，８９４，９３８
号を参照されたい）。

原料の硫黄含有量原料中の有機硫黄（含硫黄不純物）の存在は、原料の所
望の水素化分解に、例えば、活性と触媒寿命の点では悪
影響を与えないようである。実際、有機硫黄を含む原料
の水素化脱硫は大部分顕著な同時進行的反応である。し
かし、得られた生成物は、一般には、生成物流における
硫化水素とオレフイン系炭化水素との相互反応の結果と
して少なくともある程度のチオール及び／又はチオエー
テルを含有する。従つて、本明細書に記載のプロセスに
使用する前に原料を水素化精製あるいは水素化処理し
て、有機硫黄及び窒素を含有する化合物を共に少なくと
も除去しておくことが、好ましい場合もあるであろう。

前段での水素化脱硝は、モレキユラーシーブ含有触媒で
反応器中で行うこともできるが、好ましくは別個の反応
器の中で行うことができる。別個の水素化脱硝反応器を
用いる時、例えば、ＮＨ_３のような蒸発し易い軟質ガス
生成物を、モレキユラーシーブ含有触媒を内蔵する反応
器の前段で除去することが好ましいこともある。同一の
反応器で水素化処理を行う場合には、活性水素化脱硝触
媒の一層あるいはそれ以上の層の下流にモレキユラーシ
ーブ含有触媒を配設するものとする。一本の反応器で行
う時には、原料がモレキユラーシーブ含有触媒層に達す
る前に原料の有機窒素を１０ppm （重量）以下に低下さ
せるに十分な水素化処理条件下に運転することが好まし
い。水素化脱硝触媒の量対モレキユラーシーブ含有触媒
の量は、広い範囲で変わり得る。例えば、約０．１対１
〜２０対１で、好ましくは少なくとも０．２対１であ
り、より好ましくは少なくとも０．５対１である。この
比は、(a)原料の有機窒素含有量、(b)前段水素化処理触
媒の水素化脱硝及び水素化分解活性度、及び(c)所望の
総括水素化分解度のような因子に支配される。

前段の水素化処理触媒は、水素化脱硝及び水素化分解活
性を有する従来的触媒なら何でもよい。例えば、参考文
献として本明細書に引用されている米国特許第３，４０
１，１２５号を参照されたい。一般に、このような水素
化触媒は、多孔質複合剤もしくはアルミナ、シリカ、マ
グネシアのような無機マトリツクス酸化物で、遷移元素
特に元素周期律表のVIＢ族又はVIII族の元素のような一
つ又はそれ以上の水素化成分を含有している。ケミカル
ラバー社（chemical Rubber Company ）刊行の化学及び
物理便覧（Handbook of Chemistry and Physics ）第４
５版を参照のこと。VIＢ族及び／又はVIII族又は他の遷
移金属は、金属、酸化物、又は硫化物として存在可能で
ある。水素化処理触媒は、また金属、酸化物、又は硫化
物として存在している、燐、チタン及び当技術分野に周
知の他の金属のような促進剤を含有し得る。前段の水素
化処理触媒は、シリカアルミノ燐酸塩成分を含有する必
要はない。本発明に用いられるのに好適な代表的な前段
の水素化処理触媒は、非晶質シリカ１０〜３０重量％、
非晶質アルミナ２０〜４０重量％、VIＢ族金属酸化物、
例えばＷＯ_３、１５〜３０重量％、VIII族金属酸化物、
例えばＮｉＯ、５〜１５重量％、及び促進剤酸化物、例
えばＴｉＯ_２２〜１５重量％を含有する。この水素化処
理触媒は、約３０〜２００オングストロームの範囲の平
均細孔径、及びグラム当たり少なくとも約１５０平方メ
ートルの表面積を有するのが至当である。

さて、本発明の改良された方法を、実施例によつて説明
するものとするが、これら実施例が、請求の範囲を含む
本明細書に記載の本発明を制限するものと解釈してはな
らない。

実施例実施例１Ａ．比較例水素化脱硝された減圧軽油を、Ｎｉ７．７１重量％及び
Ｗ１９．４重量％含有のサルフアイド化、共ゲル化ニツ
ケル−タングステン−シリカ−アルミナ触媒上にて水素
化分解した。条件は、触媒温度６７０゜F、反応圧力２
２００psig、液時間空間速度（ＬＨＳＶ）１．３、及び
一回通過の水素量８ＭＳＣＦ／バレルであつた。７００
゜F以下の転化率は５６重量％であつた。因みに、転化
率％は、次式で定義される。

液生成物は、次の範囲、つまり、Ｃ_５−２３０゜F、２
３０−２８４゜F、２８４−４８２゜F、４８２−６９８
゜F、及び６９８゜F＋にて沸騰する留分に蒸留された。
６９８゜F−留分の得率は第３図に示されるが、これに
よると３６重量％なるデイーゼル油得率を示す。このデ
イーゼル油留分の分析は以下の第６表に示されるが、＋
５゜Fなる流動点を示す。

Ｂ．ＳＡＰＯ−１１を以下に記載のように調製して、Ｘ線回
折分析法で同定した。より特定的には、８５％Ｈ_３ＰＯ
_４１１５．６ｇをＨ_２Ｏ５９ｇに添加した。この溶液
に、アルミニウムイソプロキシド（［ＣＨ_３）_２ＣＨ
Ｏ］_３Ａｌ）２０４．２ｇを緩やかに添加して均一にな
るまで混合した。Ｈ_２Ｏ８ｇをルドツクス（Ludox ）
ＡＳ−３０（３０％シリカ水溶液ゾル）６０．２ｇへ添
加し、この混合物を上記の液に緩やかに添加して均一な
るまで混合した。次に、ジ−ｎ−プロピルアミン４５．
６ｇを緩やかに添加して、再び均一になるまで混合し
た。合成は、オートクレーブにてテフロン瓶の中で１５
０℃にて５日間かけて行つた。

仮焼されたシーブの無水モル組成は、以下の通りであつ
た。

０．２ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３：Ｐ_２Ｏ_５このシーブを３５％カタパル（catapal ）アルミナで結
合し、 1／10インチの押出成形品とした。この押出成形
品を空気中で４時間２５０゜Fにて乾燥し、次いで４５
０゜Fで２時間そして１０００゜Fで２時間焼成した。次
いでＰｄ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２の水溶液を用いて
０．５重量％Ｐｄを細孔充填法によつて、この押出成形
品に担持した。この触媒を２時間２５０゜Fにて乾燥
し、次いで空気中で４５０゜Fで２時間そして９００゜F
で２時間焼成した。次いでこの触媒を２４〜４２メツシ
ユに粉砕し、７５０゜F、２２００psig、１．０ＬＨＳ
Ｖ、及び８ＭＳＣＦ／ｂｂｌなる一回通過Ｈ_２量の条件
下に上記実施例の原料を水素化分解して沸点７００゜F
以下の転化率４４重量％を得た。生成物の得率を第３図
において比較例の触媒の得率と比較すると、４８２−６
９８゜F沸点のデイーゼル油得率は７重量％だけ高いこ
とが示される。このデイーゼル油留分の分析は以下の第
６表に示されが、−４０゜Fなる流動点を示す。

Ｃ．実施例Ｂの触媒を、７５０゜F、１．３ＬＨＳＶ、２２
００psig、及び８ＭＳＣＭ／ｂｂｌなる一回通過Ｈ_２
量の条件下に実験し、沸点７２５゜F以下の転化率４７
重量％を得た。デイーゼル油の終留点（ＥＰ）は６９８
゜Fから７２５゜Fまで伸びたので、デイーゼル油の得率
が更に１１重量％増加したことになつた。ＥＰが高くな
つたにかかわらず、流動点は依然として極めて低かつ
た。（−５０゜F）。このデイーゼル油留分の分析は以
下の第６表に示される。

実施例２ＳＡＰＯ−１１を上記実施例１Ｂにおいてもう一回量調
製した。これは、仮焼後、次の無水モル組成を有してい
た。

０．４ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３：Ｐ_２Ｏ_５これを押出成形品に成形し、Ｐｄ０．５重量％を担持
し、上記の実施例１Ｂの触媒と同様に仮焼した。次いで
この触媒を用いて、同じ減圧軽油を水素化分解した。た
だし、７００゜F、２２００psig、１．３ＬＨＳＶ、及
び８ＭＳＣＦ／ｂｂｌなる一回通過Ｈ_２量の条件下に
沸点７２５゜F以下の転化率６０重量％を得た。生成物
の得率は、第７表に示されるが、上記実施例１Ｃの低い
転化率より少し低めのデイーゼル油得率を示している。
４８２−７２５゜Fデイーゼル油の流動点は−５５゜Fで
あつた。

実施例３ＳＡＰＯ−５を米国特許第４，４４０，８７１号に記載
のように調製して、Ｘ線回折分析法で同定した。仮焼シ
ーブの無水モル組成は、以下の通りであつた。

０．２ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３：Ｐ_２Ｏ_５このシーブをカタパルアルミナとともに押し出し成形
し、ＰｄＯ．５重量％を担持し、上記の実施例１の触媒
と同様に仮焼した。次いでこの触媒を用いて、１．３Ｌ
ＨＳＶ、２２００psig、及び８ＭＳＣＦ／ｂｂｌなる
一回通過Ｈ_２量の条件下に同じ減圧軽油を水素化分解し
た。７７５゜Fにて、沸点７２５゜F以下の転化率５１重
量％を得た。生成物の得率は、第８表に示される。４８
２−７２５゜Fデイーゼル油留分の流動点は＋４８゜Fで
あつた。

実施例４低流動点中間留分を得るために水素化分解におけるＳＡ
ＰＯの独特性を更に示すために、＋１００゜F流動点潤
滑油（第９表）を１ＬＨＳＶ、２２００psig、及び８
ＭＳＣＦ／ｂｂｌなる一回通過Ｈ_２量の条件下に＋３
０゜F流動点潤滑油へと脱ろうする次の二つの触媒を試
験した。

(a) ３５％カタパルアルミナで結合されたＺＳＭ−
５に、白金０．８重量％を担持した。

(b) ３５％カタパルアルミナで結合されたＳＡＰＯ
−１１に、白金１．０重量％を担持した。

第４図の示すところは、ＺＳＭ−５触媒は原料を脱ろう
するけれども、実質的には３５０−８００゜F液状油を
生成せず、ただ大部分Ｃ_３−３５０゜F留分を生成した
だけであつた。一方、ＳＡＰＯ−１１触媒は、沸点が３
５０−８００゜Fの範囲の液体を主として生成した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素原料の少なくとも９０％が約６０
０゜Ｆ以上の沸点を有する該原料を、水素化分解及び異
性化することによって、選択的に中間留分炭化水素を製
造する方法において、 (a) [PO₂]、[AlO₂]及び[SiO₂]四面体単位の三次元微細
孔結晶骨格構造を有するシリカアルミノ燐酸塩モレキュ
ラーシーブであって、その単位実験式が無水塩基準で、 mR:(Si_xAl_yP_z)O₂ （式中、“R”は内部結晶細孔系に存在する少なくとも
一つの有機構造規制剤を示し、“m”は（Si_xAl_yP_z）O₂
１モル当たりに存在する“R”のモル数であってゼロ〜
約0.3の値を有し、“X”，“Y”，“Z”はそれぞれ、ケ
イ素、アルミニウム及び燐のモル分率を示し、該モル分
率は明細書の第１図の三相図に示される点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ及びＥにて囲まれる組成領域内にある）で表示され、
該シリカアルミノ燐酸塩が明細書の第１表に示される粉
末Ｘ線回折パターンを有するＳＡＰＯ−１１及び第３表
に示される粉末Ｘ線回折パターンを有するＳＡＰＯ−４
１からなる群から選択されるシリカアルミノ燐酸塩モレ
キュラーシーブ、及び白金およびパラジウムから成る群
から選択される少なくとも一つの水素化成分より成る触
媒と該炭化水素原料とを水素化分解解条件下に接触させ
ること、及び (b) 炭化水素流出物の約４０容量％を超える部分が約
３００゜Ｆ以上約７２５゜Ｆ以下で沸騰し、そして０゜
Ｆ以下の流動点を有している該炭化水素流出油を回収す
ること、から構成されることを特徴とする、前記方法。
【請求項２】シリカアルミノ燐酸塩がＳＡＰＯ−１１で
あることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】水素化成分が白金であることを特徴とする
請求の範囲第１項及び第２項に記載の方法。
【請求項４】水素化成分がパラジウムであることを特徴
とする請求の範囲第１項及び第２項に記載の方法。
【請求項５】水素化成分が、モレキュラーシーブの重量
基準にて０．０１％〜１０％の範囲で存在していること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項６】該プロセスが、約２６０℃〜４８０℃の温
度、約２００psig〜約３０００psigの圧力、約０．１時
^-1〜２０時^-1の液空間速度、及び４００〜１５，０００
標準立方フィート／バーレルの水素循環量にて行われる
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項７】該触媒が、更に無機酸化物の支持母体から
なることを特徴する請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項８】該支持母体がアルミナであることを特徴と
する請求の範囲第７項に記載の方法。
【請求項９】該触媒が更にニッケル、コバルト、モリブ
デン、又はタングステン成分、又はこれらの金属を組み
合せたものから成ることを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の方法。
【請求項１０】該供給原料が、軽油であることを特徴と
する請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１１】該供給原料が、窒素として計算される、
含窒素不純物の含有量約１０容量ppm(重量)以下を有す
ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１２】該供給原料が、石油系流出物、溶剤脱れ
き残油、及びシエールオイルから成る群から選択される
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１３】転化された製品の５０重量％をを超える
部分が、約３００゜Ｆ〜約７２５゜Ｆにて沸騰すること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１４】該触媒が、炭化水素原料が水素化処理条
件下に活性水素化脱硝触媒と接触される反応領域の下流
側に充填されていることを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の方法。
【請求項１５】該水素化脱硝触媒が、該触媒と共に一塔
の反応器に充填されていることを特徴とする請求の範囲
第１４項に記載の方法。