JPH06501876A - 流動クラッキング触媒の物性及び触媒特性を改良する方法 - Google Patents

流動クラッキング触媒の物性及び触媒特性を改良する方法

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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】 流動タラノキング触媒の物性及び触媒特性を改良する方法発明の背景 上−発匪立肢歪分上 二の発明は、流動タラノキング触媒(FCC)の製造方法に関する。特にこの発 明は、噴霧乾燥に先立って酸またはアルカリに安定な界面活性剤を成分流に添加 することによって、ゾル基剤の流動タラノキ/り触媒の製造方法に関する。
2 ″ ′の言 触媒の製造業者は、触媒製造のコストを低く抑える方法を絶えず探しめている。
通常、触媒製造者は、効率の良い装置もしくは処理量が高く維持費が低い装置を 製作するため、またはゼオライト、結合剤、粘土もしくは添加アルミナの利用率 を向上させるため、原料もしくはユーティリティー施設にかかるコストを低減さ せる工程を探求している。これら要因のすべてか、触媒にかかる直接の製造コス トに影響を及ぼす。
天然ガスなどのニネルギーのコストは、噴霧乾燥機に対する供給スラリーの固体 レベルを上昇させる工程面でこの業界に喚起を促してきた。一連の工程で供給固 体レベルが高まるほど、噴霧乾燥工程のための天然ガスの費用はいっそう低くな る。年間25.000〜60.oooト/を生産する触媒製造施設では、固体が 2%増加するごとにかかる毎年百方トルを超える費用に対して数十万トルの節約 を達成し得る。
触媒製造業によって、ゾル結合剤クラノキノグ触媒産生において固体レベルを上 昇させる多数の工程が開発されきた。成功に至らなかった一つの一般的な方法は 、固形分が約70?oの粘土のスラリーにa縮ケイ酸ナトリウムを直接添加する ものであり、この方法では、希釈水の一部は、約125〜133%の5i02の ケイ酸ナトリウム所要濃度を調節するために必要であって、粘土スラリー水によ って供給される。
適切なケイ酸塩濃度を得るために、少量ではあるが有量量ではないプロセス水が 、スラリー水の方法とともに今なお必要である。
流動タラノキング触媒を製造するだめの−C8S工程−では、5i02のパ−セ ントと1.て表されるケイ酸塩の適性濃度を得るために、濃縮ケイ酸ナトリウム 、ハイソリッドのカオリンスラリーおよびプロセス水を用いた粘土/ケイ酸塩/ スラリーを製造する連続様式が関与する。得られた粘土/ケイ酸塩/スラリーは 、12.5%のH2SO4および30%のAl2O3などの酸性化みょうばん流 に対して連続的に測定される1通常、両者の流れは、遠心ポンプまたは高剪断低 容量ミキサー中に同時に供給され、使用可能な結合剤が得られる9次いで、混合 装置からの排出量を、ゼオライトの計量流に対して、場合によっては、仕上がっ た触媒に望まれる官能価に応じたアルミナ流に対して連続的に測定される。
C8S工程によって触媒を製造しようとする当業者の試みの結果、一般には、摩 耗抵抗が小さく嵩密度が低い触媒物質が得られてきた。これら2つの望ましくな い特性は、生産コストの節約につながるが 市販品としては非拮抗触媒といえる 。
ブランク(Plank)およびロジンスキー(Rosinski)の米国特許第 3.140.249号、第3.140.253号 第3,210.267号、第 3,271,418号、第3.436,357号および第3゜459.680号 には、分子ふるい型のクランキング触媒が開示されている0世界的規模の石油精 製産業は 1960年代初期にこれら触媒の使用を速やかに採用した、非晶質シ リカ/アルミナを基材とする触媒に比較して、これら触媒は、ガソリンの収率で 有意な増大をもたらすとともに、ゼオライト含有触媒を用いて得られるコークス 選択性が向上していたからであった。
最初の分子ふるい型クランキング触媒には、シリカ/アルミナ(比率2.5〜3 0)とともに希を類金゛萬安定化ホージャサイトが含まれていた。こnら初期の 配合物は、ゼオライト/分子ふるいと 従来クランキング触媒として単独で使用 されていた非晶質ンリカ/′アルミナおよび粘土/合成ゲル物質との単純な混合 物であった。一般に、これら触媒の分子ふるい成分は、噴霧乾燥に先立ってゲル スラリーに添力11されていた。触媒の収率が増加し、その操作性に利点がある ために、初期にみられたこれら触媒の素早い成功の結果は、高いシリカ/アルミ ナ比とともに分子ふるいを含む流動クランキング触媒を必要とする石油精製産業 が生まれた。これら触媒は、分子ふるいに対して5に近い値のシリカ/アルミナ 比を与えた。二の比によって、触!&如二は、優れた熱安定性および静水熱安定 性がちたらされる。こういった要求は、米国特許第3.844.973号に開示 された技術など70年代中期に導入された高温再生技術、および米国特許第4. 072.600号に記載された添加剤など流動クランキング触媒の再生用燃焼促 進添加剤のほぼ同時期の開発によって、いっそう刺激された。
精製産業によってこれらの技術が受け入れられるには、クラッキング活性の高い 維持能すなわち「安定性」とともに、高いシリカ/アルミナすなわち「ホウジャ サイト型」比の分子ふるいを有する触媒が要求される。こういった要求は、その 触媒が用いられる際のいっそう厳しい操作条件による。
ガソリンから鉛を除去する現在の方法は、高シリカ/アルミナ比の分子ふるいに 対する世界的要求をさらに支えるものとなっている。こういった要求は、高シリ カ/アルミナ比の分子ふるいを超安定Y、すなわちLISY物質として知られる 修飾型に転換することによって、触媒的に得られるガソリンオクタン価の向上に よるものである。Yゼオライトの超安定型は、それが触媒中に取り込まれる前に Yゼオライトのナトリウム型(ホウジャサイト)に転換されることによって達成 可能である。また、触媒粒子の全体は、微小球自体内でホウジャサイトのin  5itU転換を生じる条件下で処理可能である。出発物質のNaYゼオライトの シリカ/アルミナ比が高いほど、結果的にex−situまたはin 5itu のいずれかで製造される超安定Y物質の品買および性能がより高まる。この現象 は、ユニオンカーバイド社から商品名LZ210として販売されている分子ふる いでも注目されている。
米国特許第3.425.956号を含めて、分子ふるい型の触媒を製造するため の工程を記載する多数の特許がある。米国特許第3,867.308号では、ゼ オライト促進触媒を製造する際の、シリカ−ゾル型結合系の用途が開示されてい る。米国特許第3.957,689号には、みょうばん緩衝シリカ−ゾルが開示 されている。これらの触媒は、結合系の「ゾル技術」に基づくものであり、より 硬くより高密度の触媒に対する多大な要求に応じて開発された。そして、環境に 関する規制が石油精製産業に課せられているが、こういった触媒は、さらに厳し さをよすその規制に見合うものである。これらの特許は、この領域での技術の大 半を占める典型的なものである。
ゾル結合+Tt媒を導入する二とによって、密度および硬度が有意に向上した触 媒が得られる。しかし、これらの触媒を走査型電子顕微鏡(SE〜1)によって 検査17てみると、はぼすべての微小球流動り→ソキング触媒粒子は「ブローさ −ル」すなわち空洞領域を有する二ビが分かった。この領域のために、FごC操 作中に粒子は2一つ以上・D・」\さな断片により破壊しやすくなる。触媒粒子 がFCC操作中に破壊する場合 小さな粒ヱ断片は、再生装置の煙道ガス排気筒 からほと人、ど即座に失れれる1粒子の破壊が装置の反応器側で起きるならば、 スラリー油の流れは、 「微粉」と称される触媒ギス[・で過負荷となる。二の 状況から、FCC装置の操作の全面的な停止を起二ニー得る。F(l′l:S操 作のこういった停止は、産物の損失と不意J)維持費の両面によって 製油所に 極めて高いコストを強いる。触媒粒子における「ブローホール」の発宇は、触媒 の製造工程の変化によって現象させる二とができる。これらの工程の変化は、必 ずしも容易または経済的ではなく、「ブローホール」の発生を防げない。
この産業:よ、 「ブローホール」tなわち空洞領域に有意差のない微小球粒子 を有する触媒を産生する有効的かつ経済的な方法を欠いている。
−凱り盟I 忙発明は、流動クラ2ノキンで触媒の製造π法に関する。この方法は、粘土粒載 支びlrイ酸すトリウム粒子のスラリーに有効量の酸安定性触媒又はアルカリ安 定性触媒をj++えることを含む、二の方法は次いで、ゾルバインダーを形成巳 、粒子を噴霧乾燥することを含む1次いで乾燥した粒子が触媒製品に形成される 。
ス1旦竺岑f説朋 図I A及び図+8は、ンリカーアルミアヅル型バインダー系によって提供され る典型的な触媒粒子の形態を示す写真平版である。
図11 A及び図JIBは、粘土スラリーにフルオロ炭化水素(f 1uoro hydrocarbon)界面活性剤を加えることによって製造される触媒粒子 の形態を示す写真平版である。
1111A及びIIIIBは、粘土スラリーに酸安定性界面活性剤を加えること によって製造される触媒製品の写真平版である。
図IVY及び図IVBは、粘土スラリーに酸安定性界面活性剤を加えることによ り製造される触媒製品の写真平版である。
λ呼子群弧ふ1朋 本発明は流動クラッキング触媒の製造方法に関する。この方法は、粘土粒子及び ケイ酸ナトリウム粒子のスラリーに有効量の酸安定性触媒又はアルカリ安定性触 媒を加えることを含む、この方法は次いで、ゾルバインダーを形成し、粒子を噴 霧乾燥することを含む、久いで乾燥した粒子が触媒製品に形成される。
本発明の好ましい管線は、米国特許第3,957,689号に記載されているよ うに、酸性化ミョウバンで緩衝したシリカゾルバインダー系によってもたらされ る1本発明の方法により、界面活性剤を用いないことを除いて同じ方法で製造し た触媒と比較して、有意に改善された形態、選択性及び耐摩耗性を有する流動ク ラッキング触媒が提供される。
本発明に用いられるシリカゾルは、典型的にはシリカヒドロシルを用いて行われ る。シリカヒドロシルは、公称12%の固形分を含み、これは約10%のシリカ と、ゾルを緩衝する酸性化ミョウバン由来の約2%のアルミナとから成る。はと んどの用途において好ましい界面活性剤は、約50〜約11000pp、すなわ ち約0.005%〜約0.1%の非常に低い濃度で有効である。この界面活性剤 の濃度は、流動クランキング触媒の製造方法にとってコスト的に有利である。
望ましい酸安定性界面活性剤はRfCH2CH2SO2(X) (ただし、R2 はF (CF2−CF2 ) 3−eを表し、XはH又はNH4を表す)で表さ れる。酸安定性界面活性剤は、最終的なスラリー化及び噴霧乾燥の前に、全ての 成分流に加えることができる。もっとも、触媒欠削の単一成分に、最終触媒2. 5トン当たり約1ボンド(907kg当たり0.45kg)の割合で添加するこ とにより、従来方法で調製した触媒に比べて改善された耐摩耗性及び触媒選択性 が得られる。酸安定性界面活性剤又はアルカリ安定性界面活性剤を用いることに より、触媒粒子中の「ブローホールJ (”blow−holes”)の発生を ほぼ完全に抑えることができる。この改良は、写真平版である図IA−IVBか ら明らかである1本発明に従って製造された触媒粒子をミクロトーム分析により 、それ自体が微小球状である個々の成分粒子が従来品に比べて良く分散している ことがわかる0本発明は、より優れた密度特性及び高度特性を有する触媒を提供 する。
酸安定性界面活性剤は、流動タラツキング触媒の製造工程におけるいずれの成分 流にも加えることができる。しかし、噴霧乾燥の前に界面活性剤を全ての成分流 に加えることによって、触媒性質が最も大きく改善される。アルカリ安定性界面 活性剤は、ゾルバインダーを形成する前に粘土及びケイ酸ナトリウムスラリーに 添加される。
酸安定性界面活性剤を用いる方法は、本願発明者らによる先の出願の主題である 9本願発明者らはまた、流動クランキング触媒製造工程における粘土及び希ケイ 酸ナトリウムスラリーを、シリカゾルの形成に先立って、先の出願で開示したも のと同様な陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性剤と混合することができること をも見出した。
陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性剤は、強アルカリ性環境下において安定で ある。デュポン社からZonyl FSAの商品名で市販されているものが、本 発明において好ましく用いられるアルカリ安定性界面活性剤である。粘土−シリ カゾルバインダースラリー製剤は非常に酸性である。ゼオライト及びアルミナス ラリーのような他の触媒成分は、粘土−シリカゾルバインダーの形成後、単独で 又はまとめて他の陰イオンフルオロ炭化水素界面活性剤で処理することができる 。
第2の陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性剤は、pH約30の比較的強い酸性 環境下において安定である。第2の陰イオンフルオロ炭化水素界面活性剤を用い ることにより、最終的な触媒の耐摩耗性がさらに改善される。好ましい方法では 、全ての成分を完全に混合した後の、噴霧乾燥機に供給するスラリーに酸安定性 界面活性剤が加えられる。好ましい酸安定性界面活性剤は、Zonyl TBS の商品名でデュポン社から市販されている。
本発明の本質的な特徴は、粘土とケイ酸ナトリウムスラリーを混合した後、ゾル バインダーを形成する前にアルカリ安定性界面活性剤をこのスラリーに加えるこ とである。あらゆるアルカリ安定性界面活性剤は本発明において満足な結果をも たらす、好ましい界面活性剤はフルオロ炭化水素界面活性剤である。
本発明は、酸安定性界面活性剤の組合せを用いる方法を包含し、この場合1つの 界面活性剤は特異的イオン性物質として機能し、他の界面活性剤は非イオン性ブ ロックコポリマーとして機能する。イオン性界面活性剤、特にフルオロ炭化水素 界面活性剤は他の界面活性剤に比べて高価である。これらの界面活性剤を組合せ ることにより、フルオロ炭化水素界面活性剤の使用量を減らすことができ、それ でいてフルオロ炭化水素界面活性剤のみを用いて製造した触媒と比較して、同程 度の耐摩耗性向上効果を得ることができる。
好ましいアルカリ安定性界面活性剤は、コスト的に有利な非常に低い濃度、すな わち約50〜loooppm、すなわち約0.O○5〜約5〜1%で有効である 。好ましい界面活性剤はR−CH2CH2−SC2(X) (ただし、RはF( CF2−CF2 ) a−eを表し、XはH又はNH4を表す)で表される化学 構造を有する。酸安定性界面活性剤は、最終的なスラリー化及び噴霧乾燥の前に 、全ての成分流に加えることができる。もっとも、触媒製剤の単一成分に、最終 触媒2.5トン当たり約1ポンドの割合で添加することにより、従来方法で調製 した触媒に比べて改善された耐摩耗性及び触媒選択性が得られる。
本発明に用いられる界面活性剤の濃度は有意に変えることができる。流動クラッ キング触媒の物理的及び触媒的性質を改善することができるのに十分であって、 これらの性質に悪影響を与えないあらゆる界面活性剤濃度を採用することができ る。適当な界面活性剤の濃度は噴霧乾燥品5kg当たり0.25gないし4gで ある。界面活性剤の望ましい濃度は、噴霧乾燥品5kg当たり1〜2gである、 より高い濃度の界面活性剤を用いても、得られる製品の特性は比例的には改善さ れない。
酸安定性界面活性剤、特に陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性剤を工程中のス ラリーに加えることにより、ゾルバインダーを用いる流動クラッキング触媒の物 理的及び触媒的性質が有意に改善される。得られる触媒は、実質的に「ブローホ ール」がないという劇的に改善された粒子形態を有する。 「ブローホール」が ないことにより、触媒硬度及び耐摩耗性が改善される。さらに、微小球状の触媒 粒子の形態にある、モレキュラーシーブ、粘土及びアルミナのような種々の成分 材料の分散性が改善され、その結果、界面活性剤を加えないことを除いて同じ組 成で同じ条件下で製造した触媒と比較して、優れた活性及び選択性が得られる。
陰イオン性界面活性剤は酸−ゾル系において最も有効な界面活性剤であるが、陰 イオン性界面活性剤と陽イオン性界面活性剤の組合せもまた有効である。具体的 な態様として、陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性剤を酸安定性非陰イオン性 ブロックコポリマーと組合せることを挙げることができる1通常、粘土1トン当 たり約iポンド程度が用いられる。これよりも多くの量を用(1で、触媒の触媒 的及び選択的性質を最大にすることができる。
界面活性剤が触媒製造系において機能するメカニズムははっきりとはわからない 、l1er、 Ra1ph K、、 ”The colloidal Chem istry of 5ilica and 5ilica狽■刀h C0 rnell 1lniversity Press、Ithica、 N、Y、 (1955)にはpHが30なc1シ5.0であるシリカゾルのデータが開示さ れている。ゾル粒子上の電荷は、著者らGニよれば、高いpHでは中性かられず かに陰性であると信じられる。pH4〜7の間では、ゾルは非常に不安定であり  瞬間的にゲル化する傾向にある。陰イオン性界面活性剤がシリカシルミでル上 の電荷を直ちに強い陰性に変え、それによってゾルのゲル化又は重合化に対する 安定性が大きく高められることもあり得るにれは、シリカゾルが非常に安定であ ることが知られている、強アルカリ域にpHを変えるのと同じ効果を有する。不 発明による最大の耐摩耗性は、噴霧乾燥の前(両全での成分が単一のスラリーに 組み合わされる前に全ての成分流を処理することにより得られる。全ての成分を 噴霧乾燥機の供給タンクに加えた後、界面活性剤をこれに加えることによっても 改善された耐摩耗性がもたらされる。
本発明において促進添jD荊として用いられるボロテクトシリケート(poro teCtosilicates)は、天然及び合成材料の、酸素以外の原子の集 まりから一般的に成る結晶性フレームワーク構造を有し、そのそれぞれは酸素原 子を共有した四面体により囲包されており、精密に規定された孔構造を有してい ることにより特徴づけられる。望ましい結晶性多孔性テクトシリケート添加剤は 、ロジンスキーらの米国特許第4,521.298号に記載さnている。好まし い態様及び下記の実施例の全てにおいてホージャサイトが用いられている。もつ とも、多くのゼオライト及びモレキュラーシーブが本発明に用いるのに適当であ る。ユニオンカーノくイド社により市販されているアルミニウムーリンーオキシ ド(ALP○)及びシリカ−リン−オキシド(SAP○)もまた本発明に用いる のに適当である。
本発明に用いるのに適当な促進添加剤は、アルミノシリケート類、ガロシリケー ト頚、フェロシリケート類、ボロシリナート類、クロモシリケート類、アルミノ ゲルマネート類、フォスフオシリケード類及びガロアルミノシリケート類を包含 する。促進添加剤はアルミノシリケートであり得るが アルミニウムはその一部 又は全部がガリウム、鉄、ホウ素、リン、クロム又はこれらの混合物で置換され てもよく、あるいは全部排除されてもよい、ケイ素はその一部又は全部がゲルマ ニウムに置き換わってもよい。
方法の第1工程は、硫酸アルミニウム又は「ミョウバンコシリカゾル成分の調製 である。この工程において 約0. 4〜約0.46kgのミョウバンを適当な 反応器中で17〜1.8kgの水に溶解する。この溶液に約0.28〜029k gの濃硫酸を加える。二の酸性化溶液を室温まで冷却し、約12.4重量%の二 酸化ケイ素を含むケイ酸ナトリウムを定常的に攪拌しなから冊える。ケイ酸塩の 添加は、得られるスラリーのpHが約2.8ないし約3.05になるように調整 される。
方法の第2段階では、粘土スラリーが調製される。カオリン粘土を、固形分が約 70%となるように水に加え、スラリーを調製する。ビロリン酸四ナトリウムと ポリアクリル酸ナトリウムのような分散剤を加えることによって粘土を分散させ る。
ゼオライトスラリー及びアルミナスラリーの濃度は変えることができる。望まし い水性スラリーは約70%の固形分を有する粘土スラリーであり、これを二酸化 ケイ素濃度が約124重量%になるようにケイ酸ナトリウムに加えて粘土−ンリ ケードスラリーを調製する。このスラリーを酸性化硫酸アルミニウム又はミョウ バンに9口える前に アルカリ又は酸安定性界面活性剤をまず粘土−シリケード スラリー(C3S)に加える。最も望ましい界面活性剤は、アルカリ環境下にお いてのみ安定な界面活性剤である。アルカリ安定性界面活性剤は市販されている 。
粘土−シリケードスラリーを次いで、先に調製したミョウバン溶液に定常的な攪 拌下で加える。粘土−シリケードスラリーは、得られるスラリーのp+−tが約 28から305になる量加える。
方法の第3工程ではゼオライトスラリーか調製される。望ましくはホーン4−+ イトを、スラリーの固形分1度が約30%になるように水に加える。スラリーの pHは約45〜約48になるように20”o@酸で調製する。ケイ素対アルミナ 比か約5であるあらゆるホーンヤサイトを用いることかできる。商品名PQVa  l for C!〕 300 63で市販されているホーンササイト1−.満 足な結果を与える。
次に、乾燥アルミナ粉末を、固形分濃度か約20〜25重量OOI:なるように 水に加えてスラリーを調製する。二のアルミナスラリーを、既に混合タンクに入 っている他の成分に加えて最終噴霧乾燥スラリーを調製する。
本発明において、いずnかの成分スラリーに界面活性剤を加えることが重要であ る。界面活性剤の添加は好ましくは第3工程にお乙・て行われるか、個々の1又 は2以上の成分スラリーのいずれにも加えることかでき、また、全ての他の成分 が組み合わされた後に加える二ともてきる。界面活性剤は使用前にストック溶液 から希釈する二とか好まし2く、約1重量0℃濃度の溶液として加えることか好 ましい。
本発明の最終工程は噴霧乾燥工程である。噴霧乾燥は、スラリーを乾燥させるた めの乾燥操作として周知てあtつよく確立されているものであるっこの操作は、 スラリーを従来の噴霧乾燥機に供給することによ−フで行う二とかできる。望ま しい乾燥は、1分間当たり1万回転の噴霧器ホ・イール速度で操作される一回転 ホイール噴霧器、・を採用した噴霧乾燥機にスラリーを供給することにより得ら れる。
噴霧乾燥機は好まし・:は入口温度約500°F、出1]温変杓250’Fて操 作される。
噴霧乾燥後で、得られた触媒1こついてのあらゆる理化学9′j試験を行う市に 、でオライドに伴う→−)・弓ウニ及び・・イ、シーの添加に起因する吸音され た塩を除かなければならなし)。ハイ、グーを除去するための1つの方法;=、 七オライドの一前交換」 じpre−exchange’ )である3す1]の 方法では、シリカ/゛ル、/1)カーアルミナ′ノル又はアルミナグルのような 低ナトリウム含量!・イ、7゛−を用いでアンモニウム塩又は若生塩溶液での洗 浄没び 又:;交換を避けるっしかしながら、通常の商業的操作では 触媒製剤 の機能を害さない程度にまでナトリウム濃度を下げるために、洗浄、交換及びし ばしば1000〜1100 Fでの中間的焼成が必要である。
粘土−シリケードスラリー適当な界面活性剤を加えることにより、これが単独の 添加であっても、他の界面活性剤を他の成分又はスラリー流に加えることと組み 合わされた場合であっても、従来の方法により製造された触媒と同等の物理的性 質を有する触媒が得られる。さらに、ゼオライト、アルミナ、酸ミョウバン又は 噴霧乾燥機供給タンクに第2の界面活性剤を加えることにより、より優れた物理 的性質を有する触媒が製造される。全てのこれらの態様の触媒的応答は、触媒に 対する産業基準と同等である1本発明の経済的利益は、触媒活性又は選択性を犠 牲にするものではない。
この技術を、(1)カオリナイト及びフラー土着しくは「モンモリロナイト」、 (2)カオリナイト及びメタカオリンスは(3)カオリナイト及び焼成カオリナ イト若しくは「ムライト若しくはイ°ンシビエント(incipient)ムラ イト−スピネル」のような粘土混合物に適用することにより、使用中の摩耗価( attrition value)が改善された流動クランキング触媒が得られ る。これらの触媒は、改善されたクラッキング能力を有し、>JlやVのような 金属混入物及びイオウ混入物が多いガスオイル供給物に対して極めて貴重である 。
この技術はまた、流動クラッキング触媒添加物にも適用することができる9例え ば、典型的な流動クラッキング触媒製荊中のホージャサイト成分を、15〜25 %の、ASM Oの商品名で市販されているような、ペンタシルゼオライトと交 換することにより実質的に改善された耐摩耗性を有するオクタン添加剤が得られ る。これらの型の添加剤は従来の流動クラッキング触媒を製造するのに比べて高 価であり、従って、精製業者が使用するのによりコスト高であるので、改善され た耐摩耗性によってもたらされるより長い単位保持時間の故に、このような添加 剤を用いることによって精製業者の全触媒コストが有意に改善される。
図Iないし図nは、酸安定性界面活性剤を用いて又は用いずに製造した流動クラ ンキング触媒の異なる倍率での走査電子顕微fi(SEM)写真平版である。特 定のフルオロ炭化水素界面活性剤を用いた実施例のものも含まれている。これら の写真平版の粒子は 、25%Yヤナトリウムゼオライト 23%シリカ、lO ?9アルミづ−及び12%粘土をシリカゾル型バインダーを用いて製剤したもの である図1 、A及び図IBは、二の一般的な型のバインダー系の典型的な形態 を示す3圧倒的多数の粒子は「ブローホール」を有しており、いくつかのものに ついては薄い膜性状も容易に認識できる。二の粒子試料は1213の補正摩耗指 ¥1(Corrected 、AttritiOn Index)及び23のF J耗率(八しtrition Rate)を有していた図IIA及び図NBは、 特定の酸安定性フルオロ炭化水素界面活性剤を粘土スラリーに加えた場合の粒子 形状に対する効果を示す、3M社よりFC−95の商品名で市販されているフル オロ炭化水素界面活性剤を、2442gの粘土当たり1g加えた。写真平版を観 察すると、 「ブローホール」がほぼ完全にないことがわかる。さらに、破壊さ れた粒子により、本発明によってより均一な固体粒子が提供されることが示され た。二の試料の摩耗性は、補正摩耗指数が239であり、摩耗率が0.48であ った。
Zonyl TBSの商品名で市販されている界面活性剤を同じ濃度に添加した 粒子についても同様な結果が得られる。これら2種類の界面活性剤は同様な形態 をもたらすが Zonyl TBSを用いた方がより均一な粒子が得られた。
この結果は開口部が小さいこと及び粒子の殻が厚いことから明らかである9図】 II A及び図III Bはこの界面活性剤を用いた場合の結果を示す。
図I V A及び図IVB1.t、Zopyl ”、BS(7)添加量を粘土2 442g当タリ2gに増やした製品について得られた結果を示す、写真平版は、 粒子に「ブローホール」がほぼ完全に存在せず、その結果、薄い殻形態も有さな いことを示している。この試料の摩耗データは補正摩耗指数が132であり、摩 耗率が0.26であった。
本発明は望ましい流動クランキング触媒並びに望ましい水素添加分解及び水素処 理触媒並びに非触媒的若しくは分離型材料を提供する0本発明の他の顕著な利益 は、流動クラッキング触媒及び添加剤の製造に用いるのと同−又は類似の酸化物 成分を含む種々の無機酸化物系に基づく結合セラミックス及び超電導製剤中の個 々の成分粒子の粒径の制御及び改善されたランダム化を包含する1本発明は。
通常の加工方法において、個々の成分の電荷分布が、製造される最終材料の一体 性及び機能性を損なうあらゆる系を改善することができる1本発明を適用するこ とにより、個々の成分粒子の電荷分布が変化し、′4られる材料の一体性及び機 能性が改善される。
触媒粒子のゼオライト含量は、本発明により、触媒粒子の一体性を大きく損なう ことなく50%のレベルまで増やすことができる。50%のゼオライト含量を存 する触媒製剤におけるこの技術は、商業的施設中で操作することができる触媒の 製造を可能にする。より多量の又は1若しくは2以上の界面活性剤の組合せによ り、産業界で現在用いられている標準的触媒製剤と同等な耐摩耗性を達成するこ とができる。以下に記載する実施例は商業施設で操作可能である。
災施刊 以下の実施例は本発明を示すものである。実施何重ないし4は親出願で開示した のと同様な、酸安定界面活性剤を用いた本発明の方法を示すものである。実施例 5ないし12はアルカリ安定性界面活性剤を用いた本発明の方法を示すものであ る。
以下の比較例及び実施例では、本発明の具体例を記載する際に「実験No、 J と言う語を使用する。この語の使用は、便宜上のものであり、実際の製造操作の 番号又は本発明が完全に実施されたことを示すものではない。
一般的操作 以下の一般的操作を本発明の比較例及び実施例において用いた。
1、噴霧乾燥した材料260〜270gを140〜160 F(60〜71℃) に加熱した800〜lo00mlの水中でスラリー化した。
2、スラリーは、プフナーろうと中で脱水した。
3、約140−160gの硫酸アンモニウムを1300〜1600gの水に溶解 することによって硫酸アンモニウム溶液を調製した。フィルターケーキを、14 0〜160 F(60〜71℃)に加熱した約1600gのこの溶液ですすいだ 4、次いでフィルターケーキを、140〜160 F(60〜71℃)に加熱し た10100−l400の水ですすいだ。
5.フィルターケーキを再スラリー化し、得られたスラリーのpHを記録した。
6、loogの最終触媒当たり2gの若生塩化物六水塩を含む、若生塩化物六水 塩溶液を加えることにより着生交換を完了した。最終触媒は1%の着生酸化物を 含んでいた。pHは4.7〜50に調整し、この値に約10分間維持した。
7、スラリーはブフナーろうと中で脱水し、140〜160 F(60〜71’ C)に加熱した約1200m1の水ですすいだ。
8、フィルターケーキを450 F (232℃)で乾燥し、次いで、乾燥粉末 を1000 F (538°C)で1時間焼成した。
乾燥後、最終触媒を、以下の試験のために調製した。
9、工程1ないし4を繰り返した。生成物を、140〜160 F(60〜71 ℃)に加熱した1800mlの水で洗浄した。
10、フィルターケーキを450 F (232℃)で4時間乾燥し、触媒製品 を回収した。
上述した方法は、オーシュサイト及び着生含有触媒を調製するために用いた。
この新規な方法はまた、非晶質ゲル系触媒を製造するために用いることもできる 槽上を含まない触媒を製造する場合には、槽上交換工程が除かれる。工程8にお ける焼成温度は、製造される水素Y触媒の型に応じて1000〜1500 F( 538〜816°C)の温度範囲で行うことができる。
摩耗試験操作 以下の操作を比較例及び実施例において触媒の摩耗性を評価するために用いた摩 耗性試験は、米国特許第4,010,116号に記載されたものと類似している 。測定操作は次のとおりである。
■、触媒試料をマンフル炉中で1000 F (538°C)で1時間焼成する 。
2、焼成した触媒試料45.0gを栓付き容器中で5gのボと混合し、振って触 媒を湿らす0次いで試料を約15分間放冷する。
3、湿らせた触媒を、既に確立された低空気流速度すなわち約1.5リットル/ 分で摩耗管に入れる。
4、試験空気流速9リットル/分を確立する。
51時間後、細粒回収シンプル(thimble)を素早く新しい回収シンプル と交換し、回収された細粒の重さを測定する。
6、工程5を1時間間隔で所望の期間行う、実施例では3時間行い、これを通常 行われている5時間の値に外挿した。
7、 1時間のデータをプロットするか又はコンピュータープログラムに入れ、 以下に記載する3つの摩耗パラメーターを得た。結果は、以下のパラメーターで 示されている。
摩lJJ欠■A」D−(5時間での) この値は、ちょうど5.0時間後に細粒 回収シンプル中に回収された細粒の総量を重量%で表したものである。ちょうど 1時間間隔に対応せずに行った回収データは、グラフ的に又は線形回帰により補 正した。このパラメーターは、商業操作における短時間触媒損失の指標である。
硬い触媒は7以下の、A Iを有する。12以下の値を有するものが商業的に許 容できるU この指数は、1時間から5時間の間に生成する細粒の率を1時間当 たりの重量%で表したものである。このパラメーターは商業的流動クラッキング 触媒施設における。摩耗に基づく触媒の長期的損失の指標である。一般的に1. 0以下の値が望ましい。
NJMM (遮断)これは、試験の時間Oにおいて発生した細粒の量である。こ のパラメーターは、もとの噴霧乾燥触媒中に存在した細粒(0〜20μm)の量 を示す、従って、これは、新たに触媒を加えた際に商業施設から直ちに失われる 細粒の量を示す。
I″I″ CAI これは摩耗指数から初期細粒を引いたものである。これは試 験に供された元の試料中の0〜20μmの物質の量を補正したものである炊較立 込 酸安定性又は他の界面活性剤を加えない触媒の製造酸/ミョウバンンリカゾルバ インダーの調製以下の成分を、以下に示した比率で混合することにより酸/ミョ ウバン溶液を調製した。0.454kgの硫酸アルミニウムを1.79kgの水 とよく混合した。この混合物を、全ての硫酸アルミニウムが溶解されるまでよく 攪拌した。硫酸塩が溶解した後、0.029kgの95〜98%硫酸を加えた。
この溶液を使用前、少なくとも86F(30°C)まで冷却した。この酸性化ミ ョウバン溶液を高剪断混合ポンプにポンピングし、同時に、12.4重量%のシ リカを含むケイ酸ナトリウムの流れを混合ポンプ中にボンピングした。ケイ酸塩 の流速は、混合ポンプ中でのあるpHを達成するように調製した。すなわち、混 合ポンプから排出されるもののpHが2.80〜3.05になるようにケイ酸塩 の流速を調整した0通常、この望ましいpH範囲を達成するために、ケイ酸塩と 酸性化ミョウバンの流速を31にする必要があった。
粘土スラリー カオリン粘土を、オーハウス(0°Haus)の湿度天秤で測定した際の固形分 濃度が70%のスラリーにした9分散剤としてのTSPPとポリアクリル酸アト リウム(NaPa)及びスラリー形成水を次の比率で用いた。すなわち、10% の濃度に予め熱水に溶解したTSPPo、24%、及びNaPa0.25%(空 気浮遊粘土の重量基準)0分散剤をまずスラリー形成水に加え、次いで乾燥粘土 を高剪断攪拌下に加えた。
1、上述のように、酸/ミョウバン及びケイ酸ナトリウムから成るバインダー溶 液を調製した。
2、必要量のバインダーを高剪断攪拌下で混合タンクに移した。混合物の温度及 びpHを記録した。
3、上述のようにして調製した粘土スラリーの必要量を高剪断混合タンクにD口 えた。混合物の温度及びpHを記録した。
4、乾燥ゼオライト粉末を固形分濃度が30%になるように水に加えてスラリー 化し、該スラリーのpHを208も硫酸で45〜4.8に調整した。このスラリ ーを次いで高剪断混合タンクに加えた。温度及びp l(f!:記録した。我々 はPQValfor CP 300−63乾燥ゼオライト粉末が適当であること を見出した。
5 乾燥アルミナ粉末を水中にスラリー化することによりアルミナスラリーを調 製した1便利なことに、水の量は、乾燥機に供給するスラリーの水分含量及び固 形分含量を所望の値に調整するのに必要な量を用いる二とができる0通常、計算 した22重量%の固形分を用いた。このアルミナスラリーを、既に混合タンク中 に入っている他の触媒成分に高剪断攪拌下での[]え、最終的な噴霧乾燥供給ス ラリーを製造した。温度支びpHを記録した。あらゆる適当なアルミナ粉末を用 いることができる8本発明の巨的のために、へ1coa alumina Po wder CP−2を用いた。
6、噴霧乾燥供給物は、回転ホイール噴霧器を採用しているAnhydro M odel Typelll−A No、4噴霧乾燥機にポンプで入れた。入口温 度は500 F (260°C)、出口温度は250 F(i21’c)、噴霧 器ホイール速度は110000rpであった。
表1は、触媒を従来法で製造した場合に得られる典型的な結果を示している。
CA1により表された触媒硬度は1時間当たり6重量%を超えており、摩耗は1 時間当たりレート基準で1.3M量%を超えていた。
実験No、 l 67 185 NaY 2636 (25) 2636 (25)アルミナ 526 (10)  526 (10)シリカゾル 1i500 (23) 11500 (23) 粘土 3.545 (42) 3545 ’(42)ゾルpH2,932,97 ゾル温度(°C) 33 31 供給pH3,273,29 CAI 9. 83 9. 03 摩耗率 :、9T 1. 80 且扛 これらの実験では添加物を用いなかった。
成分の含量はgで表す、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の%である。
災施贋ユ デュポンZONYL TBS界面活性剤を用いた触媒欠削秤量した所望の成分ス ラリーにIg/100m1に予め希釈された溶液の形態にある所望の量の添加量 を加えたことを除き比較例Aの操作を繰り返した。
表2及び3は、酸安定性分散剤としてデュポンZonyl TBSを用いた本発 明の方法を使用して得られたデータを示す、触媒は10〜25%のゼオライト含 量の範囲内で、シリカ量で表して18%のバインダーで調製した。摩耗指数は、 比較例Aの従来の触媒よりもかなり低い(表2)1本発明の全ての触媒はCAI 値が5.00未満、摩耗率が1.00未満であった。
去ユ 他の触媒成分スラリーへの界面活性剤の添加実験No、 181 182 18 3 184NaY 2636(25) 2636(25) 2636(25)  2636(25)アルミナ 526(10) 526(10) 526(10)  526(10)シリカゾル 11500(23) 11500(23) 11 500(23) 11500(23)粘土 3636(42) 3636(42 ) 3636(42) 3636(42)ゾルpH3,003,013,003 ,00ゾル温度(’C) 32 31 33 34供給pH3,293,273 ,203,27CAI 0.79 1,90 1.85 2.29摩耗率 0. 16 0.38 0.37 0.46界面活性剤(g) 1,00 1.00  1.00 1.00添加点 シリカ ゼオライ アルミナ SDフィード脛注 デュポンZonyl界面活性剤はIg/100m1水の割合で希釈した。
界面活性剤は高剪断混合タンクに成分を加える前に個々の成分に加え、混合した 成分の添加量はグラム数で示し、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の材料の 百分率を示す。
表ユ 18づ4バインダーを用いた調製 実験No、 150 163 164 ;65NaY 2636(25) 21 36(20) 1591(15) 1045(io)シリカゾル9000(18 ) 9000(+8) 9000(18) 9000(18)アルミナ 526 (10) 526(!O) 526(10) 526(10)粘土 3955( 47) 4364(52) 4818(57) 5227(62)ゾルpH2, 952,963,002,95ゾル温度じC) 36 36 35 36供給p H3,333,203,313,20CAI 4.04 +、70 2.42  1.37摩耗率 0.81 0.34 0.49 0.27界面活性剤(g>  1.12 1,24 1.36 1.48デユポンZonyl TBS界面活性 剤はIg/100m1水の割合で希釈し、粘土スラリーに加えた。
界面活性剤の添加量は2442 gの粘土当たりIgに標準化した。
成分の添加量はグラム数で示し、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の材料の 百分率を示す。
表4は、粘土2442g当たり!〜4gの間でZonylO量を変えた場合の効 果を示している。これらのデータもまた比較例Aの従来触媒よりも実質的に改善 されていることを示している。界面活性剤の濃度を2442gの粘土当たり2g から4gに増やしても更なる改善は見られない。
表1 実験No、 170 171 18O N a Y 2636(25) 2636(25) 2636(25)シリカゾ ル +1500(23) +1500(23) 11500(23)アルミナ  526(IQ) 526(10) 526(IQ)粘土 3545(42) 3 545(42) 3545(42)ゾルpH3,012,973,00 ゾル温度(’C) 34 33 31 供給pH3,263,313,23 CAI 2.44 1.32 1.30摩耗率0.49 0.26 0.26 界面活性剤(g) i、oo 2.00 4.00駐 デュポンZonyl TBS界面活性剤はIg/100m1水の割合で希釈し、 粘土スラリーに加えた。
界面活性剤の添加量は2442gの粘土当たり1gに標準化した。
成分の添加量はグラム数で示し、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の材料の 百分率を示す。
大流ヨユ 3〜(FC−95界面活性荊を用いた触媒調製3Mにより製造された商品名FC −95の酸安定性界面活性剤を用いて実施例1の操作により触媒を調製した。こ れらの触媒の摩耗データを表5に示す、従来方法により製造した触媒と比較する と、酸安定性界面活性剤を用いて製造した触媒は、原粘土2442g当たり1〜 4gの範囲で界面活性剤を加えたもののいずれも実質的に改善された結果を示し た。
表両 界面活性M3M FC95 実験No、 93 94 96 NaY 1888(25) 1888(25) 1888(25)アルミナ 5 26(IQ) 526(10) 526(IQ)シリカゾル 11500(23 ) 11500(23) 11500(23)粘土 3545(42) 354 5(42) 3545(42)ゾルpt(3,022,973,10 ゾル温度(’C) 18 12 12 供給pH3,193,123,33 供給温度(’C) 9 II 10 CAI 3.88 3.19 3.40摩耗率 0.78 0.64 0.70 界面活性剤(g) 1,00 2.00 4.00脚社 界面活性剤は粘土2442g当たり1gの割合で粘土スラリーに乾燥粉末として 加えた。
粘土スラリーは05% TSPPを用いて調製した。
ゼオライト源は水分含量が低いのでそれぞれの製剤で用いた重量はより小さい。
成分の添加量はダラム数で示し、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の材料の 百分率を示す。
実籠主ユ 触媒の他の成分への界面活性剤の添m 酸安定性界面活性剤を触媒スラリーの他の成分に加えることの効果を調べるため に試験を行った1表6及び表7は、界面活性剤を個々の触媒成分のいずれに加え ても(実験No、181.i82及び183)、噴霧乾燥機供給物に加えても( 実験No、184)、全ての成分に加えても(実験No、178及び179)有 効であることを示している。
表二 触媒スラリーへの界面活性剤の添加 実験No、 181 182 183 NaY 2636(25)2636(25) 2636(25)シリカゾル 1 1500(23) 11500(23) 11500(23)アルミナ 526 (10) 526(10) 526(10)粘土 3636(42) 3636 (42) 3636(42)ゾルpH3,003,013,00 ゾル温度(℃) 32 31 33 供給pH3,293,273,20 供給温度(’C) 22 22 25 CAI 0.79 1,90 1.85摩耗率 0.16 0,38 0.37 界面活性剤(g) 1.00 1.QO1,00添加点 シリカ ゼオライト  アルミナ脛往 デュポンZonyl界面活性剤は1g/100m1水の割合で希釈した。
界面活性剤は高剪断混合タンクに成分を加える前に個々の成分に加え、混合した 成分の添加量はダラム数で示し、括弧内の数字はシリカ/アルミナ基準の材料の 百分率を示す。
触媒スラリーへの界面活性剤の添加 実験No、 184 178 179 NaY 2636(25) 2636(25) 2636(25)シリカ 11 500(23) l 1500(23) l 1500(23)アルミナ 52 6(to) 526(to) 526(IQ)粘土 3636(42) 363 6(42) 3636(42)ゾルpH3,002,972,95 ゾル温度じC,) 34 32 32 供給pH3,273,233,26 供給温度(’C) 26 24 21 CAI 2.29 1,90 0.74摩耗率 0.46 ’ 0.38 0. 15界面活性荊(g) i、oo 0.50 1.00添加点 全ての成分への SD供給 脛庄 デュポンZ o r、 y I界面活性@i、: 1 g/ l OOm l水 の割合で希釈した。
界面活性剤は高剪断混合タンクに成分を加える前に個々の成分にカロえ、混合し た成分の7!A加世(よダラム数で示し、括弧円の数字はシリカ/アルミナ基準 の材料の百分率を示す。
実施例4 3MFC−95界面活性剤を用いた、噴霧乾燥した空気浮遊カオリンの調製二の 実施例では、粘土成分を3MFC−95酸安定性界面活性剤と共に又はこれなし で噴霧乾燥の前にまず1N霧乾燥したことを除き比較例Aと同じ粘土スラリーの 調製方法を行った0個々のスラ′ノーは025°合のTSPと0.25%のポリ アクリル酸ナトリウムとを含むように調製した。
噴霧乾燥したカオリン試料を調製した後、その−!lllを水と混合して65〜 70%の固形分を含むスラリーを調製した。このスラリーを次いで、他の触媒成 分を含む噴霧乾燥機供給物タンクに入れた。
この方法により調製した触媒の摩耗データがシミュレートした熟成データと共に 、界面活性剤なしで調製した触媒についてのデータと表8に比較されている。
シミュレートした熟成データは、対応する処理又は未処理噴霧乾燥カオリンを1 80 Fの温度で5日間熟成させることにより得た。この時間の終わりに、熟成 119 水AF−5T!1)−P O8,321,08120林AF−STD− P、 FC−9503,160,63131*AF−5TD−P 5日本**  9.70 1.93132 〜狂−5TD−P、 FC−955日水林 3.8 4 0.77* ノヘF−STD−P 標準@媒製剤(空気浮遊粘土(、AF) を用いた実験さJO167及び185、表1参詔) ** 空気、$遊粘土2442g当たり1gのFC−95を添加*** 180  F(F32℃)で熟成間らかに、本発明の多くの修飾及び変形が 本発明の本 質及び範囲から逸脱する二となく可能である。添附の請求の範囲に記載された限 定のみが適用されるべきである。
表8に示されたデータから、噴霧乾燥処理したカオリンから調製された触媒は、 未処理のものを用いて調製した触媒に比べて顕著な改善を示した。処理試料は、 未処理試料に比べ カロ速された熟成試験の元で良好な安定性を示した。これは 実験\o、120と132を119と131と比較することにより明らかである 尖流ヨj C8S加工及び酸安定性陰イオン性界面活性剤の組合せを用いた触媒調製二の実 施例は、希釈ケイ酸ナトリウムを調製するための希釈水の大部分を、カオリンス ラリーによって供給されるものとした場合を示す、カオリンスラリーは比較例A において記載したように約70%の固形分を含む。
粘土−シリケード−スラリー(C3S)を調製する前に、陰イオン性アルカリ安 定性界面活性剤であるデュポンZonyl FSAを粘土スラリーに加える。
この処理スラリーをケイ酸アトリウムと混合して5102濃度12.5〜13゜ 5%の粘土−シリケード−スラリーを形成する。濃ケイ酸ナトリウムに加えるこ とができる適切なシリケート濃度を達成するために、粘土−シリケード−スラリ ー成分を形成する前又は後に、少量の水が必要である。
得られる粘土−シリケード−スラリーを次いで、比較例Aで記載したように酸− ミヨウパン流を同時に引いている遠心ポンプの吸入側に直接供給する。粘土−シ リケード−スラリー流は、ポンプの排出側のpHが2.80〜3.05になるよ うに調整する。酸性化するC8Sの流れは、所望のpH範囲を達成するように調 整した。
表9は、粘土−シリケード−スラリーが、アルカリ安定性陰イオン界面活性剤単 独で又はデュポンZonyl TBSのような酸安定性界面活性剤と共に処理さ れた場合に得られたデータを示している。なお、Zonyl TBSはゼオライ ト成分、酸−ミヨウパン又は噴霧乾燥機タンクのいずれかに加える。先願の米国 特許第07/321.355号に記載されているように、Zonyl TBSの 好ましい添加点は噴霧乾燥機供給物タンクである。耐摩耗性における改善は、陰 イオン性アルカリ安定性界面活性剤と酸安定性界面活性剤の組合せを用いたC8 Sモードで触媒を調製した場合に実質的な程度認められる3個々の成分を混合す る前又は全ての成分を加える前に、アルカリ性又は酸性である特定の成分流に界 面活性剤を加えた場合に改善効果は実質的である。このシリーズの触媒の摩耗デ ータを表9Aにまとめて示す。
去ユ 陰イオン性酸安定性ブロックコポリマーを用いた標準的触媒製剤における摩耗応 答 実験No、 T−334X T−335X T−336X T−337XNaY  1955(25) 1955(25) 1955(25) 1955(25) アルミナ 526 (10) 526 (10) 526 (10) 526  (10)シリカゾル 11500(23) +1500(23) +1500( 23) 11500(23)粘土 3682(42) 3682(42) 36 82(42) 3682(42)ゾルpH3,003,103,00’ 3.0 0ゾル温度(’C) 37 37 37 37供給pH3,30(33) 3. 40(32) 3.40(32) 3.40(33)CAI 10.83 6. 11 4.90 5.55摩耗率 2.17 1.22 0.98 1.11界 面活性荊の ブランク 粘土スラリー 粘土スラリー 粘土スラリー添加点 □ ブロック及び BASFブロック BASFブロック BASFタイプ コポリマー コポリマー コポリマー ブルロニック ブルロニック ブルロニック25 R225R225R2 界面活性剖の量 2g 4g log 脛往 AF粘土2442グラム当たり1.0グラムの割合で界面活性剤を加えた。
表上上 陰イオン性アルカリ及び酸安定性界面活性剤の組合せを用いたC8Sプロセッシ ング 実験No、 T−291X T−292X T−293X T−294XNaY  2636(25) 2636(25) 2636(25) 2636(25) アルミナ 526 (10) 526 (10) 526 (10) 526  (IQ)シリカゾル +4818(23) 14818(23) 1481g( 23) 14818(23)粘土 14818(23)!48]8(23) 1 4818(23) 148]8(23)ゾルp)I 3.00 3.00 3. 10 2.90ゾル温度じC) 30 32 32 30供給pH3,30(1 9) 3.20(19) 3.30(18) 3.20(19)C,AI 5. 60 3.20 1.24 2.74摩耗率 1.12 0.64 0.25  0.55界面活性剤の Zonyl FSA Zonyl FSA Zonyl  FSA Zonyl FSA種類 + TBS 十 丁BS + TBS界面 活性剤の 粘土−ンリケー FSAをCSSに FSAをC5S i: FSA をCSS添加点 ドースラリ−TBSをゼオラ TBSを噴霧乾燥 に、TBS を(C5S)に添カロ イトスラリー 機供給タンクに 酸−ミヨウに添加 添 加 パンに添加 が1韮活性剤の量 1 g Ig FSA + Ig FSA +1g FSA ↓Ig TBS Ig TBS Ig TBS脛社 両方の界面活性剤の添力ロ量とも2442gのAF粘土当たり1gの割合である 。
表9Bは1強酸及び共アルカリ環境下において安定な他の陰イオン性界面活性剤 又は、これと強酸性成分のみ添加される第2の陰イオン性酸安定性界面活性剤と の組合せを用いた摩耗応答を示す、Zonyl URの商品名で市販されている 界面活性剤は酸及びアルカリスラリーの両方において安定である。界面活性剤は C8Sにのみ加え、次いで、Zonyl TBSと組合せてバインダースラリー を形成する前に、噴霧乾燥機供給タンク又は酸−ミヨウパンに加える。全ての実 施例は、比較の目的で行ったブランク例と比較して摩耗抵抗性に対して顕著な改 善を示した。
表9B 酸及びアルカリにおいて安定な陰イオン性界面活性副のみを用いた、及び他の成 分に加えた酸安定性陰イオン性界面活性剤との組合せを用いたC8Sプロセッシ ング 実験No、 T−295X T−296X T−297XNaY 1938 1 938 1938アルミナ 526 526 526 シリカゾル/粘土 14818 14818 14818ゾルpH3,l 3. 1 3.1 供給物pH3,33,33,3 C、A I 4,89 2. IQ 2.39摩耗率 0.98 0,42 0 .48界面活性荊の Zonyl Zonyl Zony1種類 URUR及び TBS UR及びTBS界面活性剤の 粘土シリケート C3S及びTBSを噴 霧 C3S及びTBSを添加点 スラリー〇SS 乾燥機供給物タンク 酸ミョ ウバンへ災為億j 他の触媒成分スラリーへの界面活性剤の添加を伴うC8Sプロセッシングこの実 施例は、界面活性剤を全く用いずに、または、粘土−シリケード−スラリー(C 3S)にデュポンZonyl TBSのみを添加して若しくは噴霧乾燥機供給タ ンクにZor+yl TBSを添加してC8Sプロセッシングモードによリ触媒 を調製した例を示してレ−る。
この実施例におけるブランク実験は、シ]ノーズの最初及び終わ番ノ【二行った 。これは調製操作の再現性を示し、かつ、酸−ミョウノ(ン及び噴霧乾燥機供給 物タンクが別のTBS調製物で処理されてし)る場合(二お(するC8Sモード でのZonyl TBSの効果を調べるために行った。
得られた摩耗升夕を表10に示す、「アズイズJ (”as is”)カオI) ン2442g当たりに2gのTBSの割合で噴霧乾燥機供給物タンク(二加えた もの力(最も硬い触媒をもたらした。
去詣土ユ 経済的な陰イオン性酸安定性ブロックコポリマーを用いた場合の耐摩耗性この実 施例の表11A、IIB及びIICに示すデータは、BASFブルロニック25 R2のような比較的安価な陰イオン性酸安定性ブロックコポリマーを単独で又は Zonyl TBSと組合せて用いた場合に達成される耐摩耗性の改善を示して いる。この組合せは低添加濃度で行うことができるので、ある触媒について同じ 摩耗応答を得るために、Zonyl TBSのみを用いる場合に比べて有意に安 価である。
界面活性剤を組合せて用いる場合には個々の陰イオン性酸安定性界面活性剤の添 加順序が重要である。添加順序は摩耗応答における最大の利益をもたらす、好ま しい添加順序及び界面活性剤の濃度は、4gのBASFプルロニック25R2を 粘土スラリーに加え、次いでこれに0.25gのZonyl TBSを加えるこ とである。
ヤ 1 叉施贋J 粘土混合物の摩耗応答 粘土混合物、特にカオリナイトとモンモリロナイト カオリナイトとムライト若 しくはインシピエントムライトースビネルから成る焼成粘土、並びにカオリナイ トとタルクとを含む粘土混合物は、触媒クラッキングに用いられるガス−オイル 供給物中に見出されるNi及びVに対する優れた金属捕獲荊として知られている 。これらの粘土及びこれらとカオリナイトとの混合物から成る粘土は、その反応 性マグネシウム(フユラー土の場合)及びアルミナ(「ムライト」型粘土の場合 )はまた、SOXを捕獲する能力が優れていることが知られている。
90%AFを用いた、標準触媒組成における種々の粘土混合物の摩耗応答が表1 2、A及び12Bにまとめられている。対応するブランク実験との比較は、Z○ nyl TBSで処理したそれぞれの粘土混合物が、より優れた耐摩耗性を有す る最終触媒を生成させることを示している。
喘 ロ 1 表以旦 焼成粘土(ALPI(A’ffEX)本及びフユラー土とAF粘土との10.、 ’90混合物組成:25NaY、235in2.10 CP−2、へ1□01. 42粘土、10ALP)LATEX又はフユラー土、90、す実験岨T−316 X T−318X T−350X T−353X T−354XNaY 193 8 1938 1938 1938 1938アルミナ 526 526 52 6 526 526シリカゾル 11500 11500 11500 115 00 11500粘土 3591 3591 3591 3645 3645ゾ ル1〕H2,9193,03,03,0ゾル温度(℃) 32 33 38 3 8 37供1伽H3,33,33,33,33,3CAI’ 12.79 6. 69 13.75 11.69 3.54摩耗率 2,56 1,34 2,7 5 2.34 0.71粘土 ブランク ブランク 組成 90%AFW 90%、’J W 100% AF 90% AF W  90% AF 110% フユラース ± 10% フユラーズ ± 10%  アルファテックス 10% アルファテックス界面活性剤の 圧帳t3 πW化 ■侶 種類 界面活性剤の 粘土スラリー 粘土スラIJ−パ1カ目げス 界面活性剤の量 1グラム 1グラム *イングリソシユチヤイナクレイカンパニーによって生産された焼成粘土の商業 クレートの表示である。
夫施班ユ 酸性環境下におけるアルカリ安定性陰イオン性界面活性削口の実施例は、はるか に多くの量を使用した場合ではあるが、アルカリ安定性陰イオン界面活性剤が全 体的な強酸性環境下において機能し、改善された摩耗抵抗を有する触媒をもたら すことを示すものである。摩耗応答は表13にまとめられている。この実施例は 、強酸又は強塩基の存在下における不安定さの故に、又はカルシウム及び/又は マグネシウム塩のようなイオン性種による沈殿の故に界面活性剤の機能が低下さ れる、界面活性剤の弱点を示している。はとんどの場合、十分な機能が達成され るが、触媒の使用量を高め、製造コストを上げることにより達成される。
表■ 陰イオン性アルカリ安定性界面活性剤を用いた標準的触媒製剤における摩耗応答 実験No、 T−338X T−339X T−340X T−341XNaY  1955(25) 1955(25) 1955(25) 1955(25) アルミナ 52B(10) 526(10) 52B(10) 526(10) シリカゾル 11500(23) 11500(23) 11500(23)  11500(23)粘土 3682(42) 3682(42) 3682(4 2) 3682(42)ゾルpH3,003,003,003,00ゾル温度( ℃) 37 38 38 38供鼾え乍H3,30(33) 3.30(34)  3.40(35) 3.40(35)CAI 10.81 8.79 6.9 8 5.30摩耗率 2.16 1.76 1.40 1.06界面活性剤の  ブランク 粘土スラリー 粘土スラリー 粘土スラリーρ〜カロ点 界面活性剤(7) ’ZDhYL FSA ZONYL FSへ ZONYL  FSA種類及び量 2グラム 4.0グラム 10.0グラム脚注 界面活性剤は2442gのAF粘土当たり1.0gの割合で添加した。これらの 実施例においては、AF粘土2442グラム当たり20.4.0又は10.0グ ラム用いた。
火五倒ユニ 粘土成分及び噴霧乾燥機供給物タンクが陰イオン性酸安定性界面ン占性剤を含む 場合の改善された耐摩耗性を有するオクタン添加物この実施例は、非ホージャサ イト含有添加物の耐摩耗性の改善のための本発明の適用可能性を例示するもので ある。二の実施例では典型的なFCC触媒組成を用いる。ZS\I−5の商品名 で市販され、ガスオイlしの触媒的クラ・ノキング【二おいてガソリン分画のオ クタンを高める二とが知られて(するペンタシル型ゼオライトでホージャサイト 部分が置換されている。
通常のタイプの触媒的クランキング触媒と共に添加剤を用(する場合の主な不利 益の1つは、それらの乏しい物理的性質であった。これはZSM−5を用(Xる 高含量添加剤を用いた場合に特に顕著であった。
表14は、粘土成分及び噴霧乾燥機供給物タンクがZonyl TBSのよな酸 安定性界面活性剤で処理されている場合に、25%ZMS−5を用しXて製剤し たオクタン添加物についての結果を示す、これらの結果(よ、噴霧乾燥の前C: 供給物スラリー中に7.onyl TBSのような界面活性剤が存在することの 重要性を示している。この添加剤、C90−3Xを5%含み、クロスフィールド XLS及びSLSの商品名で市販されている2種類の槽上含有標準触媒と混合し た場合に、5% C90−3Xと95% XLS又は95% SLSとの組合せ (二よ皓ノ得られる典型的な触媒応答が示された。
表14 酸安定性界面活性剤を用いて調製したオクタン添加剤の摩耗応答組成 25ムト 覧235in2.10 CP−2Al□01.42AF粘土実験No、 C90 −IX C90−2X C90−3X C90−4X四M−53929(25)  3929(25) 3929(25) 3929(25)アルミナ 526( 10) 526(10) 526(10) 526(10)シリカゾル 115 00(23) 11500(23) 11500(23) 11500(23) 粘土 3645(42) 3645(42) 3645(42) 3645(4 2)ゾ/L1〕l 3.00 3.00 3.00 3.00ゾル温度(℃)2 7 27 27 28供徹加H3,30(21) 3.40(21) 3.10 (21) 3.30(21)CAI 10.99 9,70 5,64 5.5 8摩耗率 2,20 1,97 1,13 1.12界面活性剤の ブランク  πF化3 π)NYLTBS πINYLTBs種類 界面活性剤の 粘土 粘土スラリー及び 粘土スラリー及び添加点 スラリー  S層拘袷タンク smタンク界面活竹済りの、! 1.0g粘土 1.0グラム 粘土スラ 1.0グラム粘土スラスラリー リー及び1.0グラム リー及び2 .0グラムS層ル袷タンク S層ル袷タンク 表12A、lび12Bに示すように、種々の組わせの粘土で、ゼオライト又はモ レキュラーシーブ成分を全く含まない多数の添加物の実施例を調製した。これら の特殊な粘土型温加削において、バインダーと粘土との組合せ又は粘土と添加ア ルミナとの組合せのみが改善された耐摩耗性を示した。これは、これらの粘土混 合物を用いてゼオライト−含有触媒の調製において有効であるとわかった酸安定 性陰イオン性界面活性剤の1又は2以且を粘土成分及び/又は噴霧乾燥機供給タ ンクが含んでいる場合に達成された。
実施ヨユユ 陰イオン安定性界面活性剤 この実施例は、表15A及び15Bにおいて、ゼオライトを50%近く含むFC C触媒の調製に、陰イオン性酸安定性界面活性剖を用いた場合に商業的触媒が調 製されることを示すものである。
表15Aのデータは、ゼオライト添加が35%のFCC触媒を調製するために陰 イオン性酸安定性界面活性剖の組合せを用いた場合における摩耗抵抗の顕著な向 上を示している。Zonyl TBSすなわちフルオロ炭化水素とPetr。
wet R1すなわちアルキルスルホネートとの組合せが最も有効である。Z。
nyl TBSのみをシリカゾルバインダーに添加して用いると、耐摩耗性にお ける同程度の改善が実現される。
寄 ン 表15B ZONYL TBSのみを用いた、ゼオライトを50%含む触媒の耐摩耗性襲祭 α T−306X T−307X T−308XNaY 3876(50) 3 876(50) 3876(50)アルミナ 526(10) 526(10)  526(to)シリカゾル 11500(23) 11500(23) 11 500(23)粘土 1475(17) 1475(17) 1475(17) 力ゆH3,03,23,1 ゾル温度(’C)33 36 38 伊宋士乍H3,33,43,4 CAI 11.21 11.26 8.39摩耗率 2.24 2.25 1. 68界面活性剤の Zonyl TBS Zonyl TBS種類 界面活性剤の量 2グラム 4グラム 界面活性剤の 粘土スラリー 粘土スラリー添加点 ゼオライト濃度を50%に増やし、4gのZonyl TBSを粘土スラリーに 加えると、耐摩耗性が有意に向上する。この改善は、この濃度のゼオライトで製 剤された触媒が、商業的流動クラッキング触媒設備において十分に機能できるこ とに相当する。二のように製剤される触媒を用いている精製業者は、厳しい非経 済的触媒損失を被ることなくある型のガスオイル供給物に対する収率及び選択性 の向」二という利益を得ることができる。
叉施■土ユ 粘土バリエーション この実施例は、より粗い粘土を用いた場合の本発明によってもたらされる望まし 特性を示す1表16に示す粘土は、ジョーシアーカオリン社から市販されている ものである。これらの粘土は、「粗さ」すなわち平均粒径によって決定される種 々のグレードを有する。この実施例は、ホージャサイト粘土を用いることなく、 本発明によって望ましい耐摩耗性を有する触媒を提供できることを示す。
−ト釦目りトcP5o。
のロッ ト〜 ロト ミ 署 =;= 第; 藁冨 千 1 杯 FIG、 IA FIG、 IB FIG、 2A FIG、 2B FIG、 3A FIG、 38 FIG、 4A FIG、 48 国際調査報告 フロントページの続き (72)発明者 ウィルソン ジェオフレイ アール。
アメリカ合衆国 メリーランド州 21093テイモニウム トレンプラント  コート

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.触媒成分に有効量のアルカリ安定性界面活性剤又は酸安定性界面活性剤を加 えることから成る、流動クラッキング触媒の物理的及び触媒的性質を改善する方 法。 2.カオリン型粘土スラリーに有効量のアルカリ安定性界面活性剤又は酸安定性 界面活性剤を加えることから成るカオリン型粘土の熟成特性を改善する方法。 3.(a)酸硫酸アルミニウムシリカゾルバインダー成分を調製する工程と、( b)粘土スラリー成分を調製する工程と、(c)(a)成分と(b)成分を組合 せる工程と、(d)ゼオライトスラリー成分を調製する工程と、(e)アルミナ スラリー成分を調製する工程と、(f)少なくとも1つの成分に有効量のアルカ リ安定性界面活性剤又は酸安定性界面活性剤を加える工程と、 (g)上記成分を組合せ、噴霧乾燥する工程と、(h)触媒製品を洗浄、交換、 乾燥、焼成及び回収する工程とを含む、ゾル系流動クラッキング触媒の物理的及 び触媒的性質を改善する方法。 4.上記成分を組合せた後、アルカリ安定性界面活性剤又は酸安定性界面活性剤 を噴霧乾燥器供給物に加える請求項3記載の方法。 5.前記酸硫酸アルミニウム、シリカゾルバインダースラリーは、約0.40〜 0.46kgの硫酸アルミニウムを約1.70〜1.80kgの水に溶解し、約 0.28〜0.29kgの濃硫酸を加え、冷却し、12.4重量%のシリカを含 む十分量のケイ酸ナトリウムと混合してスラリーの最終pHを約2.80〜3. 05に調整することにより調製される請求項3記載の方法。 6.前記粘土スラリー成分は、65〜75%、好ましくは約70%の固形分を含 むスラリーを調製するのに十分な量のカオリン粘土を水に加えることによって調 製される請求項3記載の方法。 7.前記ゼオライトスラリーは、約20〜25%、好ましくは約20%の固形分 を含むスラリーを調製するのに十分な量のホージャサイトを水に加え、pHを約 4.5〜4.8に調製することにより調製される請求項3記載の方法。 8.前記アルミナスラリーは、約20〜25%、好ましくは約22%の固形分を 含むスラリーを調製するのに十分な量のアルミナを水に加えることによって調製 される請求項3記載の方法。 9.触媒1米トン(909kg)当たり0.50〜10ポンド(0.23kg〜 4.55kg)、好ましくは約1.000ポンド(0.45kg)の濃度になる ように、前記界面活性剤を他の成分のそれぞれに加える請求項3記載の方法。 10.前記噴霧乾燥した触媒をスラリー化し、ろ過し、アンモニウム塩溶液です すぎ、洗浄し、乾燥し、洗浄し、希土塩溶液と交換し、洗浄し、乾燥し、焼成し スラリー化し、ろ過し、アンモニウム塩溶液ですすぎ、洗浄し、乾燥する請求項 3記載の方法。 11.噴霧乾燥した触媒をスラリー化し、ろ過し、アンモニウム塩溶液ですすぎ 洗浄し、乾燥し、焼成し、洗浄し、乾燥する請求項3記載の方法。 12.焼成は1000〜1500F(538〜816°C)の温度下で行われる 請求項9記載の方法。 13.有効量の陰イオン性アルカリ安定性界面活性剤を粘土スラリーに加えて処 理粘土スラリーを得る工程と、 前記処理粘土スラリーをケイ酸ナトリウムと混合して約12.4重量%の二酸化 ケイ素を有する粘土−シリケートスラリーを得る工程と、前記粘土−シリケート スラリーを酸−ミョウバン流に加えて、2.80〜3.05のpHを有する組み 合わされた流れを得る工程と、該組み合わされた流れを乾燥して触媒粒子を得る 工程を含む、流動クラッキング触媒の製造方法。 14.前記ゼオライトスラリー、前記酸−ミョウバン流及び前記組み合わされた 流れから成る群より選ばれる少なくとも1つに酸安定性界面活性剤を加える工程 をさらに含む請求項13記載の方法。 15.前記粘土スラリーは70%の固形分を含む請求項13記載の方法。 16.前記粘土スラリーは、カオリナイト、モンモリロナイト、メタカオリン、 焼成カオリナイト、タルク及びこれらの組合せから成る群より選ばれる粘土を含 む請求項15記載の方法。 17.前記粘土スラリーは、(i)カオリナイトとモンモリロナイト、(ii) カオリナイトとメタカオリン、(iii)カオリナイトと焼成カオリナイト及び (iv)カオリナイトとタルクから成る群より選ばれる粘土混合物を含む請求項 15記載の方法。 18.前記ゼオライトスラリーは、ホージャサイト、ペンタシルゼオライト、ア ルミニウムーリンオキシド及びシリカーリンオキシドから成る群より選ばれるゼ オライトを含む請求項13記載の方法。 19.前記ゼオライトスラリーは、固形分濃度30%の前記ゼオライトを含み、 4.5〜4.8のpHを有する請求項18記載の方法。 20.前記アルカリ安定性界面活性剤は、陰イオン性フルオロ炭化水素界面活性 剤である請求項13記載の方法。 21.前記アルカリ安定性界面活性剤は少なくとも1つの陰イオン性酸安定性ブ ロックコポリマーと混合される請求項13記載の方法。 22.前記粘土スラリー中の粘土の粒径は、2μm未満の粒子の割合が35〜9 6%である請求項13記載の方法。 23.前記アルカリ安定性界面活性剤の前記有効量は、前記触媒粒子の2.5米 トン当たり約1ボンドである請求項13記載の方法。 24.前記組合せた流れの前記乾燥前にオクタン添加剤を加える請求項13記載 の方法。 25.前記オクタン添加剤はペンタシルゼオライトである請求項24記載の方法 。 26.前記ペンタシルゼオライトの濃度は、前記触媒粒子に対して15〜25% である請求項25記載の方法。 27.前記組み合わされた流れの前記乾燥前に、触媒粒子に対して50%以下の 濃度にゼオライトを加える請求項18記載の方法。 28.前記ゼオライトは、前記触媒粒子に対して35%の濃度を有する請求項2 7記載の方法。 29.請求項13記載の方法の生産物。 30.請求項28記載の方法の生産物。
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