JPH0866634A - 炭化水素変換触媒 - Google Patents

炭化水素変換触媒

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JPH0866634A
JPH0866634A JP7234640A JP23464095A JPH0866634A JP H0866634 A JPH0866634 A JP H0866634A JP 7234640 A JP7234640 A JP 7234640A JP 23464095 A JP23464095 A JP 23464095A JP H0866634 A JPH0866634 A JP H0866634A
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vusy
aluminum
ultra
catalyst
zeolite
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JP7234640A
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Aan Hendrik Klazinga
アーン・ヘンドリツク・クラジンガ
Theodorus Ludovicus M Maesen
テオドリユス・ルドヴイキユス・ミカエル・マエセン
Veen Johannes Anthonius R Van
ヨハネス・アントニウス・ロベルト・ヴアン・ヴエーン
Vegchel Ingrid Maria Van
イングリツト・マリア・ヴアン・ヴエクシエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
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    • B01J29/084Y-type faujasite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C10G11/02Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils characterised by the catalyst used
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極超安定ゼオライトY(VUSY)からなる
触媒と、該ゼオライトの製造方法と、該触媒を用いる炭
化水素変換方法とを提供する。 【解決手段】 前記極超安定ゼオライトYは、存在する
アルミニウム(Al)の総量の15%未満が八面体配位
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、改質ゼオライトか
らなる触媒、該改質ゼオライトの製造方法、及び該触媒
を使用する炭化水素変換方法に関する。
【0002】
【従来の技術】当業界で知られている多くの炭化水素変
換方法のうち、水素化分解は益々重要になってきてい
る。なぜなら、生成物の融通性と生成物の品質とが同時
に得られるからである。また、かなり重質の供給原料を
水素化分解にかけることも可能であるため、水素化分解
触媒の開発には多大な関心が寄せられてきた。接触水素
化分解は従来、ガソリンのような低沸点生成物の製造を
主な目的としていたが、現在では、増加しつつある高品
質中間留出生成物の需要を満たすために水素化分解が使
用されることが多い。従って、水素化分解分野では現
在、大きな活性及び安定性の他に、中間留出物に対する
高い選択性とガス生成に対する低い選択性とを併せ持つ
水素化分解触媒が追究されている。そのために、現代の
水素化分解触媒は通常ゼオライト材料をベースとしてい
る。このゼオライト材料は、このようなゼオライト材料
をベースとする水素化分解触媒の性能を改善するため
に、アンモニウムイオン交換及び種々の形態のか焼のよ
うな技術によって改質したものであってもよい。水素化
分解触媒の製造に好適な出発材料とみなされるゼオライ
トの一つは、米国特許出願第3,130,007号に記
載のような良く知られた合成ゼオライトYである。この
材料については、特に超安定(ultrastabl
e)ゼオライトY(米国特許出願第3,536,605
号)及び超疎水性(ultrahydrophobi
c)ゼオライトY(英国特許出願第2,014,970
号)のような多数の改質例が報告されている。
【0003】周知のように、超安定ゼオライトY(US
Y)の安定性及び活性は、高温蒸気処理ステップ及び脱
アルミニウム化(dealumination)ステッ
プに順次かけることによって更に改善できる。これは、
例えば英国特許出願第2,114,594号に記載され
ている。このような高温蒸気処理は、四面体配位アルミ
ニウム(Al)種の一部を結晶フレーム構造から除去さ
せると考えられる。これらの四面体配位アルミニウム
(Al)種の除去の結果として結晶フレーム構造に形成
された穴は、ケイ素(Si)種で充填されると思われ
る。結晶フレーム構造から除去されたアルミニウム(A
l)種は、結晶フレーム構造の孔及び溝(channe
l)内に存在し、主に八面体配位である。これらの八面
体配位アルミニウム(Al)種は後続の脱アルミニウム
ステップで除去できる。そのためには、蒸気処理した材
料を有機キレート化剤、有機酸又は無機酸で浸出するの
が普通である。結晶フレーム構造の孔及び溝内の八面体
配位アルミニウム(Al)種の存在は結晶フレーム構造
の活性部位へのアクセシビリティを低下させると考えら
れるため、八面体配位アルミニウム(Al)を僅かしか
又は全く含まないゼオライトY材料を製造することがで
きれば、極めて望ましいことである。前記脱アルミニウ
ム処理は、超安定ゼオライトY(USY)材料から八面
体配位アルミニウム(Al)種を除去する上で効果的で
あるが、これを極超安定(very ultrasta
ble)ゼオライト(VUSY)材料に適用した時には
満足な結果が得られない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】しかしながら、驚くべきことに、八面体配位ア
ルミニウム(Al)を僅かしか、又は実質的に全く含ま
ない極超安定ゼオライトYの製造が可能であることがこ
こに至って判明した。そこで本発明では、八面体配位ア
ルミニウムが、存在するアルミニウム(Al)の総量の
15%未満である極超安定ゼオライトY(VUSY)か
らなる、炭化水素変換プロセスで使用するための触媒を
提供する。八面体配位アルミニウムは、極超安定ゼオラ
イトY(VUSY)中に存在するアルミニウム(Al)
の総量の12%以下が好ましく、より好ましくは10%
以下、更に好ましくは5%以下である。極超安定ゼオラ
イトY(VUSY)は八面体配位アルミニウム(Al)
を実質的に含まないのが有利である。八面体及び四面体
配位アルミニウム(Al)の量は、27Al MAS N
MRによって測定し得る。この方法は当業者に良く知ら
れており、例えば“Advances in Cata
lysis”,vol.33,1985,pp.254
−264に記述されている。
【0005】本発明は、極超安定ゼオライトY(VUS
Y)中に存在する八面体配位アルミニウム(Al)の量
を15%未満に減少させる方法も提供する。この方法
は、極超安定ゼオライトY(VUSY)を、硫酸アルミ
ニウム、硫酸ガリウム及び硫酸鉄の中から選択した1種
類以上の金属硫酸塩の溶液であって、pH5未満、好ま
しくはpH4未満、有利にはpH3の溶液に接触させる
ことからなる。5未満のpHを得るためには、金属硫酸
塩溶液、好ましくは硫酸アルミニウム溶液を、酸、例え
ば硫酸のような無機酸の添加により酸性化し得る。本発
明の方法は150℃以下の温度で問題なく実施し得る
が、好ましくは50〜100℃の温度で実施する。本出
願のコンテクストでは、極超安定ゼオライトY(VUS
Y)は、アルカリ金属酸化物含量が0.5重量%未満、
単位格子サイズが2.445nm(24.45オングス
トローム)未満のゼオライトYである。極超安定ゼオラ
イトY(VUSY)は、2.440nm(24.40オ
ングストローム)未満の単位格子サイズを有するのが好
ましい。極超安定ゼオライトY(VUSY)は、より好
ましくは、2.425〜2.435nm(24.25〜
24.35オングストローム)の範囲の単位格子サイズ
を有する。
【0006】極超安定ゼオライトY(VUSY)は、S
iO2 /Al2 3 モル比が80以下、例えば3〜8
0、好ましくは30〜60、より好ましくは5〜40、
特に5〜20であってよい。SiO2 /Al2 3 モル
比が9〜10の極超安定ゼオライトY(VUSY)を使
用すると極めて有利な結果が得られた。本発明の方法で
使用するのに好適な極超安定ゼオライトY(VUSY)
は、単位格子サイズが2.435nm(24.35オン
グストローム)未満であり、結晶度がSiO2 /Al2
3 モル比の増加に伴って少なくとも保持され、吸水量
が(25℃、p/p0 値0.2で)ゼオライトの8重量
%以上であり、且つ孔容積が0.25ml/g以上であ
って総孔容積の10%〜60%が直径8nm以上の孔か
らなるゼオライトである。この種のゼオライトは、欧州
特許第247679号で知られている。好ましくは、極
超安定ゼオライトY(VUSY)の総孔容積の10%〜
40%が直径8nm以上の孔からなる。極超安定ゼオラ
イトY(VUSY)の吸水量は8〜10重量%が適当で
ある。極超安定ゼオライトY(VUSY)のSiO2
Al2 3 モル比は4〜25が好ましく、より好ましく
は8〜15である。
【0007】本発明の触媒は結合剤も含み得る。結合剤
としては、1種類の無機酸化物か又は2種類以上の無機
酸化物の混合物を使用するとよい。結合剤は、非晶質又
は結晶質であってよい。適当な結合剤の具体例として
は、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコ
ニア、シリカ−アルミナ、シリカ−ジルコニア、シリカ
−ボリア及びこれらの混合物が挙げられる。使用するの
に好適な結合剤は、アルミナ、又はアルミナと、アルミ
ナマトリクス、特にγ−アルミナマトリクス中のシリカ
−アルミナ分散物とを組合わせたものである。本発明の
触媒は、ゼオライト及び結合剤の総乾燥重量の1〜99
重量%の極超安定ゼオライトY(VUSY)と、1〜9
9重量%の結合剤とを含み得る。本発明の好ましい触媒
は、ゼオライト及び結合剤の総乾燥重量の1〜80重量
%の極超安定ゼオライトY(VUSY)と、20〜99
重量%の結合剤とを含む触媒である。更に好ましい触媒
は、ゼオライト及び結合剤の総乾燥重量の10〜70重
量%の極超安定ゼオライトY(VUSY)と30〜90
重量%の結合剤、特に、20〜50重量%のVUSYと
50〜80重量%の結合剤とを含む触媒である。
【0008】本発明の触媒は用途に応じて、(例えば水
素化分解では)更に1種類以上の水素化成分も含み得
る。本発明で有用な水素化成分の具体例としては、第6
B族金属(例えばモリブデン及びタングステン)、第8
族金属(例えばコバルト、ニッケル、イリジウム、プラ
チナ及びパラジウム)、これらの酸化物及び硫化物が挙
げられる。族の番号付けは、Chemical Rub
ber Companyの“Handbook of
Chemistry and Physics”第72
版の元素周期表に示されているChemical Ab
stractsService(CAS)で使用されて
いるシステムによるものである。本発明の触媒は、好ま
しくは、2種類以上の水素化成分、例えばモリブデン及
び/又はタングステン成分とコバルト及び/又はニッケ
ル成分とを組合わせて含む。特に好ましい組合わせは、
ニッケル/タングステン及びニッケル/モリブデンであ
る。これらの金属を硫化物形態で使用すると極めて有利
な結果が得られる。本発明の触媒は、触媒全体100重
量部当たりの金属として計算して、50重量部以下の水
素化成分を含み得る。例えば、本発明の触媒は、触媒全
体100重量部当たりの金属として計算して、2〜4
0、より好ましくは5〜25、特に10〜20重量部の
第6B族金属、及び/又は0.05〜10、より好まし
くは0.5〜8、有利には2〜6重量部の第8族金属を
含み得る。
【0009】結合剤及び/又は1種類以上の水素化成分
をも含む本発明の触媒は、当業界で一般的な方法によっ
て製造し得る。例えば、アルミニウム(Al)総量の1
5%未満が八面体配位である極超安定ゼオライトY(V
USY)と結合剤とを含む、分解で使用するための触媒
は、有利には、まず結合剤を水と混合してスラリー又は
ゾルを形成し、スラリー又はゾルのpHを適当に調整
し、粉末形態のVUSYを水と共に加えて所期の固体濃
厚物を得ることにより製造し得る。次いで、スラリー又
はゾルを噴霧乾燥する。このようにして形成した噴霧乾
燥粒子は直接使用するか、又はか焼した後で使用し得
る。あるいは、アルミニウム(Al)総量の15%未満
が八面体配位である極超安定ゼオライトY(VUSY)
と、結合剤と、第6B族及び/又は第8族金属からなる
1種類以上の水素化成分とを含む、水素化分解で使用す
るための触媒は、1種類以上の第6B族及び/又は第8
族金属塩の存在下で、任意に解凝固剤(peptisi
ng agent)も存在させて、VUSYと結合剤と
を同時磨砕し(co−mulling)、得られた混合
物をペレット状に押出し、次いでこれらのペレットをか
焼することにより製造し得る。しかしながら、この種の
水素化分解触媒の好ましい製造方法は、水の存在下で、
任意に解凝固剤も存在させて、VUSYと結合剤とを同
時磨砕し、得られた混合物をペレット状に押出し、これ
らのペレットをか焼する操作からなる。次いで、得られ
たペレットに第6B族及び/又は第8族金属塩の1種類
以上の溶液を含浸させ、再度か焼する。
【0010】本発明は、炭化水素供給原料を沸点のより
低い物質に変換する方法であって、供給原料を高温で本
発明の触媒と接触させることからなる方法も提供する。
本発明の方法で有用な炭化水素供給原料の沸点は、広い
範囲に及び得る。これらの供給原料には、ケロシン留分
のような軽質留分と、ガスオイル、コーカー(coke
r)ガスオイル、真空ガスオイル、脱アスファルト油、
長油及び短油残渣、接触分解サイクル油、熱分解又は接
触分解ガスオイル、合成粗油(syncrudes)、
並びに、任意にタールサンド、シェール油、残油改善プ
ロセスもしくはバオマスに由来する燃料油のような重質
留分とが含まれる。種々の炭化水素油の組合わせも使用
し得る。該供給原料は通常、沸点330℃以上の炭化水
素からなる。本発明の好ましい具体例では、供給原料の
50重量%以上が370℃を超える沸点を有する。該炭
化水素供給原料の窒素及び硫黄含量は決定的に重大なも
のではない。供給原料の一部又は全部を、予備処理、例
えば水素化脱窒素、水素化脱硫又は水素化脱金属にかけ
ることが可能であり、時にはその方が好ましいこともあ
り得る。これらの処理の実施方法は当業界で公知であ
る。
【0011】本発明の方法を接触分解条件下で(即ち水
素を添加せずに)実施する場合は、上方又は下方に移動
する触媒床で、例えば一般的なサーモフォー接触分解
(Thermofor Catalytic Crac
king(TCC))プロセス、又は流動接触分解(F
luidised Catalytic Cracki
ng(FCC))プロセスの方法で操作を行う。操作条
件は、反応温度を400〜900℃、より好ましくは4
50〜800℃、特に500〜650℃とし;全圧を1
×105 〜1×106 Pa(1〜10バール)、特に1
×105 〜7.5×106 Pa(1〜7.5バール)と
し;触媒/供給原料重量比(kg/kg)を5〜15
0、特に20〜100とし;触媒と供給原料との接触時
間を0.1〜10秒、有利には1〜6秒とするのが好ま
しい。しかしながら、本発明の方法は、水素化条件下、
即ち接触水素化分解条件下で実施するのが好ましい。従
って、反応温度は好ましくは250〜500℃、より好
ましくは300〜450℃、特に350〜450℃がよ
い。
【0012】全圧は、好ましくは5×106 〜3×10
7 Pa(50〜300バール)、より好ましくは7.5
×106 〜2.5×107 Pa(75〜250バー
ル)、更に好ましくは1×107 〜2×107 Pa(1
00〜200バール)である。水素部分圧は、好ましく
は2.5×106 〜2.5×107 Pa(25〜250
バール)、より好ましくは5×106 〜2×107 Pa
(50〜200バール)、更に好ましくは6×106
1.8×107 Pa(60〜180バール)である。触
媒1リットル当たり毎時0.05〜10kg(kg.l
-1.h-1)の空間速度を使用すると有利である。空間速
度は、好ましくは0.1〜8、特に0.1〜5kg.l
-1.h-1とする。また、有利には100〜5000Nl
/kgの範囲の総ガス率(ガス/供給原料比)を使用す
る。好ましい総ガス率は250〜2500Nl/kgで
ある。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は以下の非限定的実施例の
説明でより良く理解されよう。
【0014】
【実施例】
a)本発明の触媒の製造 単位格子サイズが2.433nm(24.33オングス
トローム)であり、SiO2 /Al2 3 モル比が9.
3であり、吸水量が(25℃、p/p0 値0.2で)1
2.5重量%であり、窒素孔容積が0.45ml/gで
あって総孔容積の26%が直径8nm以上の孔からな
り、強熱減量が13重量%であり、存在するアルミニウ
ム(Al)の総量の40%が八面体配位である市販の極
超安定ゼオライトY(VUSY)を、95℃で1時間に
わたり、pH3の硫酸アルミニウム溶液(0.75モル
/l )と接触させた。この溶液から分離した後、ゼオラ
イトを洗浄し、95℃で1.0モル/l 硝酸アンモニウ
ム溶液で2回アンモニア交換した。このように処理した
ゼオライトは、単位格子サイズが2.435nm(2
4.35オングストローム)、SiO2 /Al2 3
ル比が20.9であった。存在するアルミニウム(A
l)の総量の5%が八面体配位であった。次いで、処理
したゼオライト26.4gを水和酸化アルミニウム(C
riterion社製)131.5gと混合した。この
混合物に水と3.8gの酢酸とを加えた。磨砕後、該混
合物を更に2.6gの押出し助剤と混合し、円筒形ペレ
ット状に押出した。該ペレットを250℃で4時間(回
転しながら)乾燥し、次いで600℃で3時間か焼し
た。得られたペレットは、水孔容積が0.63ml/
g、円形末端面の直径が1.65mmであった。該ペレ
ットは、乾燥ベースで、存在するアルミニウム(Al)
の総量の5%が八面体配位である極超安定ゼオライトY
(VUSY)を20重量%含み、アルミナを80重量%
含んでいた。11.57gの硝酸ニッケル溶液と17.
48gのメタタングステン酸アンモニウムとを含むニッ
ケル/タングステン溶液を調製した。該ニッケル/タン
グステン溶液を水で18.9mlに希釈し、30gのペ
レットに含浸させた。含浸処理したペレットを250℃
で4時間にわたり回転しながら乾燥し、最後に500℃
で2時間か焼した。該ペレットは、触媒全体の4重量%
のニッケルと17重量%のタングステンとを含んでい
た。
【0015】b)水素化分解実験 触媒を水素化分解性能試験にかけた。この試験では、下
記の特性を有する水素処理した重質真空ガスオイルを使
用した:C(重量%):86.21、H(重量%):1
3.79、S(ppm):35、N(ppm):<2、
d(70/4):0.8257、I.B.P.(℃):
205、2/10:252/332、20/30:37
0/392、40/50:410/428、60/7
0:448/467、80/90:492/525、
F.B.P.:598。まず触媒を15容積%H2 S/
2 雰囲気中で375℃までゆっくり加熱することによ
り予備硫化処理(presulphiding tre
atment)にかけた。この触媒を、0.1mm S
iC粒子を用いて1:1希釈で、下記の操作条件で試験
した:空間速度1.1kg.l-1.h-1、H2 S 1.
1容積%、全圧14×106 Pa(140バール)、ガ
ス/供給原料比1500Nl/kg。実験は、ワンス・
スルー(once−through)操作で実施した。
触媒の性能は、触媒を安定化させた後の供給原料中の3
70℃+ 沸点物質の70重量%変換で表す。この触媒で
得られた結果は下記の通りである:必要温度(370℃
+ の70重量%変換):346℃、中間留出物選択性
(重量%):49、ガス生成(重量%):5。これらの
結果から明らかなように、本発明の触媒を使用すると望
ましい結果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テオドリユス・ルドヴイキユス・ミカエ ル・マエセン オランダ国 1031 シー・エム アムステ ルダム、バトホイスウエヒ 3 (72)発明者 ヨハネス・アントニウス・ロベルト・ヴア ン・ヴエーン オランダ国 1031 シー・エム アムステ ルダム、バトホイスウエヒ 3 (72)発明者 イングリツト・マリア・ヴアン・ヴエクシ エル オランダ国 1031 シー・エム アムステ ルダム、バトホイスウエヒ 3

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素変換プロセスで使用するための
    触媒であって、存在するアルミニウム(Al)の総量の
    15%未満が八面体配位である極超安定ゼオライトY
    (VUSY)からなる触媒。
  2. 【請求項2】 存在するアルミニウム(Al)の総量の
    10%以下が八面体配位である請求項1に記載の触媒。
  3. 【請求項3】 極超安定ゼオライトY(VUSY)が
    2.425〜2.435nm(24.25〜24.35
    オングストローム)の範囲の単位格子サイズを有する請
    求項1又は2に記載の触媒。
  4. 【請求項4】 極超安定ゼオライトY(VUSY)が3
    〜80の範囲のSiO2 /Al2 3 モル比を有する請
    求項1から3のいずれか一項に記載の触媒。
  5. 【請求項5】 更に結合剤も含む請求項1から4のいず
    れか一項に記載の触媒。
  6. 【請求項6】 更に1種類以上の水素化成分も含む請求
    項1から5のいずれか一項に記載の触媒。
  7. 【請求項7】 1種類以上の水素化成分が第6B族及び
    第8族金属、これらの酸化物並びに硫化物の中から選択
    したものである請求項6に記載の触媒。
  8. 【請求項8】 極超安定ゼオライトY(VUSY)中に
    存在する八面体配位アルミニウム(Al)の量を減少さ
    せるための方法であって、極超安定ゼオライトY(VU
    SY)を、硫酸アルミニウム、硫酸ガリウム及び硫酸鉄
    の中から選択した1種類以上の金属硫酸塩の溶液と接触
    させることからなり、前記溶液が5未満のpHを有する
    前記方法。
  9. 【請求項9】 炭化水素供給原料を沸点のより低い物質
    に変換するための方法であって、供給原料を高温で請求
    項1から7のいずれか一項に記載の触媒と接触させるこ
    とからなる前記方法。
  10. 【請求項10】 供給原料を水素化条件下で請求項6又
    は7に記載の触媒と接触させる請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 250〜500℃の範囲の温度、及び
    5×106 〜3×107 Paの範囲の全圧で実施される
    請求項10に記載の方法。
JP7234640A 1994-08-24 1995-08-22 炭化水素変換触媒 Pending JPH0866634A (ja)

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