JPH09164333A - 新規な触媒組成物とその製造方法及び該触媒組成物を用いた炭化水素油の水素化処理方法 - Google Patents

新規な触媒組成物とその製造方法及び該触媒組成物を用いた炭化水素油の水素化処理方法

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JPH09164333A
JPH09164333A JP8044873A JP4487396A JPH09164333A JP H09164333 A JPH09164333 A JP H09164333A JP 8044873 A JP8044873 A JP 8044873A JP 4487396 A JP4487396 A JP 4487396A JP H09164333 A JPH09164333 A JP H09164333A
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幸広 迫田
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 炭化水素油の水素化処理に対して高い水素化
処理能力を示す新規な触媒組成物、その簡便な製造方法
及びそれを用いた炭化水素油の水素化処理方法を提供す
る。 【解決手段】 耐火性酸化物担体に周期表第6族の金属
の化合物の少なくとも1種並びに周期表第8族、第9族
及び第10族から選ばれる金属の化合物の少なくとも1
種を担持させた触媒組成物で、水銀圧入法で測定した触
媒組成物の比表面積A(m2/g)と周期表第6族金属
の化合物の担持量B(酸化物基準、重量%)と周期表第
8族、第9族及び第10族から選ばれる金属の化合物の
担持量C(酸化物基準、重量%)との間にB>0.30
A−43 及び C>0.13A−22の関係が成立
し、かつ、X線光電子測定法(XPS)で測定されるT
値(該周期表第6族金属の化合物のピーク強度/該耐火
性酸化物担体のピーク強度比)がそれぞれ、別式で定義
されるT0値の90%以上である触媒組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は石油精製の分野で用
いられる新規な触媒組成物とその製造方法及び該触媒組
成物を用いた炭化水素油の水素化処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】原油の重質化及び環境問題の高まりに伴
い、ますます性能の高い水素化触媒の開発が望まれてい
る。また、重質油の水素化触媒は、RFCC原料の前処
理触媒としても性能向上が必要となってきている。しか
し、現状、性能面からこれらの要求を十分満足できる触
媒があるとは言い難かった。
【0003】特開平5−329376号公報には、耐火
性酸化物への金属の担持処理を水酸基及び/又はエーテ
ル基を有する水溶性有機化合物の存在下で行って得られ
る触媒と、その触媒を用いた重質油の水素化処理方法が
記載されている。しかし、担体の物性と調製条件の影響
が大きく、必ずしも好ましい性能が得られるというわけ
ではなかった。
【0004】また、特開平6−226108号公報に
は、触媒担体に周期表第6族金属及び第8族金属を担持
した触媒に、多価アルコールを添加し、200℃以下で
乾燥する水素化処理触媒の製造方法が記載されている。
しかし、この方法は製造法が複雑であり、乾燥のみしか
行わないため活性成分が固定化されておらず、反応中に
有効成分が溶出してくる可能性があり、実用的ではな
い。
【0005】また、特開平7−108173号公報には
触媒担体に金属を担持させる際に、含浸液中にポリエチ
レングリコールを添加することにより金属を均一に担持
させ触媒の活性を向上させる方法が記載されている。し
かし、この方法により得られる触媒も触媒活性の点で十
分優れているとはいえない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、水素化処理に対して高い水素化処理能力を示す新規
な触媒組成物を提供することにある。
【0007】本発明は、また、本発明の触媒組成物を簡
便に実用的に製造することができる触媒組成物の製造方
法を提供することも目的としている。
【0008】本発明は、更にまた、本発明の新規な高活
性な触媒組成物を用いて、特に重質油をはじめとする各
種の炭化水素油の水素化を有利に行うための方法を提供
することも目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
ついて鋭意研究を行った結果、耐火性酸化物担体に特定
な金属を特定な割合に担持し、かつX線光電子測定法で
測定された特定な分散性を有する触媒組成物が触媒活性
に著しく優れていることを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
【0010】すなわち、本発明は耐火性酸化物担体に、
周期表第6族の金属の化合物の少なくとも1種並びに周
期表第8族、第9族及び第10族から選ばれる金属の化
合物の少なくとも1種を担持させた触媒組成物で、水銀
圧入法で測定した触媒組成物の比表面積A(m2/g)
と周期表第6族金属の化合物の担持量B(酸化物基準、
重量%)と周期表第8族、第9族及び第10族から選ば
れる金属の化合物の担持量C(酸化物基準、重量%)と
の間にB>0.30A−43 及び C>0.13A−
22の関係が成立し、かつ、X線光電子測定法(XP
S)で測定されるT値(該周期表第6族の化合物のピー
ク強度/該耐火性酸化物担体のピーク強度比)が以下の
式で定義されるT 0値の90%以上である新規な触媒組
成物とその製造方法及び該触媒組成物を用いた炭化水素
油の水素化処理方法を提供するものである。 T0=(Metal/Support)wt×[σ(metal)×β1×(1+exp(-
β2))]/[2×σ(s)×(1-exp(-β2))] ここで、 (Metal/Support)wt:金属/酸化物担体重量比(酸化物
基準) β1:2/(λ(O)×ρ×SO) β2:2/(λ(metal)×ρ×SO) σ(metal):周期表第6族電子のイオン化断面積 [(オングストローム)2] σ(s):酸化物担体電子のイオン化断面積[(オングス
トローム)2] λ(metal):周期表第6族化合物の電子脱出深さ (オングストローム) λ(O):酸化物担体の電子脱出深さ(オングストロー
ム) ρ:酸化物担体密度(g/m3) SO:酸化物担体の比表面積(m2/g) (ここでSO=A′×100/酸化物担体重量%、A′:
BET法で測定した触媒組成物の比表面積(m2
g)))
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の新規触媒組成物は、該触
媒組成物の水銀圧入法による比表面積をA(m2/g)
とし、前記周期表第6族金属の化合物の担持量をB(酸
化物基準、重量%)、前記周期表第8族、第9族、第1
0族金属の化合物の担持量をC(酸化物基準、重量%)
としたとき、これらの間に、 B>0.30A−43 及び C>0.13A−22 の関係が成立することが重要である。金属化合物の担持
量がこの範囲から外れると触媒組成物の触媒活性が低下
する。
【0012】BとAとの間にB>0.30A−43 か
つ B<0.03A+24の関係が成り立つ場合に触媒
活性が更に向上する。更に、B>0.066A かつ
B>0.30A−40 かつB<24の関係が成り立つ
ことが好ましい。
【0013】また、CとAとの間にC>0.13A−2
2 かつ C<0.013A+6の関係が成り立つ場合
に触媒活性が更に向上する。更に、C>0.13A−2
2かつ C<0.013A+6 かつ C>0.013
Aの関係が成り立つことが好ましい。
【0014】これらの範囲は耐火性酸化物担体の表面積
が小さく、金属化合物の担持量が大きな領域であり、本
発明によって金属化合物の凝集が制御可能な範囲であ
る。
【0015】なお、担持量における酸化物基準とは、触
媒組成物中の金属を酸化物に換算して、酸化物全体を1
00重量%としたときの当該金属の酸化物としての重量
%を意味している。
【0016】前記したX線光電子測定法(XPS)で測
定されるT値は前記したT0値の90%以上、好ましく
は92%以上であることが必要である。
【0017】T0値は担持金属が単分子層で担持される
と仮定した場合、理論的に最も均一に分散されたことを
示す指標である。
【0018】次に、モリブデンの分散性評価についての
具体的な方法について説明する。
【0019】担体(Al23)表面にモリブデン(Mo
3)を担持させたもののXPS測定を行った場合、X
PS強度比は、Moulijnらにより導出された理論式
(1)〔「ジャーナル・オブ・フィジカル・ケミストリ
ー(J.Phys.Chem.)」第83巻、第1612〜1619
ページ(1979年)〕から、次のように求めることが
できる。
【0020】
【数1】 〔式中、(IMo/IAl)theoretは理論的に求められるMoと
AlのXPSピーク強度比であり、(Mo/Al)atomはMo
とAlの原子比であり、σ(Al)はAl2s電子のイオン化
断面積であり、σ(Mo)はMo3d3/2又はMo3d5/2電子の
イオン化断面積であり、β1及びβ2は式 β1=2/(λ(Al)ρSO) β2=2/(λ(Mo)ρSO) から求められ、λ(Al)はAl2s電子の脱出深さであり、
λ(Mo)はMo3d3/2又はMo3d5/2電子の脱出深さであ
り、ρはアルミナの密度であり、SOはアルミナの比表面
積であり、D(εAl)およびD(εMo)は、それぞれA
2s又はMo3d3/ 2又はMo3d5/2の検出器効率(D∝1
/ε)である。〕 上記(1)式に対して、Pennの式〔「ジャーナル・オブ
・エレクトロン・スペクトロスコピー・アンド・リレイ
テッド・フェノメナ(J.Electron Spectroscopy and Re
lated Phenomena)」第9巻、第29〜40ページ(1
976年)〕を用いて導入したλ(Al2s)=18.2
オングストローム、λ(Mo3d3/2)=λ(Mo3d5/2
=17.3オングストローム及びσ(Al2s)=0.7
53(オングストローム)2、σ(Mo3d3/2)=3.8
8(オングストローム)2、σ(Mo3d5/2)=5.62
(オングストローム)2(Scofieldの文献値〔「ジャー
ナル・オブ・エレクトロン・スペクトロスコピー・アン
ド・リレイテッド・フェノメナ(J.Electron Spectrosc
opy and Related Phenomena)第8巻、第129〜13
7ページ(1976年)〕:AlKα線を励起源とした
値)を代入する。また、モリブデンとアルミナの重量比
を(MoO3/Al23wtで示すと、MoO3の分子量
143.94、Al23の分子量101.96から(M
o/Al)atom=0.357(MoO3/Al23wt
なので、これを代入する。そうすると、(2)式が導か
れ、T0が求められる。ここで、前記のとおりAl及び
MoのXPSピークとして、Al2s及びMo3d3/2及び
Mo3d5/2を採用している。
【0021】
【数2】 Mo−Al以外の組み合わせについても上述の文献記載
に基づいて同様に(3)式が導かれる。尚、担持金属を
M、担体をSと表記した。
【0022】
【数3】 上記のようにして導かれたT0値とX線光電子法(XP
S)で測定されたT値からT/T0が計算される。な
お、X線光電子法(XPS)による測定は以下のように
行った。XPS測定は、試料を細かく粉砕した後に行っ
た。この粉砕操作は、正確かつバラツキの少ない測定値
を得るために非常に重要な操作であり、粉砕後の粒子は
250メッシュ以下(約50μm以下)であった。この
ようにして得られた試料は、サンプルホルダー上に両面
テープ(導電性)で固定し、下記装置を用いて下記の条
件で測定した。 装置名:X線光電子分光装置(JPS−9000M
C):日本電子(株)製 X線源:AlKα(加速電圧:10kV、エミッション
電流:15mA) エネルギーアナライザー:静電半球型(中心軌道半径:
100mm) エネルギー掃引方式:フィックスドアナライザーエネル
ギー法 パスエネルギー:50eV 検出器:マイクロチャンネルプレート 本発明の触媒組成物の形状は特に限定されず、円柱、球
状、三〜六葉、ハニカム等目的とする反応に好適な形状
を自由に選択することができる 本発明の触媒組成物を構成する耐火性酸化物担体として
は、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、ジルコ
ニア、ボリア、リンあるいはこれらの複合酸化物担体等
を挙げることができる。金属の分散性の観点からはアル
ミナが好ましい。
【0023】本発明の触媒組成物に担持される周期表第
6族金属としては、クロム、モリブデン、タングステン
等が挙げられる。周期表第8族、第9族、第10族金属
としては鉄、コバルト、ニッケル等が挙げられる。
【0024】本発明の触媒組成物は、耐火性酸化物担体
に、周期表第6族の金属の化合物の少なくとも1種並び
に周期表第8族、第9族及び第10族から選ばれる金属
の化合物を少なくとも1種を溶解させた水溶液を用い
て、分子量300以上で、かつ水酸基及び/又はエーテ
ル結合を有する水溶性有機化合物の共存下で担持処理を
行い、400℃以上で焼成する際に、該触媒組成物の比
表面積A(m2/g)と周期表第6族金属の化合物の担
持量B(酸化物基準、重量%)と周期表第8族、第9族
及び第10族から選ばれる金属の化合物の担持量C(酸
化物基準、重量%)との間に、B>0.30A−43
かつ C>0.13A−22の関係が成立するように担
持処理を行う。
【0025】耐火性酸化物担体は比表面積が通常、5〜
500m2/g、好ましくは50〜300m2/gのもの
が用いられる。比表面積が5m2/g未満では担持金属
の分散性が低下することがあり、500m2/gを超え
ると反応物の拡散が阻害されることがある。触媒組成物
の比表面積は原料担体の比表面積の6割〜9割程度にな
る場合が多いのでこれを目安にして適当な比表面積の担
体を使用することが好ましい触媒組成物の比表面積は、
XPSでT0値を求める際には比表面積A′はBET法
を用いた窒素吸着にて測定し、それ以外の場合は比表面
積Aは水銀圧入法にて測定した。
【0026】AとBの関係は、好ましくは、B>0.3
0A−43 かつ B<0.03A+24となるよう
に、更に好ましくは、B>0.066A かつ B>
0.30A−40 かつB<24となるように、更に、
AとCの関係は、好ましくはC>0.13A−22 か
つ C<0.013A+6となるように、更に好ましく
は、C>0.13A−22 かつ C<0.013A+
6 かつ C>0.013Aとなるように担持処理す
る。
【0027】担持処理に用いられる金属化合物として
は、酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、塩基性炭酸塩、
蓚酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、有機酸塩、ハロゲン
化物等の水溶液として用いられる。具体的には、パラモ
リブデン酸塩、メタモリブデン酸塩、三酸化モリブデ
ン、パラタングステン酸塩、メタタングステン酸塩、三
酸化タングステン、硝酸ニッケル、硝酸コバルト、塩基
性炭酸コバルト、塩基性炭酸ニッケル等を水溶液とした
ものが挙げられる。
【0028】担持処理に用いられる水酸基及び/又はエ
ーテル結合を有する水溶性有機化合物としては、ポリオ
キシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエ
チレンフェニルエーテル、ポリエチレングリコール等の
エーテル含有水溶性高分子、ポリビニルアルコール等の
アルコール性水酸基含有水溶性高分子、サッカロース、
グルコース等の各糖類、メチルセルロース、デンプン等
の水溶性多糖類若しくはこれらの誘導体が挙げられる。
好ましくはポリエチレングリコールが用いられる。
【0029】前記水溶性有機化合物としては分子量が3
00以上のものが用いられる。好ましくは分子量が30
0〜10,000、更に好ましくは分子量350〜6,
000のものが用いられる。300未満では触媒活性に
劣り、10,000を超えると溶解や担持工程に時間を
要し、取扱いが困難となることがある。
【0030】前記水溶性有機化合物の添加量は、耐火性
酸化物担体100重量部に対して好ましくは、0.5〜
100重量部、更に好ましくは1〜50重量部である。
0.5重量部未満では、添加効果が発揮されないことが
あり、100重量部を超えると担持が困難になることが
ある。
【0031】担持法は特に限定されないが、真空含浸
法、常圧含浸法、浸漬法、混練法、塗布法等の公知の担
持操作及びこれらを組み合わせた方法が用いられる。
【0032】前記金属化合物と前記水溶性有機化合物の
耐火性酸化物担体への担持は、金属化合物と水溶性有機
化合物の水溶液を用いて同時に行うことが好ましい。あ
らかじめ水溶性有機化合物又はその水溶液を用いて水溶
性有機化合物を耐火性酸化物担体上に担持し、次いで金
属化合物水溶液を用いて金属化合物を耐火性酸化物担体
上に担持してもよい。
【0033】前記の金属化合物を担持させるための金属
化合物水溶液には、水溶性有機化合物の他に五酸化リ
ン、リン酸等のリン化合物を添加しておくことが好まし
い。五酸化リン、リン酸を用いる場合、その添加量は、
触媒成分としてP25の形態で触媒組成物中に酸化物基
準で通常、0.1〜10重量%、好ましくは、0.5〜
6重量%、更に触媒活性の点からは好ましくは3.5〜
6重量%である。
【0034】リン化合物の添加は、触媒に担持させる金
属化合物水溶液の安定性を高めると同時に触媒成分とし
て触媒活性を向上させる作用を有している。
【0035】担持金属の一つであるニッケルは、担体成
分であるアルミナとスピネルを形成し不活性化すること
が知られている。リン化合物はこのニッケルのスピネル
化を抑制する作用があり、触媒活性を向上させるが、前
記水溶性有機化合物を用いないでリン化合物を多量に用
いると、Ni−Mo−Pの複合酸化物が生成するため、
逆に触媒活性が低下することになる。本発明のように前
記水溶性有機化合物を添加した金属化合物水溶液を用い
た場合には、リン化合物の添加量を3.5〜6重量%と
増加させることができ、触媒活性を飛躍的に向上させる
ことができる。
【0036】また、前記の金属化合物を担持するための
金属化合物水溶液には、溶液の安定性を高め、触媒活性
を高めるために、各種の酸を添加してもよい。そのよう
な酸としては、蓚酸、酒石酸、コハク酸、マロン酸、り
んご酸、クエン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機
酸等が用いられる。酸の添加量は耐火性酸化物担体10
0重量部に対して通常、0.1〜100重量部、好まし
くは5〜50重量部である。0.1重量部未満では添加
効果が発揮されず、100重量部を超えると金属化合物
の溶解が悪くなることがある。
【0037】次いで、前記の金属化合物が担持された耐
火性酸化物担体を焼成する。焼成は好ましくは、400
℃〜700℃、更に好ましくは405℃〜690℃で空
気あるいは酸素雰囲気下行う。好ましくは、上記の水溶
性有機溶媒による残留炭素分が1.0重量%以下になる
ような条件で行う。
【0038】本発明により得られた触媒組成物を炭化水
素油とを反応させて水素化処理を行う。水素化処理に用
いられる炭化水素油としては、ナフサ、灯油、軽質軽油
(LGO)、重質軽油(HGO)、減圧軽油(VG
O)、分解軽油(LCO)、常圧残油、減圧残油、オイ
ルサンド油、石炭液化油等が挙げられる。特に、重質な
含硫黄炭化水素油に好適に適用できる。
【0039】水素化処理としては水素化脱硫、水素化脱
窒素、水素化脱金属、水素化分解、オレフィンあるいは
芳香環水素化等の種々の水素化処理に適用できるが、特
に水素化脱硫、水素化脱窒素に好適に適用できる。
【0040】本発明の触媒組成物を用いて水素化処理を
行うに際しては、水素化処理反応を行う前に活性化若し
くは安定化処理として予備硫化処理を行うことが好まし
い。この予備硫化処理は予備硫化剤として、硫化水素、
二硫化炭素、チオフェン、ジメチルジスルフィド等を使
用し、200〜400℃の温度範囲で行われる。
【0041】水素化処理の反応条件は対象となる原料油
の種類や目的となる反応等により異なるが、反応温度は
通常、200〜550℃、好ましくは220〜500℃
の範囲に選定するのが好適である。反応圧力は通常、常
圧〜300kg/cm2、好ましくは15〜250kg
/cm2の範囲に選定するのが好適である。
【0042】反応形式としては、特に制限はないが、通
常は、固定床、移動床、沸騰床、懸濁床等の種々のプロ
セスが採用され、好ましくは経済性から固定床による流
通方式が好適に採用される。
【0043】こうした流通方式の場合には、LHSV
(液空間速度)を0.05〜50h-1、好ましくは0.
1〜45h-1の範囲に選定するのがよい。
【0044】水素ガスと炭化水素油の供給割合(水素/
炭化水素油比)は通常、30〜2,500Nm3/k
l、好ましくは50〜2,000Nm3/klの範囲に
選定するのが好適である。
【0045】以上のように本発明の触媒組成物を用いて
重質油をはじめとする各種の炭化水素油について、水素
化脱硫等の各種の水素化処理を効率よく行うことがで
き、硫黄分や窒素分あるいは重金属分が十分に低減され
た有用炭化水素留分を収率よく得ることができる。
【0046】
【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。なお、触媒組成物の
金属の化合物の担持量は、モリブデンについては「誘導
結合プラズマ発光分光法(ICP)」、ニッケルについ
ては「蛍光X線分析法」を用いて定量した。
【0047】実施例1 三酸化モリブデン63g、塩基性炭酸ニッケルNiOと
して18g、リン酸(純度85%)33gとポリエチレ
ングリコール(分子量400)40gをイオン交換水に
溶解し、全量を200mlとした。次に上記含浸液を担
体の吸収率に見合った量に調整し、所定の表面積を有す
る四葉型アルミナ担体400gに常圧含浸法にて担持し
た。この担持物を120℃で3時間乾燥して、空気中で
550℃、5時間焼成して触媒Aを得た。
【0048】こうして得た触媒Aは、乾燥重量当たり、
NiOとして3.6wt%、MoO 3として12.4w
t%、また比表面積はA=184m2/g、A′=20
0m2/gであった。また、B>0.30A−43かつ
B<0.03A+24、C>0.13A−22かつC<
0.013A+6の範囲にある。更に、C>0.013
Aの範囲にもある。
【0049】次に、XPSにより、この触媒Aのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は97%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0050】実施例2 三酸化モリブデン71g、塩基性炭酸ニッケルをNiO
として17g、五酸化リン20gとポリエチレングリコ
ール(分子量400)40gをイオン交換水に溶解し、
全量を200mlとした。次に上記含浸液を担体の吸収
率に見合った量に調整し、所定の表面積を有する四葉型
アルミナ担体400gに常圧含浸法にて担持した。この
担持物を120℃で3時間乾燥して、空気中で550
℃、5時間焼成して触媒Bを得た。
【0051】こうして得た触媒Bは、乾燥重量あたり、
NiOとして3.3wt%、MoO 3として14.0w
t%、また比表面積はA=166m2/g、A′=18
4m2/gであった。また、B>0.30A−43かつ
B<0.03A+24、C>0.13A−22かつC<
0.013A+6の範囲にある。更に、B>0.066
AかつB>0.30A−40かつB<24、C>0.0
13Aの範囲にもある。
【0052】次に、XPSにより、この触媒Bのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は96%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0053】実施例3 三酸化モリブデン71g、塩基性炭酸ニッケルをNiO
として17g、リンゴ酸40gとポリエチレングリコー
ル(分子量400)40gをイオン交換水に溶解し、全
量を200mlとした。次に上記含浸液を担体の吸収率
に見合った量に調整し、所定の表面積を有する四葉型ア
ルミナ担体400gに常圧含浸法にて担持した。この担
持物を120℃で3時間乾燥して、空気中で550℃、
5時間焼成して触媒Cを得た。
【0054】こうして得た触媒Cは、乾燥重量当たり、
NiOとして3.3wt%、MoO 3として14.0w
t%、また比表面積はA=180m2/g、A′=19
5m2/gであった。また、B>0.30A−43かつ
B<0.03A+24、C>0.13A−22かつC<
0.013A+6の範囲にある。更に、C>0.013
Aの範囲にもある。
【0055】次に、XPSにより、この触媒Cのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は93%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0056】実施例4 三酸化モリブデン129g、塩基性炭酸ニッケルをNi
Oとして30g、クエン酸45gとポリエチレングリコ
ール(分子量400)40gをイオン交換水に溶解し、
全量を200mlとした。次に上記含浸液を担体の吸収
率に見合った量に調整し、所定の表面積を有する四葉型
アルミナ担体400gに常圧含浸法にて担持した。この
担持物を120℃で3時間乾燥して、空気中で550
℃、5時間焼成して触媒Dを得た。
【0057】こうして得た触媒Dは、乾燥重量当たり、
NiOとして5.4wt%、MoO 3として23wt
%、また比表面積はA=185m2/g、A′=201
2/gであった。また、B>0.30A−43かつB
<0.03A+24、C>0.13A−22かつC<
0.013A+6の範囲にある。更に、B>0.066
AかつB>0.30A−40かつB<24、C>0.0
13Aの範囲にもある。
【0058】次に、XPSにより、この触媒Dのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は91%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0059】実施例5 三酸化モリブデン70g、塩基性炭酸ニッケルをNiO
として17g、リン酸(純度85%)37gとポリエチ
レングリコール(分子量400)40gをイオン交換水
に溶解し、全量を200mlとした。その他は実施例1
と同様に行い触媒Hを得た。
【0060】こうして得た触媒Hは、乾燥重量当たり、
NiOとして3.0wt%、MoO 3として13.5w
t%、P25として6.0wt%、また比表面積はA=
164m2/g、A′=186m2/gであった。また、
B>0.30A−43かつB<0.03A+24、C>
0.13A−22かつC<0.013A+6の範囲にあ
る。更に、B>0.066AかつB>0.30A−40
かつB<24、C>0.013Aの範囲にもある。
【0061】次に、XPSにより、この触媒Hのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は96%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0062】実施例6 担体重量100に対して、三酸化モリブデン16.7、
塩基性炭酸ニッケルをNiOとして4.0、リン酸(純
度75%)4.8とポリエチレングリコール(分子量4
00)6.0の割合で用いて触媒Iを得た。なお、乾燥
温度は120℃、焼成温度は550℃とした。
【0063】こうして得た触媒Iは、乾燥重量当たり、
NiOとして3.2wt%、MoO 3として13.3w
t%、P25として3.8wt%、また比表面積はA=
162m2/g、A′=184m2/gであった。また、
B>0.30A−43かつB<0.03A+24、C>
0.13A−22かつC<0.013A+6の範囲にあ
る。更に、B>0.066AかつB>0.30A−40
かつB<24、C>0.013Aの範囲にもある。
【0064】次に、XPSにより、この触媒Iのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は98%であり、T/T0は90%以上であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0065】なお、この触媒Iの水銀圧入法により測定
した細孔容積は0.53ml/g、細孔容積の50%点
における細孔直径は132オングストロームであった。
また、この触媒のベルソープにより測定した脱離等温線
による細孔分布(B.J.H法)を表6に示す。
【0066】比較例1 実施例1において、ポリエチレングリコール(分子量4
00)を使用しなかった他は、同様にして触媒Eを得
た。比表面積はA=184m2/g、A′=200m2
gであった。また、この触媒Eは、B>0.30A−4
3かつB<0.03A+24、C>0.13A−22か
つC<0.013A+6の範囲にある。
【0067】次に、XPSにより、この触媒Eのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は88%であり、T/T0は90%未満であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0068】比較例2 実施例3において、ポリエチレングリコール(分子量4
00)を使用しなかった他は、同様にして触媒Fを得
た。比表面積はA=180m2/g、A′=195m2
gであった。また、この触媒Fは、B>0.30A−4
3かつB<0.03A+24、C>0.13A−22か
つC<0.013A+6の範囲にある。
【0069】次に、XPSにより、この触媒Fのモリブ
デンのアルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結
果、T/T0は83%であり、T/T0は90%未満であ
った。なお、モリブデンのイオン化断面積は(Mo
3d3/2+Mo3d5/2)を用いた。
【0070】比較例3 三酸化モリブデン74g、塩基性炭酸ニッケルをNiO
として20g、クエン酸40gとポリエチレングリコー
ル(分子量400)40gをイオン交換水に溶解し、全
量を200mlとした。次に上記含浸液を担体の吸収率
に見合った量に調整し、所定の表面積を有する四葉型ア
ルミナ担体400gに常圧含浸法にて担持した。この担
持物を120℃で3時間乾燥して、空気中で550℃、
5時間焼成して触媒Gを得た。
【0071】こうして得た触媒Gは、乾燥重量当たり、
NiOとして4.0wt%、MoO 3として15wt
%、また比表面積はA=203m2/g、A′=225
2/gであった。また、B>0.30A−43かつB
<0.03A+24、C>0.13A−22かつC<
0.013A+6の範囲内ではないが、モリブデンのア
ルミナ(Al2s)に対する強度比を測定した結果、T/
0は91%であり、T/T0は90%以上であった。な
お、モリブデンのイオン化断面積は(Mo3d3/2+Mo
3d5/2)を用いた。
【0072】水素化処理 次に、触媒A〜Iに関して触媒充填量3cc規模の高圧
固定床流通式反応装置にてモデル物質を用いた脱硫性能
の評価実験を行った。前処理としては、該触媒にH2
(0.2vol%)/H2ガスを250℃で20時間流
通することにより予備硫化を行った。その後、該触媒に
硫黄分として0.5wt%のジベンゾチオフェンをデカ
リンに溶解した原料油を水素ガスとともに流通して以下
の条件で水素化脱硫処理を行った。 反応条件 反応温度:280〜300℃ 水素分圧:30kg/cm2 LHSV:4.0hr-1 評価結果を表1に示す。新規な触媒組成物を用いること
で、高い脱硫性能が得られることが判る。
【0073】
【表1】 次に実施例1の触媒Aと実施例6の触媒Iと比較例1の
触媒Eについて触媒充填量50cc規模の高圧固定床流
通式反応装置を用いた常圧残油における性能評価実験を
行った。評価に用いた常圧残油の性状を表2に示す。
【0074】
【表2】 反応に先立って、前処理として、該触媒にLGO(中東
系軽質軽油)にDMDSを添加した原料油(原料油中の
硫黄濃度を2.5wt%に調整した)を、水素ガスとと
もに250℃で24時間流通して、予備硫化した。その
後、該触媒に表2に示す原料油を水素ガスとともに流通
して以下の条件で水素化処理を行った。 反応条件 温度:370℃、380℃ 水素分圧:135kg/cm2 LHSV:0.3hr-1 水素/油比:850Nm3/kl 評価結果を表3、表4に示す。新規な触媒組成物を用い
ることにより、高い脱硫及び脱窒素性能が得られること
が判る。
【0075】
【表3】
【0076】
【表4】 表5に実施例1〜6、比較例1〜3の触媒組成物の性状
をまとめて示す。
【0077】
【表5】
【0078】
【表6】
【0079】
【発明の効果】本発明の触媒組成物を用いた炭化水素油
の水素化処理は、従来の水素化処理触媒に比べて、脱
硫、脱窒素などの水素化処理を効率よく行うことがで
き、これによって、硫黄分等が著しく低減された有用炭
化水素留分を収率よく得ることができる。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火性酸化物担体に周期表第6族の金属
    の化合物の少なくとも1種並びに周期表第8族、第9族
    及び第10族から選ばれる金属の化合物の少なくとも1
    種を担持させた触媒組成物で、水銀圧入法で測定した触
    媒組成物の比表面積A(m2/g)と周期表第6族の金
    属の化合物の担持量B(酸化物基準、重量%)と周期表
    第8族、第9族及び第10族から選ばれる金属の化合物
    の担持量C(酸化物基準、重量%)との間にB>0.3
    0A−43 及び C>0.13A−22の関係が成立
    し、かつ、X線光電子測定法(XPS)で測定されるT
    値(該周期表第6族の金属の化合物のピーク強度/該耐
    火性酸化物担体のピーク強度比)が以下の式で定義され
    るT0値の90%以上である触媒組成物。 T0=(Metal/Support)wt×[σ(metal)×β1×(1+exp(-
    β2))]/[2×σ(s)×(1-exp(-β2))] ここで、 (Metal/Support)wt:金属/酸化物担体重量比(酸化物
    基準) β1:2/(λ(O)×ρ×SO) β2:2/(λ(metal)×ρ×SO) σ(metal):周期表第6族電子のイオン化断面積 [(オングストローム)2] σ(s):酸化物担体電子のイオン化断面積[(オングス
    トローム)2] λ(metal):周期表第6族化合物の電子脱出深さ (オングストローム) λ(O):酸化物担体の電子脱出深さ(オングストロー
    ム) ρ:酸化物担体密度(g/m3) SO:酸化物担体の比表面積(m2/g) (ここでSO=A′×100/酸化物担体の重量%、
    A′:BET法で測定した触媒組成物の比表面積(m2
    /g))
  2. 【請求項2】 触媒組成物の比表面積A(m2/g)と
    周期表第6族金属の化合物の担持量B(酸化物基準、重
    量%)との間に次の関係が成立する請求項1記載の触媒
    組成物。 B>0.30A−43 かつ B<0.03A+24
  3. 【請求項3】 触媒組成物の比表面積A(m2/g)と
    周期表第8族、第9族及び第10族から選ばれる金属の
    化合物の担持量C(酸化物基準、重量%)との間に次の
    関係が成立する請求項1又は2記載の触媒組成物。 C>0.13A−22 かつ C<0.013A+6
  4. 【請求項4】 耐火性酸化物担体がアルミナである請求
    項1〜3何れか記載の触媒組成物。
  5. 【請求項5】 周期表第6族の金属がモリブデン又はタ
    ングステンで、周期表第9族の金属がコバルトで、周期
    表第10族の金属がニッケルである請求項1〜4何れか
    記載の触媒組成物。
  6. 【請求項6】 耐火性酸化物担体に、周期表第6族の金
    属の化合物の少なくとも1種並びに周期表第8族、第9
    族及び第10族から選ばれる金属の化合物の少なくとも
    1種を溶解させた水溶液を用いて、分子量300以上
    で、かつ水酸基及び/又はエーテル結合を有する水溶性
    有機化合物の共存下で担持処理を行い、400℃以上の
    温度で焼成する触媒組成物の製造方法において、水銀圧
    入法で測定した触媒組成物の比表面積A(m2/g)と
    周期表第6族金属の化合物の担持量B(酸化物基準、重
    量%)と周期表第8族、第9族及び第10族から選ばれ
    る金属の化合物の担持量C(酸化物基準、重量%)との
    間に、B>0.30A−43 かつ C>0.13A−
    22の関係が成立するように担持処理を行うことを特徴
    とする触媒組成物の製造方法。
  7. 【請求項7】 分子量300以上で、かつ水酸基及び/
    又はエーテル結合を有する水溶性有機化合物がポリエチ
    レングリコールである請求項6記載の触媒組成物の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 水酸基及び/又はエーテル結合を有する
    水溶性有機化合物並びにリン化合物の共存下で担持処理
    を行う請求項6又は7記載の触媒組成物の製造方法。
  9. 【請求項9】 触媒組成物の比表面積A(m2/g)と
    周期表第6族金属の化合物の担持量B(酸化物基準、重
    量%)との間に次の関係が成立する請求項6、7又は8
    記載の触媒組成物の製造方法。 B>0.30A−43 かつ B<0.03A+24
  10. 【請求項10】 触媒組成物の比表面積A(m2/g)
    と周期表第8族、第9族及び第10族から選ばれる金属
    の化合物の担持量C(酸化物基準、重量%)との間に次
    の関係が成立する請求項6、7、8又は9記載の触媒組
    成物の製造方法。 C>0.13A−22 かつ C<0.013A+6
  11. 【請求項11】 炭化水素油を水素の存在下、請求項1
    〜5何れか記載の触媒組成物と接触させて水素化処理を
    行うことを特徴とする炭化水素油の水素化処理方法。
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