JPH09215926A - フォージャサイト型ゼオライトとton型ゼオライトとを含む触媒、および石油炭化水素仕込原料の水素化転換方法 - Google Patents
フォージャサイト型ゼオライトとton型ゼオライトとを含む触媒、および石油炭化水素仕込原料の水素化転換方法Info
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Abstract
る、中間留分の明らかに改善された選択性を得ることが
できる触媒を提供する。 【解決手段】 少なくとも一つのマトリックスと、少な
くとも一つのフォージャサイト型ゼオライトと、ゼオラ
イトNU-10 、ゼオライトTHETA-1 、ゼオライトKZ-2およ
びゼオライトISI-1 からなる群から選ばれる少なくとも
一つのTON 型ゼオライトとを含む組成物と、前記組成物
および少なくとも一つの水素化元素を含む触媒と、重質
石油仕込原料の水素化転換法におけるその使用法であ
る。
Description
か、または結晶が不十分であるマトリックスと組合わさ
れる、TON 構造型ゼオライトおよびフォージャサイト
(faujasite)構造型ゼオライトを含む組成物と、前記組
成物および少なくとも一つの水素化元素を含む触媒と、
重質石油仕込原料の水素化転換法におけるその使用法に
関する。
かつほとんど有効利用できない重質仕込原料から、より
軽質留分、例えばガソリン、ジェット燃料、軽質ガスオ
イルを生成することを可能にする非常に重要な精製方法
であり、精製業者は該軽質留分の生産を需要構造に適用
させるように探求する。接触分解に比べて、接触水素化
分解の利点は、非常に良好な品質の中間留分であるジェ
ット燃料およびガスオイルを提供することである。反
面、接触水素化分解で生成されたガソリンは、接触分解
から生じたガソリンよりも非常に低いオクタン価を示
す。
水素化機能とを組合わせる二機能型のあらゆるものであ
る。酸機能は、表面の酸度を示す大きい比表面積(一般
に150〜800m2 ×g-1)の担体、例えばハロゲン
化(特に塩化またはフッ化)アルミナ、酸化ホウ素と酸
化アルミニウムとの組合わせ、非晶質シリカ・アルミナ
およびゼオライトによりもたらされる。水素化機能は、
元素周期律表のVIII族の1つまたは複数の金属、例えば
鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金により、あ
るいは元素周期律表のVI族の少なくとも一つの金属、例
えばモリブデンおよびタングステンとVIII族の少なくと
も一つの金属との組合わせによりもたらされる。
的なパラメータであり、該パラメータが触媒の活性およ
び選択性の反応を示す。弱い酸機能と強い水素化機能と
が、一般に高温(390℃以上)で低い空間供給速度
(毎時触媒容積1ユニット当り処理すべき仕込原料の容
積で表示されるVVHが一般に2以下)で作用して、ほ
とんど活性ではないが、中間留分の非常に良好な選択性
に恵まれる触媒を提供する。逆に、強い酸機能と弱い水
素化機能とは非常に活性である触媒を提供するが、中間
留分の不十分な選択性を示す。従って、適切な触媒の探
索は、触媒の活性/選択性の一対を調整するための機能
の各々を正しい判断に基づいて選択することに集中され
る。
性すなわち融通性(flexibility) を提供することが水素
化分解の大きな利点の1つである。すなわち、使用され
る触媒レベルでの柔軟性が、処理すべき仕込原料の柔軟
性、および得られた生成物のレベルの柔軟性をもたら
す。容易に制御できるパラメータは触媒担体の酸度であ
る。
酸性担体、例えば非晶質シリカ・アルミナから構成され
る。これら系は、非常に良好な品質の中間留分を生成す
るために使用される。さらには酸度が非常に弱い場合に
は、基油を生成する。
・アルミナ族が見出される。水素化分解の市場における
触媒の多くは、VIII族の金属と組合わされるか、あるい
は好ましくは処理すべき仕込原料のヘテロ原子の毒性含
有量が0.5重量%を越える場合には、VIB 族およびVI
II族の金属の硫化物の組合わせを有するシリカ・アルミ
ナをベースとする。これら系は、中間留分における非常
に良好な選択性を有し、生成された物質は良好な品質を
有する。これら触媒は、互いに最も酸でない場合には、
同様に基潤滑油を生成し得る。非晶質担体をベースとす
るこれら触媒系全体の不都合は、記載したように、その
弱い活性である。
晶質シリカ・アルミナの活性よりも優れた触媒活性を該
触媒に関して示すが、軽質生成物のより高い選択性を示
す。
トおよび結晶化微細孔固体に関する研究により、予期し
ないことではあるが、FAU 構造型ゼオライトY と組合わ
されるゼオライトTHETA-1 、ゼオライトNU-10 、ゼオラ
イトKZ-2およびゼオライトISI-1 からなる群から選ばれ
る少なくとも一つのTON 構造型ゼオライトを含む触媒に
より、先行技術における周知の触媒に対して中間留分の
明らかに改善された選択性を得ることが可能になること
が見出されるに至った。
のマトリックスと、少なくとも一つのフォージャサイト
型ゼオライトと、ゼオライトTHETA-1 、ゼオライトNU-1
0 、ゼオライトKZ-2およびゼオライトISI-1 からなる群
から選ばれる少なくとも一つのTON 型ゼオライトとを含
む組成物を対象とする。この組成物は担体機能を有し得
る。触媒元素は、触媒を得るために水素化元素として追
加されてよい。該組成物も、それ自体が、他の元素を追
加しないで、いくつかの反応に対して触媒機能を示す。
は、周知の構造を有する。ゼオライトNU-10 の合成は、
例えばヨーロッパ特許EP-A-65400に記載されている。好
ましくは、少なくとも一部が酸形態である(好ましくは
全体がH 形態である)か、あるいは一部が金属カチオ
ン、例えばアルカリ土類金属カチオンと交換されたTON
型ゼオライトが用いられる。
型ゼオライトY を含む(Zeolite Molecular Sieves Stru
cture, chemistry and uses, D.W.BRECK.J.WILLEY and
Sons1973)。使用可能なゼオライトY として、好ましく
は一般に超安定性(ultrastable)またはUSY と称され
る、あるいは金属カチオン、例えばアルカリ土類金属カ
チオンおよび/または原子番号57〜71(含む)の希
土類金属カチオンと少なくとも一部が交換された形態で
あるか、あるいは水素形態である安定化ゼオライトY が
用いられる。
規格により特徴付けられる。すなわちSiO2 /Al2
O3 モル比約8〜70、好ましくは約12〜40であ
り、1100℃で焼成されたゼオライトについて測定さ
れる0.15重量%未満のナトリウム含有量であり、結
晶パラメータは元素状単位格子24.55×10-10 m
〜24.24×10-10 m、好ましくは24.38×1
0-10 m〜24.26×10-10 mであり、改質され、
中和され次いで焼成されたゼオライト100グラム当り
Naのグラムで表示されるナトリウムイオンの再取得能
CNaは約0.85以上であり、B.E.T.法により測定さ
れた比表面積は約400m2 /g以上、好ましくは55
0m2 /g以上であり、分圧2.6トール(すなわち3
4.6MPa)に対する25℃での水蒸気吸着能は約6
%以上であり、細孔配分は、直径20×10-10 m〜8
0×10-10 mの細孔に含まれる細孔容積の1〜20
%、好ましくは3〜15%を有し、細孔容積の残部は直
径20×10-10 m未満の細孔に含まれる。
ナ、シリカ、酸化マグネシウム、粘土、酸化チタン、酸
化ホウ素、酸化ジルコニウム、リン酸アルミニウム、リ
ン酸チタンまたはリン酸ジルコニウム化合物、およびこ
れら化合物の少なくとも2つの混合物、例えばアルミナ
と酸化ホウ素との組合わせからなる群から選ばれる、通
常非晶質であるか、または結晶が不十分である少なくと
も一つのマトリックスを含む。マトリックスは、好まし
くはシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、シリカ・ア
ルミナの組合わせ、シリカ・酸化マグネシウムの組合わ
せ、および粘土からなる群から選ばれる。
酸機能を確実に行うマトリックスの一部とゼオライトの
一部とを含む: a) 少なくとも一つのマトリックス10〜99.9重
量%、好ましくは20〜99.9重量%、より好ましく
はく29.9〜99.8重量%、 b) 先に記載された特徴を有す水素形態の少なくとも
一つのTON 構造型ゼオライト0.05〜89.95重量
%、好ましくは0.05〜79.95重量%、より好ま
しくは0.1〜69重量%、および c) 先に記載された特徴を有する水素形態の少なくと
も一つのフォージャサイト(FAU) 構造型ゼオライトY
0.05〜89.95重量%、好ましくは0.05〜7
9.95重量%、より好ましくは0.1〜69重量%。
る方法により調製されてよい。有利には、該組成物はマ
トリックスおよびゼオライトの混合と、これに次ぐ成形
により得られる。水素化元素は、混合の際か、あるいは
さらには(好ましくは)成形後に導入される。成形後に
焼成が行われ、水素化元素は、該焼成の前または後に導
入される。調製は、いずれにせよ温度250〜600℃
での焼成により終了する。本発明における好ましい方法
の1つは、TON 構造型ゼオライトとフォージャサイト(F
AU) 構造型ゼオライトY とをアルミナの湿潤ゲル中で数
10分間混練し、次いでこのようにして得られた混練物
をダイスを通過させて直径0.4〜4mmの押出物に形
成することからなる。
義されていた水素化機能(VIII族の元素、あるいはVI族
およびVIII族の金属元素の組合わせ)は、調製および種
々の方法の種々のレベルで触媒中に導入されてよい。
およびVIII族の金属の酸化物の組合わせの場合)、ある
いはTON およびFAU であるゼオライトの2型の混練時に
マトリックスとして選ばれるゲル酸化物と共に全体的に
導入されてよい。該水素化機能は、金属がVIII族に属す
る場合に選ばれる金属の前駆塩を含む溶液を用いて、選
ばれたマトリックス中に分散されたTON およびFAU 構造
型ゼオライトからなる焼成担体上に1つまたは複数のイ
オン交換操作により導入されてよい。該水素化機能は、
VI族の金属(特にモリブデンまたはタングステン)の酸
化物の前駆体が担体の混練時に予め導入されていた場合
には、VIII族の金属(特にコバルトおよびニッケル)の
酸化物の前駆体溶液による、成形されかつ焼成された担
体の1つまたは複数の含浸操作により導入されてよい。
最後に、該水素化機能は、VI族および/またはVIII族の
金属の酸化物の前駆体を含む溶液による、TON およびFA
U構造型ゼオライト、並びにマトリックスからなる焼成
担体の1つまたは複数の含浸操作により導入されてよ
く、VIII族の金属の酸化物の前駆体は、好ましくはVI族
の金属の酸化物の前駆体の後、あるいは該VI族の金属の
酸化物の前駆体と同時に導入されてよい。
いて導入される場合には、触媒の中間焼成工程は温度2
50〜600℃で行われねばならない。
は、焼成後に得られた触媒の1〜40重量%、好ましく
は3〜30重量%、有利には8〜40重量%、さらには
10〜40重量%、より良くは10〜30重量%であ
る。VIII族の金属(または複数金属)に対するVI族の金
属(または複数金属)の金属酸化物で表示される重量比
は、20〜1.25、好ましくは10〜2である。さら
に触媒はリンを含んでもよい。酸化リン(P2 O5 )の
濃度は、有利には15%未満、好ましくは10%未満で
ある。
ン塩の溶液中にリン酸を追加することによって促進され
てよい。
は、場合によっては少なくとも一部が金属または硫化物
形態で導かれてもよい。
の水素化分解において使用される。該触媒は、先行技術
に対して改善された活性を示し、その上非常に良好な品
質の中間留分の生成に改善された選択性を有する。
えばガスオイル、減圧留分、減圧ガスオイル、脱アスフ
ァルト残渣もしくは水素化処理済残渣またはこれらの同
等物である。一般に仕込原料は、初留点175℃以上、
有利には少なくとも280℃、さらには少なくとも38
0℃を有する。NおよびSを多く含んだ仕込原料は、好
ましくは予め水素化処理される。該仕込原料は、少なく
とも350℃、好ましくは350〜580℃にある沸点
を有する化合物(すなわち、少なくとも炭素原子数15
〜20を含む化合物に相当する)の少なくとも80容積
%からなってよい。該仕込原料は、一般に硫黄および窒
素のようなヘテロ原子を含む。窒素含有量は通常1〜5
000重量ppmであり、硫黄含有量は0.01〜5重
量%である。水素化分解の条件、例えば温度、圧力、水
素の再循環率、毎時空間速度は、仕込原料の性質、所望
の生成物の品質、精製業者が利用する設備に応じて大幅
に変化し得る。
00〜430℃である。圧力は、2MPa以上、一般に
10MPa以上、30MPa未満である。水素量は、最
小限には100リットル/仕込原料1リットル、しばし
ば仕込原料1リットル当り水素260〜3000リット
ルである。毎時空間速度は、一般に0.2〜10h-1で
ある。
の活性および選択性である。設定された目的は、節約志
向の現実と共存できる条件下に実施されねばならない。
従って、精製業者は、温度、圧力および水素量を低減さ
せて、毎時空間速度を最大にしようと努める。転換率は
温度の上昇により増加され得ることは知られているが、
これはしばしば選択率を犠牲にしている。中間留分の選
択率は、圧力または水素量の増加を伴って改善される
が、これは方法の節約志向性を犠牲にしている。この型
の触媒によって、従来運転の条件下に沸点150〜38
0℃の中間留分の選択率65%以上を達成することが可
能になり、これは、380℃未満の沸点の物質での、5
5容積%以上の転換率のレベルに対するものである。穏
やかな作用の水素化分解のさほど苛酷でない条件下で
は、中間留分の選択率は、45%または50%以上の転
換率のレベルに対して65%以上(一般に75%以上)
である。この触媒は、これら条件下にさらに顕著な安定
性を提供する。要するに、触媒の組成が原因で、この触
媒は容易に再生可能である。
が、その範囲を限定するものではない。
致する)]TON 構造型ゼオライトの調製 水素形態のTON 構造型ゼオライトの調製、および水素形
態のゼオライトY の物理・化学的特徴。これらは2つと
も本発明に合致する触媒C1の組成中に含まれる。
-65400のTON 構造型ゼオライトNU-10 の調製に関する特
許の実施例に記載されている操作方法に従って調製し
た。
ゼオライトNU-10 の特徴である、X線回折図表(表1)
により特徴づけられる生成物を得た。
オライトを、濃度10Nの硝酸アンモニウム溶液を用い
て3回の連続イオン交換に付した。ゼオライト物質に対
する硝酸アンモニウム溶液の容積割合は、1グラム当り
10mlであった。この場合、ナトリウムの残留含有量
は約65重量ppmであり、ゼオライトのSi/Al原
子比は51であった。
トY の物理・化学的特徴は次の通りであった: 全体Si/Alモル : 17.5 (NMRによる)骨格のSi/Alモル : 21 Na(重量ppm) : 450 結晶パラメータ(X線回折)(オングストローム): 24.27触媒C1の調製(本発明に合致する) 先に調製したTON 構造型ゼオライト48gと、先に記載
した物理・化学的特徴を有するゼオライトH-Y 32gと
を第一段階で混合して、次いでCondea社により供給され
るSB3 型アルミナ120gと共に混練した。次いで混練
した混練物を、直径1.4mmのダイスを通して押出し
た。押出し物を、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、硝
酸ニッケルおよびオルトリン酸の混合溶液により乾式含
浸して、最後に反応器内で現場で(in situ) 空気下、5
50℃で焼成した。(触媒に対する)活性酸化物の重量
含有量は次の通りであった: 酸化リンP2 O5 2.5重量% 酸化モリブデンMoO3 15重量% 酸化ニッケルNiO 5重量% 全体(マトリックス+ゼオライト)中のゼオライトの総
含有量は、TON の24%とゼオライトY の16%とを合
わせて40%であった。
量は31%であり、TON 構造型ゼオライトの重量含有量
は18.6重量%であり、フォージャサイト(FAU) 型ゼ
オライトY の重量含有量は12.4重量%であった。
む、研究所で調製したシリカ・アルミナを用いた。粉体
のペプチゼーションを得るために、シリカ・アルミナ粉
体の乾燥重量に対して67%の純粋硝酸3重量%を添加
した。混練後、得られた混練物を直径1.4mmのダイ
スを通して押出した。押出し物を焼成し、次いでヘプタ
モリブデン酸アンモニウム、硝酸ニッケルおよびオルト
リン酸の混合溶液により乾式含浸して、最後に空気下、
550℃で焼成した。(触媒に対する)活性酸化物の重
量含有量は次の通りであった: 酸化リンP2 O5 2.5重量% 酸化モリブデンMoO3 15重量% 酸化ニッケルNiO 5重量% [実施例3]触媒C3の調製(本発明に合致しない) 実施例1に記載した物理・化学的特徴を有するゼオライ
トH-Y 15.9gを第一段階では混合して、次いでCond
ea社により供給されるSB3 型アルミナ84.1gと共に
混練した。次いで混練した混練物を、直径1.4mmの
ダイスを通して押出した。押出し物を、ヘプタモリブデ
ン酸アンモニウム、硝酸ニッケルおよびオルトリン酸の
混合溶液により乾式含浸して、最後に反応器内で現場で
(in situ) 空気下、550℃で焼成した。(触媒に対す
る)活性酸化物の重量含有量は次の通りであった: 酸化リンP2 O5 2.5重量% 酸化モリブデンMoO3 15重量% 酸化ニッケルNiO 5重量% フォージャサイト(FAU) 型ゼオライトY の重量含有量は
12.3%であった。この含有量は、本発明に合致する
触媒C1の含有量に非常に近かった。
びC3を、次の特徴的要点を有する石油仕込原料につい
て、水素化分解の条件下に使用した:
MPa、注入される仕込原料1リットル当り気体水素1
000リットルの水素流量、毎時空間速度1.0h
-1で、触媒NiMoP/Al2 O3 において予め水素化
処理した。
含有量は次の通りであった: 酸化リンP2 O5 3重量% 酸化モリブデンMoO3 14重量% 酸化ニッケルNiO 6重量% 水素化処理済仕込原料の全体を、水素化分解テスト用装
置内に注入した。該装置は、仕込原料の上昇流(“up-f
low")での固定床反応器を備えており、該反応器内に触
媒80mlを導入した。触媒の各々を、n-ヘキサン/D
MDS(ジメチルジスルフィド)+アニリン混合物によ
り320℃まで硫化した。全体圧力は14MPaであ
り、水素流量は注入される仕込原料1リットル当り気体
水素1000リットルであり、毎時空間速度は1.0h
-1であった。
達することを可能にする温度と、概略選択率とにより表
示した。これら触媒性能を、一般に少なくとも48時間
の安定化期間を守った後に、触媒について測定した。
べて約60℃の利得を認めたので、この実施例ではゼオ
ライトNU-10 であるTON 構造型ゼオライトと、FAU 構造
型ゼオライトY とを含む本発明による触媒の使用によ
り、実質的に概略転換率CBの温度を低減することが可
能になった。ゼオライトHYのみを含む触媒に比べて、NU
-10 型ゼオライトを追加することにより、選択性を犠牲
にしないで活性の実質的な増大が可能になった。
価 さらに触媒C1、C2およびC3を、穏やかな作用の水素化分
解と称する低圧水素化分解テストにおいて比較した。触
媒テストの際に使用した仕込原料は、実施例3で使用し
た仕込原料と同じであったが、水素化処理をしていなか
った。
(“up-flow")での固定床反応器を備えており、該反応
器内に触媒80mlを導入した。触媒の各々を、n-ヘキ
サン/DMDS+アニリン混合物により320℃まで硫
化した。全体圧力は5MPaであり、水素流量は注入さ
れる仕込原料1リットル当り気体水素500リットルで
あり、毎時空間速度は0.5h-1であった。
10℃)で得られる概略転換率と、概略転換率50%に
対する概略選択率とにより表示した。これら触媒性能
を、一般に少なくとも48時間の安定化期間を守った後
に、触媒について測定した。
N 構造型ゼオライトと、FAU 構造型ゼオライトY とを含
む本発明による触媒の使用により、シリカ・アルミナを
ベースとする触媒に比べて、410℃で転換率約8%の
増大が可能になった。
NU-10 型ゼオライトを追加することにより、選択率を犠
牲にしないで活性の実質的な増大が可能になった。
Claims (15)
- 【請求項1】 少なくとも一つのマトリックスと、少な
くとも一つのフォージャサイト型ゼオライトと、ゼオラ
イトNU-10 、ゼオライトTHETA-1 、ゼオライトKZ-2およ
びゼオライトISI-1 からなる群から選ばれる少なくとも
一つのTON 型ゼオライトとを含む組成物。 - 【請求項2】 マトリックスが、アルミナ、シリカ、酸
化マグネシウム、粘土、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化
ジルコニウム、リン酸アルミニウム、リン酸チタンおよ
びリン酸ジルコニウム化合物、並びにこれら化合物の少
なくとも2つの混合物からなる群から選ばれる、請求項
1による組成物。 - 【請求項3】 TON 型ゼオライトがゼオライトNU-10 で
ある、請求項1または2による組成物。 - 【請求項4】 TON 型ゼオライトがゼオライトTHETA-1
である、請求項1から3のいずれか1項による組成物。 - 【請求項5】・少なくとも一つのマトリックス10〜9
9.9重量%、 ・少なくとも一つのTON 型ゼオライト0.05〜89.
95重量%、および ・少なくとも一つのフォージャサイト型ゼオライト0.
05〜89.95重量%を含む、請求項1から4のいず
れか1項による組成物。 - 【請求項6】・少なくとも一つのマトリックス20〜9
9.9重量%、 ・少なくとも一つのTON 構造型ゼオライト0.05〜7
9.95重量%、および ・少なくとも一つのフォージャサイト構造型ゼオライト
(FAU) 0.05〜79.95重量%を含む、請求項1か
ら5のいずれか1項による組成物。 - 【請求項7】・少なくとも一つのマトリックス29.9
〜99.8重量%、 ・少なくとも一つのTON 構造型ゼオライト0.1〜69
重量%、および ・少なくとも一つのフォージャサイト構造型ゼオライト
0.1〜69重量%を含む、請求項1から6のいずれか
1項による組成物。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項による組
成物および少なくとも一つの水素化元素を含む触媒。 - 【請求項9】 水素化元素がVIII族の元素である、請求
項8による触媒。 - 【請求項10】 水素化元素としてVIII族の少なくとも
一つの元素およびVI族の少なくとも一つの元素を含む、
請求項8による触媒。 - 【請求項11】 マトリックスとゼオライトとの混合、
次いで成形および水素化元素の導入により調製される、
請求項8から10のいずれか1項による触媒。 - 【請求項12】 さらに酸化リンP2 O5 を15重量%
以下で含む、請求項8から11のいずれか1項による触
媒。 - 【請求項13】 請求項8から12のいずれか1項によ
る触媒の存在下に、温度少なくとも230℃、圧力少な
くとも2MPa、毎時空間速度0.2〜10h-1で石油
仕込原料を水素化分解する、触媒の使用法。 - 【請求項14】 仕込原料が、少なくとも350℃の初
留点、窒素含有量1〜5000ppmおよび硫黄含有量
0.01〜5重量%を有する化合物の少なくとも80容
積%に対して構成される、請求項13による方法。 - 【請求項15】 仕込原料が、水素化分解に付される前
に、水素化処理される、請求項13または請求項14に
よる方法。
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