JPS58207949A - 改良された中間留分選択性を有する接触分解方法 - Google Patents

改良された中間留分選択性を有する接触分解方法

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JPS58207949A
JPS58207949A JP58085990A JP8599083A JPS58207949A JP S58207949 A JPS58207949 A JP S58207949A JP 58085990 A JP58085990 A JP 58085990A JP 8599083 A JP8599083 A JP 8599083A JP S58207949 A JPS58207949 A JP S58207949A
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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】 本発明は水素化分解触媒及び中間留分範囲の物質の製造
に対し改良された選択性を有する水素化分解方法に;関
する。
水素化分解は石油ns業界で巾広い用途を得ている多用
途の石油精製方法である。水素化分解法は多範囲の扱い
難い原料油を多種多様な望ましい製品に変換する能力を
有している。此の方法で処理可能な原料油には重質ナフ
サ、灯油、御し難い接触分解サイクル(′原料)油及び
高沸点直留及びコーカー軽油がある。高過酷度では水素
化分解法は此等の材料油をガソリン及び低沸点のパラフ
ィン類とに変換出来、過酷度が低い時は、高沸点原料油
をディーゼル燃料及びジェット燃料(航空用灯油)の様
なより軽質な留出油に変換することが出来る。
水素化分解は、それ足り高い温度ではプロセスが熱力学
的に好1しくなるとの理由から、通常は8513 ℃か
450℃の中程度の温度で、7.lJ 00 kPaを
越す高圧に於て実施する。9口えて、触媒の劣化を防止
し、再生の必要を無くして1平から2年の間操業を二呪
行可能とする充分な活性を維持するために通例21)、
000 kPα以上の高い水素圧を通常は必要とする。
水素化分解に使用される触媒は、白金の様な貴金嬉も父
使用可能であるが、通常ニッケル、コバルト、タングス
テン又はモリブデンの様な遷移金属をアルミナ又はシリ
カ−アルミナの様な酸性の担体に担持したものである。
コバルトとモリブデンのトモナ二棹以上の佐属の組合わ
せを、現在広く利用されている予備硫化処理して用いる
のが吊−東)4侍な原料油に対して極めて有効であるこ
とが見出されていたのであった。
水素化分解反応中に、原料油中の嵩高い多環化合物は触
媒の軸孔I4造に入り、そこで分解され水素化さn、て
飽和した側鎖を持つ低分子峻の単環芳香族となる。水素
化分解プロセス中では全体として、此等の反応が一般的
に卓越したものであるので5酸性成分は容易に嵩高い多
環芳香族に接近する必要があると考えられて来てかり、
その理由から大細孔寸法の多孔性担体が一般には選択1
2″して米ていた。
ホージャサイト、ゼオライトX及びゼオライトY等のホ
ージャサイト族の結晶性アルミノ珪酸塩ゼオライトが有
する大細孔の様に、適切な大きなディメンションの細孔
を有しているとの理由から工業的プロセスではしばしば
非晶質の7リ力−アルミナ担体が使用されて米でいたの
であった。
米国特許第8.528.887号中に記載さn7ている
如く、ある橿のプロセスでは非晶質+I科を結晶性ゼオ
ライトと共に使用することが提案されていたのであった
水素型のゼオライトYを酸性成分として使用する水素化
分解方法が、例えは米国特許第8.269.984号及
び第3.524.809号中に記載されている。構造上
の観点から丁勺とホージャサイトに類似し通gより大き
な7対1乃至10対1の範囲内のシリカ対アルミナ比を
有するゼオライトZSM−20も又米国特許第4.02
1.881号及びヨーロッパ特許第14.2’91号中
で酸性成分としての使用を提案されて来ている。然し此
等の触媒のシリカ対アルミナ比は約7対1又は8対1よ
りも高いものは無く、比較的低いシリカ対アルミナ比の
ものが担体として便用されて来たのであった。
過去に使用されたものよりもより高いシリカ対アルミナ
比を有する#1gの使用に依り、中間留分範囲の物質の
製造に対する水素化分解触媒の選択性が高められること
が今や見出されたのであった。かかる触媒のシリカ対ア
ルミナ比を痛くすると触媒中の酸性サイトの密度が減少
する結果となり、筐たこの事は結果として生起する分解
(反応)の過酷匣を減少系せるものと信じられている。
此の方法で原料油中の重碇泊をガソリン沸点範囲のより
揮発性の高い物質よりも、より沸点の高い中間留分の範
囲の生成物に選択的に変換するのである。不方法の水素
化分解生成物は150℃より低い沸点の留分が極めて少
く、殆んどの場合、生成物は150°から340℃の範
囲の14Aを有するだろう。不発明の触媒は50以上対
1のシリカ対アルミナ比を待つ大細孔結晶性ゼオライト
類であるうこれより一層高い比の、例えば100対1及
び200対1の、ものが極めて良好な中間留分選択率を
与えることが見出されたのであった。ゼオライトは周期
体表の第MA1 VIA又は■A族の金属の様な水素化
−脱水素成分と組合わせて使用する。
中間留分範囲の製品の製造に対する改良された選択性以
外に、本発明の方法は、特にゼオライト触媒中のより高
いシリカ対アルミナ比に於て、水素消費を又減少させる
ことが出来る。より高いシリカ対アルミナ比に於てはガ
ス及びナフサの生成も又減少する。
本発明の方法は原油、常圧蒸留残油、減I′E蒸留残油
、コーカー軽油、サイクル油、FCC塔底油、減圧軽油
、脱れき残油及び他の重質油の様な多種多様な原料油の
水素化分解に1更用出来る。原料油は260℃以−ヒの
沸点の実質量を含んでいるであろうし、浦常約290℃
、さらに誇通は約340℃の初留点を持っているであろ
う。代表的沸点範囲は約340℃から656℃又は84
0℃から510℃であり、例えば約840℃から455
℃の沸点範囲を有するより狭い沸点範囲の油も勿論処理
出来る。重質軽油はサイクル油及び他の非残渣物質と同
じくよく出会う此の椙の対象である。石炭、シエール又
はタールサンドから得られた油も又此の方法で処理出来
る。260℃以下の沸点の物質を同時処理できるが、然
し此等の材料は実電上変換されないであろう。
此の種類のより軽い留分を言有する原料油は普通150
℃以上の初留点を持つであろう。290℃から340℃
の範囲の沸点の原料油成分は230@から290℃の沸
点の生成物に変換可能であるが、原料油のより重い留分
は選択的により揮発性の成分Kf換され、また従ってよ
り軽い留分は、成分の全範囲を変換するのに充分な程に
反応の過酷度を増さない限りは、変換されずに残る。
不方法に1更用する触媒は酸性成分としての大側孔結晶
性ゼオライト及び貴金属の一種父は二種以上又は非−貴
金属の一種又は二種以上である水素化−脱水素成分とか
ら成る。
適した貴金属には白金、パラジウム及びイリジウム、ロ
ジウムの様な白釡族元素があ4適した非−貴会mには周
期律表の第VA、VIA及び■A族の金媚元素がある。
好ましい非−を金属はクロム、モリブデン、タングステ
ン、コバルト及びニッケルとコバルト−モリブデン、コ
バルト−ニッケル、ニッケルータングステン及びコバル
ト−ニッケルータングステンの峰なそれ等の金@類の組
合わせである。非−責金嘱成分は高1に於て硫化水素の
様な硫黄含有ガスに嘔らして金鴫の酸化物の形態を対応
する硫化物の形帽に変換する予備硫化を使用前(行うこ
とが可能である。
金属成分はゼオライトへの含浸又は交換等の如何なる適
切な方法に依っても触媒中に包含させることが出来る。
金属は陽イオンの、陰イオンの父はPtCNHs)4+
の櫟な中性の錯化物の杉で包含させることが出来、この
タイプの陽イオンの錯化物がゼオライトへのイオン交換
には好都合であろう。バナジン酸及びメタタングステン
酸イオンの様な陰イオンの錯化物も触媒中への金輌のき
浸に有用である。
水素化−脱水素成分の量は、手頃なものとして0.01
乃至lO重業膚、通常0.1乃至6直量チで、勿論この
数字は成分の性質によって変ることがあり、比較すると
活性の低い卑金慎よりも活性の高い貴金属、とりわけ白
金、ではこれより低い数字となる。
水素化分解触媒の酸性の成分は大細孔の結晶性ゼオライ
トである。多くの結晶性アルミノ−珪酸塩ゼオライト類
が公仰である。その中で、例えばポーリンジャイト及び
メリノライト(merlinoite)の様に(少くと
も現在迄のところ)天然にのみ産する本のがあり;例え
ばゼオライトA及びZSM−5の様に合成の結果からの
み生じるものもあり;天然及び合成の両形態で得られる
ものもある、例えばモルデナイトではその合成の対応物
がゼオロンとして知られており、ホージャサイトは合成
の対応物がゼオライトX及びYとして知られそいる。勿
論、此等の対応物はそのX線回折データーの一致等によ
って立柾されており、X線回折データー(よる証拠によ
って個々のゼオライトの特徴が確定されている。かかる
データーはあるゼオライトを構成している5404とA
I Oaの西面体から成り酸素原子を共有して橋かけ結
合し、且つA e Oaの負の電荷を打消すために充分
な陽イオン補完を行っている三次元格子の特定の幾何学
的配置の徴候である。
従ってゼオライトの化学式は M%: (A11ot )工:(SsOt)yである。
但しMは原子価nの陽イオンであり、2及びyはそれぞ
れアルミニウム及び珪素原子の単位胞当りの叙である。
此の表示方法はしばしば酸化物の形態のモル比の次式に
変換されている。
M匁0 : Al2O5:〜S i(hこれは勿論、実
験上確認されたものであり従って単位胞の内容が未矧な
時にあるゼオライトを記述出来るだけの式である。かか
る式中の唯一の特徴的な数字It追唯Zの項であり、筐
た此の項(殆んどいつもある範囲で示されており)は大
巾に異る格子の幾何学的配置の棟々のゼオライト類に通
常適合させることが出来るので、化学式はゼオライトの
同一性の確認には価値がないのである。更に、実験的に
誘導された時は事実そうなっているに違いないが陽イオ
ンの原子価対アルミニウム原子の比が1からずrtた人
工物をしばしば示すことがあり;アルミナを排除した反
応混合物から現実に存在する物質に変換出来たゼオライ
ト類の格子構造を与えることが出来ない。
不発明の触媒に・開用するゼオライト類は6オングスト
ロームを土建る一つ以上のディメンションを持つ細孔の
多孔性の結晶構造を有する。そのゼオライトは父、50
以上対1のシリカ対アルミナ比及び6%以上のルーへキ
サンに対する炭化水素収着能を有する。炭化水素収着能
はヘリウムの欣な不活性キャリヤー中で25℃、266
6Pαの炭化水素圧力に於いての測定で決定される。
収着試験は25℃のゼオライトにヘリウムをキャリヤー
ガスとして流して熱重量分析法(TGAと略記)で好都
合に実施される。例えばルーへキサンである対象炭化水
素は2666Pαの炭化水素圧力に調節してガス流に導
入し、ゼオライトの重を増加として測定される炭化水素
の収着量を記録する。矢に収着能をパーセンテージとし
て算出出来る。
細孔の大きさ及び炭化水素収着能の先述の数埴と共に、
ゼオライトは2.0迄の、通常0,5から2.0の、拘
束係数をも持ったものでtげればならぬ。拘束係数はあ
るゼオライトが、撞々の大きさの分子に対してその内部
構造へ調節された人口を備えている程度の部付釦ノ1尺
度となるものである:その内部構看に高度な拘束条件を
持つ人口及び出口を唱えたゼオライト@は高い拘束係数
の値を待ち且つ此の檀のゼオライトは通常小さな寸法の
細孔を有している。反対に、内部ゼオライト構造に対し
て比較的自由な入口を備えたゼオライト類は低い拘束係
数の値を待つ。拘束係数の決定方法は米国特許第一1.
016.218号中に元金に記数されており、ここでは
同特許明細普中VC詳述されている方法及び典型的なゼ
オライト類のいくつかに就いての拘束係数の例を参考と
して引用しておく。拘束係数はゼオライトの結晶構造に
関係するものではあるが、ゼオライトが外事反応に関与
できる能力を利用する試験方法によって決定されている
便って、その反応はゼ、オライドが酸性サイト及び機能
を所有しているかに依存しており、試験に開用するゼオ
ライト試料は七の拘束係数を測定すべきゼオライト構造
の代表であらねばならず且つ父、試験に対して不可欠の
酸性機能を持たねばならない。勿論、酸性機口しは塩基
交換、スチーミング又はシリカ対アルミナ比の調節等を
言む手段によって変えることが出来る。
必須の細孔ディメンション、炭化水素吸着及び拘束係数
を兼備したゼオライト類にはホージャサイト類のある種
類のもの、特にゼオライトY及びゼオライトZsM−2
0があり、ゼオライト ベーター、ZSM−4、ZSM
−12、ZSM−88及び2;5M−50もそうである
。それらの甲でも、高度珪質の所望性質を有する形態に
都合良ぐ#4襄出米るとの理由から、ゼオライトY、ベ
ーター及びZSM−20が本発明の方法に於いては轡に
有用である。
ゼオライトZSM−4は米国特許第;(,92d、63
9号に記載されており:ゼオライトZsM−12は米国
特許第8.882.449号に記載されており;ゼオラ
イトZSM−88は米国特許第4.046859号に記
載されており、ゼオライトZSM−50は米国特許出a
薦84&631号に記載されている。ゼオライトZSM
−5及びZS−M−12の高度珪質型態は米国特許再交
付@2!J、948号及びヨーロッパ特許出願第001
8680号に記載されている。それらゼオライトの詳細
及びその調製法に関して上記刊行物を参考資料として引
用しておく。
此等のゼオライトのいくつかの拘束係数を参考のために
示す。
REV          0.4 ZSM−40,5 Beta         O,6 ZSM−122 ZSM−882 選択したゼオライトが直接合成に依り所望の高度珪質型
態に製造oT能な時は、これがそれを得るのに最も好都
合な方法にしばし汀なる。例えば、ゼオライト ベータ
ーは米国特許第8.308.069号及び米国特許再交
付第28,841締中の記載の9口く100対1迄のシ
リカ対アルミナ比を持つ型NI[直接合成可能であるこ
とが仰られており、此の両特許はその調製法及び性状の
詳細についてゼオライト ベーターを記述しており、そ
の詳細に関して両特許を参考として引用する。これに反
して、ゼオライトYは約5対1迄のシリカ対アルミナ比
を有する形態しか合成可能でなく、より爾い比を得るた
めには、より高度に珪質のゼオライトを得る限りは、構
造的なアルミニウムを除去する種々の方法の力を借りる
こととなろう。ゼオライトZSM−204’j。
7対1又はそれ以上の、代表的には7対1から10対1
の範囲のシリカ対アルミナ比を有するものを、米国特許
第8.972.988号及び第4.021.881号中
の記載のな口く、直接的に合成出来、此のゼオライトの
調製法及び性状の詳細Vこついて両特許を参考として引
用する。ゼオライトZSM−20は父、そのシリカ対ア
ルミナ比を増すための棟々の方法が適用出来る。
その合成途上の型でのゼオライトのシリカ対アルミナ比
のgI4mはその出発物質、特にシリカ及びアルミナの
前駆体の相対比率を適当に選択すれば実刑可能であり、
アルミナ1lIfI:aA体の量が相対的により少い量
であれば、生成物のシリカ対アルミナ比はその合成法の
限度一杯1では尚くなる。
より高い比率が望まれているのだが、選択の府象となる
合成法では所望の高いシリカ対アルミナ比が得られぬ時
は、所望の高度珪質ゼオフィト類を製造するために下記
の諸方法の様な別の方法が便用出来る。ここで定義する
シリカ対アルミナ比とは構造的又は立体網での比率、即
ちゼオライトが截り立っている構造を共に噌4成してい
るSi Os四面体のAl104四面体に対する比であ
ることを銘記すべきである。
測定に用いた櫨々の物理的及び化学的方法によって得ら
れたシリカ対アルミナ比が変ることがある。例えば、総
体的な化学分析ではゼオライト上に酸性サイトを伴って
陽イオンの型で存在するアM−Jiムも含めてしまう。
同様にアンモニア脱離の熱重索分析法で比を測定した時
は、@イオンのアルミニウムが酸性サイトの上へのアン
モニウムイオンの交換を妨害した場合には低いアンモニ
ア滴定の結果となるっこれらの不一致は、下記の脱アル
ミニウム法の様な成る処理を行って、イオン性のアルミ
ニウムの存在しないゼオライト構造が得られる時は特に
やっかいである。従って立体網のシリカ対アルミナ比を
正しく判定していることを当然払うべき注意として確認
しなければならぬ。
椙々のゼオライト類の構造的シリカ対アルミナ比を増加
させるために多数の方法が司られている。大部分の方法
はこの目的に対して適当な化学試薬によってゼオライト
の構造的立体網からアルミニウムを除去するものである
。アルミナ不足のフォージャサイトの調製ニ関して膨大
な量の研究が実権さL1978年アメリカ化学会刊のア
ドパンセズ・イン・ケミストリー・シリーズ第121号
の”モレキュラー・シーブズ(Molecular 5
ieves)”中でジー・ティ・カーCG、T、Ker
r)がそれ等を概説している。脱アルミニウムしたゼオ
ライト演のそれぞれの調製方法は以下の文献中に記載さ
れており、ここではその方法の詳細に関しそれらを参考
として引用しておく二@キャタリシス・パイ・ゼオライ
ッ(Catalysis by Zeolites)−
CL980年9月9−11日リすンで開偏されたゼオラ
イト類に[@すル国際シンポジウム)、エルセピャー・
サイエンティフィック争パブリッシング−コンパニー(
Elseτigr 5cieル−tific Publ
ishing Co、、入アムステルダム1980年刊
(四基化珪素によるゼオライトYの脱アルミニウム);
米国特許48,442.795号及び英国特許@ l、
U 58.188号(加水分解及びキレート化に依るア
ルミニウムの除去):英国特許第1.t361.847
号(了ルミニウムの酸抽出);米国特許第8.498.
519号(スチーミング及びキレート化に:紙るアルミ
ニウム除去);米国特許第8.691.488号(スチ
ーミングに依るアルミニウム除去);米国特許第4.2
78.758号(珪素のハロケン化物及びオキシハロゲ
ン化物による脱アルミニウム);米1」特許第8,89
1JJ 99号(酸vc依るアルミニウム細め);木−
%FIf第4.09&560号(塩類処理に依る脱アル
ミニウム);米国特許第8.987,791号(Gy(
III)溶液を用いるアルミニウム除去);米し@特許
第8.50 t5.400号(スチーミングに続くキレ
ート化);米国特許48,640.681号(アセチル
アセトンによるアルミニウムの細めに続く脱ヒドロキシ
ル化):米は塩素対立物ガス類を用いたゼオライトの処
理);オランダ特許第7.604.264号(酸抽出)
、日本特許第53.101.008号(アルミニウム除
去のためのIIDTA及び他物質を用いる処理)及びジ
ャーナル・オプ・キャタリシス(J、Catalysi
s )第54巻295に一ジ(1978年)(水熱処理
と酸抽出)。
その直利さ及び実用性から、噛度珪質ゼオライト類の調
製のための脱アルミニウム法はゼオライトからアルミニ
ウムの酸抽出に関係するものとなる。ゼオライト ベー
ター111 が酸抽出に依り容易に脱アルミニウムが出来且つその過
当な方法はゼオライトを酸、好ましくは4酸の憬な鉱酸
と接触させることより成ることが見出されたのであった
。脱アルミニウムは周囲の温度及び融和なり0熱温度に
於て容易に進行し且つ結晶化度の低下はご<4tjl=
かで、100以上対1のシリカ対アルミナ比、200又
はそれ以上対1の比、のゼオライト ベーターの高度珪
質形態に容易に到達できるのであった。脱アルミニウム
プロセスでは水素型にしてゼオライトを都合良く1更用
するが、例えばナトリウム型の様な他の陽イオン型も又
使用可能である。此等の地の型を使用する時は、ゼオラ
イト中の当初の場イオン部分も1置換するに足るだけの
十分な酸をI更用しなければならぬ。都合良い粒子サイ
ズのゼオライトを酸と混合してこの二成分でスラリーを
形成ぜねはならぬ。スラリー中のゼオライトの量は一般
に5乃至60重量%でなければならぬ。
酸は鉱酸であれば良い、即ち無機酸又は有機酸である。
便用oT能な典型的無機酸には塩酸、硫酸、硝酸、リン
酸、4ルオ々ソニスルホンI!I!、ニチオン酸、スル
ファミン酸、(ルオクノモノ硫酸、アミドスルホン酸、
ニトロスルホン酸、クロロ硫酸、ピロ硫酸及び亜硝酸の
鰻な鉱酸がある。
便用aT能な代表的有機#!にはギ酸、トリクロロ酢酸
及びトリフルオロ酢酸がある。添加する酸の濃tf、は
、処理を受けるゼオライトの結晶化度に強い影響を与え
る程の望ましからざる低いレベルに反応混合物のpHを
低めない様にすべきである。ゼオライトが耐えることが
出来る酸性度は少くとも一部分、出発物質のシリカ対ア
ルミナ比に依るだろう。
一般的には、ゼオライト ベーターが結晶化度を過度に
失うことなく濃厚に酸に耐えることが見出されているが
、一般的指標として、酸は0.IN乃至4.L)A/、
普通1乃至2Nであろう。此等の値は、出発物質ゼオラ
イト ベーターのシリカ対アルミナ比に関係なく承認さ
れている。弱い酸よりもより強い酸の方がアルミニウム
除去の度甘いが相対的に大きくなる傾向がある。
例tば80以下幻1の比べ的+fいシリカ対アルミナ比
の出発物質で生成物の扁いシリカ対アルミナ比に到達小
米る。
従ってより大きな脱アルミニウム度を達成するためには
出発物貰のシリカ対アルミナ比として40以下幻1%特
に3()以下対1、が好雫しい。脱アルミニウム反応は
周囲の1@度(室温)でもtイ易に通性するが、例えば
100℃迄の幌祁な〃0熱温度も利用可能である。抽出
が拡散律速で時間に依存しているので、抽出時間は生成
′吻のシリカ対アルミナ比に影響を与えるであろう。然
し、シリカ対アルミナ比が4.;toするのに伴ってゼ
オライトが累進的に結晶化度を失い雉くなってゆくので
、処理の最初に比較すると処理の終りに近くなるにつれ
て結晶化度低下の付随的な危険無しにより高い温度とよ
り濃厚な酸を部用出来る。
抽出処理後、生成物から不純物を無くするため、流出洗
浄水が大約5から8の範囲のpHとなる迄、水、好筐し
くは蒸留水で生成物を洗浄する。
荷電用1#1に対する触媒吻゛りは要求VCより、晴イ
オンを信金g父はアンモニウム イオンと置換して調製
出来る。イオン交換に先立ってか焼を実施した場合、イ
オン交換過程で生成した水素イオンの一部又は全部を金
属イオンで置換出来る。シリカ対アルミナ比は1()o
以下対1、好ましくは15050以下幻1る。2()o
またはそれ以上対1、例えば250.Wl、800nl
、400対1及び5t>(171の比に此の方法を用い
て到達町テ柑である。所望ならは、シリカ対アルミナ比
を増加させ且つゼオライトを酸に対してより安定にする
ためrC抽出に先立ちスチーミングを行うこともoTX
r@である。スチーミングは又アルミニラムラ除去し・
・:円。
易くし且つ抽出過程中で結晶化度を保持させる効果があ
る。
ゼオライトYの高度珪質形態はスチーミング又は構造的
アルミニウムの酸抽出(Slは両者の併用)に依りtA
襄可能であるが、然しゼオライトYが正常の、合或逮上
の粂件に於て酸に対して不安定であるので、最初に酸に
安定な形態に変換せねばならぬ。此を実飛する方法は公
刊であり、酸に@えるゼオライトYの最も#遡の形態は
“超安定Y”(USY)として知られている;その方法
は米国特許第8.298,192号及び第8.402.
iJ 96号中及びイギリス化学工業協会(ロンドン)
刊行のモノグラフ”モレキュラー・シーブズ(Mo1e
cular 5ieves)”(1968年)@186
−″1!−ジにシー・フィ・マクダニエル及びビー・ケ
ー・マーシー(C,V、□vlcDanigl  an
d P、に、t’vlahgr)VC依り記載されてい
る。此等の文献上そのゼオライト及びその−A’R法の
詳細としてここに参考として引用しておく。
一般に″超安定”とは、高温及びスチーミング処理に依
る佑晶化度の低下に対して高度の抵抗性があり% 4重
量%より少い、好筐しくは1重量%より少いRIO@t
(但しRは1■α、K又は他のアルカリ金属イオンであ
る)であり、且つ率笹胞の大きさが24.6オングスト
ロームより小で且つシリカのアルミナに対するモル比が
8.5から7の@囲又はそれより高いことを特徴とする
Y−型ゼオライドのことである。Y型ゼオライトの超安
定形態は当初アルカリ金属イオンを実質上減少させ、つ
いで単位胞の大きさを減少させて得られる。超安定ゼオ
ライトは結晶構造中でのより小さい単位胞峻び低いアル
カリ金属含量の両方で確認される。
Y型ゼオライトのアルカリ金属含量が4直綾チより小に
減少する迄、Y型ゼオライトを硝酸アンモニウムの様な
アンモニウム項水溶液で引続いて基極交換することによ
りY型ゼオライトの超安定形態がgli−出来るつ塩基
交換したゼオライ)t一ついで540℃から800℃の
温度で数時間迄の間か焼し、冷却し、アルカリ金属含量
が1逗童膚より小に減少する迄、引続いてアンモニウム
堪水溶液と塩基交換し、水洗し又540℃から800℃
の一度でか焼して超安定ゼオライトY′t−調製する。
イオン交換及び熱処理の礫返しが、当初のゼオライトの
アルカリ金’g言量の実質的減少となり又単位胞の縮小
を招き、これが得られたY型ゼオライトの超高安定度の
原因となったと信じられている。
超安定ゼオライトYはついで酸で抽出し、当ゼオライト
の高度珪質形態を嘴製出来る。酸抽出はゼオライト ベ
ーターに対して前記したのと同一の方法で実行出来る。
酸抽出VC依るゼ丁ライトYの・/リカ対アルミナ比の
他の増加方ai米m%許第4.218.807 号、f
、 a 691.488 号及び第&69LOW9号に
記載されており、それ等の方法の詳細に関して上記文献
をここでは参考として引用しておく。
ゼオライトYに対して使用したのと類似の方法によりゼ
オライトZ S /W  20はより高度の珪質形態へ
変換可能である;最初に→=ニオライド”超安定”形態
に変換し、ついで酸抽出に依り脱アルミニウムする。超
安定形態への変換は超な定Yの1114製に便用したの
と同一の工程の横車ねによって適切に実施出来る。本ゼ
オライトhs引続いてアンモニウム形態Yこと塩基交換
して、通常700℃以上の一度でか焼する。先(引用し
たアドバンセズ・イン・ケミストリー・シリーズ第12
1号中で推奨された如く、気体生成物の移動を妨けるた
めか焼を深床中で実施すべきである。“催安定″ZSM
−20の酸抽出はゼオライト ベーターに関して先述し
たのと同一の方法が有効である。
反応プロセス中で採用される温度及び他の諸条件に耐え
る他vlJ質を触媒中(包含させるのが好ましい。かか
るマトリックス物質には、粘土、シリカ及び/又は金@
酸化vlJ類の様な無機材料と共VC4成又は天然産の
ものがある。金属酸化物類は天然産のもの及びゲル状の
沈でん形態のものでもシリカ及び金@酸化物の混合物を
言むゲルでもよい。触媒をヒオライトと形成出来る天然
産粘土用にはモンモリオナイト及びカオリン族のものが
ある。此等の粘土類は採掘した1よの粗原料状態でもか
焼、酸処理又は化学的変成を婁鴫したものでも1更用出
来る。
杢@媒はアルミナ、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−チタニアの様なものでも、シリカ−
アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、シ
リカ−アルミナ−マグネシア及びシリカ−マグネシア−
ジルコニアの様な三成分の@吸物でも、多孔質マトリッ
クス物質として構成出来る。マトリックスはゼオライト
と共ゲルの形f4キすることも出来る。ゼオライ) F
EZ分及び無機の酸化物ゲルマトリックスの相対的割合
は組成物の重量%でゼオライト含量を1乃至99、さら
に普通には51う至80と大巾に変更出来る。マトリッ
クスそれ自身一般に酸性質の触媒特性を有してよい。
本発明の方法のため水素の存在で高温高圧の水素化分解
の条件下で原料油金工発明の触媒と接触させる。従来水
素化分解で便用されたものに類似した温度、圧力、空間
速度及び水素比の諸条件を都合良く採用出来る。280
”から500℃のプロセス温度が適当なものとして使用
出来るのだが、その点(425℃)を越えた温度では水
素分解反応が熱力学的に好都合でなくなるので425℃
を越した温度は趨常は使用しない。一般的に8υO℃か
ら425℃を使用するであろう。全圧は通常、500か
ら2αU (J OkPaの範囲で、この範囲内で? 
Ou OkPaを越えた高圧が一般には好ましい。本方
法は水素の存在で操業し、水素分圧は通常600乃至6
.0υOkPaである。水素の縦比水素原料油に対する
比(水素循環比)は通常10乃至8.50 On、e。
/pである。原料油の空間速度は通常0.1乃至2oL
I−PyV。
好ましくは0.1からLOLH8Vである。
原料油を触媒の一定の固定床、一定の流動床又は移動床
と成畦させて変換反応を実施する。単純な構成は、定常
の固定床の中を原料を軸下させることの出来るトリクル
床の操作法で、ある。かかる構成では、中程度の温度で
新触媒を用いて反応を開始するのが望ましく、触媒の劣
化Yc応じて触媒活性を一定レベルに維持するために勿
論反応温度を上げてゆく。
夷曹上沸点範囲を変えること無く、窒素及び硫黄を除去
しまた芳香族類をナフテン類へと飽和する予備水素化処
理工程は通常は触媒の実用性能を改善し、低温、筒空間
速度、低比重たはそれらの諸条件の組合わせの採用を可
能とするであろう。
本発明を以下の実施例で例示するが、′#(断わり書き
しない限り、パーセンテージ及び割合は重責である。実
施例1から8に高度に珪質のゼオライト ベーターの調
製を例示した。実施例9は高度珪質のゼオライトZSM
−20の調製を例示したものである。実施例10は筒度
珪質のゼオライトYC)調製を例示した。
実施例1〜5 水素型で80対1のシリカ対アルミナ比及び100%の
結晶化度を有するゼオライト ベーターの試料を表1に
示した規定濃度の過剰の塩酸で、表示した時間、25℃
又は還流下の95℃で処理した。生成物のシリカ対アル
ミナ比はアンモニア脱離熱直量分析法(7’GA)で定
めた。また結晶化度はXl1ll!のピーク面積により
求めた。結果を表1に示す。
表1  ゼオライト ベーターの説アルミニウム1  
α1# HCl、 25: lhr、   40   
 1002   0、IN BCL95: Ihr、 
    40      1008     1#  
HCI、95:1hデ、   190       8
54   2# HCe、95”、LAr、  280
     755   2NHCII、95’、2hr
   400      一実施例1及び2を比唆する
と脱アルミニウムが周囲の温度、温和yr刀a熱温度(
95℃)のいずれでも容易に進行することが明となった
。然し此の濃度の酸では脱アルミニウムの度合が全く少
なかった。実施例3及び4の様に、より#雇人の酸を使
用した時はかなり大きな脱アルミニウムの度合いとなっ
た;また結晶化度が若干下ったが然し、生成物は実質上
結晶性ゼオライトの1まであった。実施例5で示す味に
、長時間の処理では結晶化度の減少が比較的少いのにシ
リカ対アルミナ比がさらに瑠710していた。これはよ
り高いシリカ対アルミナ比に於ては酸の攻撃VC対して
ゼオライトの安定性が増〃口したことを示している。
実 IR例 6〜8 21.8対1,28対1及び35対1のシリカ対アルミ
ナ比(総体的分析値)を有するゼオライト ベーターの
試料を窒素流中で室温から500℃迄17m1n、の割
合で昇温し、また51)0℃に4時間維持してか焼した
。500℃に於て、空気の濃度を15%から80%、5
0%、70%及び最終的に100%へと80分間隔で増
D口させて且つ100チ空気中では5時間ゼオライトを
空気でか焼した。
それぞれ約5gのか焼したゼオライトに矢の処理を行っ
た。
11、LNHCe、   95’、1hr。
1 、%4 NHaCl、  95’、 l hr。
2、ON MC1,95’、1 hr。
LMNIノace、   9 5’、   1  hr
得られた結果を表2に要約した。
6        21.8      280.25
0’7        28       1958 
       85       150(注記)4k
  此の測定には多い試料(151を重用した。
実施例9 アンモニウム交換したFA /l iVaZSM−20
(シリカ対アルばす比LO対1)を窒素流中で5ouc
に於て4時間、次に51)0℃にまで上けてlj!に4
時間か焼した。かくして調製したIfNa ZSM−2
0をアンモニア性として、100℃の還流下で0.5 
M NHaCllとアンモニウム交換し、塩素が・眠く
なるまで水洗し、120℃で乾燥した。NHaZSM−
2’Jを次に760℃で8時間、密に充填してるつぼの
蓋をし℃アンモニアと水が容易に逃げるのを妨Qずてか
焼した。超安定HzSM−20(US)をアンモニア性
とし100℃の還流下で1時間I Af NHaClと
アンモニウム交換し、水洗し、120℃で乾燥した。乾
燥したNH4ZSM−20(U、S)を815℃で8時
間、密に充填してるつぼに蓋をしてか焼した。冷却後か
焼した生成物を水で(200aの水に対して2.5gの
ゼオライト)スラリーとして0.2N11Ce濃度とな
る連鎖々に1NtiC6”k添加した。脱アルミニウム
したHzsht−2ucUsD)とするためスラリーを
1時間100℃で還流し、生成物を水洗し120℃で転
軸した。得られた生成物はi’ G A / Ni1s
  脱1(20″C1rnin−へヘリウムによるスイ
ープ)では226対lのシリカ対アルミナ比を有してい
た。(X線ピーク測定による結晶化度)が当初のNH4
ZSM−213の値をlυ0チと仮定して56%の相対
結晶化度であった。またルーへキサン分解活性は(40
0℃に於て100ダの試料に依りヘリウム中18.8k
Paで試料を540℃で空気中でか焼抜測定)、当初の
NHaZSM−20の0.76に対して0.01であっ
た。
実施例10 総体的分析では5.23対1のシリカ対アルミナ比のN
aYゼオライト試料を実施例9に記載の如く、アンモニ
ウム交換及び窒素中のか焼K[り超安定ゼオライトYに
変換した。
次にアンモニア性としアンモニウム交換し、密に充填し
蓋をしたるつぼ中で760℃で8時間深床か焼した。か
くして生成した超安定ゼオライトYHY(US)を再び
アンモニア性にしアンモニウム交換し、矢に815℃で
3時間深床か焼した。
次に異なる酸擬度のものを1更用して、超安定ゼオライ
トYの試料をflcfc! 90℃に於て4時間抽出し
た。抽出済試料を嵩分析及びT G A / NHs 
脱噸法により構造的なシリカ対アルミナ比を測定した。
実施例9と同一の条件でルーヘキサン分解活性も測定し
た、結果を表8に示す。
実 列 例 11 ゼオライトX%Y、ZSM−20及びベーターから調製
した水素化分解触媒を用いアラビアン・ライト重質軽油
(HVGO)を原料油として使用し、400〜425℃
、71) 00 kPa、0.4〜2.0LH8’V、
水素/炭化水素比1424rL、e/gに於てその水素
化分解活性を評価した。
ゼオライトXをベースとする触媒は市販の水素化分解触
媒で、等量のttr:x(シリカ対アルミナ比約3対1
)と非晶質シリカ−アルミナ(18%アルミナ)に水素
化成分として4%のニッケルと10%のタングステンを
存在されたものであった。
使用したY、2,5M−20及びベーターはそれぞれ5
対1.10対l、及び30対1のシリカ対アルミナ比を
Mしていた。水素化分解触媒はマグネシウム交換したゼ
オライト(t)、5%より低いナトリウム)を(吏用し
て等量のr−アルミナと共にペレットとし約4%のニッ
ケル及び10%のタングステンを言むように言浸させた
更に、実施例9及び10に記載の方法に依り高度珪質ゼ
オライトY及びZSM−21)を調製した。ゼオライト
YCYCUS2D)0.’l)は約75対l(1“G 
A /Nli、脱離法)の構造的シリカ対アルミナ比で
あって、またゼオライトZsM−20は約220対1の
比であった。高度珪質ゼオライ)Yは稀土類の形態で約
2%のニッケル及び7チのタングステンを含んだものを
便用した。INMICe、 II液と90℃で交換して
乾燥して製造したマグネシウム形態で高度珪質ZSM−
2tlを使用した。このゼオライトを粉砕しく乾燥基準
で)等atのカイザー社アルミナ(水和したα−アルミ
ナ)と共ににレット化し1晩500℃でか焼した。矢に
ペレットを0.35〜0.5 ttaxの大きさにして
4チのニッケル及び10チのタングステンをのせる様に
/Vz(NOsh  及びメタタングステン酸アンモニ
ウムの@液で言浸した。反応器に触媒を充填する前に5
00℃でか焼した。1吏用に先立ち触媒を還元し、2チ
の硫化水素勿含む水素を用いて、370℃、100 k
Pa、  l Q 0IIul/ rnin。
の流速で約4時間予備硫化した。
水素化分解試験の結果は、檀々の変換率に於いて、中間
留分選択率と構造的なシー1力/アルミナ比との関係と
して別添の図に示した。中間留分選択率は水素化分解流
出物中の165〜343℃留分と848’C−(FFI
照843℃以下)の全留分との量的関係として次の如く
定義される。
図中の結果は変換率の広い範囲にわたって、ゼオライト
のシリカ/アルミナ比を増加させるとそれに対応して中
間留分選択率が増加したこと金示している。
図中の触媒表示は以下のとおりである。
X・・・・・、REXC2,5対1のシリカ対アルミナ
比)をベースとす6Ni−W/REX、’5tOt  
AToO*触媒っY・・・・・IylllYC5対1の
シリカ対アルミナ比)をベースとするNi −W/MI
Y/As、o3触媒。
2怪・・・・M9ZSM−20(10,?jlのシリカ
対アルミナ比)をベースとする/l/S −W/ Mj
iZSM  20 / A etos触媒。
B・・・・・Mgヘーター・ゼオライト(80対1のシ
リカ対アルミナ比)をベースとするNi −W / M
jq−ベーター/A11y’s触媒。
SiY・・・・実施例10の高度珪質ゼオライトREV
(75対11π1:・ 。
1のシリカ対アルミナ比)をベースとするN1−W/R
F:Y/Al、Os触媒。
Si 2G−一実施例90高度珪質ZSM−2CJC2
20対1のシリカ対アルミナ比)をベースとするN1−
W/MW Z SM  20 /A et 03触媒。
図中の3曲線は40.60、及び80チの変換率での中
間留分選択率とゼオライトの構造的シリカ対アルミナ比
との関係を示したものであり、構造的シリカ対アルミナ
比が増加すると選択率が増加した結果であったことを示
している。
実11#A例12及び1B ゼオライトの構造的シリカ対アルミナ比を変化させた影
響をZSM−20をベースとする水素化分解触媒上での
アラビアン・ライト重質軽油CHVGO)の水素化分解
で示した。それぞれ10対1&び220対1の構造的シ
リカ対アルミナ比を有する二つの形態でゼオライトを使
用した。
触媒はN1−W/MyZSM−20/AleOs水素化
分解触媒(4チNs 、 10チW:ゼオライト対Al
hOs 1 : 1 )であつた。原料油組成、l用し
た諸条件及び生成物分析の結果を表4に示した。より高
いシリカ対アルミナ比のゼオライトを触媒中に使用した
場合は、中間留分収率が高く且つガス及びナフサの生成
が少く、水素消費が少くなっていた。
ゼオライト5iOp/A11tO*     10 :
 1   220 : 1温度、℃−418418 圧力、kPa      −70007000LH8V
 、 1 hr ’            U、77
   0.54St  、 ?*、1.11.−鳳 、
(約)      −14201420変換率    
    −5&5   59.9H1消愛      
   −1165702分析値: カス十C46−82,4 C1l−165℃      −2&8   14.2
165’−848℃    −2&4   4&(34
3℃+      100  41.5   40.1
渡初点、’C402124 95%  TBP、”C552512507
【図面の簡単な説明】
添付図面は実施例11での変換率40,60,801に
於ける中間留分選択率(チ)とS i OH/AII 
x Os比(シリカ対アルミナ比)との関係を図示した
ものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水素化成分及び、酸性成分として50以上対1のシ
    リカ対アルミナ比を有する大細孔ゼオライトとから成る
    水素化分解触媒。 2、大細孔ゼオライトが6オングストロームより大なる
    ディメンションと6%以上の炭化水素収着能とを兼備し
    た細孔を待った多孔性格子構造を有するものである特許
    請求の範囲第1項記載の触媒。 8、ゼオライトが0.5乃至2.、Oの拘束係数を有す
    るものである特許請求の範囲第1項又は第2項記載の触
    媒。 4、ゼオライトが100以上対1のシリカ対アルミナ比
    を有するものある特許請求の範囲第1項乃至第3項のい
    ずれかに記載の触媒。 5、ゼオライトが200以上対1のシリカ対アルミナ比
    を有するものである特許請求の範囲第4項記載の触媒。 6、ゼオライトがゼオライトYである特許請求の範囲第
    1項乃至第5項のいずれかに記載の触媒。 7、ゼオライトがゼオライトZSM−20である特許請
    求の範囲第1項乃至纂5項のいずれかに記載の触媒。 8、水素化成分が周期律表第■A族の責金嘱より成る特
    許請求の範囲第1項乃至第7項のいずれかに記載の触媒
    。 9、水素化成分が白金、パラジウム、イリジウム又はロ
    ジウムより成る特許請求の範囲第8項記載の触媒。 進水素化成分が周期律表第VA、VIA又はVNA族の
    金属より成る特許請求の範囲第1項乃至第7項のいずれ
    力・に記載の触媒。 ■、水素化成分がニッケル、コバルト、モリブデン、タ
    ングステン又は間記金属の二種以上の組合わせより成る
    特許請求の範囲舅10項記載の触媒。 込水素化成分がコバルト−ニッケル、コバルト−モリブ
    デン、又はニッケルータングステンより成る特許請求の
    範囲第11項記載の触媒。 L3.水素の存在下、水素化分解触媒下で炭化水素原料
    を、水素化成分及び、酸性成分としての5L1.I″)
    、上′R1のシリカ討アルミナ比を有する大細孔ゼオラ
    イトとから成る水素化分解触媒と接触させることより成
    る水素化分解方法。 1屯 水素の存在下、230℃から500℃の温度、5
    ()0から20.00 t) kRLの圧力、0.1か
    ら20のLH8Vで炭化水素原料を触媒と接触させるこ
    とより成る特許請求の範囲第13項記載の方法。
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