JPS59222233A - タングステン及びモリブデンの炭化物をベ−スとするリホ−ミング触媒とその使用方法 - Google Patents

タングステン及びモリブデンの炭化物をベ−スとするリホ−ミング触媒とその使用方法

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JPS59222233A
JPS59222233A JP59052053A JP5205384A JPS59222233A JP S59222233 A JPS59222233 A JP S59222233A JP 59052053 A JP59052053 A JP 59052053A JP 5205384 A JP5205384 A JP 5205384A JP S59222233 A JPS59222233 A JP S59222233A
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/20Carbon compounds
    • B01J27/22Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00Reforming naphtha
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  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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】 本発明は塊状物体(forms masalqua )
もしくは担体に担持された形(forme 5uppo
rt4e)の、タングステン及びモリブデンの炭化物よ
りなる活性部分をもつ石油製品のリホーミング(改質)
用触媒とこれらの触媒を使用する方法とに係る。
タングステンまたはモリブデン単一炭化物は石油化学分
野での種々の反応の触媒として使用されてきた。とくに
、エタンの加水素分解における塊状モリブデン炭化物の
反応性がシンフェルト(S1nfalt )他によって
Nature PhysicalScience”22
9(19’71年)、27誌で研究された。他方ではプ
グール(Boudart )他は、”5cience”
 181(1973年)、547誌上でタングステン炭
化物が、2,2−ツメチルプロ・センの異性化反応に於
いてプラチナに類似することを発見した。
さらに最近ではルクレルク(Leclercq)及びブ
タール(Boudart )の米国特許第427104
1号(1981年6月2日)が、60m2/11に達し
うる比表面積を有するモリブデンオキシ炭化物(oxy
carburos demolybd≧r1e)の合成
と、これらをCO及びH2からの炭化水素の接触合成に
適用することについて記載している。
担体形炭化物については、ミツチェル(Mltchel
l)他がJournal of Catalysis”
78(1982年)1.16−125誌に於いてココナ
ツツから得られる活性炭(GIRDLERG 32 )
で支持した炭化モリブデン(Mo 2 C)触媒を合成
した。
アルミナを担体とする触媒は、例えばMo 2 Cにつ
いては米国特許第4325842 号及び同第4326
 992号で、WCについては米国特許第4325 8
43号、同第4331544号。
第4155928号、第4219445号で、H2及び
COから出発したメタン化法反応に使用された。
しかし、以上の刊行物のうちどれひとつとして、石°油
製品のリホーミングのため、すなわちナフサから出発し
てより高いオクタン価のガソリンを、とくに脱水素環化
(deshydrocycl 1satlon )及び
異性化反応の触媒作用並びに加水素分解反応の部分的抑
制によってイ0ることを可能にする反応に際し、対応す
る混合炭化物を触媒として使用することは開示又は示唆
していない。
それ数本発明は、一般式(MOXW1□)yC=(但し
0(x(1,1≦y <、 2及び0.8くzく1)の
MO及びWの混合炭化物よりなるリホーミング用触媒に
係る。
これらの炭化物の構造は1に近いyに対する(Xt/C
タイプの単純六方構造から、2に近いyに対するMo 
2 Cタイプの六方最密構造へと変化する。
Xの好徒しい値は0.15乃至0.70である。
これらの触媒は塊状又は適切な担体、奸才しくはアルミ
ナ又は活性炭上に分散させた形(forme”5par
a4e )で使用することができる。
これらの触媒は、接触リホーミングに通例として使用さ
れるPtヲペースとする触媒と比較して価格がよシ低廉
であるという利点に加えて、硫黄物質による触媒毒作用
への高い抵抗性(チオレジスタンス)をもつという利点
を提供する。それ故これらの触媒を使用することによっ
て石油製品から硫黄化合物を除去するための前処理とし
ての水化処理を省くことができる。このチオレゾスタン
スについて以下に1例を挙げて説明する。
これらの触媒を次のような方法で調製した。
0 塊状触媒はi+ラタングステン酸アンモニウム数◇
酸は塩酸を添加して共沈(又は沈殿)させる。洗浄とデ
カンテーションを数回くり返えした後沈殿物をろ過し、
370〜390にで乾燥する。炭化(carburat
lon)は次の2つの方法でおこなった。
a)  2段階方式による:1070〜1170Kに於
いて水素による酸(単又は複)の還元をおこない、次に
水素の保護大気(atmosph’ere5− protectrice )下で1770〜1870に
の温度範囲で炭素(アセチレンブラック)による金属(
単又は複)の炭化をおこなう。
b)1段階方式による:870Kに於いて水素による酸
(単数又は複数)の還元をおこない、この水素を一酸化
炭素で置換し、1270Kに於いてこのガス下での炭化
をおこなう。
これらの触媒はフィッシャー粒度 (granulom≦trls Fisher) 5ミ
ク07未満である。
0 担体形触媒は担体がアルミナの場合次の2つの方法
を使用する。
C)大きい比表面積のアルミナ(例えば比表面積・10
0 =2/ 、!i’を有するExal、 Gamma
 )に、パラタングステン酸アンモニウム及び/又はパ
ラモリブデン酸アンモニウムの水溶液をしみ込1せる。
次に420にで乾燥する。還元炭化は870Kまで水素
(還元)を使用し、次に870乃至1270にの一酸化
炭素(炭化)を使用して単一段階でおこなわれる。
6− d)  シリカ容器中でアンモニウム明ばんAt2(S
O2) 3・(NH4)2SO4・24H20を370
乃至470にで溶かし、得られた液状物質にパラタング
ステン酸アンモニウム及び/又はノ9ラモリブデン酸ア
ンモニウムの粉末を、乳化するため攪拌しつつ溶融する
。次にこの混合液を670Kに数時間維持し、このよう
にしてタングステン及び/又はモリブデン酸化物の均質
分Vi物を含む細かく分割されたアルミナに分解させる
還元−炭化は870Kまでは水素(還元)を使用し、8
70Kから1270Kまでリー酸化炭素(炭化)を使用
して1段階でおこなわれる。
0 担体が活性炭の場合、活性炭上の触媒はガラスの反
応装置内で400にの空気で蒸発乾燥させたモリブデン
酸アンモニウム及びタングステン酸アンモニウムの溶液
を、活性炭に続けてしみ込ませて調製した。次にアンモ
ニアの形のアンモニウムイオンを除去するため773に
で16時間にわたり窒素下で全体を収焼する。この堰焼
につづいて形成されたW及びMOの酸化物を773に水
素下で還元する。
このようにして形成された化a物を1073Kに於いて
水素下で加熱し、次にタングステンとモリブデンの混合
炭化物を得るため、支持炭素と反応する。使用した活性
炭はrCscal its J(CECA SA 19
61)  の商品名で市販されている。
活性炭は0.125と0.160+mの間の寸法の粒子
を得るようにして粉砕(7、ふるい分けした。
気孔の全容積は0.3cm379であり、そのBET表
ifl積は610yr+2/gである。この活性炭はさ
らに重量による含有鎗でWを900咽、MOを2801
1rl1%さらに獣黄0.16q6を含む。
驚くべきことに、触媒の使用に先立ってN2+H2(特
に尋分子(等モル)の)混合物中でおよそ1023にの
前窒化処理をすると前記の触媒の活性と選択性がかなり
向上することが判明した。
所定のタイプの反応に対し、使用された触媒の質量に対
する単位時間当り変換された出発物質のモル数を触媒活
性とする。触媒活性は例えばモルhg  で表わされる
。塊状触媒については触媒の質量も考慮される。担体形
触媒については慣習的に触媒のW及び/又はMo 元素
の質量がとυあげられる。
出発物質の全変換速度に対する、出発物質の所定のタイ
プの反応に対する変換速度の比を触媒の選択性とする。
以下の実施例によp本発明をよシ詳しく理解することが
できよう。
触媒の活性と選択性とが、次のような代表的なタイプの
各種のリホーミング反応をおこなうに際して測定された
a)次のタイプの反応からなる、水素の存在下でのn−
ヘキサンのリホーミング。
0加水素分解:即ちn−ヘキサンのクラッキングによ6
・プ炭素−炭素結合解裂生成物、メタンからペンタンま
で、及びそれらの脱水素誘導体、エチレン、プロペン、
ブテン、及ヒヘンテンノ生成(活性VH及び選択性5I
()。
0異性化:この場合の主要生成物はノメチルブ9− タンと、2−メチル及び3−メチルペンタンである(活
性V、及び選択性sl)。
0脱水素:主としてモノオレフィン(1−ヘキセン、シ
ス型及ヒトランス型の2−ヘキセン)を生成する一活性
V。及び選択性S0゜0脱水素環化:n−ヘキサンを主
としてベンゼンに、また少量のメチルシクロペンタン、
シクロヘキサン、シクロヘキヒン及ヒシクロヘキサジエ
ンに変化する(活性v0及び選択性S0)。
0同族体化(homologatlon): )ルエン
を得るため炭素原子1個を含有する炭素鎖を増加(添加
)する。
全活性Vtは上記の活性の総和座である。
b)  シクロヘキサンのベンゼンへの脱水51C(好
ましい反応)。
c)  ブタンのメタン、エタン、プロパンへの加水素
分解(好ましくない反応)。
第1表にその重量組成と比表面積を示した塊状触媒を上
記の方法に従って調製した。
10− 7リツト(焼結)石英板上に触媒を含む連続フラックス
を用いる動力学的反応炉内で大気圧下で反応をおこなう
。反応生成物は気相クロマトグラフィーによ多定童的に
分析する。
a)  n−へキサンのリホーミングの実験条件は次の
通りである。温度は773K、水素(PH)と炭化水素
(Pc )の分圧比は9 (p、、:o、9atm、及
びpc=o、iatm、 )に等しい。ヘキサノの流址
は1.532X10−2モル/時である。
第■表に、触媒1グラムにつき1時間当シ各々単−金属
炭化物に比較して塊状混合炭化物は全体として常時全速
度で1.5〜7.5倍活性か高い。
さらにこれらの混合炭化物は所定のタイプの反応につい
て最大活性を示す(芳香族及び環状生成物の形成につい
てはB1、オレフィンの形成についてはC1、水素添加
生成物の形成についてはDl)。
第1表にテストした触媒の選択性を示す。
C以下余白少 14− 混合炭化物はモリブデン及びタングステンの相対組成の
関数としてきわめて多様な選択性を提供する。タングス
テン及びモリブデンの単一金属炭化物に対して、触媒B
1は環状及び芳香族生成物選択性を、C1はオレフィン
選択性を、Dlはクラッキング又は加水素分解産物選択
性を向上させる。
b)シクロヘキサンの脱水素の実験条件は次の通りであ
る。温度は623に、水素(PH)と炭化水素(PCり
の分圧比は9 (PH=0.9 atm、及びP(B=
0.1atm、)に等しい。シクロヘキサンの流量は1
.85 X 10−2モル/時である。
第1V表には触媒1グラムにつき1時間当シベン17− シクロヘキサンのベンゼンへの脱水素速度が単一金属炭
化物の速度よシ高くなる組成(触媒C4)が存在するこ
とが確認される。
c)ブタンの、メタン、エタン、プロパンへの加水素分
解反応はイソブタンへの異性化をもたらす。その場合の
実験条件は次の通りである。温度は623 K% PH
/P(!=9 r PH=0.9 atm、及びP(2
= 0.1 s tm、である。ブタンの流量は0.0
2モル/時である。第7表に、触媒1グラムにつき1時
間当り各々の反応生成物に変化されたブタン封 (10−5モルで表わす)田l水素分解及び異性化の反
応速度を示す。
(以下余白) 18− 第V表−ブタンの加水素分解におけるW(a)  ブタ
ンがメタン、エタン、プロパンに加水素分解される速度
(b)  ブタンがインブタンに異性化される速度。
(c)350℃の同一温度下におけるシクロヘキザンの
脱水素速度とブタンの加水素分解速度との比。
これらの触媒では、ブタンの加水素分解速度(v、、)
はシクロヘキザンの脱水素速度(VO)より化物をペー
スとする触媒B1.C,、Dlについてのものである。
第vI表及び第Vl1表にその組成を示した相体形触媒
を上記の方法に従って調製した。
(以下余白) 19− 21− 20− 22− a)  n−ヘキサンのリホーミングニアルミブー及び
活性炭上に支持されたタングステン及びモリブデンの混
合炭化物の活性(第■表)を、T=823K、大気圧、
PH/P、−9で測定した。ヘキサンの流量は1.53
2xl o−2rnole、h−’である。1O−2r
nole、h−’ −’・g であられした(W十Mo)の活性は塊状触媒について得
られた活性より2倍程度大きい。
(以下余白) 次の第1X表には選択性を示す。
−25− 支持された混合炭化物はタングステン甘たはモリブデン
の県−金属炭化物に比較して脱水素環化反応を生じやす
くする。全活性は、活性炭に支持された混合炭化物につ
いては0.39乃至0.57、アルミナに支持された触
媒については0,24乃至057の原子比Mo / M
o + Wの関数として最大値を示す。これに対し、活
性炭上の触媒は高い加水素分解活性(またはクランキン
グ活性)を有しており、この場合最大環状生成物の選択
性を示すMo/Mo+W比はほぼ0.66乃至0.85
へ移る。環状生成質の活性と選択性が0.24〜0.4
3のM o/M o +Wの範囲にとどまるアルミナ上
の混合炭化物についてはこれはあてはまらない。
でのシクロヘキサンの脱水素におけるアルミナ及び活性
炭に支持されたタングステンとモリブデンとの混合炭化
物の活性を測定した。圧力並びに流量の条件は坤状触媒
の場合と同じである。結果を第X衣及び第X衣にW+M
o全金属1g当り10−2mole h  で表わす。
第X表−シクロヘキサンの脱水素 (a)  シクロヘキサンからベンゼンへの脱水素速度
と以下余白ン 第X1ff−シクロヘキサンの脱水素 炭化物の活性 (a)シクロヘキサンからベンゼンへの脱水素速度。
一29= シクロヘキサンの脱水素において最大の活性全有する触
媒6、ある時はアルミナに支持された混に1. K2.
 K、)であり、またある時は活性炭にに対するに4.
 K5)である。
サラに800 ppm (重量)までのチオフェンを含
有するn−ヘキサンが使用することにより、W及びMo
の塊状混合炭化物は硫黄前(polsonssoufr
es )によって影qIIを受けず、それ数行油製品か
ら硫黄成分を取除くための水化処理工程の省略を可能に
しうる興味深いチオレジスタンス特性を示すことが証明
された。逆に、担体形触媒はチオフェンの影響を受け、
活性と環状生成物の選択性が急速に減少するが、この硫
黄による毒作用は可逆的である。それ故チオフェンの注
入を中断した後、あるいは水素下で12時間のあいだ8
23に〜1023にの温度処理をおこなった後、触媒の
初期特性が漸進的に再現される。従ってタングステンと
モリブデンとの混合炭化物は、プラチナを30− ベースとする従来形のリホーミンダ触媒が接触リホーミ
ングにより処理される負荷物中のI Q ppmを絨え
る量の硫黄によシネ可逆的に毒作用を受けるのに対し、
硫黄物ノ円の含有相が偶然的に大きい(800ppm−
まで)負荷物に対して耐性全庁し得る。
31− //B 01 J  27/24          
 7059−4G(老発 明 者 マルセル・プロヴオ
スフランス国86022ポワチェ・リ ュ・ドウ・ニメグ4 11

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少くとも1部分が式(MoxWl−x)yC7(
    但し0(x(1,1≦y < 2及び0.8≦Z≦1)
    の炭化物よシなる、石油製品のリホーミング触媒。
  2. (2)0.15くx≦0.70である特許請求の範囲第
    1頂に記載の触媒。
  3. (3)  0.5重量係までの遊離炭素を含む特許請求
    の範囲第1項又は第2項に記載の触媒。
  4. (4)5μm未満の粒度(フィッシャー試験)の粉状物
    体である特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の触媒
  5. (5)活性炭又はアルミナに担持されている特許請求の
    範囲第1項又は第2項に記載の触媒。
  6. (6)触媒を使用以前にN2及びN2の混合物中でほぼ
    1023にであらかじめ窒化することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の触媒の
    使用方法。
  7. (7)N2及びN2の混合物が等分子混合物である特許
    請求の範囲第6項に記載の方法。
JP59052053A 1983-03-25 1984-03-16 タングステン及びモリブデンの炭化物をベ−スとするリホ−ミング触媒とその使用方法 Granted JPS59222233A (ja)

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