JPS60255143A - 支持された水素化変換触媒の製造方法 - Google Patents

支持された水素化変換触媒の製造方法

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JPS60255143A
JPS60255143A JP60101710A JP10171085A JPS60255143A JP S60255143 A JPS60255143 A JP S60255143A JP 60101710 A JP60101710 A JP 60101710A JP 10171085 A JP10171085 A JP 10171085A JP S60255143 A JPS60255143 A JP S60255143A
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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】 発明の利用分野 本発明は、支持された水素化変換触媒、特に、向上した
水素化脱窒素(hydrodenitrlficati
on)(HD N)活性を有する触媒の製造方法と、該
製造方法により製造された触媒に関する。
発明の枝打的な 景と な説明 大容量第1段階水素化分解および接触分解フイードハイ
ドロトリータ用途向けの新規であり、原価効率のよい高
度に活性な水素化変換触媒の開発と商業化が、これまで
にかなり研究されてきた。
これらの方法に対し、炭化水素供給材料中の分解された
原料油を含む有意量の535℃+残留成分の混入は、こ
れらの用途で商業的に現在用いられている触媒に対し厳
しい活性上の問題と安定性の問題を起こしている。
商業的な水素化脱窒素化触媒(hydrodenitr
ifi−catlon)は、公知である。現在、ガンマ
アルミナキャリヤーに支持されたNi−Mo、N1−W
およびCo −M oが最も活性である。これらの触媒
の活性は1.促進剤としての燐の添加により向上させら
れている。たとえば、連合王国(IJ、に、)特許明細
書第701,217号では、燐モリブデン酸コバルトの
形で燐を加えて水素化脱硫(hydro−desulp
hurization)活性を向上させることについて
の記載がある。連合王国特許第807,583号では、
Co−Mo/Al1zOs触媒およびN1−W/Ap2
03触媒に対し水素化活性を向上させるための燐の促進
効果についての記載がある。
多段階含浸(multiple impregnati
on)が、触媒の製造に用いられ得るが、単一段階含浸
が望ましい。支持体に対し金属の均一な分布と効果的な
含浸とを得るために、金属は、含浸中に、溶液中に保持
されねばならない。溶液中で金属を高濃度に保つ方法は
公知である。たとえば、モリブデン金属濃度が最終的な
触媒を基礎として12重量%(金属として)を越えてい
る支持された触媒を、安定化された溶液から単一の水性
含浸により得る方法が、米国゛特許明細書第3,629
,146号に開示されている。支持体に対し金属の有効
な含浸と、均一な分布とを得るため、金属は、含浸中に
、溶液中に保持されねばならない。含浸用溶液からの金
属の沈澱は、不均一な含浸をもたらし、また、析出金属
の有効性の損失をもたらす。前記の米国特許明細書では
、安定化量の過酸化水素および燐酸を、含浸用溶液に加
えることにより、高濃度の活性モリブデンが、支持体に
含浸され得ることが開示されている。過酸化水素が、全
ての含浸用溶液に必要であるとは限らないことが明らか
となった:なぜなら、燐−モリブデン溶液中の増加した
モリブデン含量を可能にするのは安定化剤であるからで
ある。
米国特許明細書第2,946,739号にはCo −M
 o /A7!tO8水素化分解触媒の“常用”の製造
方法が、エタノールと水の50150混合物中に(NH
4)6MO?04−4HzOを含む水溶液にょる含浸を
含むようにしていることが開示されている。
部分含浸された触媒は、次に、乾燥、焼成を行った後に
、第2段階で、Co(NO3)2とRh(N()+)g
の水溶液で含浸される。高濃度のアミンと燐モリブデン
化合物との組合せは、不安定な溶液を生ずることが明ら
かとされ鱈すなわち、キャリヤーの中での金属化合物の
沈澱または金属の分布の悪さをもたらすことが明らかと
された。
含浸溶液中で可溶なある種アミン化合物、たとえばアミ
ンアルコール、ポリアミンおよびアミン酸を低濃度とし
て用い、少なくともモリブデン化合物またはタングステ
ン化合物を1種、さらにニッケル化合物またはコバルト
化合物を1種とし、これに燐化合物を加えた組合せが、
安定な含浸用溶液を製造するために用いられることが、
各種触媒の製造方法の研究で明らかとなった。
典型的なアミンアルコールには、エタノールアミン、プ
ロパツールアミン、ブタノールアミン、ジェタノールア
ミン、2.2−ジアミノ−1,3−プロパンジオール、
2,2.3−)リアミノ−1−プロパツールまたはトリ
エタノールアミンが含まれる。典型的なポリアミンは、
エチレンジアミンである。典型的なアミン酸にはグリシ
ンおよびニトリロ三酢酸が含まれる。ある場合には、溶
液を得るのを補助するのに過酸化水を用いてもよい。燐
化合物とアミン化合物の両者を含む溶液を用いて得た触
媒のHDN活性が、燐化合物だけを用いて得た触媒より
もさらに19%を超えて高いことが驚くべきことに明ら
かとなった。必要だったアミン化合物の量は、従来技術
(米国特許第2.946,739号)で教示の場合より
も実質的に少なかった。アミン化合物を用い燐化合物を
用いないで得た触媒は、燐とアミンの両者を含む触媒よ
りも水素化膜窒素に対しかなり低い活性となる。
、本発明は、 適当な支持体に組み入れられたモリブデンまたはタング
ステンを含み、さらにコバルトおよび/またはニッケル
を含む支持された水素化変換触媒の製造方法において、 +II)少なくともモリブデンまたはタングステンの化
合物を1種およびコバルト化合物1種および/またはニ
ッケルの化合物1種と、MoまたはW1モル当り0.2
〜1.0モルの安定化量の燐と、支持体を基礎として2
〜6重量%の適当な可溶性アミン化合物とを混合するこ
とを含む操作によりpH範囲0.7〜2.7の水性含浸
用溶液を製造すること、(bl適当な触媒支持体を該溶
液で含浸すること、およびfolこの複合材料を乾燥し
てから焼成することを特徴とする支持された水素化変換
触媒の製造方法に関する。
触媒のHDN活性を向上させるのには、含浸用溶液は、
安定性であると共に、支持体への金属の均一な分布をも
達成せねばならない。支持体の表面への金属の析出を防
ぐためには、含浸用溶液のpH(38℃)は、2.7よ
りも低くあるべきである。pHが、低くなりすぎると、
すなわち0゜7未満となると、MoO2と燐とは、支持
体に均一に分布しないアダクトを形成する。好ましくは
、pHは、1.2と2゜5(38℃で)の間に保ってお
くべきである。このようにして、この溶液が、触媒活性
を有する所望の量の金属で支持体を含浸するように用い
られる。本発明の方法は、活性化されたガンマアルミナ
に支持された2、5〜4重量%のニッケルまたはコバル
トと、10〜16重量%のモリブデンまたは10〜32
重量%のタングステンとを含有する触媒に特に適用可能
である。燐酸と可溶性アミン化合物の両者を含む単一の
含浸用溶液を用いて非常に高い金属配合量が得られる。
本発明に従えば、ある種可溶性アミン化合物と、ある種
燐化合物との好ましくは燐酸との組合せは、含浸用溶液
を効果的に安定化させるばかりではな(、仕上がった触
媒の触媒活性を実質的に高めることが明らかとなった。
触媒の高められた活性の理由は、判っていないが、ある
種の燐化合物とアミン化合物とを組合わせることにより
金属の良好な分散が得られるものと信じられる。
既述したように、高い活性をもって高温度の水素化金属
を所望の量で触媒支持体に得るのに必要な条件は、極め
て臨界的である。最も臨界的な作業条件は、可溶性アミ
ン化合物/支持体重量比およびP / M o Os重
量比と思われる。ここに記載する系でこの結果を達成さ
せるための可溶性アミン化合物/支持体の百分率は、2
ないし6重量%の範囲内であらねばならない。2重量%
より少ない量は、触媒活性に所望の増加をもたらさなく
、6重量%を越える量は、6重量%のアミンで判ってい
る場合を越えて活性を増大させることはないといえよう
。燐の量目体は、0.2〜]、0モル/モリブデンまた
はタングステン1モルの範囲であるべきである。
含浸用溶液で所望のpH範囲0.7ないし2.7好まし
くは1.2ないし2.5を得るのには、多数の方法が用
いられ得る。アンモニアおよび/または水酸化アンモニ
ウムを加えさらに適当な可溶性アミン化合物を含んでい
るモリブデン溶液と、燐酸を含んでいるニッケル溶液と
を組合わせることにより適当な含浸用溶液を得ることが
できる。
水にM2O3を含むスラリーへ加えられるアンモニア及
び/または水酸化アンモニウムの量は、MOO3を安定
化させるためにM o Oa 7モルに対し通常6モル
のN HsまたはNH4OHとする。
可溶性アミン化合物をこの溶液に加えてもよいが、いく
らかの塩基性アミンたとえばモノエタノールアミン、プ
ロパツールアミンおよびエチレンジアミンを、モル対モ
ルの割合として、アンモニア及び/またはアンモニウム
イオンに代えて用いてもよい。モリブデン溶液を製造す
る好ましい方法は、過酸化水素を含浸用溶液へ、過酸化
水素0.1〜1.0モル/モリブデン1モルの範囲とな
るようにして加えるようにしている。
ニッケル溶液は、燐酸および水に溶解させたニッケル塩
を含んでなる。広範囲のニッケル化合物が適当であり、
たとえば、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、蟻酸ニッケル
、硫酸ニッケル、fll化ニッケル、燐酸ニッケル、炭
酸ニッケル、塩化′ニッケルおよび水酸化ニッケルが適
当である。実質的に有用な2種類の化合物は、硝酸ニッ
ケルと炭酸ニッケルである。ニッケル塩およびアンモニ
アまたは水酸化アンモニウムさらに加える適当な可溶性
アミン化合物の量は、最終的なpHの所望の範囲、特に
1.2ないし2.5(38℃で)、所望のニッケル含量
を得るために様々に変えられる。
本発明に従う方法は、少なくともコバルトおよび/また
は二゛ツケルの1種さらにモリブデンまたはタングステ
ンの1種を支持体に組み入れて含む支持された水素化合
物変換触媒に対して特に適する。典型的には、このよう
な触媒は、■ないし5重量%のコバルトおよび/または
ニッケル、特に2.5〜5重量%のCOおよび/または
Niと、さらに10ないし16重量%のモリブデンまた
は10ないし32重量%のタングステンを含んでいよう
通常の触媒支持体のいずれも、本発明に従う方法に適す
ると考えられる。本発明に従う触媒に対する適当な支持
体には、耐火性酸化物たとえばアルミナ、シリカおよび
これらの混合物が挙げられる。結晶性合成ゼオライトた
とえばアルミノ珪酸塩、珪酸鉄、珪酸ガリウム、マグネ
シア、チタニアおよびこれらの混合物も、好ましくは耐
火性酸化物支持体と組み合せて支持体として用いること
もできる。特に好ましい支持体は、活性化されたガンマ
アルミナである。
商業用触媒に関し、HDN活性の実質的増加が、新規水
素化変換触媒を商品化する上でめられる。
このような向上した触媒を開発するに当り、H[)N活
性に対し多くの実験的触媒が、製造され、試験された。
試験計画で用いられる活性試験は、標準的炭化水素供給
原料および標準的な条件(il!度、圧力、気体流量お
よび液体流量を含む)を各触媒に用いて脱窒素化を測定
するように設計されている。標準的触媒が、実験触媒と
同じ条件下で試験される。標準触媒の一次脱窒素化速度
定数は、1として定められ、全ての実験的触媒の活性が
、この標準に関連して測定される。この方法が、後述の
例に示しであるHDNの向上を測定するために用いられ
た。
本発明に従う向上した触媒を使用した方法に対する適当
な水素化変換条件を以下に示す:温度350〜420℃
;全圧75〜200バール;部分水素圧60〜200バ
ール;油0.4〜1.5 kg/触媒1/hrの空間速
度;水素供給速度250〜250 ONI/供給油1k
g。本発明の方法に従う重油供給材料の水素化膜窒素は
、次に示す条件下で好ましくは行われる:温度260〜
410℃;全圧100〜150バール;部分水素圧80
〜150バール;油0.4〜1.0kg/触媒1/hr
の空間速度;水素供給達度500〜150 ON!!/
供給油1 kg。
供給される水素は、純粋な水素または水素含有ガス好ま
しくは水素を70%よりも多く含む水素含有ガスであっ
てよい。水素含有ガスは、約10%以下の硫化水素を含
んでいてもよい。
本発明を以下の例によってさらに説明するが、各側は、
本発明を限定するものではない。
例1 触媒Aは、濃度を3.0重量%のNi/13.0重量%
のM O/ 3.2重量%のPとしてガンマアルミナキ
ャリヤーに支持させて製造した。支持体の細孔が、各種
塩の溶液で満たされるようにして乾燥細孔容積含浸法(
dry pore volume impregnat
iontechnique)を用いた。細孔容積0.7
5 cc/ gのアルミナ200gを含浸させるための
適当な溶液は、次に示すようであった。
硝酸ニッケル6水塩(26,0g)を、燐酸85%溶液
(34,8g)と充分な蒸留水に溶解させて約50ml
の第1の溶液を得た。この溶液に6.9gの炭酸ニッケ
ル(Nj51.2重量%)を加えた。
溶液を攪拌し、穏やかに加熱(〜38℃)して全ての固
形物を溶解させ、約6. Om j+の溶液阻1を得た
。第2の溶液は、30%の過酸化水素13.4ml、蒸
留水50mj!およびヘプタモリブデン酸アンモニウム
53.8 gを混合することにより得た。
この混合物を穏やかに加熱し、(〜38℃)全ての固形
物を溶解させた。これに、三酸化モリブデン13.2 
gと1−アミノ−2−プロパツール5.6gを加えた。
加熱と攪拌を続けて、通期黄色の溶液を得た。両椿液が
室温またはほぼ室温になったとき、攪拌を行いつつ溶液
2を溶液1へゆっくりと加えた。約32℃に冷却し、水
で約150m1に稀釈した後、溶液は、pH約2.2(
38℃で)を有していた。この溶液を中間的な攪拌を行
いつつ少量部づつガンマアルミナ支持体へ加えた。
含浸された支持体を、15〜30分間さらに攪拌後、2
時間、121℃で乾燥させてから、482℃で、2時間
、空気中で焼成した。
参照触媒Bは、ヘプタモリブデン酸アンモニウムをモリ
ブデン源の全てとし、追加的なアミン化金物を加えない
点を別として触媒Aと同様にして製造した。この含浸用
溶液は、pH約1.8(38℃)を有していた。両触媒
は、表1に示す供給材料の性質を有する接触分解された
重質ガス油のサンプルを水素化処理(hydrotre
at)するために用いた。水素化処理を、Hg/HgS
 (His5重量%)ガス混合物による温度371℃、
2時間の処理により開始する前に両触媒を、硫化物化(
besulphidecl) L/た。
含浸溶液に1−アミノ−2−プロパツールを含む触媒A
は参照触媒Bに比較して、HDN活性の19%の増加を
示した。
併−1 モリブデン溶液をヘプタモリブデン酸アンモニウム(三
酸化モリブデンは用いない)’ 69.9 gを用いて
得、ニトリロ三酢酸5.6gを、1−アミノ−2−プロ
パツール5.6gに代えて用いた点を別として触媒Cを
触媒Aと同様にして得た。含浸溶液のp Hは1.5(
38℃で)であった。
ニトリロ三酢酸を含む触媒Cは、参照触媒Bに比較して
HDN活性22%の増加を示した。
五−主 グリシン7.0gをニトリロ三酢酸の代わりに用いた以
外は、触媒Cと同様にして触媒りを製造した。含浸溶液
のp)lは、2.3(38℃で)であった。
グリシンを含む触媒りは、参照触媒Bに比較してHDN
活性が19%増加していた。
■−↓ 促進剤の一部として適当なアミン機能(aminefu
nction)を有することの必要性を示すため、アル
コール機能(alcohol function)を含
む水溶性添加物を試験した。5.6gのエチレングリコ
ールを、ニトリロ三酢酸に代えた以外は、触媒Cと同様
にして触媒Eを製造した。含浸用溶液のpHは、1.9
(38℃で)であった。
エチレングリコールを含む触媒Eは、参照触媒Bと同じ
実験限界内の活性を有していた。
M巳 燐酸と可溶性アミン化合物の両者を含む単一の含浸溶液
で得ることができる非常に高い金属配合量を示すため、
触媒Fを、次のようにして、金属配合量N i 3.5
重量%、M O15,0重量%、P3.2重量%で製造
した。
硝酸ニッケル6水塩(29,5g)を、燐酸の80%溶
液(36,8g>と充分な蒸留水に溶解させて約50 
m 7!の溶液を得る□ようにした。この溶液に9゜5
gの炭酸ニッケルにソケル51.2重量%)を加えた。
得られるスラリーを、攪拌し、加熱(是38℃)して、
全固形物を・溶解させて約6Qml!の第1の溶液を得
た。
30%過酸化水素(12,5m#)と、蒸留水5 Q 
m 7!と、ヘプタモリブデン酸アンモニウム(65,
3g)とを混合して容量約’80mA!の第2の溶液を
得た。このスリラーを穏やかに加熱(〜3゛8℃)して
全ての固形物を溶解させた。これに、三酸化モリブデン
L6.’2gとモノエタノールアミン5.6gを加えた
。加熱と攪拌を続けて、透明黄色の溶液を得た。
両溶液を室温またはほぼ室温にして、攪拌を行いつつ第
2の溶液を第1の溶液に加えた。−緒にした溶液を約3
2℃に冷却してから150m7!に希釈した。透明で安
定なpH2,0(38℃で)の溶液が得られた。これを
途中で攪拌を行いつつ少量部づつガンマアルミナ支持体
へ加えた。含浸された支持体を、15〜30分間さらに
攪拌した。
得られる触媒ペレットは、均一に含浸された。触媒を2
時間、121℃で乾燥し、次に、2時間、482℃で焼
成した。触媒Fを触媒Bと同じ手順により試験したとこ
ろ、参照触媒Bよりも28死高い脱窒素化活性を有して
いた。(表1)。
″触媒Fの高い金属と燐の配合量と同じであるが、可溶
性アミン化合物を含浸用溶液に加えることなしに触媒G
を製造した。しかしながら、含浸辷際し、溶液からの金
属は、支持体の外側に部分的に沈澱し、金属の不均一な
分布を生じた。焼成に際し、触媒ペレットは、主に酸化
モリブデンである“ダスト”により覆われた。この触媒
は、比較試験に適さなかった。
表1 試験結果 条件: 58.2バール Hgi 330℃; H2/
ン由 −4,0fJ#IM#4帥tffi : c s
 s、99%、 H9,68%、 31.28%B N
482ppm支持体配合量 : N13.0重量% −
Mo13.0重量% −P3.2重量%B 1.8 1
.00±0.1O A1−7ミノー2−プロパツール2.21.19(2,
8) Cニトリロトリ酩 1.5 1.22 D グリシン(3,5) 2.3 1.1.9E エチ
レングリコール 1.9 1.08F” モノエタノー
ルアミン 2.0 1.23(2,8) 代理人の氏名 用細 −穂 =23− 第1頁の続き @発明者 チャールズ・テレル・ アメアダムズ ン [相]発明者 トン・マイルズ・ウォ アメシュチェッ
ク ニョ リカ合衆国テキサス用77o79 ヒユーストン、バイ
ン39 リカ合衆国テキサス用77450 グーティ1.ヒドン
・カン 902

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 適当な支持体に組み入れられたモリブデンまた
    はタングステンを含み、さらにコバルトおよび/または
    ニッケルを含む支持された水素化変換触媒の製造方法に
    おいて、 +a) 少なくともモリブデンまたはタングステンの化
    合物を1種およびコバルト化合物1種および/またはニ
    ッケルの化合物1種と、MOまたはW1モル当り0.2
    〜1.0モルの安定化量の燐と、支持体を基礎として2
    〜6重量%の適当な可溶性アミン化合物とを混合するこ
    とを含む操作によりpH範囲0.7〜2.7の水性含浸
    用溶液を製造すること、(b)適当な触媒支持体を該溶
    液で含浸すること、および(C1この複合材料を乾燥し
    てから焼成することを特徴とする支持された水素化変換
    触媒の製造方法。 (2) 1.2〜2.5の範囲のpH(38℃)を有す
    る含浸用溶液が用いられる特許請求の範囲第1項記載の
    製造方法。 (3)支持体が、アルミナ、シリカおよびこれらの混合
    物からなる群から選択され、該支持体が、結晶性珪酸塩
    ゼオライトをも含んでよい特許請求の範囲第1または2
    項記載の製造方法。 (4)活性化されたガンマアルミナを含んでなる支持体
    が用いられる特許請求の範囲第3項記載の製造方法。 (5)水素化金属としてニッケルとモリブデン、または
    コバルトとモリブデンを含んでなる支持体が用いられる
    特許請求の範囲第1ないし4項のいずれか1項に記載の
    製造方法。 (6)水素化金属が、ニッケル2.5〜4重量%とモリ
    ブデン10〜16重量%の量でまたはコバルト2.5〜
    4重量%とモリブデン10〜16重量%の量で用いられ
    る特許請求の範囲第5項記載の製造方法。 (7)モリブデン1モル当り過酸化水素0.1ないし1
    モルをも含む含浸用溶液が用いられる特許請求の範囲第
    1ないし6項のいずれか1項に記載の製造方法。 (8) アミンアルコール、ポリアミンおよびアミン酸
    からなる群から選択された可溶性アミン化合物が用いら
    れる特許請求の範囲第1ないし7項のいずれかに記載の
    製造方法。 (9) モノエタノールアミン、1−アミン−2−プロ
    パツール、3−アミノ−1−プロパツール、グリシンお
    よびニトリロ三酢酸からなる群から選択された可溶性ア
    ミン化合物が用いられる特許請求の範囲第8項記載の製
    造方法。 00)単一の含浸用溶液が用いられる特許請求の範囲第
    1ないし9項のいずれかに記載の製造方法。 0υ 適当な支持体にモリブデンまたはタングステンを
    含み、さらにコバルトおよび/または二・ノケルを含ん
    でなる水素化変換触媒組成物であって、(al少なくと
    もモリブデンまたはタングステンの化合物1種およびコ
    バルト化合物1種および/またはニッケル化合物1種と
    、MoまたはW1モル当り0.2〜1.0モルの安定化
    量の燐と、支持を基礎として2〜6重量%の適当な可溶
    性アミン化合物とを混合することを含む操作によりp 
    H範囲0.7〜2.7の水性含浸用溶液を製造すること
    を含む方法により得られることを特徴とする水素化変換
    触媒組成物。 Q21 pH範囲(38℃テ) 1.2〜2.5の水性
    含浸用溶液が用いられ、支持体がアルミナ、シリカおよ
    びこれらの混合物からなる群から選択され、ニッケルと
    モリブデンとが水素化金属として用いられることにより
    製造される特許請求の範囲第11項記載の触媒組成物。 α(至)支持体を基礎として、ニッケル含量が、2.5
    〜4重量%であり、モリブデン含量が、10〜16重量
    %である特許請求の範囲第12項記載の触媒組成物。 +141p)(範囲(38℃)1.2〜2.5の水性含
    浸用溶液が用いられ、支持体が、アルミナ、シリカおよ
    びこれらの混合物からなる群から選択され、該混合物が
    、コバルトとモリブデンとを水素化金属として含んでい
    る特許請求の範囲第13項記載の触媒組成物。 θ9 該水性含浸用溶液が、モリブデン1モル当りに0
    .1ないし1モルの過酸化水素をも含み、該燐化合物が
    、燐酸であり、該適当な可溶性アミンが、アミンアルコ
    ール、ポリアミンおよびアミン酸からなる群から選択さ
    れている特許請求の範囲第14項記載の触媒組成物。 061 支持体がガンマアルミナであり、該アミン化合
    物が、モノエタノールアミン、1−アミノ−2−プロパ
    ツール、3−アミノ−1−プロパツール、グリシンおよ
    びニトリロ三酢酸からなる群から選択される特許請求の
    範囲第15項記載の触媒組成物。 07)特許請求の範囲第11ないし16項のいずれか1
    項に従う触媒が用いられる重油供給材料の水素化脱窒素
    性。
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