JPS6270223A - オメガ構造のゼオライト - Google Patents

オメガ構造のゼオライト

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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】 産業上の利用分野 本発明は、安定化し、脱アルミニウムかつ減ナトリウム
した新規ゼオ”ライトに関し、更に分子比5i02/△
/203が6と10の間にあり、かつ一般にナトリウム
を1重通%以上、好ましくは4重量%以上含有するΩゼ
オライトから、これを調製することに関するものである
本発明の安定化しかつ脱アルミニウムしたΩゼオライト
の総分子比S ! 02 /A/203は12以上かこ
れに等しく、かつ好ましくは15以上であり、そのナト
リウム含有aは0.5重1%以下であり、好ましくは0
.1重G%以下である。安定化かつ脱アルミニウムした
固体は結晶の単位格子パラメータaとCが夫々、1゜8
140IIl以下と0.759nm以下で、好ましくハ
夫々1.8040IIl以下と0.753nn以下であ
るΩゼオライトのX線回折スペクトルを有している。
0.19に等しい分圧P/PO下での77Kにおける窒
素の吸着能は5重通%以上であり、好ましくは11重量
%以上である。本発明で得られた固体の二次孔隙網の半
径をBJH法で測定したものは1.5〜i4nmであり
、好ましくは2.0〜8.Qnmである。二次孔隙の容
積はゼオライトの全孔隙容積の5〜50%に等しく、孔
隙容積の残部は大部分直径2.Qrv以下の微小孔隙中
に含まれている。
上述の製品の調製法はアンモニアカチオンによるイオン
交換と、耐食と、水蒸気の存在又は不存在における熱処
理を交番に実施することに基いている。これらの処理は
先行技術においては各種ゼオライトの安定化に利用され
た。しかし、Ωゼオライトは殆ど安定でないと認識され
ている。特に、前記の処理による安定化しかつ脱アルミ
ニウムしたΩゼオライトの調製は現在まで成功しなかっ
た。本発明に記述の脱カチオン化と、脱アルミニウム化
処理によって一方ではΩゼオライトの酸性特性が、又一
方ではその安定性がかなり改善される。このΩゼオライ
トは、従って、触媒又は触媒の担体として、石油留分の
水素添加分解法又は水素添加異性化法のような酸性機構
の各反応に依存する用途に利用することができる。
従来技術及びその問題点 オメガゼオライト(モビル社ではZSM−4と命名して
いる)は天然ゼオライトであるマゼイト(MAZZIT
E)の合成品に等しい。Ωゼオライトはナトリウムカチ
訓ンと有機カチオン、一般にはTM△(テトラメチルア
ンモニウム)の存在において合成される(オランダ特許
第6,910,729、米国特許第4,241゜036
)、分子比Na/TMAは一般に約4である(文献1:
 T、WEEにS、 [1,KIHAに、 R,BUに
八LSKI及びA、BOLTON、JC3Farad 
Transl、72. (1976年)、57頁;文献
2 : F、LEACH及びC,HAR8DEN、 c
atalysis by Zeolites、B、IH
EL[に出版、  1980年、 141頁、 Els
evier (アムステルダム)、そして分子比S i
 02 /Al)2035〜10の範凹内にあり(米国
特許第4,421,036.T、旺[にS、 D、 K
IHAに、 R,BUKALSK、及びA、BOLTO
N、JC3FaradTransl、72. (197
6年)、57頁、F、 LEACH及びC,HAR3D
EN、Catalysis by Zeolites、
B、IHELIK出版、 1980年、141頁、 E
lsevier (アムステルダム)2文献: 3 A
、 ARAYA、 T、 BARBER,B、 LO讐
E、D、5INCLAIR及び^、VARHA、Zeo
lites、4. (1984年)、263頁)。Ωゼ
オライトは結晶格子パラメータaとCがそれぞれ約1.
82nmと0.76nmである六方晶系として晶出する
( T、 WEEKS等文献1、R,BARBER及び
H,VILLIGER,cheIIlconm、)(1
969年)、65頁)。Ωゼオライトの構造は相互に、
C軸に沿って結合された鳥籠状グメリン沸石の配列で構
成されている(W、HEIER,D、0LSON、At
1as of Zeolites 5tructure
s Types、DRUCに+VERL^G AG、チ
ューリッヒ 、1978年)。Ωゼオライト中の鳥籠状
グメリン沸石の特殊な配列によって、橘造内に直径約0
.7401で軸Cに平行な12辺管路網が造作されてい
る。
直径約Q、7nmの孔隙があるΩゼオライトは多孔性孔
隙が大きいせオライドの部類に属し、このためにΩゼオ
ライトはクランキングや水素添加分解のような反応に特
に魅力的となる。Ωゼオライトには先験的に触媒作用で
興味がある特性があるけれども、Ωゼオライトの触媒と
しての性能については未だ余り探求されていない。
例えば、置換シクロプロパンの異性化(文献2)、又は
n−ヘキサンのクラッキング(A、 PERROTA、
 C,にIBBY、 B、 HITCIIEI−L及び
E、TtlCCI、J、Catal、55. (197
8年)、240頁)のような限られた数の反応だけを調
べた。この最後の反応の場合、各著者の示すところでは
、NH4+による交換と、500℃での力説の後では、
Ωゼオライ1〜の当初の活性はYゼオライトの活性より
優れている。しかし、このように処理したΩビオライト
は急激に活性を失う。
Ωゼオライトの触媒的特性に今まで捧げてきた限られた
数の研究について説明する主な理由はこのゼオライトの
熱安定性が弱いことである。
実際、科学的文献で及び周知のことだが、NaTMA又
はNH4TMA型のΩゼオライトは600℃以上の力説
によって破壊する可能性があるかく文献1)、又はその
結晶度のかなりの低下が見られることがある(文献2)
。熱処理に対するΩゼオライトの脆さを説明するために
幾つかの理由が挙げられた。この脆さは結晶の寸法が小
さすぎることによるらしいしく文献1及び文献3)、或
は結晶構造の凝集力中でのカチオンTMAが演する特殊
の役割に暴くもののようである(文献1)。Ωゼオライ
トの熱脆性の原因は今なおよくわかっていない。
幾つかの操作条件では、熱処理の場合、部分的にはΩゼ
オライトの結晶度を維持することができる。しかし、公
知のように、得られた製品は酸性触媒作用では興味ない
。示差熱分析装置内での少量のNaTHAΩの形態の力
説によって、800℃で結晶状態を維持する固体ができ
る(文献3)。かような固体は脱アルミニウムされず、
なお、当初のアルカリカチオンを全部含有している。N
H4TMAΩ形態の卸い層の状態での力説によっても、
熱安定性は高まる(文献1)が、得られた固体の活性は
水素添加分解と異性化において極めて平凡なものにすぎ
ない。
Ωゼオライトの脱アルミニウムに関しては、幾つかの方
法が提案されている。以下に説明するこれらの方法では
、我々が求めている仕様、特に高いS ! 02 /A
1203比と二次孔隙網の存在を兼備した固体を得るこ
とはできない。
米国特許3,937.791では−、 GAR讐000
等はΩゼオライトを含む各種ゼオライトの0r(I[[
l!による脱アルミニウムを主張している。
この方法によれば、クロム原子によるアルミニウム原子
の置換ができる。構造の脱アルミニウムが良く行なわれ
るのみならず、必然的にクロムが富化される。B、 L
OK等は幾つかのゼオライトに適用できる高温でのガス
状弗素処理(米国特許4,297.335)による脱ア
ルミニウム法を提案しているが、これではΩゼオライト
の場合、結晶構造の劣化が生じる。別の特許(欧州特許
第100.544)では、Ωを含む多くのゼオライトの
、200℃以下の温度でのSIC/4の存在における力
説による脱アルミニウムが主張されている。この主張は
本方法によってゼオライトを脱アルミニウムするために
はより高温が必要であることが十分確認されている限り
、全く意外である(に、 BEYER及び1.BEl、
ENNYKAJA、Catalysis by Zeo
lites、B、IHELTK等(ed)、 (198
0年)、203頁)、SIC/4によるΩゼオライトの
脱アルミニウムは、例えばsoc℃といった高温に置く
という条件では実際可能なようである(文献4:J、に
LINO誓SKI、H,八NDER3ON及びJ、TH
OHAS JC3,Che+e、Conu+un、19
83年。
525頁、0. TERASAK[、J、 THHAS
及びG、旧[[誓ARD、 Proc、 R,soc、
 London(A)、 395(1808)、 15
3−64)。
しかし、かような条件のもとでも、Si/AIの比の増
大には明らかに限界がある。これはこの比が、処理前の
4.24から処理後の4゜5へ移行するからである(文
献4)。SiC/4処理による脱アルミニウムがΩゼオ
ライトに適用できる方法である限り、この方法によって
、珪素による、鳥籠状骨組のアルミニウムの原子相互の
置換は取りかえしがつかなくなることを是非指摘してお
かねばならない(cH,BEYER及び1、BELEN
YにへJへ、  Catalysis  by  Ze
ulites、B、IHEIK等Editors(19
80年)、203頁、 Elsevier  アムステ
ルダム)。かくして完全に微小孔隙性のままのゼオライ
トが骨られる( H,BEYER及びI。
BELENYにEAJA)。ここに推奨される方法の場
合のように、二次孔隙網の発生はない。ところで、二次
孔隙網は重質炭化水素の変換では重大な役割を演じる。
更に、文献(文献4)によれば、S ! C/4で脱ア
ルミニウムしたゼオライトの格子の容積は増大し、この
ことは本発明の方法によって得られるものとは正に逆で
ある。
最後に、技術の現状においては、安定化しかつ脱アルミ
ニウムし、格子の容積が小さく、かつ二次孔隙網を有す
る水素形のΩゼオライトを調製することはできない。し
かしかような特性をもちΩゼオライトから、特に、例え
ばクラッキングや水素添加分解の反応に対して活性で選
択的な触媒を調製することは可能である。
問題点の解決手段 脱アルミニウムしたΩゼオライト イオ゛ン化可能なアンモニウム塩溶液中で、イオン交換
又は耐食や熱処理の交番によって分子比S i 02 
/ A I 203−6〜10 (7)範囲内ニある合
成Ωゼオライト(例えばNa−TMA状の)から、十分
結晶した、ナトリウム分0.5重量%以下、好ましくは
0.1重量%以下で、そ(7)S ! 02 / A 
I 20:l = 10以上、更ニハ50以上の水素型
のΩゼオライトを調製することが可能であることが確認
された。
調製法は下記に関して特徴を有する。即ち、(a)第一
段階で、合成ゼオライトに有機カチオンの大部分を除去
する処理を施し、しかもカチオン交換と力説よりなる群
から選lνだ少なくとも1つの処理によってアルカリ含
有式を0、5fflfa%以下の値まで下げること、(
b)第二段階で、前段階で得られた固形物に少なくとも
1回の力説を施して、分子比SiO2/A/203が1
0以上になるようにする。
イオン(カチオン)交換と、酸食は一般に0〜150℃
の間の温度で実施する。イオン化可能なアンモニウムの
塩溶液のイオン交換のため、好ましくは硝酸アンモニウ
ム又は塩化アンモニウムが利用される。酸食は無機酸く
例えばMCI又は有機酸(例えばCH3C00H)の溶
液中で実施する。熱処理は水蒸気を注入したりしなかっ
たりして400〜900℃で実施する。
これらの各種処理段階の後に得られた物質のX線回折ス
ペクトルは、Ωゼオライトのスペクトルである(表1)
。格子パラメータの寸法は次の通りである。即ち、aは
1.814r+mと1゜794 nmlの範囲内にあり
、Cは0.759nmと0.749nmの範囲内にある
分圧0.19の場合の77にでの窒素の吸着能は5重量
%以上である。孔隙網は微小孔隙だけでもはや構成され
てはいないで、BJH法(後記参照)での半径の測定値
が2.0〜8゜0n■であり、更に一般的には、1.5
〜14゜Qrvの範囲にある中級孔隙を含まれている。
中級孔隙の容積はゼオライトの全孔隙容積の約5〜50
%に相当する。
脱アルミニウムΩゼオライトの特徴表示本発明で得られ
た珪石リッチなΩゼオライトの特徴表示は次の方法によ
った。即ち、・X線回折 利用装置に含まれるのは:発電機PHrLIPS  P
W  1130(35mA、35KV)、ゴニオメータ
PHILIPS  PW  1050、鋼管(Foye
r  fin)、黒鉛の後のモノクロマトール、自動試
料交換装置である。
X線回折スペクトルから、各試料について一方では6〜
32@の範囲(2θ)に亘りバックグラウンドの面積と
同一区域内のスペクトル線の面積を、0.02° (2
θ)のピッチでの2秒きざみの記録に対するパルス数で
測定した。
晶出物質パーセンテージはくスペクトル線の面積/全面
積)で表わす。次に、試料を同系列で、ナトリウム1重
量%以下又はこれに等しい量を含む標準の参考試料に対
して各被処理試料の8比を比較する。かようにして結晶
度率は任意K、00とした或標準に対するパーセンテー
ジで表わされる。
この標準をうまく選ぶことは大切である。っまり、場合
によっては、試料のカチオン含有式との関係でスペクト
ル線の強さの高揚又は低減がありうるからである。
格子パラメータの計算は次式(六方晶系格子)により最
小二乗法によった。即ち、 ・微小空隙 微小空隙は窒素脱着の等混線の計数利用に基<BJH?
大(BARRET、JOYNER,HALENDA、J
、八m、 Chera、 Soc、 73.373 <
 1951年))によって測定した。
全孔隙容積はP/PO=0.9といった窒素圧で測る。
Pは測定時の窒素圧であり、POは測定温度における窒
素の飽和蒸気圧である。微小空隙容積は分圧P/Po=
0.19の場合の77にでの吸着窒素mから推定する。
・化学分析 試料の化学組成は標準的な化学分析によって測定した。
即ち、X線蛍光と原子吸光。
アルミニウムΩゼオライトの調製方法 出発のΩゼオライトは合成によって求める。
これにはアルカリカチオン(一般にNa”)と、有機カ
チオン(一般にTMA又はTPA)が含まれている。比
(アルカリカチオン/有機カチオン+アルカリカチオン
)は(1,0,50)の範囲内に含まれ、分子比3i0
2/A/203は6〜10である。
脱アルミニウムを行ない安定化したΩゼオライトを得る
ため、本発明で利用した方法は次の通りである。即ち、 先ず、先行技術で公知の方法によって、有機カチオンを
含まず、アルカリ分が極めて少ない(ナトリウム90.
5%以下、好ましくは0゜10重量%以下)、脱アルミ
ニウムしていないΩゼオライトを調製する。この中間Ω
ゼオライトが得られる可能性の一つは次の通りである。
即ち、 ・不活性混合ガスプラス場合によっては酸食中で(酸食
の含有量2モル%以上、好ましくは10モル%以上)4
50〜650℃の温度で、好ましくは500〜600℃
で、20分以上刃焼を行なうことによる有機カチオンの
除去。
・イオン化可能なアンモニウム塩(Ii11酸塩、硫酸
塩、塩化物、酢酸塩等・・・)であって、モル濃度が3
と飽和との間、好ましくは1と10との間にあるものの
溶液中で、例えば0〜150℃の間の温度で少なくとも
一回のカチオン交換によってアルカリカチオンを除去す
る。
有機カチオンの除去とアルカリカチオンの除去の順序を
逆にするか、又は有機カチオンの熱分解工程を省くこと
もできる。
この一連の処理の後では、固形物は脱アルミニウムされ
ておらず、ナトリウムを0.5ffi量%以下、好まし
くは0.1[1%以下含んでいる。
この最初の一連の処理の後得られたΩゼオライトは、好
ましくは水蒸気の存在において力説する。2つの方法を
施すことができる。
・全流硲が001〜1001h−1q−1の範囲にある
好ましくは5〜100%の水蒸気を含む空気又は不活性
ガス中での力説。力説温度は500〜900℃の間にあ
り、処理時間は半時間以上、好ましくは1時間以上であ
る。
・閉じこめた雰囲気中での500〜900℃での力説、
即ち外部ガス流坦がゼロの力説。この場合、処理に必要
な水蒸気は製品自体から与えらる。
力説の後、水蒸気の存在中で、或は閉じこめられた水蒸
気の中で、Ωぜオライドに0〜150℃の温度で少なく
とも酸食を1回施す。使用する酸は無機酸(塩酸、硝酸
、臭化水素酸、硫酸、過塩素酸)又は有機酸く酢酸又は
蓚酸等)でよい。酸の規定は0,1〜1ON(好ましく
は0.5〜2.ON)であり、ctn3q−’で表わし
た容積/重量の比は2〜10である。処理時間は半時間
以上である。固形物の劣化を防ぐため、酸食は管理され
た条件のもとで実施するのが好ましい。かくて、先ず第
一にゼオライトを蒸留水中に懸濁し、次に逐次酸を添加
することができる。
本発明によって分子比S ! 02 /A1203が高
く(10以上、かつ50以上でさえある)、安定化した
Ωゼオライトを求めるためには、好ましい手順は次の通
りである。即ち、 1)空気中での力説による有機カチオンの除去、2) 
アンモニウムカチオンによるアルカリカチオン(Na+
)の交換、 3)水蒸気中での力説、 4)酸食。
所望のS iO2/Al2O3の比を得るためには、操
作条件をうまく選ぶことが必要である。
最も重要なパラメータは温度、第3段階のために採用さ
れる時間と水蒸気分圧、及び第4段階の厳しさく酸濃度
、酸の種類、温度)である。
特に高イs ! 02 /A / 203 比例工G、
l” 100以上をねらう場合は、数サイクルを行なう
必要があることが分る(力説・酸食)。即ち、第3段階
、次に第4段階のサイクルを数回実施する。
本発明によって得られた脱アルミニウムΩゼオライトの
諸性質は、酸性機構にたよる各種反応について触媒のベ
ースとしてオメガゼオライトが利用される時は、極めて
興味深い。
実際、プロトン形のゼオライトの場合、酸性度はアルミ
ニウム原子に結合しているプロトンによるものであり、
従って、部分的に脱アルミニウムゼオライトは又部分的
に脱プロトンされる。従って脱アルミニウムの各方法に
よれば、酸性部位の数を変えることができる。更に、或
酸性部位の固有の力はその部位の環境及び従ってS !
02/A1203比に左右されることは公知である。
従って本発明により脱アルミニウムしたΩゼオライトは
、脱アルミニウムしない従来のΩゼオライトとはその酸
性度スペクトルを非常に異にしている。これらの特別な
酸性特性は、水素添加分解、水素添加異性化、リフオー
ミング、不均化、アルキル化、重合等のような方法に使
用される触媒を、適当なマトリックスの中で助触媒金属
又はその化合物の存在又は不存在下に本発明のゼオライ
トの適当な混合物によって製造するために、有利に利用
することができる。
重油留分の水素添加分解は、余り蒸留できない過剰の重
質装入物から、精油業者がその需要構造に適応せしめる
ために探求しているガソリン、ジェットエンジン燃料、
軽質ディーゼル油といったより軽質留分を生産すること
ができる穫めて重要な精油法である。接触分解法に比べ
て、接触水素添加分解法の長所は極めて良質の平均留出
物、ジェットエンジン燃料及びディーゼル油を提供する
ことである。その代りに生産されるガソリン接触分解に
よる製品よりもオクタン価が著しく低い。
水素添加分解法に利用される触媒はすべて、或酸基を或
水素化基に結合する二管能基型のものである。酸基はハ
ロゲン化アルミナ類(特に塩化物、弗化物)、酸化硼素
と酸化アルミニウムの化合物類、無定形珪酸アルミナ及
びゼオライト類のような皮相酸性度を呈する大表面積(
約150〜800 rd g−1)の担体によって導入
される。水素化基は、例えばニッケル、パラジウム又は
白金のような元素周期律表の第1族の1つ又は幾つかの
金属によって導入されるか、或いは又、周期律表の第V
I族(特にモリブデンとタングステン)と第1族から選
んだ(特にコバルトとニッケル)の少なくとも2つの金
属との結合によって導入される。この結合した少なくと
も2つの金属は別の2つの族に属している(前記の■族
と■族)。
これらの雨樋(酸基と水素化基)の間の平衡は触媒の活
性と選択性を支配する基本パラメータである。一つの弱
い酸基と強い水素化基によって、一般には高温(約39
0℃以上)と低い供給空間速度(1時間あたり単位容積
の触媒によって処理される装入物容積で表わされるVV
Hは一般に2以下である)で使用され、余り活性でない
が平均留出物の場合は選択性が極めて良好な触媒が与え
られる。逆に、強い酸基と弱い水素化基が与える触媒は
非常に活性であるが、平均留出物では選択性が不良であ
る。
従来の接触式水素添加分解用の触媒は往々にして、例え
ば無定形珪酸アルミナのような酸性度の弱い担体で構成
されている。これらの系列は極めて良質の平均留出物を
生産するため、或は又、それらの酸性度が非常に低い時
はベースオイルの製造に利用される。
あまり酸性でない担体には、無定形珪酸アルミナの族が
ある。水素添加分解用の市販の触媒の多くは、場合によ
っては第1族の金属に、又は場合によっては、好ましく
は処理すべき装入物のへテロ原子の毒物の含有量が0.
5I遭%以上の場合は、VIB族と■族の金属の硫化物
の結合に、結合した珪酸アルミナが構成されている。こ
れらの系列の平均留出物の選択性は極めて良好で、でき
た製品は極めて良質である。これらの触媒は、中でも最
も弱酸性のものの場合はベースオイル潤滑油を生産する
こともできる。
無定形担体をベースとするすべてのこれらの触媒系列の
欠点は、前にも言ったようにこれらの活性が弱いことで
ある。
酸性のゼオライトは前記の別の酸性担体に比べて遥かに
高い酸性度を導入するという特徴を示す。これらを含む
新しい各触媒は従って、より遥かに活性が強く、かつ、
従ってより低い温度及び/又はより高い供給空間素度(
VVH)での使用を可能にする。その代り、より高いこ
の酸性度はこれらの両触媒基、即ち酸基と水素化基の間
の平衡を変化させる。この結果、従来の触媒に比べて、
これらの触媒の選択性は著しく変化する。即ち、これら
は分解能がより高く、従って平均留出物よりもより多く
のガソリンを発生せしめる。
従って、本発明は、その物理特性や酸性度について上に
述べたゼオライトと、アルミナベース又は後で定義する
酸化物の組合せをベースとする無定形のマトリックスを
含む新規のゼオライト触媒にも関係がある。この新規触
媒の平均留出物での活性と選択性はゼオライトベースの
先行技術の別の系列に比べて、著しく改善されている。
更に詳しくは、本発明は重量%で下記を含む触媒に関す
るものである。即ち、 (a)少なくとも、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミ
ナ、アルミナ・酸化硼素、マグネシャ、シリカ・マグネ
シヤ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、粘土よりなる群
から選んだマトリックス約20〜98%(好ましくは5
0〜95%)、 (b)上に定義したオメガ構造のゼオライト(叩ちマザ
イト)約2〜80%。
好ましくは、水素添加分解法の触媒には元素の周期律表
の第1族の貴金属又は非貴金属よりなる群から選んだ少
なくとも一つの金属又は一つの金属化合物が含まれてお
り、金属の重量で表示した第1族の既金属族又は貴金属
類の濃度は0.03〜3%の間にあり、金属の重量で表
示した第1族の非貴金属又は金属類の濃度は0゜05〜
10%の間にある。
本発明による触媒は炭化水素の水素添加分解の反応に好
都合である。上に定義し、真空中で水素処理した残渣又
は別の従来の水素添加分解の重質装入物で試験したゼオ
ライトを含む水素添加分解用触媒は、無改変オメガゼオ
ライトを含む触媒よりは平均留出物の場合より活性が高
く、選択的である。無改変のオメガゼオライトに比べて
この改善の理由を推測しなくとも、採用した種類の処理
によって触媒の酸基の本質と力ならびに、代表的には2
0〜40の炭素原子を含む重質炭化水素分子の位置の把
握し易さが変ったといえよう。
前に定義した基準をその特性が満足させるゼオライトは
、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、アルミナ・酸
化硼素、マグネシャ、シリカ・マグネシヤ、酸化ジルコ
ニウム、酸化チタンベースの、又は前記各酸化物の少な
くとも2つの組合せをベースとする、或は又粘土又は前
記各酸化物と粘土の組合せをベースとする一般には無定
形のマトリックス中に分散している。
このマトリックスの主たる役割はゼオライトの成形、言
い換えればゼオライトをアグロメレート状、球状、押出
品、ベレット等工業用反応装置内に入れることができる
ようなものとして生産することを助けることである。触
媒中のマトリックスの割合は約20〜98t1%、好ま
しくは50〜95%である。
本発明の触媒の水素添加・脱水素成分は例えば、元素の
周期律表の第1族の金属(ffにニッケル、パラジウム
又は白金)の化合物又は前記の各化合物の少なくとも2
つの組合せ、或は元素の周1I11律表の第■族(特に
モリブデン及び/又はタングステン)の金属の化合物(
特に酸化物)と第1族の非貴金属(特にコバルト及び/
又はニッケル)の化合物の組合せである。
水素添加分解の触媒の最終製品は特別に改変したオメガ
ゼオライトを2〜80重部%、好ましくは3〜50重伍
%重量でいなければならない。金属の重ωで表示した金
属化合物の濃度は次の通りである。即ち、バラトジウム
又は白金型の貴金属のみが問題となる場合は、第1族の
金属が0.01〜5重量%、好ましくは0.03〜3重
示%であり、第1級の非負金属例えばニッケルのような
金属が問題となる場合は、第1級の金属が0.01〜1
5重1%、好ましくは0.05〜10重量%である。第
1級の少なくとも1つの金属又は金属化合物と同時に、
第■族の少なくとも1つの金属の化合物を利用する場合
は、第Vl族の金属(特にモリブデンはタングステン)
の化合物(特に、酸化物)少なくとも1つと、第1級の
金属(特にコバルト又はニッケル)又は金属化合物の少
なくとも1つの組合せを約5〜40重量%、好ましくは
12〜30i11%使用し、第Vl族の金属に対する第
1級の金属の重量比(金属酸化物で表示)は0゜05〜
0.8:好ましくは0.13〜0.5とする。
前に定義したような水素化基(第1級の金属又は第■族
の金属酸化物の結合)は調製の各レベルにおいて、様々
な方法で触媒内に導入することができる。
これは部分的には単独に導入することかでき(第Vl族
と第1級の金属酸化物の結合の場合)、又は一括して、
ゼオライ1〜の71〜リツクスとして選んだ酸化物とゲ
ルとの混和の際に導入することもできる。その金属が第
1級に属する場合選んだ金属の先駆体塩を含む溶液を用
いて、選んだマトリックス内に分散されたHYゼオライ
トで構成された力説した担体上K、回又は数回のイオン
交換操作によって導入する。ことができる。これは第■
族の(Mo及び/又はW)の金属の酸化物の先駆体が予
め担体の混和の際に導入されていたら、第1級の金属(
特にCO及び/又はNi)の酸化物の先駆体の溶液によ
って、成形し−かつ力説した担体を1〜数回含浸処理す
ることにより導入することができる。最後に、これはH
Yゼオライトとマトリックスで構成され力説された担体
を、第■族と■族の金属の酸化物の先駆体を含む溶液で
1〜数回の操作で含浸処理することにより導入すること
ができ、第1級の金属の酸化物の先駆体は第■族の先駆
体の後で、或はこれと同時に導入するのが好ましい。利
用可能な主な先駆体塩は例えば、次の通りである。
第1級に対しては(コバルト又はニッケル)二二価の水
和カチオン又はヘキサミンカチオンCo (NH3)0
2”、!:N i  (NH3)e 2+の硝酸塩、酢
酸塩、硫酸塩、 第■族(MoとW)に対しては:公知の各種モリブデン
酸アンモニウム又はタングステン酸アンモニウム。
金属酸化物を対応する先駆体塩の数回の含浸処理で導入
する場合には、触媒の中間力説の段階は250〜600
℃の範囲の温度で実施せねばなるまい。
モリブデンとタングステンの含浸は、バラモリブデン酸
アンモニウム溶液中に燐酸を添加することによって容易
ならしめることができる。
又、燐酸の存在において、モリブデンニッケルの含浸を
行なうことも可能である。
こうして1りられた触媒は重質留分の水素添加分解には
特に便利であり、先行技術に比べて活性は改善されてお
り、更に穫めて良質の平均留出物の生産には改善された
選択性をもっている。
本方法に使用される装入物は、脱歴又は水素処理又はこ
れらと同等の処理をした残漬の大気中又は真空中での留
出物である。これらは沸点が350〜580℃の間にあ
る化合物の少なくとも80容恐%で構成されている。こ
れらには硫黄や窒素のようなヘテロ原子が含まれている
温度や、圧力や、水素のリサイクル率、毎時の容積速度
のような水素転化分解条件は、特に、一連の沸点、芳香
族分、又はポリ芳香族分、ペテロ原子分を特徴とする装
入物の本質に適応しなければならない。窒素分は一般に
、5〜20o o ppmで、硫黄分は50〜3000
0pp+nrある。
温度は一般に230℃以上であり、往々にして300〜
430℃である。圧力は15バ一ル以上であり、一般に
30バ一ル以上である。水素のリサイクル率は最低10
0であり、往々にして、1eの装入物につき水素が26
0〜3000/の範囲にある。毎時の容積速度は一般に
0.2〜10の間にある。
精油業者に大切な結果は一方では活性、他方では選択性
である。即ち、ナフサ又は平均留出物である。各目的は
経済的な実情にかなった条件で果さねばならない。従っ
て精油業者は温度、圧力、水素のリサイクル率を下げ、
時間あたりの容積速度を最大にしようと努める。転化率
は温度上昇によって向上しうることは公知であるが、こ
れは往々にして選択性を犠牲にする。平均留出物の選択
性は圧力上界又は水素リサイクル率を上げることににっ
て改善されるが、これはこの工程の経済性を犠牲にする
。この種の触媒によれば、従来の操業条件では沸点が1
50〜380℃の留出物では65%以上の選択性が達成
される。これは沸点380℃以下の物質への転化率レベ
ル55容G%以上の場合である。
更にこの触媒はかかる条件では安定性が素晴らしいし、
このことは特に製品の比表面積が高いことによるもので
ある。最後に、触媒の組成とゼオライトの品質から、こ
の触媒は容易に再生可能である。
実  施  例 本発明の特徴は以下に示す幾つかの実施例によって明確
となる。即ち、 実施例1 分子比5tO2/△1203=15の安定化した水素型
のΩゼオライミルの調製。
分子組成が、0.88  Na20,0.12TMA2
0・△1203.8.3OS IC)+であるΩゼオラ
イト100gをモルで10%02→−90%N2の混合
ガス(全流通51h−1)中で550℃で2時間力説す
る。この段階の後、カチオンTMAを除去する。得られ
た固形物をOMlと表示する。
この固体OMIに、次に、NH4N036Nの溶液中で
、2時間、撹拌しながらカチオン交換を3回施す。固体
の乾燥重量に対する溶液の8最の比は4に等しい。ナト
リウム分は3回の交換の後は0.04重G%に等しくな
った。この固体を0M2と表示する。
固体OM2の特徴は次の通りである。
表1に示すのは0M2のX線回折線図である。
(以下余白) 表    1 各子パラメータがa=1.815nm、c=o、760
nmDオメガゼオライトOM2であるX線回折線図の特
性固体OM2に対し2つの処理を引続いて施す。
1つはセルフスチーミング又は水蒸気中での力説で次は
酸食である。各固体の表示は次の略図の上に示す。
セルフスチーミング  酸食 これらの各種処理に採用された作業条件を以下に説明す
る。即ち、 ・セルフスチーミング(又は熱水処理):固形物を反応
装置内へ装入し、次に予め600℃に加熱しておいた炉
に入れる。処理は静かな大気中で行ない、その時間は2
時間である。
・水蒸気中での力説、 温度上昇速度=10℃/分、 空気流量:31/時、 水を400℃で注入、液状の水の流量:2゜25m3/
時/g、 即ち、水蒸気の含有量:50モル%、 最終温度600℃、この温度を2時間維持、空気中で室
温まで冷却、流R61/時/g。
・酸食 HC/1N。
V/P比−固形物乾重量びあたり13CII+3、温度
=ioo℃、 時間=撹拌しながら4時間。
(以下余白) 表   2 固形物OM3.0M4.0M5.0M6(7)物理化学
特性固形物OM3.0M4.0M5.0M6の特性は表
2に報告しである。脱アルミニウムし安定化したオメガ
ゼオライトOM5と0M6は、これらの固形物に施した
各処理によって生じた二次孔隙網をもっている。これら
二次孔隙網の半径は半径4.Qnmの近辺に集っている
。0M5と0M6は表示したH形オメガゼオライトの比
5fO2/A/20aが事実上出発のせオライドのそれ
の2倍であり、良好な結晶度を保持している。
これらの脱アルミニウムしたΩゼオライト、即ち0M5
と0M6は出発物質に比べてはっきりと熱安定性が改良
されている。実際、950℃で、5時間、乾燥空気流1
15//時/グで力説を実施した後では、ゼオライトO
M5と0M6が保存している結晶度率は夫々70と73
%に等しい。出発のゼオライトすなわち、OMlと0M
2の同一条件下の力説によって結晶構造は破壊され、即
ち結晶度率はゼロとなる。
実施例2 安定化した分子比S i 02 /AIl’203 =
25の水素型Ωゼオライトの調製。
熱処理の温度及び/又は水魚気分を変えてΩゼオライト
分子比を広範囲に変えることができる。
この実施例では、水蒸気の存在中で実施した熱処理温度
の影響を例証している。操作条件は、固形物OM5を調
製する実施例1で採用した条件と全く同じである。唯一
の相違点は固形物OM2について実施したセルフスチー
ミング温度についてである。この処理の実施温度はこの
場合700℃であった。0M2から700℃のセルフス
チーミング後前た固形物を0M7と表示し次に酸度の後
のものを0M8と表示する。固形物OM7と0M8の物
理化学特性を次表にまとめである。
(以下余白) 0M8の表示した1−1型Ωゼオライトの比3i02/
Al2O3は出発のゼオライトのそれの約318人きく
、良好な結晶度を保存している。
その気孔構造の特徴は半径4nmの近辺を中心としてい
る二次中級孔隙である。二次孔隙の分布は半径1.5〜
8nmの範囲である。脱アルミニウムしたΩゼオライ1
−0M8の熱安定性は出発物質に比べて明らかに改良さ
れている。実際、乾空気流iRi 15 / /時/9
で、5時間、950℃で力説を実施した後では、ゼオラ
イトOM8の保持1゛る結晶席亭は70%に等しい。出
発のゼオライト、即ら固形物OM1と0M2の同一条件
下での力説によれば、結晶構造は破壊され、結晶席亭は
ゼロとなる。
実施例3 分子比S i 02 /A/203 =50の安定化し
たl−1型0ゼオライi〜の調製。
前記の2つの実施例で説明した方法(水蒸気の存在にお
いて熱処理を行ない、次に酸度を行なう)によって、比
S iO2/Al2O3が非常に高く、安定化したΩU
ゼオライト求めるためには、各処理の厳格さを高めるか
、又は処理を反復すればよい。即ち、水蒸気存在にお(
)る力説と酸度のサイクルを実施すればよい。本実施例
では第二の可能性を例証する。
実施例1で説明した固形物OM5から、逐次、次のこと
を実m iする。即ち、 ・実施例2の条件のbとに、即ち、700℃で、セルフ
スチーミングを行ない、 ・実施例1の条件のもとに、酸度を行ない、700℃で
実施したセルフスチーミングの後で得た固形物を0M9
と表示する。lli!食によって0M9から得たものを
0Ml0と表示する。0M9と0M10の物理化学特性
を次表に示す。
(以下余白) 脱アルミニウムを行ない安定化した固形物OM5.0M
6.0M8のように、オメガゼオライトOM9.0M1
0の有する二次孔隙網の各半径は4nmを中心にしてい
る。0M10の熱安定性は0M8(実施例2)のそれと
完全に比肩できる。更に結晶度は乾燥空気流ff115
//時/gでの、950℃での、5時間の力説の後でも
、82%である。
実施例4 分子比S io2/A/203 =150の安定化した
水素型のΩゼオライトの調製。
実施例3のように水蒸気存在中の力説と耐食のサイクル
を実施する。
出発切固形物は順次次の工程を施す。
・実施例1の条件下ではあるが、これよりも高い温度、
即ち800℃でセルフスチーミングを行ない、 ・実施例1の条件で耐食を行なう。
セルフスチーミングの後に得た固形物を0M11と表示
し、酸食後のものを0M12と表示づる。これらの固形
物の物理化学特性を次表に示す。
(以下余白) 0M11と0M12の二次中級孔隙の半径の分布は0M
10のものと全く同じである(実施例3)。0M11と
0M12の熱安定性は依然として素晴らしい。つまり、
これらの固形物の結晶席亭は乾燥空気流m15//時/
g、950℃、5時間での熱処理後もなお、夫々73%
と85%に等しいからである。
実施例6(比較用) 比S i 02 /Aζ203 =50のΩゼオライト
の直接酸食による調製。
ゼオライト0M1(実施例1)100yに対して、10
0℃におけるHC/1N溶液400cma中での4時間
の酸食を引続いて2回実施する。この処理で得られた固
形物を0M14と表示する。これの結晶席亭はゼロであ
り、分子比S i 02 /A 1203は50である
。従って、直接酸食によってΩゼオライトのアルミニウ
ム分を除去することができ、即ち、先ず第一に、水蒸気
の存在で熱処理を行なうことができる。
しかし、直接酸処理によれば、結晶構造が極度に劣化す
ることになる。
実施例7(比較用) 分子比S io2/A/203 =7.6で水素型のΩ
ゼオライトの調製。
分子組成が、0.90  Na2O,0,10TMA2
0・A/203.7.6  S i○2であるΩゼオラ
イト100gを窒素と酸食の混合ガス中で、500℃で
、2時間力説する。窒素については流量は651y時で
、酸食については20//時である。この処理の後、T
MAカチオンは除去される。
次にゼオライトを100℃で、3時間、NH4NOa 
5Nの溶液600cma中で、3回交換を行な−う。0
M13と表示する得られた固形物は、ΩゼオライトのX
線回折スペクトルをもち、その物理化学特性は次の通り
である。即ち、(以下余白) 実施例1〜5で述べた脱アルミニウム固形物とは反対に
、0M13には二次微小孔隙はなく、これは950℃の
乾燥空気中での力説で破壊される。
実施例8 触媒AXB、C,Dの調製。
実施例2のΩゼオライト0M8と、実施例4の0M12
と実施例7の0M13はそれぞれA、B、Cと表示した
触媒の調製に利用される。
触媒A、B、Cの重相組成は次の通りである。
オメガゼオライト:16% 酸化ニッケルNiO:3% 酸化モリブデンMOO3:14% 酸化燐P2O5:4% アルミナAl2O3:63% アルミナはアルミニウムのアルコレ−1〜の加水分解に
よって求められる擬似ベーマイトの一種である。次にこ
のゲルを硝酸添加によってペブチゼーションし、次に混
和する。次に、オメガゼオライトを添加し、混和した後
、ベーストを直径1.4nI11のダイス型から押し出
し、次K、20℃の気流にもとで乾かし、次K、時間5
50℃で力説する。
このようにして得られた担体を冷却後、回転式製錠機内
で乾式含浸法で含浸処理する。含浸液は硝酸ニッケルと
、バラモリブデン酸アンモニウムと、燐酸で構成されて
いる。次に含浸押出品を乾かし、次に500℃の空気中
で2時間力説する。
実施例9 調製法が前の実施例に述べである触媒A、B。
Cを水素添加分解試験の実施に利用する。
触媒を60mの割で試論装置に装入し、次に98重9%
のn−へキリンと、2重は%の硫化ジメチルとからなる
装入物を320℃の温度と60バールの水素圧にさらし
て予備的に硫化する。
処理すべき装入物は次の特性を有している。
10%点:382℃ 50%点=429℃ 90%点:475℃ 密度d20/4: 0.856 N  (ppn+  )  :  630S% :2.
07 予備硫化の後、圧力を120バールに上げる。
装入物は毎時、触媒11につき装入物11という容量時
速で触媒上に入れるが、水素の流aは液状装入物11に
つき水素ガス1000Iである。
各触媒の温度を逐次370℃まで上げる。
各性能は2基準によって定義する。即ち、転化率と選択
性である。転化率は沸点380℃以下の収納留分として
定義する。選択性は150〜38−0℃の範囲内の沸点
の収納留分が転化されるとして定義する。
100時間安定化した後の結果は次の通りである。
(以下余白) 分子比25のオメガゼオライトを含む触媒Aは、分子比
7.6で脱アルミニウムしていないオメガゼオライトを
含む触媒Cよりも、一方では活性が、他方では選択性が
良好である。触媒Bは比較化的活性が弱く、これは、こ
れを構成しているゼオライトのアルミニウム除去が非常
に強力に行なわれているためであるが、この活性の弱い
面は選択性の優れている点で埋合せされている。
以  上 特許出願人  アンスティテユ・フランセ・デュ・ベト
ロール

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記を特徴とする脱アルミニウムしたオメガ構造
    のゼオライト(又はマザイト)。即ち、・総分子比Si
    O_2/Al_2O_3が10以上であるかこれに等し
    く、 ・ナトリウム含有量が1100℃でカ焼したゼオライト
    につき測定した場合0.5重量 %以下であり、 ・単位格子の格子パラメータaとcが夫々1.814n
    m以下と0.759nm以下であり、・77K、分圧P
    /Po=0.19での窒素の吸着能測定値が5重量%以
    上である。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のゼオライトで下記を
    特徴とするもの。即ち、 ・孔隙容積の0.2〜50%を含む孔隙分布が半径1.
    5〜14nmの孔隙に含まれており、孔隙容積の残部が
    主として半径1nm以下の孔隙に含まれている。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載のゼオライトで下記を
    特徴とするもの。即ち、 ・総分子比SiO_2/Al_2O_3が15以上であ
    り、 ・単位格子の格子パラメータaとcが夫々1.813と
    1.794nmの間及び0.759と0.749nmの
    間にあり、 ・77K、分圧P/Po=0.19で測つた窒素の吸着
    能測定値が11重量%以上であ り、 ・孔隙容積の1〜50%を含む孔隙分布が半径2〜8n
    mの孔隙に含まれており、孔隙容積の残部が半径1nm
    以下の孔隙に含まれている。
  4. (4)アルカリカチオンと有機カチオンを含み、かつ分
    子比SiO_2/Al_2O_3 6〜10の合成オメ
    ガゼオライトから、 ・総分子比SiO_2/Al_2O_3が10以上であ
    るかこれに等しく、 ・ナトリウム含有量が1100℃でカ焼したゼオライト
    につき測定した場合0.5重量 %以下であり、 ・単位格子の格子パラメータaとcが夫々1.814n
    m以下と0.759nm以下であり、・77K、分圧P
    /Po=0.19での窒素の吸着能測定値が5重量%以
    上であるオメ ガゼオライトを調製する方法において、 (a)第一段階で、合成ゼオライトに有機カチオンの大
    部分を除去する処理を施し、しか もカチオン交換とカ焼よりなる群から選ん だ少なくとも1つの処理によつてアルカリ 含有量を0.5重量%以下の値まで下げる こと、 (b)第二段階で、前段階で得られた固形物に少なくと
    も1回のカ焼を施して、分子比S iO_2/Al_2O_3が10以上になるようにする
    こと を特徴とする方法。
  5. (5)特許請求の範囲第4項記載の方法において、第二
    段階の過程で、合成ゼオライトに空気中又は不活性雰囲
    気中で500〜900℃で少なくとも1回のカ焼を施し
    、酸食の温度を0〜150℃の間とする方法。
  6. (6)特許請求の範囲第5項記載の方法において、水蒸
    気の存在下で操作を行う方法。
  7. (7)特許請求の範囲第4項記載の方法において、第二
    段階の過程において、合成ゼオライトに閉じ込めた雰囲
    気中でのカ焼を少なくとも1回施し、酸食の温度を0〜
    150℃の範囲とする方法。
  8. (8)重量%で下記のものを含む触媒。即ち、(a)少
    なくともアルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、アルミ
    ナ・酸化硼素、マグネシ ヤ、シリカ・マグネシヤ、酸化ジルコニウ ム、酸化チタン、粘土よりなる群から選ん だマトリックス50〜95%、 (b)総分子比SiO_2/Al_2O_3が10以上
    であるかこれに等しく、 ・ナトリウム含有量が1100℃でカ焼したゼオライト
    につき測定した場合0.5重量 %以下であり、 ・単位格子の格子パラメータaとcが夫々1.814n
    m以下と0.759nm以下であり、・77K、分圧P
    /Po=0.19での窒素の吸着能測定値が5重量%以
    上である ゼオライト3〜50%、 (c)元素の周期律表の第VII族の貴金属又は非貴金属
    よりなる群から選んだ少なくとも一 つの金属又は金属化合物であつて、第VII族 の貴金属の濃度が0.03〜3重量%の範 囲内にあり、第VII族の非貴金属の濃度が0.05〜1
    0重量%の範囲内にあるもの。
  9. (9)炭化水素の水素添加分解反応に使用される、特許
    請求の範囲第8項記載の触媒。
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