KR101555000B1 - Hydrocracking catalysts for heavy oil upgrading - Google Patents

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이철위
전영표
임지선
송병진
라마칸타 사후
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to a hydro-cracking catalyst having nickel and molybdenum as active metals supported on a Goethite carrier, a preparation method thereof and a method for hydro-cracking heavy crude oil by using the same. The catalyst of the present invention is useful as a catalyst for a hydro-cracking process where heavy crude oil such as a vacuum residue, an atmospheric residue, oil sands, bitumen, and the like is converted into high value-added low-boiling-point liquid materials (e.g., naphtha, gasoline and the like).

Description

중질유 개질용 수첨분해 촉매 {Hydrocracking catalysts for heavy oil upgrading} [0001] The present invention relates to a hydrocracking catalyst for heavy oil upgrading,

본 발명은 고에타이트(Goethite) 담체에 활성금속으로서 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 수첨분해 촉매와 이의 제조방법, 그리고 상기 촉매를 이용한 중질유의 수첨분해 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrocracking catalyst in which nickel and molybdenum are supported as an active metal on a Goethite carrier, a method for producing the catalyst, and a method for hydrocracking a heavy hydrocarbon using the catalyst.

석유산업에서의 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(diesel), 중간 증류유, 나프타 제품과 같은 저 비점의 액상 제품에 대한 수요는 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이에 고품질의 저비점 액상 석유제품의 수요를 만족시키기 위하여, 원유의 정제과정에서 발생하는 저가 중질유를 업그레딩하여 보다 고부가가치를 갖는 경질 석유 제품 및 석유 화학 원료 유분을 제조하는 기술 개발에 대한 필요성이 지속적으로 제기되어 왔다.Demand for low boiling liquid products such as gasoline, kerosene, diesel, medium distillate, and naphtha products in the petroleum industry is steadily increasing. In order to meet the demand for high-quality low-boiling liquid petroleum products, there is a continuing need for the development of technologies for manufacturing light oil products and petroleum chemical raw materials with higher added value by upgrading low-cost heavy oil generated in the refining process of crude oil .

최근에는 중질유를 분해하여 경질유를 얻는 방법으로서 수첨분해법에 대하여 관심이 집중되고 있다. 그 이유는 수첨분해에 의하면 가솔린뿐만 아니라 등유(kerosene)나 경유(diesel) 등의 중간 증류 제품도 얻을 수 있고, 또한 운전조건에 따라 생성유의 수율을 변화시킬 수 있으며, 또 생성유의 품질이 환경에 적합한 고품질이기 때문이다.In recent years, attention has focused on the hydrogenolysis method as a method of decomposing heavy oils and obtaining light oils. The reason for this is that by hydrocracking, intermediate distillation products such as kerosene and diesel as well as gasoline can be obtained and the yield of produced oil can be changed according to the operating conditions, It is suitable for high quality.

현재 다양한 석유산업 분야에서 수첨분해 기술이 개발되고 있는데, 예를 들면 독일에서 개발된 VEBA-Combi Cracking (VCC) 공정, Exxon Mobil에 의해 개발된 Micro-Cat 기술, 베네수엘라의 INTEVEP에 의해 개발된 HDH 기술, 캐나다의 CANMET 공정과 HC3 기술, 일본에서 개발된 SOC 기술, 미국의 UOP 회사에 의해 개발된 Aurabon 기술 등이다. 이들 기술개발의 핵심은 높은 활성 및 선택성을 가지며 경제성이 높은 촉매를 개발하는 것이다. 하지만 촉매 합성비용, 사용되는 촉매의 양, 가혹한 반응조건(온도, 압력, 반응 시간 등), 코크스 형성 등의 이유로 상업적으로 이용하기에는 한계가 있다. Hydrocracking technologies are currently being developed in various petroleum industries, such as the VEBA-Combi Cracking (VCC) process developed in Germany, the Micro-Cat technology developed by Exxon Mobil, the HDH technology developed by INTEVEP of Venezuela , Canada's CANMET process and HC3 technology, SOC technology developed in Japan, and Aurabon technology developed by US UOP company. At the core of these technologies is the development of catalysts with high activity, selectivity and economy. However, there are limits to commercial use due to the cost of catalyst synthesis, the amount of catalyst used, severe reaction conditions (temperature, pressure, reaction time, etc.) and coke formation.

현재 수첨분해 기술에서 지적된 문제점을 해소하기 위하여, 다양한 촉매가 개발되어 있다. 예를 들면, 코크스 형성의 문제를 해소시키기 위하여 전이금속이 분산된 촉매[미국등록특허 제7,691,256호; N. Panariti et al. Applied Catalysis A: General 204 (2000) 203-213]가 개발된 바 있다. 또한 중질유의 수첨 분해 효율 증대시키기 위하여, ⅥB 그룹과 ⅦV 그룹의 전이금속을 수성 매질에서 황화시켜 합성되어진 촉매[미국등록특허 제4,557,821호, 제4,824,821호]가 개발된 바 있으나, 수용성 촉매 또는 전구체는 수첨분해 조건에서 소결이 일어나고 촉매활성도 저조한 또다른 문제가 있다. 그 이외에도 석탄과 중질잔사유, 폐플라스틱에 대한 수첨분해를 위해서 미세한 크기로 분산된 인(P)이 포함된 촉매와 황화염으로 개질된 산화철 촉매[미국등록특허 제5,871,638호]가 개발된 바도 있다. Various catalysts have been developed to solve the problems pointed out in the hydrocracking technology at present. For example, in order to solve the problem of coke formation, catalysts in which transition metals are dispersed (U.S. Patent No. 7,691,256; N. Panariti et al. Applied Catalysis A: General 204 (2000) 203-213] has been developed. In order to increase the hydrocracking efficiency of the heavy oil, a catalyst synthesized by sulfiding the transition metal of the VIB group and the VIIV group in an aqueous medium (U.S. Patent No. 4,557,821, No. 4,824,821) has been developed, but the aqueous catalyst or precursor There is another problem that sintering occurs under hydrogenolysis conditions and catalytic activity is poor. In addition, a catalyst containing phosphorus (P) dispersed to a finer size and a catalyst modified with a sulfur flame [US Pat. No. 5,871,638] have been developed for hydrolysis of coal, heavy residues and waste plastics .

이상에서 살펴본 바와 같이 중질유를 고부가화 시키는 기술로서 수첨분해는 오래전부터 다양하게 개발되어 왔지만, 여전히 더 높은 활성과 선택도를 가지는 새로운 촉매의 개발과 반응조건의 개선 등이 절실히 필요하다.
As described above, hydrocracking has been developed variously for a long time as a technique for high-heavy-duty oil, but development of a new catalyst having higher activity and selectivity and improvement of reaction conditions are urgently needed.

1) 미국등록특허 제7,691,256호1) United States Patent No. 7,691,256 2) 미국등록특허 제4,557,821호,2) U.S. Patent No. 4,557,821, 3) 미국등록특허 제4,824,821호3) United States Patent No. 4,824,821 4) 미국등록특허 제5,871,638호4) United States Patent No. 5,871,638

N. Panariti et al. Applied Catalysis A: General 204 (2000) 203-213N. Panariti et al. Applied Catalysis A: General 204 (2000) 203-213

본 발명은 수첨분해 공정에 적용되어 높은 촉매 활성과 저비점의 액체 생성물에 대한 선택도를 높일 수 있는 신규 촉매로서 고에타이트(Goethite) 담체에 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 촉매를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.The present invention provides a catalyst which is applied to a hydrocracking process and has a high catalytic activity and a high selectivity to a liquid product of a low boiling point and which is supported on a Goethite carrier with nickel and molybdenum SUMMARY OF THE INVENTION

또한, 본 발명은 상기한 신규 촉매의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for producing the above-described novel catalyst.

또한, 본 발명은 상기한 신규 촉매 하에서 중질유를 원료물질로 사용하여 고 수율로 액체 생성물을 제조하는 수첨분해 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide a hydrocracking method for producing a liquid product at a high yield by using heavy crude oil as a raw material under the above-mentioned novel catalyst.

상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 고에타이트(Goethite) 담체에, 활성금속으로 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 중질유 개질용 수첨분해 촉매를 그 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a Goethite carrier is provided with nickel and molybdenum as an active metal supported on a Goethite carrier.

또한, 본 발명은 ⅰ)철 전구체를 물에 용해시켜 제조된 철 수용액을 pH 10 내지 12로 조절하여 젤(Gel)을 생성하는 과정; ⅱ)생성된 젤(Gel)을 50∼80℃에서 숙성하고 여과 및 세척한 후에 100∼120℃에서 건조하여 고에타이트(Goethite)를 수득하는 과정; ⅲ)증류수에서 고에타이트(Goethite), 니켈 전구체 및 몰리브데늄 전구체를 혼합 교반한 후에 건조하여, 고에타이트(Goethite) 담체에 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 촉매를 제조하는 과정; 및 ⅳ)촉매를 350∼450℃에서 소성하는 과정; 을 포함하는 중질유 개질용 수첨분해 촉매의 제조방법을 그 특징으로 한다.The present invention also relates to a process for producing a gel by: i) adjusting an iron aqueous solution prepared by dissolving an iron precursor in water to pH 10 to 12; (Ii) aging the resulting gel at 50 to 80 DEG C, filtering and washing, and then drying at 100 to 120 DEG C to obtain Goethite; (Iii) preparing a catalyst in which Goethite, a nickel precursor, and a molybdenum precursor are mixed and stirred in distilled water and then dried to produce a catalyst in which nickel and molybdenum are carried on a Goethite carrier; And iv) calcining the catalyst at 350 to 450 占 폚; And a method for producing the hydrogenolysis catalyst for reforming a heavy oil.

또한, 본 발명은 고에타이트(Goethite) 담체에, 활성금속으로 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 촉매 존재 하에서 중질유를 수첨분해하는 방법을 그 특징으로 한다.
Further, the present invention is characterized by hydrothermal decomposition of heavy oil in the presence of a catalyst in which nickel and molybdenum are supported on a Goethite carrier as an active metal.

본 발명의 촉매는 고에타이트 담체상에 니켈과 몰리브데늄이 담지된 다중금속 산화물 촉매로서, 중질유의 수첨분해 반응에 적용되어 우수한 촉매활성을 나타낸다. The catalyst of the present invention is a multi-metal oxide catalyst in which nickel and molybdenum are supported on a high-temperature support, and exhibits excellent catalytic activity by being applied to hydrocracking reaction of heavy oil.

따라서 본 발명의 촉매는 감압잔사유, 상압잔사유, 오일샌드, 비투맨 등의 증질유로부터 끓는점이 30℃ 내지 380℃인 고부가가치의 저비점 액체 생성물(예를 들면, 휘발유, 등유, 경유, 나프타 등)을 제조하는 수첨분해 공정용 촉매로 유용한 효과가 있다.
Therefore, the catalyst of the present invention can be used as a catalyst for the production of high-value-added low-boiling liquid products (for example, gasoline, kerosene, diesel, naphtha, etc.) having a boiling point of 30 ° C to 380 ° C from the vaporization reactors such as vacuum residue, Etc.) in the hydrocracking process.

도 1은 수첨분해 반응온도에 따른 전환율과 각각의 생성물의 수율 변화를 비교한 그래프이다.
도 2는 단일 온도 또는 2단계 온도 조건에서 수첨분해 반응을 수행하였을 때의 전환율과 각각의 생성물의 수율 변화를 비교한 그래프이다.
FIG. 1 is a graph comparing conversion rates and yield changes of the respective products according to the hydrocracking reaction temperature.
FIG. 2 is a graph comparing conversion rates and yield changes of respective products when a hydrocracking reaction is carried out under a single temperature or two-step temperature condition.

본 발명은 고에타이트(Goethite) 담체에 활성금속으로서 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 중질유 개질용 수첨분해 촉매를 그 특징으로 한다.The present invention is characterized by a catalyst for reforming a heavy oil, in which nickel and molybdenum are supported as an active metal on a Goethite carrier.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 촉매는 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼5 중량%와 몰리브데늄 3∼10 중량%가 담지된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the catalyst of the present invention contains 1 to 5 wt% of nickel and 3 to 10 wt% of molybdenum based on the total weight of the catalyst.

본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 촉매는 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼3 중량%와 몰리브데늄 3∼8 중량%가 담지된다.
According to a more preferred embodiment of the present invention, the catalyst of the present invention contains 1 to 3 wt% of nickel and 3 to 8 wt% of molybdenum based on the total weight of the catalyst.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 ⅰ)철 전구체를 물에 용해시켜 제조된 철 수용액을 pH 10 내지 12로 조절하여 젤(Gel)을 생성하는 과정; ⅱ)생성된 젤(Gel)을 50∼80℃에서 숙성하고 여과 및 세척한 후에 100∼120℃에서 건조하여 고에타이트(Goethite)를 수득하는 과정; ⅲ)증류수에서 고에타이트(Goethite), 니켈 전구체 및 몰리브데늄 전구체를 혼합 교반한 후에 건조하여, 고에타이트(Goethite) 담체에 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 촉매를 제조하는 과정; 및 ⅳ)촉매를 350∼450℃에서 소성하는 과정; 을 포함하는 중질유 개질용 수첨분해 촉매의 제조방법을 그 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process for producing a gel, comprising the steps of: i) adjusting an iron aqueous solution prepared by dissolving an iron precursor in water to pH 10 to 12 to form a gel; (Ii) aging the resulting gel at 50 to 80 DEG C, filtering and washing, and then drying at 100 to 120 DEG C to obtain Goethite; (Iii) preparing a catalyst in which Goethite, a nickel precursor, and a molybdenum precursor are mixed and stirred in distilled water and then dried to produce a catalyst in which nickel and molybdenum are carried on a Goethite carrier; And iv) calcining the catalyst at 350 to 450 占 폚; And a method for producing the hydrogenolysis catalyst for reforming a heavy oil.

본 발명에 따른 촉매의 제조방법을 각 과정별로 세분화하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The process for preparing the catalyst according to the present invention will be described in detail as follows.

ⅰ)과정은 철 수용액을 젤화하는 과정이다. I) The process is the process of gelling an aqueous solution of iron.

구체적으로는 철 전구체를 물에 용액시켜 철 수용액을 제조한 후에, 철 수용액에 알칼리 수용액을 첨가하여 pH 10 내지 12로 맞추어 줌으로써 젤(Gel)을 생성한다. 본 발명에서 사용하는 철 전구체는 촉매제조 분야에서 통상적으로 사용되는 화합물이며, 본 발명은 이들 화합물의 선택에 있어 특별한 제한을 두지는 않는다. 구체적으로 철 전구체는 산화철, 질산철, 황산철 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 젤화를 위해 사용되는 알칼리 수용액은 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 수산화물, 산화물, 탄산염, 황산염 등의 알칼리 화합물을 물에 용해시켜 제조하여 사용할 수 있다.Specifically, an iron precursor is dissolved in water to prepare an iron aqueous solution, and then an aqueous alkali solution is added to the iron aqueous solution to adjust the pH to 10 to 12, thereby producing a gel. The iron precursor used in the present invention is a compound commonly used in the field of catalyst production, and the present invention does not limit the selection of these compounds. Specifically, the iron precursor may be at least one compound selected from iron oxide, iron nitrate, iron sulfate, and the like. The alkali aqueous solution used for gelation may be prepared by dissolving an alkali compound such as a hydroxide, oxide, carbonate, or sulfate of an alkali metal or an alkaline earth metal in water.

ⅱ)과정은 고에타이트(Goethite)를 수득하는 과정이다.Ii) The process is the process of obtaining Goethite.

구체적으로는 상기에서 제조한 젤(Gel)을 50∼80℃에서 12∼24시간동안 숙성하고, 여과 및 세척한 후에 100∼120℃에서 건조하여 고에타이트(Goethite)를 수득한다.Specifically, the gel prepared above is aged at 50 to 80 ° C for 12 to 24 hours, filtered and washed, and then dried at 100 to 120 ° C to obtain Goethite.

ⅲ)과정은 고에타이트 담체에 니켈과 몰리브데늄을 담지시켜 촉매를 제조하는 과정이다. Iii) is a process for preparing a catalyst by supporting nickel and molybdenum on a solid support.

구체적으로는 증류수에 고에타이트, 니켈 전구체 및 몰리브데늄 전구체를 용해시킨 수용액을 상온에서 혼합 교반해준 다음, 건조하여 고에타이트 담체에 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 "(Ni,Mo)/Goe" 촉매를 제조한다. 이때, 활성금속의 전구체로 사용된 니켈 전구체 및 몰리브데늄 전구체는 촉매제조 분야에서 통상적으로 사용되는 화합물이며, 본 발명은 이들 화합물의 선택에 있어 특별한 제한을 두지는 않는다. 구체적으로 활성금속의 전구체는 금속의 산화물, 할라이드, 알콕사이드, 나이트레이트염, 아세테이트염, 아세트아세토네이트염, 설페이트염, 암모늄염 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 활성금속으로서 담지되는 니켈과 몰리브데늄은 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼5 중량%와 몰리브데늄 3∼10 중량% 함량으로 담지될 수 있다. 보다 바람직하기로는 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼3 중량%와 몰리브데늄 3∼8 중량% 함량으로 담지될 수 있다.Specifically, an aqueous solution prepared by dissolving Goetite, a nickel precursor, and a molybdenum precursor in distilled water is mixed and stirred at room temperature, and then dried to produce a "(Ni, Mo) / Goe "catalyst. At this time, the nickel precursor and the molybdenum precursor used as precursors of the active metal are the compounds commonly used in the field of catalyst production, and the present invention does not limit the selection of these compounds. Specifically, the precursor of the active metal may be at least one compound selected from oxides of metals, halides, alkoxides, nitrate salts, acetate salts, acetoacetonate salts, sulfate salts, ammonium salts and the like. Nickel and molybdenum carried as an active metal may be supported in an amount of 1 to 5 wt% of nickel and 3 to 10 wt% of molybdenum based on the total weight of the catalyst. More preferably from 1 to 3% by weight of nickel and from 3 to 8% by weight of molybdenum based on the total weight of the catalyst.

ⅳ)과정은 (Ni,Mo)/Goe 촉매를 소성하는 과정이다.The process iv) is the process of calcining the (Ni, Mo) / Goe catalyst.

구체적으로는 상기 방법을 통해 제조된 Ni,Mo/Goe 촉매를 350∼450℃에서 1∼4시간 동안 소성하여, 본 발명이 목적하는 촉매를 제조한다.Specifically, the Ni, Mo / Goe catalyst prepared by the above method is calcined at 350 to 450 ° C. for 1 to 4 hours to produce the desired catalyst of the present invention.

이상에서 설명한 본 발명의 촉매 제조방법에서는 활성금속을 황화처리하는 단계를 포함하지 않는 장점이 있다. 종래에는 수첨분해용 촉매 제조 시에 황화처리 과정을 수행하여 중질유에 포함된 황성분에 의한 촉매의 피독 저항성을 갖도록 하고 있으나, 황화처리는 공정상 별도의 황화공정 수행 및 황화공정에 사용하는 황화물에 의한 장치부식 및 누출에 의한 환경오염 유발의 단점이 있다. 그러나 본 발명에 따른 제조방법에 의하면 별도의 황화처리 없이도 활성이 우수한 촉매를 제조할 수 있다.
The above-described catalyst production method of the present invention has an advantage of not including the step of sulfiding the active metal. In the prior art, sulfurization treatment is performed at the time of preparing a catalyst for hydrocracking so as to have resistance to poisoning of the catalyst by the sulfur component contained in the heavy oil. However, the sulfidation treatment is performed by a separate sulfiding step in the process and by a sulfide There is a disadvantage of causing environmental pollution due to device corrosion and leakage. However, according to the production method of the present invention, a catalyst having excellent activity can be produced without any additional sulfiding treatment.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기한 (Ni,Mo)/Goe 촉매 존재 하에서 중질유의 수첨분해하는 방법을 그 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the present invention features a method of hydrocracking a heavy oil in the presence of the above (Ni, Mo) / Goe catalyst.

본 발명의 (Ni,Mo)/Goe 촉매는 중질유(예를 들면, 감압잔사유, 상압잔사유, 오일샌드, 비투맨 등)로부터 끓는점이 30℃ 내지 380℃인 고부가가치의 저비점 액체 생성물(예를 들면, 휘발유, 등유, 경유, 나프타 등)을 생산하는 수첨분해에 적용되어 우수한 촉매 활성을 나타낸다. The (Ni, Mo) / Goe catalyst of the present invention is a high boiling point low boiling point liquid product having a boiling point of 30 ° C to 380 ° C (for example, a reduced pressure residual oil, an atmospheric residual oil, an oil sand, For example, gasoline, kerosene, light oil, naphtha, etc.) and exhibits excellent catalytic activity.

상기 수첨분해는 통상의 촉매반응기를 사용하여 당 분야에서 널리 알려진 방법에 의해 수행할 수 있다. 본 발명의 실험예에서는 주로 슬러리형 반응기를 사용하고 있으나, 본 발명이 사용하는 반응기가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 수첨분해는 400∼450℃ 온도 및 초기 수소압력 5∼10 MPa 조건하에서 수행할 수 있다. The hydrogenolysis can be carried out by a method well known in the art using a conventional catalytic reactor. In the experimental examples of the present invention, mainly a slurry type reactor is used, but the reactor used in the present invention is not limited thereto. The hydrogenolysis of the present invention can be carried out at a temperature of 400 to 450 DEG C and an initial hydrogen pressure of 5 to 10 MPa.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 수첨분해를 상온으로부터 온도구배를 두어 승온시키면서 진행하되, 온도상승구간과 유지구간을 2회 반복하면서 승온시키면서 수행하는 것이다. 구체적으로는 상기 수첨분해는 상온으로부터 400∼420℃까지 온도를 상승시키는 제1온도상승구간, 400∼420℃를 유지시키면서 수첨분해를 수행하는 제1유지구간, 제1유지구간의 온도 대비 10℃ 내지 30℃ 온도를 상승시키는 제2온도상승구간, 상승된 온도를 유지시키면서 수첨분해를 수행하는 제2유지구간으로 구분하여 수행하는 것이다. 또한, 상기 제1온도상승구간과 제2온도상승구간에서의 승온속도는 3 ∼ 20 ℃/min 범위를 유지하는 것이 좋다. 상기와 같이 본 발명이 수첨분해를 수행할 때 온도상승구간 및 온도유지구간을 구분하여 수첨분해를 수행하게 되면, Saturate 및 액체 생성물의 함량을 높일 수 있고 더 나아다 액체 생성물의 수율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the hydrocracking is carried out while raising the temperature from a room temperature to a temperature gradient while the temperature rising period and the maintaining period are repeated twice. Specifically, the hydrocracking may include a first temperature rising period for raising the temperature from room temperature to 400 to 420 ° C, a first holding period for performing hydrocracking while maintaining the temperature of 400 to 420 ° C, A second temperature rising period for raising the temperature to 30 ° C, and a second maintenance period for performing the hydrocracking while maintaining the elevated temperature. It is preferable that the temperature raising rate in the first temperature rising section and the second temperature rising section is maintained in the range of 3 to 20 占 폚 / min. As described above, when hydrocracking is performed by separating the temperature rising period and the temperature holding period when the present invention performs hydrocracking, it is possible to increase the content of the saturate and the liquid product and further improve the yield of the liquid product Can be obtained.

상기한 수첨분해를 수행하게 되면, 기체 생성물은 반응기 밖으로 배출되고, 고체 또는 액체 생성물은 유출기 공정에 의해 반응기로부터 분리된다. 고체 또는 액체 생성물은 원심분리 및 0.45μm의 시린지 필터를 통해 필터링한 후 TLC-FID 및 TGA 분석 장비를 이용하여 분석하였다.Upon carrying out the hydrocracking described above, the gaseous product is discharged out of the reactor, and the solid or liquid product is separated from the reactor by an effluent process. The solid or liquid product was centrifuged and filtered through a 0.45 μm syringe filter and analyzed using TLC-FID and TGA analysis equipment.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples and experimental examples. However, the present invention is not limited to the examples and experimental examples.

[실시예] 촉매의 제조
[Examples] Preparation of Catalyst

실시예 1: 1%Ni-4.5%Mo/Goe 촉매의 제조Example 1: Preparation of 1% Ni-4.5% Mo / Goe catalyst

증류수 100 mL에 철 전구체로서 Fe(NO3)3·9H2O 40 g을 넣고 30분 동안 교반하였다. 반응용액의 pH가 12가 되도록 2M NaOH 수용액을 첨가하여 겔을 생성시켰다. 생성된 겔은 70℃에서 24시간 동안 숙성하였다. 젤을 여과하여 세척한 후 100℃의 진공오븐에서 24시간 건조하여 고에타이트(Goethite)를 제조하였다. To 100 mL of distilled water was added 40 g of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O as an iron precursor and stirred for 30 minutes. The gel was generated by adding 2M NaOH aqueous solution so that the pH of the reaction solution became 12. The resulting gel was aged at < RTI ID = 0.0 > 70 C < / RTI > The gel was filtered and washed, and then dried in a vacuum oven at 100 ° C for 24 hours to prepare Goethite.

증류수 50 mL에 고에타이트(Goethite) 5 g을 넣고 1시간 동안 교반하여 담체 용액을 제조하였다. 별도의 용기에서 증류수 10 mL에 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O 0.25 g과 몰리브데늄 전구체로서 (NH4)6Mo7O24·4H2O 0.43 g을 넣고 교반하여 전구체 용액을 제조하였다. 상기에서 준비한 담체 용액과 전구체 용액을 혼합하여 1시간 동안 교반한 후에 회전증발기를 사용하여 건조하고, 상승온도 2℃/min의 조건으로 최종 400℃에서 2시간 동안 소성하였다. 그 결과 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1 중량%와 몰리브데늄 4.5 중량%가 담지된 촉매를 제조하였으며, 이하 '1%Ni-4.5%Mo/Goe'촉매로 명명한다.
5 g of goethite was added to 50 mL of distilled water and stirred for 1 hour to prepare a carrier solution. 0.25 g of Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O as a nickel precursor and 0.43 g of (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O as a molybdenum precursor were added to 10 mL of distilled water in a separate vessel and stirred to prepare a precursor solution . The carrier solution prepared above and the precursor solution were mixed, stirred for 1 hour, dried using a rotary evaporator, and calcined at 400 ° C for 2 hours at a rising temperature of 2 ° C / min. As a result, a catalyst having 1 wt% of nickel and 4.5 wt% of molybdenum supported on the basis of the total weight of the catalyst was prepared, which is hereinafter referred to as 1% Ni-4.5% Mo / Goe catalyst.

실시예 2: 3%Ni-7.5%Mo/Goe 촉매의 제조Example 2: Preparation of 3% Ni-7.5% Mo / Goe catalyst

상기 실시예 1에 따른 방법으로 촉매를 제조하되, 전구체 용액 제조시에 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O 0.76 g과 몰리브데늄 전구체로서 (NH4)6Mo7O24·4H2O 0.75 g을 사용하였다. 그 결과 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 3 중량%와 몰리브데늄 7.5 중량%가 담지된 촉매를 제조하였으며, 이하 '3%Ni-7.5%Mo/Goe'촉매로 명명한다.
A catalyst was prepared according to the procedure of Example 1, except that 0.76 g of Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O as a nickel precursor and (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O 0.75 g was used. As a result, a catalyst having 3 wt% of nickel and 7.5 wt% of molybdenum supported on the basis of the total weight of the catalyst was prepared, which is hereinafter referred to as '3% Ni-7.5% Mo / Goe' catalyst.

비교예 1: 1%Ni-4.5%Mo/γ-Al2O3 촉매의 제조Comparative Example 1: Preparation of 1% Ni-4.5% Mo / γ-Al 2 O 3 catalyst

본 촉매를 제조하기 위하여 증류수 50 mL에 γ-Al2O3 (Strem chemical 사) 5 g을 넣고 1시간동안 교반하여 담체용액을 제조하였다. 별도의 용기에서 증류수 10 mL에 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O 0.25 g과 몰리브데늄 전구체로서 (NH4)6Mo7O24·4H2O 0.43 g을 넣고 교반하여 전구체 용액을 제조하였다. 상기에서 준비한 담체용액과 전구체용액을 혼합하여 1시간 동안 교반한 후에 회전증발기를 사용하여 건조하고 상승온도 2℃/min의 조건으로 최종 400℃에서 2시간 동안 소성하였다. 그 결과 감마-알루미나 담체 중량을 기분으로 니켈 1 중량%와 몰리브데늄 4.5 중량%가 담지된 촉매를 제조하였으며, 이하 '1%Ni-4.5%Mo/γ-Al2O3'촉매로 명명한다.
To prepare this catalyst, 5 g of γ-Al 2 O 3 (Strem chemical) was added to 50 mL of distilled water and stirred for 1 hour to prepare a carrier solution. 0.25 g of Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O as a nickel precursor and 0.43 g of (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O as a molybdenum precursor were added to 10 mL of distilled water in a separate vessel and stirred to prepare a precursor solution . The carrier solution prepared above and the precursor solution were mixed and stirred for 1 hour, dried using a rotary evaporator, and finally calcined at 400 ° C for 2 hours under the condition of a rising temperature of 2 ° C / min. As a result, a catalyst having 1 wt% of nickel and 4.5 wt% of molybdenum supported on the basis of the gamma-alumina carrier weight was named as 1% Ni-4.5% Mo / γ-Al 2 O 3 catalyst .

비교예 2: 1%Ni-4.5%Mo/Fe2O3 촉매의 제조Comparative Example 2: Preparation of 1% Ni-4.5% Mo / Fe 2 O 3 catalyst

본 촉매를 제조하기 위하여 증류수 50 mL에 Fe2O3 (Sigma-Aldrich 사) 5 g을 넣고 1시간동안 교반하여 담체용액을 제조하였다. 별도의 용기에서 증류수 10 mL에 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O 0.25 g과 몰리브데늄 전구체로서 (NH4)6Mo7O24·4H2O 0.43 g을 넣고 교반하여 전구체 용액을 제조하였다. 상기에서 준비한 담체용액과 전구체용액을 혼합하여 1시간 동안 교반한 후에 회전증발기를 사용하여 건조하고 상승온도 2℃/min의 조건으로 최종 400℃에서 2시간 동안 소성하였다. 그 결과 산화철 담체 중량을 기분으로 니켈 1 중량%와 몰리브데늄 4.5 중량%가 담지된 촉매를 제조하였으며, 이하 '1%Ni-4.5%Mo/Fe2O3'촉매로 명명한다.
To prepare this catalyst, 5 g of Fe 2 O 3 (Sigma-Aldrich) was added to 50 mL of distilled water and stirred for 1 hour to prepare a carrier solution. 0.25 g of Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O as a nickel precursor and 0.43 g of (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O as a molybdenum precursor were added to 10 mL of distilled water in a separate vessel and stirred to prepare a precursor solution . The carrier solution prepared above and the precursor solution were mixed and stirred for 1 hour, dried using a rotary evaporator, and finally calcined at 400 ° C for 2 hours under the condition of a rising temperature of 2 ° C / min. As a result, a catalyst having 1 wt% of nickel and 4.5 wt% of molybdenum supported on the basis of the weight of the iron oxide carrier was prepared, which is hereinafter referred to as '1% Ni-4.5% Mo / Fe 2 O 3 ' catalyst.

[실험예]
[Experimental Example]

본 실험예에서 사용된 중질유는 감압잔사유이며, 감압잔사유의 조성 및 물성은 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.The heavy oil used in this experiment is a vacuum residue, and the composition and physical properties of the vacuum residue are summarized in Table 1 below.

구 분division 감압잔사유의 조성 및 물성Composition and Properties of Vacuum Residue

원소분석


Elemental analysis
CC 84 중량%84 wt%
HH 10.71 중량%10.71 wt% SS 4.84 중량%4.84 wt% NN 0.14 중량%0.14 wt% 기타Other 0.31 중량%0.31 wt% 합 계Sum 100 중량%100 wt% H/C 몰분율H / C mole fraction 1.451.45
금속성분 분석
(ICP analysis)

Metal analysis
(ICP analysis)
NiNi 36.4 ppm36.4 ppm
VV 151 ppm151 ppm FeFe 38.3 ppm38.3 ppm CaCa 25 ppm25 ppm SiSi 198 ppm198 ppm
SARA 분석
(TLC-FID analysis)

SARA analysis
(TLC-FID analysis)
SaturateSaturate 4 중량%4 wt%
AromaticAromatic 61 중량%61 wt% ResinResin 18 중량%18 wt% AsphalteneAsphaltene 17 중량%17 wt% 합 계Sum 100 중량%100 wt%


분별증류



Fractional distillation
상온 내지 150℃Room temperature to 150 ° C 0.05 중량%0.05 wt%
150∼220℃150-220 C 0.01 중량%0.01 wt% 220∼343℃220 to 343 DEG C 4.59 중량%4.59 wt% 343∼450℃343-450 DEG C 45.82 중량%45.82 wt% 450∼550℃450 to 550 DEG C 34.06 중량%34.06 wt% 550∼900℃550 to 900 DEG C 2.01 중량%2.01 wt% 잔유Residue 13.46 중량%13.46 wt% 합 계Sum 100 중량%100 wt%

실험예 1. 수첨분해 반응온도에 따른 생성물의 수율 변화Experimental Example 1. The yield change of the product according to the hydrocracking reaction temperature

상기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 이루는 감압잔사유는 390∼460℃ 반응온도, 수소 압력 70 bar, 교반 속도 600 RPM의 조건에서 2시간동안 수첨분해반응을 수행하였다, 그 결과 생성된 고체, 액체, 기체의 수율과 감압잔사유의 전환율을 도 1에 정리하여 나타내었다. 또한, 얻어진 생성물에 대한 SARA 분석 결과는 하기 표 2에 나타내었다. The hydrotreating reaction was carried out at a reaction temperature of 390 to 460 ° C., a hydrogen pressure of 70 bar, and a stirring speed of 600 RPM for 2 hours. The resultant solid, liquid, The yield of gas and the conversion ratio of decompression residual oil are summarized in FIG. The SARA analysis results for the obtained products are shown in Table 2 below.


촉매

catalyst
반응조건Reaction conditions 생성물의 SARA 함량(%)SARA content of product (%)
온도
(℃)
Temperature
(° C)
초기압력
(bar)
Initial pressure
(bar)
시간
(h)
time
(h)
성상Appearance SaturateSaturate AromaticAromatic ResinResin AsphalteneAsphaltene


무촉매


Non-catalyst
390390 7070 22 액체Liquid 1212 4949 1414 2424
고체solid N/DN / D N/DN / D N/DN / D N/DN / D 420420 7070 22 액체Liquid 2020 7474 44 N/DN / D 고체solid 55 6868 1212 1414 460460 7070 22 액체Liquid 77 8686 66 N/DN / D 고체solid N/DN / D 7070 2323 N/DN / D
1Ni-4.5Mo/Goe
(실시예 1)

1Ni-4.5Mo / Goe
(Example 1)
390390 7070 22 액체Liquid 1818 6060 1212 88
고체solid N/DN / D N/DN / D N/DN / D N/DN / D 420420 7070 22 액체Liquid 2424 6767 77 N/DN / D 고체solid 44 4141 1717 3636 460460 7070 22 액체Liquid 1515 8080 55 N/DN / D 고체solid 33 8383 1010 22

상기 표 2의 SARA 분석결과에 의하면, 온도조건이 동일한 경우 촉매반응이 비 촉매반응에 비교하여 Saturate 생성물의 함량이 상대적으로 높았으며, 그 중 반응온도 420℃의 조건에서 수행된 수첨분해반응의 생성물이 가장 Saturate 생성물의 함량이 많은 것으로 확인되었다. 이는 420℃의 반응온도가 저비점의 액상생성물의 수율과 함량으로 미루어 볼 때 가장 최적화 할 수 있는 온도임을 알 수 있다.According to the results of the SARA analysis in Table 2, when the temperature conditions were the same, the content of the saturate product was relatively higher in the catalytic reaction than in the non-catalytic reaction, and the product of the hydrocracking reaction It was confirmed that the most Saturate product content was high. It can be seen that the reaction temperature of 420 ° C is the most optimal temperature in view of the yield and content of the liquid product having a low boiling point.

또한, 도 1에는 촉매조건 또는 비촉매 조건에서 수첨분해반응을 수행할 때 반응온도 변화에 따른 전환율과 각각의 생성물의 수율 변화를 비교하여 나타내었다. 도 1에 의하면, 비 촉매조건과 촉매조건의 반응은 반응온도 390℃에서 공통적으로 액체 생성물로 전환되지 않고 고체 생성물로만 전환되었다. 그리고, 반응온도를 400℃ 이상으로 승온시켰을 때 액체 생성물의 수율이 증대되었다. 특히 촉매조건은 비촉매 조건에 비교하여 액체 생성물의 수율이 보다 우수한 것으로 확인되었다. 예를 들면 촉매조건에서 420℃로 승온시켰을 때 전환율의 향상은 물론이고 액체 생성물의 수율이 62%까지 증가하는 경향을 보였으며, 460℃에서는 액체 생성물의 수율이 53%로 다소 감소하는 경향을 나타내었으며 고체 생성물로의 전환도 늘어났다.
In addition, FIG. 1 shows conversion rates and yield changes of the respective products when the hydrocracking reaction is carried out under catalytic or non-catalytic conditions. According to Fig. 1, the reaction between non-catalytic and catalytic conditions was not converted to a liquid product at a reaction temperature of 390 캜, but was converted to a solid product only. When the reaction temperature was raised to 400 ° C or higher, the yield of the liquid product was increased. In particular, the catalyst conditions were found to be superior to the non-catalytic conditions in the yield of liquid product. For example, when the temperature was elevated to 420 ° C. under the catalytic condition, the conversion of the liquid product was increased to 62%, and the yield of the liquid product tended to decrease to 53% at 460 ° C. And the conversion to solid products was also increased.

실험예 2. 반응시간별 온도변화에 따른 생성물의 수율 변화Experimental Example 2. Variation of Product Yield According to Temperature Change by Reaction Time

상기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 이루는 감압잔사유는 410∼460℃ 반응온도, 수소 압력 70 bar, 교반 속도 600 RPM의 조건에서 상기 실시예 1에서 제조된 촉매(1Ni-4.5Mo/Goe) 하에서 1∼6시간 동안 수첨분해반응을 수행하였다, 그 결과 생성된 고체, 액체, 기체 생성물의 수율과 감압잔사유의 전환율을 도 2에 정리하여 나타내었다. 또한, 얻어진 생성물에 대한 SARA 분석 결과는 하기 표 3에 나타내었다. The reduced-pressure residues having the composition shown in Table 1 were prepared under the conditions of a reaction temperature of 410 to 460 ° C, a hydrogen pressure of 70 bar, and a stirring speed of 600 RPM under the conditions of the catalyst (1Ni-4.5Mo / Goe) The hydrocracking reaction was carried out for 6 hours. As a result, the yields of the resulting solid, liquid and gaseous products and the conversions of the reduced pressure residues were summarized in FIG. The SARA analysis results for the obtained products are shown in Table 3 below.

반응조건
(촉매: 1Ni-4.5Mo/Goe)
Reaction conditions
(Catalyst: 1Ni-4.5Mo / Goe)
생성물의 SARA 함량 (%)SARA content of product (%)
성상Appearance SaturateSaturate AromaticAromatic ResinResin AsphalteneAsphaltene 단일단계: 410℃, 70bar, 6시간 Single stage: 410 ° C, 70 bar, 6 hours 액체Liquid 2727 6464 77 N/DN / D 고체solid 66 4040 1515 3737 단일단계: 420℃, 70bar, 2시간Single step: 420 ° C, 70 bar, 2 hours 액체Liquid 2424 6767 77 N/DN / D 고체solid 44 4141 1717 36.0336.03 단일단계: 460℃, 70bar, 2시간Single stage: 460 ° C, 70 bar, 2 hours 액체Liquid 1515 8080 55 N/DN / D 고체solid 33 8383 1010 22 제1구간: 410℃, 70bar, 2.5시간
제2구간: 430℃, 70bar, 1시간
First section: 410 DEG C, 70 bar, 2.5 hours
Second section: 430 ° C, 70 bar, 1 hour
액체Liquid 2626 6767 55 N/DN / D
고체solid 55 5050 1818 2626

상기 표 3의 SARA 분석결과에 의하면, 단일 온도구간 또는 2단계 온도구간으로 구분에서 수첨분해 반응을 수행하더라도 Saturate, Aromatic, Resin, Asphaltene의 함량비는 거의 비슷한 결과를 나타내고 있다. 다만, 2단계 온도구간으로 구분에서 온도를 조절하면서 반응을 수행한 경우 410℃ 단일 온도조건의 반응에 비교하여 반응시간을 크게 단축시키는 효과가 있고, 460℃ 단일 온도조건의 반응에 비교하여 Saturate의 함량을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the results of SARA analysis in Table 3, the content ratio of Saturate, Aromatic, Resin, and Asphaltene shows almost the same result even when the hydrocracking reaction is performed in a single temperature range or two temperature ranges. However, when the reaction was carried out while controlling the temperature in the two-step temperature range, the reaction time was significantly shortened compared with the case of the single temperature condition of 410 ° C, and compared with the reaction at the single temperature condition of 460 ° C, There is an effect that the content can be increased.

또한, 도 2에는 단일 온도 또는 2단계 온도 조건에서 수첨분해 반응을 수행하였을 때의 전환율과 각각의 생성물의 수율 변화를 비교하여 나타내었다. 도 2에 의하면, 2단계로 온도조건을 조절하여 반응을 수행한 경우 단일 온도조건에 비교하여 액체 생성물의 수율이 향상되는 효과가 있음을 확인할 수 있다. 즉, 전환율에 있어서는 전환율이 72±5%로서 단일 온도 또는 2단계 온도 조건에서 유사한 결과를 나타내었고, 기체 생성물의 수율도 10±2%로서 유사하였다. 그러나, 액체 생성물의 수율에 있어서는 2단계로 온도조건을 조절하여 반응을 수행한 경우 70%로 높았으나, 단일 온도 조건에서 반응을 수행한 경우는 60% 정도로 상대적으로 낮음을 확인할 수 있다.
FIG. 2 shows the conversion rates and the yield changes of the respective products when the hydrocracking reaction is performed under a single temperature or two temperature conditions. FIG. 2 shows that when the reaction is performed by adjusting the temperature condition in two steps, the yield of the liquid product is improved as compared with the single temperature condition. In other words, the conversion rate was 72 ± 5%, which showed similar results at the single temperature or two temperature condition and the gas product yield was similar to 10 ± 2%. However, the yield of the liquid product was 70% higher in the case of performing the reaction under the control of the temperature in the two steps, but it was relatively low in the case of performing the reaction in the single temperature condition.

실험예 3. 촉매에 따른 생성물의 수율 변화EXPERIMENTAL EXAMPLE 3: Yield Change of Product by Catalyst

촉매에 따른 수첨분해 효능을 비교하기 위하여, 상기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성을 이루는 감압잔사유는 450℃ 반응온도, 수소 압력 70 bar, 교반 속도 600 RPM, 반응시간 2시간의 조건에서 수첨분해를 수행하였다. 각 촉매 하에서의 반응결과로 생성된 고체, 액체, 기체의 수율과 감압잔사유의 전환율은 하기 표 4에 정리하여 나타내었다. In order to compare the hydrocracking efficiency according to the catalyst, the decompression residue oil having the composition shown in Table 2 was hydrolyzed under the conditions of a reaction temperature of 450 ° C, a hydrogen pressure of 70 bar, a stirring speed of 600 RPM, and a reaction time of 2 hours Respectively. The yields of solid, liquid, and gas produced as a result of the reaction under each catalyst and conversion ratios of reduced pressure residues are summarized in Table 4 below.

촉매catalyst 전환율(%)Conversion Rate (%) 생성물의 수율(%)Yield of product (%) 고체solid 액체Liquid 기체gas 1%Ni-4.5%Mo/Goe
(실시예 1)
1% Ni-4.5% Mo / Goe
(Example 1)
7777 2929 5353 2020
3%Ni-7.5%Mo/Goe
(실시예 2)
3% Ni-7.5% Mo / Goe
(Example 2)
7878 2424 5656 1919
1%Ni-4.5%Mo/γ-Al2O3
(비교예 1)
1% Ni-4.5% Mo / γ-Al 2 O 3
(Comparative Example 1)
7777 2222 4848 2626
1%Ni-4.5%Mo/Fe2O3
(비교예 2)
1% Ni-4.5% Mo / Fe 2 O 3
(Comparative Example 2)
6262 3838 4141 2424
GoethiteGoethite 6868 3232 4747 2222 무촉매Non-catalyst 6969 3030 3838 3131

상기 표 4의 결과에 의하면, 전환율만 비교했을 때는 본 발명의 고에타이트 담지촉매(실시예 1, 2)는 알루미나 담지촉매(비교예 1)와 거의 대등한 결과를 나타내고 있고, 산화철 담지촉매(비교예 2)에 비교하여서는 우수함을 알 수 있다. 그러나, 액체 생성물을 비교하였을 때는 본 발명의 고에타이트 담지촉매(실시예 1, 2)가 알루미나 담지촉매(비교예 1)에 비교하여 현격하게 우수하다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명이 목적하는 액체 생성물을 고수율로 제조하는 수첨분해 반응을 수행하는데 있어, (Ni,Mo)/Goe 촉매가 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
According to the results shown in Table 4, when the conversion ratios alone were compared, the results of the gelatite supported catalysts of the present invention (Examples 1 and 2) were almost equivalent to those of the alumina supported catalyst (Comparative Example 1) Comparative Example 2). However, when the liquid products are compared, it can be seen that the gelatite supported catalyst of the present invention (Examples 1 and 2) is significantly superior to the alumina supported catalyst (Comparative Example 1). Therefore, it can be confirmed that the (Ni, Mo) / Goe catalyst is suitable for carrying out the hydrocracking reaction in which the present invention produces the desired liquid product at a high yield.

실험예 4. 액체 생성물의 비점 분포Experimental Example 4. Bottom Distribution of Liquid Product

상기 실험예 3의 방법으로 수첨분해를 수행하였다. 각 촉매반응을 수행하여 얻는 액체 생성물을 모아서 비점(boiling point) 분포를 비교하기 위하여 TGA 분석한 결과와 SARA 분석한 결과는 는 하기 표 5에 나타내었다. Hydrogenolysis was carried out by the method of Experimental Example 3 above. The results of the TGA analysis and the SARA analysis to compare the boiling point distribution obtained by collecting the liquid products obtained by carrying out the respective catalytic reactions are shown in Table 5 below.

촉매catalyst 액체 생성물의 비점 분포Non-point distribution of liquid product 액체 생성물의 SARA 함량 (%)SARA content of liquid product (%) 상온∼220℃Room temperature ~ 220 ℃ 220∼990℃220-990C SaturateSaturate AromaticAromatic ResinResin AsphalteneAsphaltene 1%Ni-4.5%Mo/Goe
(실시예 1)
1% Ni-4.5% Mo / Goe
(Example 1)
8686 1414 1515 8080 55 N/DN / D
3%Ni-7.5%Mo/Goe
(실시예 2)
3% Ni-7.5% Mo / Goe
(Example 2)
7373 2727 13 13 8585 22 N/DN / D
1%Ni-4.5%Mo/γ-Al2O3
(비교예 1)
1% Ni-4.5% Mo / γ-Al 2 O 3
(Comparative Example 1)
6464 3636 1010 8484 66 N/DN / D
1%Ni-4.5%Mo/Fe2O3
(비교예 2)
1% Ni-4.5% Mo / Fe 2 O 3
(Comparative Example 2)
6969 3131 99 8888 33 N/DN / D
GoethiteGoethite 6161 3939 88 8686 66 N/DN / D 무촉매Non-catalyst 6262 3838 99 8585 66 N/DN / D

상기 표 5에 의하면, 본 발명의 고에타이트 담지촉매(실시예 1, 2)를 사용하여 얻은 액체 생성물은 저비점 물질의 함량이 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 각 촉매반응을 수행하여 얻는 액체 생성물을 SARA 분석한 결과로서 본 발명의 고에타이트 담지촉매(실시예 1, 2)를 사용하여 얻은 액체 생성물은 Saturate의 함량이 다른 촉매에 비교하여 상대적으로 높음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명이 목적하는 나프타와 휘발유 또는 디젤과 같은 저비점 물질을 제조하기 위한 수첨분해용 촉매로서는 (Ni,Mo)/Goe 촉매가 적합하다는 것을 확인할 수 있다.According to the above Table 5, it can be seen that the liquid product obtained by using the support of the present invention of the present invention (Examples 1 and 2) has a high content of the low boiling point substance. As a result of SARA analysis of the liquid product obtained by carrying out each catalytic reaction, it was found that the liquid product obtained by using the support of the present invention of the present invention (Examples 1 and 2) High. Therefore, it can be confirmed that the (Ni, Mo) / Goe catalyst is suitable as a catalyst for hydrolysis to produce a target naphtha and a low boiling point substance such as gasoline or diesel.

Claims (8)

고에타이트(Goethite) 담체에 활성금속으로 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있으며, 중질유로부터 비점이 상온 내지 220℃인 액체 생성물을 제조하는, 중질유 개질용 수첨분해 촉매.
A hydrocracking catalyst for reforming a heavy oil, wherein a Goethite carrier is loaded with nickel and molybdenum as an active metal and a liquid product having a boiling point of from room temperature to 220 ° C is obtained from the heavy oil.
제 1 항에 있어서,
촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼5 중량%와 몰리브데늄 3∼10 중량%가 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 중질유 개질용 수첨분해 촉매.
The method according to claim 1,
A catalyst for reforming a heavy oil reforming catalyst characterized by comprising 1 to 5 wt% of nickel and 3 to 10 wt% of molybdenum based on the total weight of the catalyst.
ⅰ)철 전구체를 물에 용해시켜 제조된 철 수용액을 pH 10 내지 12로 조절하여 젤(Gel)을 생성하는 과정;
ⅱ)생성된 젤(Gel)을 50∼80℃에서 숙성하고 여과 및 세척한 후에 100∼120℃에서 건조하여 고에타이트(Goethite)를 수득하는 과정;
ⅲ)증류수에서 고에타이트(Goethite), 니켈 전구체 및 몰리브데늄 전구체를 혼합 교반한 후에 건조하여, 고에타이트(Goethite) 담체에 니켈과 몰리브데늄이 담지되어 있는 촉매를 제조하는 과정; 및
ⅳ)촉매를 350∼450℃에서 소성하는 과정;
을 포함하는 청구항 제 1 항의 중질유 개질용 수첨분해 촉매의 제조방법.
I) a step of preparing a gel by adjusting an iron aqueous solution prepared by dissolving an iron precursor in water to a pH of 10 to 12;
(Ii) aging the resulting gel at 50 to 80 DEG C, filtering and washing, and then drying at 100 to 120 DEG C to obtain Goethite;
(Iii) preparing a catalyst in which Goethite, a nickel precursor, and a molybdenum precursor are mixed and stirred in distilled water and then dried to produce a catalyst in which nickel and molybdenum are carried on a Goethite carrier; And
Iv) calcining the catalyst at 350 to 450 占 폚;
Of claim 1, comprising the steps of:
제 3 항에 있어서,
상기 촉매 전체 중량을 기준으로 니켈 1∼5 중량%와 몰리브데늄 3∼10 중량%가 담지되어 촉매를 제조하는 것을 특징으로 하는 중질유 개질용 수첨분해 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the catalyst is prepared by supporting 1 to 5 wt% of nickel and 3 to 10 wt% of molybdenum based on the total weight of the catalyst.
청구항 제 1 항 또는 제 2 항에서 정의된 촉매 존재 하에서 수행하는 중질유의 수첨분해 방법.
A process for hydrocracking a heavy oil which is carried out in the presence of a catalyst as defined in claim 1 or 2.
제 5 항에 있어서,
상기 수첨분해는 400∼450℃ 온도 및 초기 수소압력 5∼10 MPa 조건하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 중질유의 수첨분해 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the hydrogenolysis is carried out at a temperature of 400 to 450 DEG C and an initial hydrogen pressure of 5 to 10 MPa.
제 6 항에 있어서,
상기 수첨분해는 상온으로부터 온도구배를 두어 승온 시키면서 진행하되, 온도상승구간과 온도유지구간을 2회 반복하면서 승온시키며, 제1유지구간의 온도가 400∼420℃이고, 제1유지구간과 제2유지구간 사이의 온도 차이가 10 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 중질유의 수첨분해 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the temperature of the first holding section is 400 to 420 DEG C, and the temperature of the first holding section and the temperature of the second holding section are increased by repeating the temperature rising section and the temperature holding section twice, And the temperature difference between the holding intervals is 10 to 30 占 폚.
제 7 항에 있어서,
상기 온도상승구간에서의 승온속도는 3 ∼ 20 ℃/min 범위를 유지하는 것을 특징으로 하는 중질유의 수첨분해 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the temperature raising rate in the temperature rising period is maintained in the range of 3 to 20 占 폚 / min.
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