KR19980702741A - Catalyst composition, and its use in hydrocarbon conversion processes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제올라이트 Y 와 실질적으로 동일한 구조, 2.485 nm 이하의 단위 셀 상수 (a0) 및 직경이 2 내지 60 nm 의 범위인 메소포어에 함유된 0.05 ml/g 이상의 메소포어 체적을 갖는 분자체, 및 결합제를 포함하고, 여기에서 단위 셀 상수 (a0) 와 메소포어 체적 간의 관계는 표 1 에 정위된 바와 같은 촉매 조성물 및 그것을 이용한 탄화수소 전환 방법을 제공한다.The present invention provides a molecular sieve having substantially the same structure as zeolite Y, a unit cell constant (a 0 ) of 2.485 nm or less and a mesopore volume of 0.05 ml / g or more contained in mesopores in the range of 2 to 60 nm in diameter, And a binder, wherein the relationship between the unit cell constant (a 0 ) and the mesopore volume provides a catalyst composition as defined in Table 1 and a hydrocarbon conversion method using the same.
Description
본 발명은 촉매 조성물 및 그것을 이용한 탄화수소 전환 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst composition and a hydrocarbon conversion method using the same.
석유 산업에서는 많은 탄화수소 전환 방법이 제올라이트(Zeolite) Y 기재 촉매 조성물을 사용하여 수행된다. 제올라이트 Y 는 감소된 단위 셀 상수 (a0) 및 증가된 알루미나에 대한 실리카 몰비를 갖도록 하는 그것의 제조 과정 중의 특정 안정화 및/또는 탈알루미늄 반응 단계를 매우 자주 수행한다. 그 안정화된 제올라이트는 합성 제올라이트 Y 와 마찬가지로, 직경이 2 nm 초과인 세공이 비교적 거의 없어서, 한정된 메스포어 체적을 가진다 (메스포어는 전형적으로 2 내지 60 nm 의 범위를 갖는 직경을 가진다).In the petroleum industry many hydrocarbon conversion processes are carried out using Zeolite Y based catalyst compositions. Zeolite Y very often performs certain stabilization and / or dealumination reaction steps during its preparation to have reduced unit cell constant (a 0 ) and increased silica molar ratio to alumina. The stabilized zeolites, like synthetic zeolites Y, have relatively few pores greater than 2 nm in diameter, so they have a finite mespore volume (the mespores typically have diameters ranging from 2 to 60 nm).
US-A-5 354 452 에는 알루미나에 대한 실리카의 몰 비가 6 내지 20 인 초안정성 Y 제올라이트와, 알루미나에 대한 실리카의 몰 비가 18 이상이고, 단위 셀 상수 (a0) 가 2.420 내지 2.448 nm (24.20 내지 24.48 Å) 인 수퍼초안정성 Y 제올라이트를 1000 내지 1200 F°에서 스팀으로 열수 처리한 후, 140 내지 220 F°에서 산 처리한다. 열수처리한 제올라이트는 단위 셀 상수 (a0) 가 전형적으로 2.427 내지 2.439 nm (24.27 내지 24.39 Å) 의 범위를 가지고, 10 내지 60 nm (100 내지 600 Å) 의 직경을 갖는 메소포어에 함유된 2차 세공 체적이 0.09 내지 0.13 ml/g 이고, 총 세공 체적이 0.16 내지 0.20 ml/g 임을 특징으로 하는 반면, 산성화, 열수 처리한 제올라이트는 단위 셀 상수 (a0) 가 전형적으로 2.405 내지 2.418 nm (24.05 내지 24.18 Å) 의 범위를 가지고, 10 내지 60 nm (100 내지 600 Å) 의 직경을 갖는 메소포어에 함유된 2차 세공 체적이 0.11 내지 0.14 ml/g 이고, 총 세공 체적이 0.16 내지 0.25 ml/g 임을 특징으로 한다.US-A-5 354 452 has a super stable Y zeolite having a molar ratio of silica to alumina of 6 to 20, a molar ratio of silica to alumina of 18 or more, and a unit cell constant (a 0 ) of 2.420 to 2.448 nm (24.20). Super-stable Y zeolites from 24 to 48.48 kPa) are hydrothermally treated with steam at 1000 to 1200 F ° and then acid treated at 140 to 220 F °. Hydrothermally treated zeolites have a unit cell constant (a 0 ) typically in the range of 2.427 to 2.439 nm (24.27 to 24.39 mm 3) and in mesopores having a diameter of 10 to 60 nm (100 to 600 mm 3). While the primary pore volume is from 0.09 to 0.13 ml / g and the total pore volume is from 0.16 to 0.20 ml / g, acidified, hydrothermally treated zeolites typically have a unit cell constant (a 0 ) of 2.405 to 2.418 nm ( Secondary pore volume contained in mesopores having a range of 24.05 to 24.18 mm 3) and having a diameter of 10 to 60 nm (100 to 600 mm 3) from 0.11 to 0.14 ml / g, with a total pore volume of 0.16 to 0.25 ml / g.
이제 놀랍게도 예로서, 고수율 및 고선택성으로 목적 생성물을 생성하기 위해 촉매 분해(cracking) 또는 히드로분해로써 탄화수소 오일의 전환에 유익하게 사용가능한, 더욱 큰 메소포어 체적을 갖는 특정 'Y형' 분자체를 갖는 촉매 조성물의 제조가 가능함이 밝혀졌다.Certainly 'Y-type' molecular sieves with larger mesopore volumes, which are now surprisingly useful for the conversion of hydrocarbon oils by catalytic cracking or hydrolysis to produce the desired product in high yield and high selectivity, for example. It has been found that preparation of catalyst compositions having
본 발명에 따라, 제올라이트 Y 와 실질적으로 동일한 구조, 2.485 nm 이하의 단위 셀 상수 (a0) 및 직경이 2 내지 60 nm 의 범위인 메소포어에 함유된 0.05 ml/g 이상의 메소포어 체적을 갖는 분자체, 및 결합제를 포함하는 촉매 조성물을 제공하고, 상기에서 단위 셀 상수 (a0) 와 메소포어 체적 간의 관계는 아래와 같다.According to the present invention, a powder having substantially the same structure as zeolite Y, a unit cell constant (a 0 ) of 2.485 nm or less and a mesopore volume of 0.05 ml / g or more contained in mesopores in the range of 2 to 60 nm in diameter. It provides a catalyst composition comprising itself and a binder, wherein the relationship between the unit cell constant (a 0 ) and the mesopore volume is as follows.
단위 셀 상수 (nm) 메소포어 체적 (ml/g)Unit cell constant (nm) Mesopore volume (ml / g)
2.485 ≥ a0≥ 2.460 ≥ 0.052.485 ≥ a 0 ≥ 2.460 ≥ 0.05
2.460 ≥ a0≥ 2.450 ≥ 0.182.460 ≥ a 0 ≥ 2.450 ≥ 0.18
2.450 ≥ a0≥ 2.427 ≥ 0.232.450 ≥ a 0 ≥ 2.427 ≥ 0.23
2.427 ≥ a0≥ 0.262.427 ≥ a 0 ≥ 0.26
본 발명의 촉매 조성물에 사용된 분자체는 실질적으로 제올라이트 Y 와 동일한 구조를 갖는 것으로 정의한다. 그 정의는 제올라이트 Y 그 자체 뿐만 아니라, 알루미늄 이온 비율을 철, 티타늄, 갈륨, 틴, 크로늄 또는 스칸듐 이온과 같은 다른 금속 이온으로 대체한 - 그러나 그 구조는 X-선 결정학으로 결정되는 바와 같이 제올라이트 Y 와 상당히 상이한 것은 아니다- 변형 제올라이트 Y 로부터 유도된 분자체도 포함한다. 적당한 철- 및/또는 티타늄-변형 제올라이트 Y 의 예는 미국 특허 제 5 176 817 호 및 제 5 271 761 호에 공개되어 있고, 적당한 크로늄- 및/또는 틴-변형 제올라이트 Y 의 예는 EP-A-321 177 에 공개되어 있다.The molecular sieve used in the catalyst composition of the present invention is defined as having substantially the same structure as zeolite Y. The definition is not only the zeolite Y itself, but the replacement of the aluminum ion ratio with other metal ions such as iron, titanium, gallium, tin, chromium or scandium ions-but the structure is determined by X-ray crystallography It is not significantly different from Y-also includes molecular sieves derived from modified zeolite Y. Examples of suitable iron- and / or titanium-modified zeolites Y are disclosed in US Pat. Nos. 5 176 817 and 5 271 761, examples of suitable chromium- and / or tin-modified zeolites Y are EP-A. -321 is published at 177.
그러나 본 발명의 촉매 조성물에 사용되는 분자체는 Robert E. Krieger 출판사 발행, Donald W. Breck의 Zeolite Molecular Sieves (Structure, Chemistry and Use) (1984) 및 미국 특허 제 3 506 400 호, 제 3 671 191 호, 제 3 808 326 호, 제 3 929 672 호 및 제 5 242 677 호에 기재된 바대로 제올라이트 Y 그 자체에서 유도된 것이 바람직하다.However, molecular sieves used in the catalyst compositions of the present invention are published by Robert E. Krieger, Zeolite Molecular Sieves (Structure, Chemistry and Use) (1984) by Donald W. Breck, and U.S. Patent Nos. 3 506 400, 3 671 191 Preference is given to those derived from zeolite Y itself, as described in US Pat. Nos. 3,808,326, 3,929,672 and 5,242,677.
본 조성물에 사용되는 분자체에 있어 단위 셀 상수 (a0) 가 2.485 nm (24.85 Å) 이하 (≤), 바람직하게는 2.460 nm (24.60 Å) 이하 (≤), 예로서 2.427 내지 2.485 nm (24.27 Å 내지 24.85 Å) 의 범위, 바람직하게는 2.427 내지 2.460 nm (24.27 Å 내지 24.60 Å) 의 범위를 갖는다. 유리하게는 분자체에 있어 단위 셀 상수 (a0) 가 2.440 nm (24.40 Å) 이하, 예로서 2.427 내지 2.440 nm (24.27 Å 내지 24.40 Å) 의 범위, 또는 2.450 내지 2.460 nm (24.50 Å 내지 24.60 Å) 의 범위를 갖는다.In the molecular sieve used in the composition, the unit cell constant (a 0 ) is 2.485 nm (24.85 kV) or less (≤), preferably 2.460 nm (24.60 kPa) or less (≤), for example 2.427 to 2.485 nm (24.27). It has a range of VII to 24.85 Hz, preferably 2.427 to 2.460 nm (24.27 Hz to 24.60 Hz). Advantageously, for molecular sieves, the unit cell constant (a 0 ) is no greater than 2.440 nm (24.40 kPa), such as in the range of 2.427-2.440 nm (24.27 kPa-24.40 kPa), or 2.450-2.460 nm (24.50 kPa-24.60 kPa). ) Has a range of.
2 내지 60 nm 의 직경을 갖는 메소포어에 함유되어 있을 때의 분자체의 메소포어 체적은 단위 셀 상수 (a0) 에 따라 변화한다. 단위 셀 상수 (a0) 와 메소포어 체적 간의 관계는 아래와 같다.The mesopore volume of the molecular sieve when contained in mesopores having a diameter of 2 to 60 nm changes according to the unit cell constant (a 0 ). The relationship between the unit cell constant (a 0 ) and the mesopore volume is as follows.
단위 셀 상수 (nm) 메소포어 체적 (ml/g)Unit cell constant (nm) Mesopore volume (ml / g)
2.485 ≥ a0≥ 2.460 ≥ 0.052.485 ≥ a 0 ≥ 2.460 ≥ 0.05
2.460 ≥ a0≥ 2.450 ≥ 0.182.460 ≥ a 0 ≥ 2.450 ≥ 0.18
2.450 ≥ a0≥ 2.427 ≥ 0.232.450 ≥ a 0 ≥ 2.427 ≥ 0.23
2.427 ≥ a0≥ 0.262.427 ≥ a 0 ≥ 0.26
분자체에 있어 메소포어 체적이 0.8 ml/g 이하, 예로서 0.05, 바람직하게는 0.18, 더욱 바람직하게는 0.23, 더욱 더 바람직하게는 0.26, 유리하게는 0.3 및 특히 0.4 ml/g 내지 0.6 ml/g , 특히 0.8 ml/g 이다.The mesopore volume in the molecular sieve is 0.8 ml / g or less, for example 0.05, preferably 0.18, more preferably 0.23, even more preferably 0.26, advantageously 0.3 and especially 0.4 ml / g to 0.6 ml / g, in particular 0.8 ml / g.
본 발명에 유용한 분자체는, 상기한 바와 같이 제올라이트 Y 또는 변형 제올라이트 Y를, 제올라이트에 2 내지 60 nm 의 범위의 직경을 갖는 메소포어로 된 메소포어 체적을 제공하기에 충분한 시간 동안 대기압에서 용액의 비점을 초과하는 온도에서, 하나 이상의 염, 산, 염기 및/또는 수용성 유기 화합물이 용해되어 있는 수용액과 열수 접촉시키는 열수 처리하여 제조한다. 열수 처리 종결 시에, 생성물을 분리하고, 세정 (탈이온수 또는 산, 예로서 질산 용액을 사용함) 하고, 회수한다. 그 처리로 수득한 생성물은 일반적으로 단위 셀 크기 (단위 셀 상수)를 가지고, 알루미나에 대한 실리카 몰비가 출발 물질 제올라이트와 유사하다. 그러나, 원한다면 생성물에 당 분야에 공지된 바와 같은 부가적인 안정화 및/또는 탈알루미나 처리를 행하여, 단위 셀 크기 및/또는 알루미나에 대한 실리카 몰비를 변화시킨다.Molecular sieves useful in the present invention may be prepared by treating the zeolite Y or modified zeolite Y as described above with a solution at atmospheric pressure for a time sufficient to provide the mesopore volume of mesopore with a diameter in the range of 2 to 60 nm. At a temperature above the boiling point, it is prepared by hydrothermal treatment in which hydrothermal contact is made with an aqueous solution in which at least one salt, acid, base and / or water-soluble organic compound is dissolved. At the end of the hydrothermal treatment, the product is separated, washed (using deionized water or an acid such as nitric acid solution) and recovered. The product obtained by the treatment generally has a unit cell size (unit cell constant), and the silica molar ratio to alumina is similar to the starting material zeolite. However, if desired, the product is subjected to additional stabilization and / or dealumina treatment as known in the art to vary the unit cell size and / or silica molar ratio to alumina.
열수 처리 수용액의 제조에 있어서, 사용가능한 염의 예로는 알루미늄, 알칼리 금속 (예 : 나트륨 및 칼륨) 및, 강·약산, 유·무기산의 알칼리 토금속 염 (예 : 질산 및 염산)을 들 수 있고, 사용가능한 산의 예로는 아세트산 및 포름산과 같은 약 유기산을 비롯하여 질산 및 염산과 같은 강 무기산을 들 수 있으며, 사용가능한 염기의 예로는 4 차 암모늄 히드록시드, 아민 착물 및 피리디늄 염과 같은 유기 염기오 함께 암모늄, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 히드록시드와 같은 무기 염기를 들 수 있고, 사용가능한 수용성 유기 화합물의 예로는 C1- C6알콜 및 에테르를 들 수 있다. 출발 물질 제올라이트와 접촉된 수용액의 농도 및 양을 조정하여, 건조 중량을 기준으로 제올라이트 당 용해된 용질 0.1 중량부 (pbw)를 수득한다.In the preparation of aqueous hydrothermal treatment solutions, examples of the salts that can be used include aluminum, alkali metals (e.g. sodium and potassium), and alkaline earth metal salts (e.g. nitric acid and hydrochloric acid) of strong, weak, organic and inorganic acids. Examples of possible acids include weak organic acids such as acetic acid and formic acid, as well as strong inorganic acids such as nitric acid and hydrochloric acid, and examples of bases that can be used include organic bases such as quaternary ammonium hydroxide, amine complexes and pyridinium salts. Together are inorganic bases such as ammonium, alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, and examples of water-soluble organic compounds that can be used include C 1 -C 6 alcohols and ethers. The concentration and amount of the aqueous solution contacted with the starting material zeolite are adjusted to obtain 0.1 parts by weight (pbw) of the solute dissolved per zeolite based on the dry weight.
열수 처리 수용액의 pH 는 3 내지 10 으로 변화하고, 처리되는 (변형) 제올라이트 Y 에 따라 다르며, 높은 또는 낮은 pH 가 바람직하다. 따라서 출발 물질 제올라이트가 2.450 내지 2.460 nm 의 단위 셀 상수 (a0) (2.460 nm ≥ a0≥ 2.450 nm) 를 가질 경우, 제올라이트에 접촉시키기 전에 용액의 pH를 4.5 내지 8 의 값으로 유지 또는 조정하는 것이 바람직하고, 출발 물질 제올라이트가 2.427 내지 2.450 nm 의 단위 셀 상수 (a0) (2.450 nm ≥ a0≥ 2.427 nm) 를 가질 경우, 용액의 pH 를 바람직하게 3 내지 8 로 유지 또는 조정하며, 출발 물질 제올라이트가 2.427 nm 이하의 단위 셀 상수 (a0) (2.427 nm ≥ a0) 를 가질 경우, 용액의 pH 를 바람직하게 3 내지 7 로 유지 또는 조정한다.The pH of the hydrothermal aqueous solution varies from 3 to 10 and depends on the (modified) zeolite Y to be treated, with a high or low pH being preferred. Thus, if the starting material zeolite has a unit cell constant (a 0 ) of 2.450 to 2.460 nm (2.460 nm ≥ a 0 ≥ 2.450 nm), the pH of the solution is maintained or adjusted to a value of 4.5 to 8 before contacting the zeolite. Preferably, when the starting material zeolite has a unit cell constant (a 0 ) (2.450 nm ≧ a 0 ≧ 2.427 nm) of 2.427 to 2.450 nm, the pH of the solution is preferably maintained or adjusted to 3 to 8 and starting If the material zeolite has a unit cell constant (a 0 ) of 2.427 nm or less (2.427 nm ≧ a 0 ), the pH of the solution is preferably maintained or adjusted to 3-7.
열수 처리 온도는 수용액의 비점을 초과해야 한다. 400 ℃ 이하의 온도를 사용한다해도, 110 또는 115 내지 250 ℃ 의 범위를 갖는 온도가 통상 만족스럽다. 140 내지 200 ℃ 의 범위를 갖는 온도를 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있다.The hydrothermal treatment temperature should exceed the boiling point of the aqueous solution. Even if a temperature of 400 ° C. or lower is used, a temperature having a range of 110 or 115 to 250 ° C. is usually satisfactory. Good results can be obtained by using a temperature in the range of 140 to 200 ° C.
처리 시간은 처리 온도와 반대의 관계를 가진다. 따라서 보다 높은 온도에서, 메소포어 체적을 증가시키기 위해서는 보다 짧은 시간이 필요하다. 처리 시간은 5 분 내지 24 시간으로 변화할 수 있으나, 통상 2 내지 12 시간의 범위를 가진다.Treatment time is inversely related to treatment temperature. Thus, at higher temperatures, a shorter time is needed to increase the mesopore volume. The treatment time can vary from 5 minutes to 24 hours, but usually ranges from 2 to 12 hours.
열수 처리 시간 및 온도는 출발 물질 제올라이트에서의 메소포어 체적보다 5 % 이상, 바람직하게는 10 % 이상인 최종 생성물에서 큰 메소포어 체적을 제공할 수 있어야 한다.The hydrothermal treatment time and temperature should be able to provide a large mesopore volume in the final product which is at least 5%, preferably at least 10%, of the mesopore volume in the starting material zeolite.
본 발명의 촉매 생성물에 사용하기에 바람직한 분자체는, 이 전에 기재한 바와 같은 (변형) 제올라이트 Y를 하나 이상의 염, 산, 염기 및/또는 수용성 유기 화합물이 용해된 수용액과 열수 접촉시킨 후, 분리하고 산 용액으로 세정함을 포함하는 방법으로 제조되는 것이다.Preferred molecular sieves for use in the catalyst products of the present invention are the (modified) zeolites Y as described previously, after hydrothermal contact with an aqueous solution in which at least one salt, acid, base and / or water-soluble organic compound is dissolved, followed by separation. And washing with an acid solution.
산 용액은 무기산 또는 유기산, 예로서 질산, 염산, 아세트산, 포름산 및 시트르산으로부터 선택된 한 종 이상의 산 수용액이다. 사용하는 (탈이온) 수에 비해, 산 용액으로 세정하는 것은 증가된 메소포어 분자체의 중간 유출물 선택성을 더욱 향상시키는 이점이 있다.The acid solution is at least one aqueous acid solution selected from inorganic or organic acids, such as nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, formic acid and citric acid. Compared to the (deion) water used, washing with acid solution has the advantage of further improving the intermediate effluent selectivity of the increased mesopore molecular sieve.
본 발명의 촉매 조성물에서의 결합제로서, 무기 산화물 또는 그러한 산화물들의 두 가지 이상의 혼합물을 사용하는 것이 편리하다. 결합제는 비정형 또는 결정성일 수 있다. 적당한 결합제의 예로는 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 실리카-알루미나, 실리카-지르코니아, 실리카-보리아 및 그것들의 혼합물을 들 수 있다. 사용하기에 바람직한 결합제는 알루미나 또는, 알루미나와 알루미나 매트릭스, 특히 감마 알루미나 매트릭스 내의 실리카-알루미나의 분산액과의 결합물이다.As a binder in the catalyst composition of the present invention, it is convenient to use an inorganic oxide or a mixture of two or more thereof. The binder may be amorphous or crystalline. Examples of suitable binders include alumina, silica, magnesia, titania, zirconia, silica-alumina, silica-zirconia, silica-boria, and mixtures thereof. Preferred binders for use are alumina or a combination of alumina with a dispersion of silica-alumina in an alumina matrix, in particular a gamma alumina matrix.
본 발명의 촉매 조성물은 바람직하게 분자체 및 결합제의 총 건조 중량에 대해, 1 내지 80 중량 % 의 분자체 및 20 내지 99 중량 % 의 결합제를 함유한다. 보다 바람직하게는 촉매 조성물이 분자체 및 결합제의 총 건조 중량에 대해 10 내지 70 중량 % 의 분자체 및 30 내지 90 중량 % 의 결합제, 특히 20 내지 50 중량 % 의 분자체 및 50 내지 80 중량 % 의 결합제를 함유한다.The catalyst composition of the present invention preferably contains 1 to 80% by weight of molecular sieve and 20 to 99% by weight of binder relative to the total dry weight of the molecular sieve and binder. More preferably the catalyst composition comprises from 10 to 70% by weight of the molecular sieve and from 30 to 90% by weight of the binder, in particular from 20 to 50% by weight of the molecular sieve and from 50 to 80% by weight relative to the total dry weight of the molecular sieve and the binder. It contains a binder.
본 촉매 조성물의 적용 (예 : 히드로분해) 에 따라, 하나 이상의 수소화 성분을 더 함유할 수 있다. 본 발명에 유용한 수소화 성분의 예는 6B 군 (예 : 몰리브데눔 및 텅스텐) 및 8 군 금속 (예 : 코발트, 니켈, 이리듐, 플라티눔 및 팔라듐), 그의 산화물 및 황화물을 포함한다. 촉매 조성물은 바람직하게 두 종 이상의 수소화 성분, 예로서 몰리브데눔 및/또는 텅스텐 성분과 코발트 및/또는 니켈 성분을 함께 함유한다. 특히 바람직한 결합물은 니켈/텅스텐 및 니켈/몰리브데눔이다. 매우 유리한 결과는 금속을 황화물 형태로 사용할 때 얻어진다.Depending on the application of the present catalyst composition (eg hydrolysis), it may further contain one or more hydrogenation components. Examples of hydrogenation components useful in the present invention include Group 6B (such as molybdenum and tungsten) and Group 8 metals (such as cobalt, nickel, iridium, platinum and palladium), oxides and sulfides thereof. The catalyst composition preferably contains two or more kinds of hydrogenation components, such as the molybdenum and / or tungsten component together with the cobalt and / or nickel component. Particularly preferred combinations are nickel / tungsten and nickel / molybdenum. Very advantageous results are obtained when the metal is used in the form of sulfides.
촉매 성분은 100 중량부의 총 촉매 조성물에 대한 금속으로 계산하여 50 중량부 이하의 수소화 성분을 함유할 수 있다. 예로서 촉매 조성물은 100 중량부의 총 촉매 조성물에 대한 금속으로 계산하여 2 내지 40, 보다 바람직하게는 5 내지 25, 특별하게는 10 내지 20 중량부의 6 족 금속(들) 및/또는 0.05 내지 10, 보다 바람직하게는 0.5 내지 8, 유리하게는 2 내지 6 중량부의 8 족 금속(들)을 함유할 수 있다.The catalyst component may contain up to 50 parts by weight of hydrogenation component, calculated as metals relative to 100 parts by weight of the total catalyst composition. By way of example, the catalyst composition may comprise 2-40, more preferably 5-25, particularly 10-20 parts by weight of Group 6 metal (s) and / or 0.05-10, calculated as metals relative to 100 parts by weight of the total catalyst composition. More preferably from 0.5 to 8, advantageously from 2 to 6 parts by weight of group 8 metal (s).
본 촉매 조성물은 당 분야에 종래 기술에 따라 제조할 수 있다.The catalyst composition can be prepared according to the prior art in the art.
분해에 사용되는 촉매 조성물의 편리한 제조 방법은 결합제 물질과 물을 혼합하여 슬러리 또는 졸을 형성시키고, 그 슬러리 또는 졸의 pH 를 적당히 조정한 후, 상기 정의된 바와 같은 분말 분자체를 부가적인 물과 함께 첨가하여, 목적하는 고형물 농도를 갖는 슬러리 또는 졸을 수득한다. 이어서 슬러리 또는 졸을 분무 건조한다. 이에 형성된 분무 건조된 입자를 바람직하게 사용하거나, 사용 이전에 하소할 수 있다.A convenient process for the preparation of the catalyst composition used for decomposition involves mixing the binder material and water to form a slurry or sol, adjusting the pH of the slurry or sol appropriately, and then adding the powder molecular sieve as defined above with additional water. Adding together yields a slurry or sol with the desired solid concentration. The slurry or sol is then spray dried. Spray dried particles formed therein can preferably be used or calcined prior to use.
히드로분해에 사용하기 위한 촉매 조성물의 한 제조 방법은 상기 정의한 바와 같은 분자체와 결합제를 물과 임의적으로는 해교제의 존재 하에 잘 섞어 혼합하고, 수득한 혼합물을 펠렛으로 압출하며, 그 펠렛을 하소함을 포함한다. 이어서 이에 수득된 펠렛을 하나 이상의 6B 족 및/또는 8 족 금속 염과 침착시킨 후, 다시 하소한다.One process for the preparation of catalyst compositions for use in hydrolysis involves mixing the molecular sieve and the binder as defined above well in the presence of water and optionally in the presence of a peptizing agent, extruding the resulting mixture into pellets, and calcining the pellets. It includes. The pellets thus obtained are then deposited with one or more Group 6B and / or Group 8 metal salts and then calcined again.
대안적으로는, 분자체 및 결합제를 6B 족 및/또는 8 족 금속 염의 한 종 이상의 용액, 임의적으로는 해교제의 존재 하에 잘 섞어 혼합하고, 이에 형성된 혼합물을 펠렛으로 압출한다. 이어서 그 펠렛을 하소할 수 있다.Alternatively, the molecular sieve and binder are mixed well in the presence of one or more solutions of group 6B and / or group 8 metal salts, optionally in the presence of peptizing agents, and the mixture formed thereon is extruded into pellets. The pellet can then be calcined.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 촉매 조성물과 승온된 온도에서 공급액과 접촉시킴을 포함하는, 탄화수소 공급액의 저비점 물질로의 전환 방법을 제공한다.The invention also provides a process for the conversion of a hydrocarbon feed to a low boiling point material comprising contacting the feed with a catalyst composition according to the invention at elevated temperatures.
본 방법에 유용한 탄화수소 공급액은 넓은 비점 범위 내에서 변화할 수 있다. 탄화수소 공급액은 경유, 코커(coker) 경유, 진공 경유, 탈아스팔트 오일, 장단쇄 잔기, 촉매 분해된 사이클 오일, 열 또는 촉매 분해된 경유, 및 합성 원유, 임의적으로는 타르 샌드, 혈암유 (shale oil), 잔기 업그래이딩 과정 또는 생물 자원과 같은 중 분획 뿐만 아니라, 케로신 분획과 같은 경 분획을 포함한다. 각종 탄화수소 오일의 결합물도 또한 사용할 수 있다. 공급액은 일반적으로 330 ℃ 이상의 비점을 갖는 탄화수소를 함유한다. 본 발명의 바람직한 본 발명의 구현에 있어서, 50 중량 % 이상의 공급액은 370 ℃ 초과의 비점을 가진다. 공급액은 5000 ppmw (중량으로 백만을 기준으로 한 부) 이하의 질소 함량 및 6 중량 % 이하의 황 함량을 가질 수 있다. 전형적으로, 질소 함량은 250 내지 2000 ppmw 의 범위이고, 황 함량은 0.2 내지 5 중량 % 의 범위이다. 공급액의 일부 또는 전부를 당 분야에 공지된 히드로 탈질소 반응, 히드로 탈황 반응 또는 히드로 탈금속 반응과 같은 예-처리할 수 있고, 종종 그러한 처리가 바람직할 수 있다.Hydrocarbon feeds useful in the process can vary within a wide boiling range. Hydrocarbon feeds include light oil, coker light oil, vacuum light oil, deasphalted oil, short and short chain residues, catalyzed cycle oil, thermal or catalyzed light oil, and synthetic crude oil, optionally tar sand, shale oil. ), Heavy fractions such as residue upgrading processes or biomass, as well as light fractions such as kerosine fractions. Combinations of various hydrocarbon oils may also be used. The feed liquid generally contains a hydrocarbon having a boiling point of at least 330 ° C. In a preferred embodiment of the invention, at least 50% by weight of the feed liquid has a boiling point above 370 ° C. The feed may have a nitrogen content of up to 5000 ppmw (parts by weight in weight) and a sulfur content of up to 6 weight percent. Typically, the nitrogen content is in the range of 250 to 2000 ppmw and the sulfur content is in the range of 0.2 to 5% by weight. Some or all of the feed may be pre-treated, such as hydrodenitrogen reactions, hydrodesulfurization reactions, or hydrodemetallization reactions known in the art, and such treatment may often be preferred.
촉매 분해 조건 하 (즉, 첨가 수소의 부재 하) 에 그 방법을 수행할 경우, 상하 이동 촉매층, 예로서 종래의 서머포어 접촉 분해 (Thermofor Catalytic Cracking (TCC)) 또는 유동 접촉 분해 (Fluidised Catalytic Cracking (FCC)) 방법을 따라, 그 방법을 편리하게 수행한다. 방법 조건으로는, 바람직하게는 반응 온도가 400 내지 900 ℃, 보다 바람직하게는 450 내지 800 ℃, 특별하게는 500 내지 650 ℃ 의 범위이고, 총압은 1 x 105내지 1 x 106Pa (1 내지 10 바), 특별하게는 1 x 105내지 7.5 x 105Pa (1 내지 7.5 바) 이며, 촉매 조성물/공급액의 중량비 (kg/kg) 는 5 내지 150, 특히 20 내지 100 의 범위를 가지고, 촉매 조성물과 공급액 간의 접촉 시간은 0.1 내지 10 초, 유리하게는 1 내지 6 초이다.When the method is carried out under catalytic cracking conditions (i.e., in the absence of added hydrogen), a vertically moving catalyst bed, such as conventional Thermofor Catalytic Cracking (TCC) or Fluidized Catalytic Cracking ( According to the FCC)) method, the method is conveniently performed. As the method conditions, the reaction temperature is preferably in the range of 400 to 900 ° C, more preferably 450 to 800 ° C, particularly 500 to 650 ° C, and the total pressure is 1 × 10 5 to 1 × 10 6 Pa (1 To 10 bar), in particular 1 x 10 5 to 7.5 x 10 5 Pa (1 to 7.5 bar), and the weight ratio (kg / kg) of the catalyst composition / feed liquid has a range of 5 to 150, in particular 20 to 100 The contact time between the catalyst composition and the feed liquid is 0.1 to 10 seconds, advantageously 1 to 6 seconds.
그러나 본 발명에 따른 방법을 바람직하게는 수소화 조건, 즉 잔기 히드로분해 조건과 같은 촉매 히드로분해 조건 하에서 수행한다.However, the process according to the invention is preferably carried out under hydrogenation conditions, ie catalytic hydrolysis conditions such as residue hydrolysis conditions.
따라서 반응 온도는 바람직하게 250 내지 500 ℃, 보다 바람직하게는 300 내지 450 ℃, 특히 350 내지 450 ℃ 의 범위를 갖는 것이 바람직하다.Therefore, the reaction temperature preferably has a range of 250 to 500 ° C, more preferably 300 to 450 ° C, particularly 350 to 450 ° C.
총압은 바람직하게 5 x 106내지 3 x 107Pa (50 내지 300 바), 보다 바람직하게는 7.5 x 106내지 2.5 x 107Pa (75 내지 250 바), 더욱 바람직하게는 1 x 107내지 2 x 107Pa (100 내지 200 바) 의 범위를 갖는다.The total pressure is preferably 5 x 10 6 to 3 x 10 7 Pa (50 to 300 bar), more preferably 7.5 x 10 6 to 2.5 x 10 7 Pa (75 to 250 bar), more preferably 1 x 10 7 To 2 x 10 7 Pa (100 to 200 bar).
수소 분압은 바람직하게 2.5 x 106내지 2.5 x 107Pa (25 내지 250 바), 보다 바람직하게는 5 x 106내지 2 x 107Pa (50 내지 200 바), 더욱 바람직하게는 6 x 106내지 1.8 x 107Pa (60 내지 180 바) 의 범위를 갖는다.The hydrogen partial pressure is preferably 2.5 x 10 6 to 2.5 x 10 7 Pa (25 to 250 bar), more preferably 5 x 10 6 to 2 x 10 7 Pa (50 to 200 bar), more preferably 6 x 10 6 to 1.8 x 10 7 Pa (60 to 180 bar).
0.05 내지 10 kg 공급액 / 촉매 조성물 (ℓ)·시간 (h) (kg·ℓ-1·h-1) 의 범위를 갖는 공간 속도를 편리하게 사용한다. 바람직하게는 공간 속도가 0.1 내지 8, 특히 0.1 내지 5 kg·ℓ-1·h-1이다. 또한 100 내지 5000 Nl/kg 의 총 기체 속도 (기체/주입 비)를 사용한다. 바람직하게는 사용되는 총 기체 속도가 250 내지 2500 Nl/kg 의 범위를 가진다.A space velocity having a range of 0.05 to 10 kg feed liquid / catalyst composition (L) · hour (h) (kg · l −1 · h −1 ) is conveniently used. Preferably the space velocity is from 0.1 to 8, in particular from 0.1 to 5 kg · l −1 · h −1 . It also uses a total gas velocity (gas / injection ratio) of 100 to 5000 Nl / kg. Preferably the total gas velocity used is in the range of 250 to 2500 Nl / kg.
단위 셀 상수 (a0) 를 표준 시험 법 ASTM D 3942-80 에 따라 구하고, 상대 결정도 (%) 는 증가된 메소포어 제올라이트 Y 의 X-선 결정학 데이터와 종래 기술에서의 표준 대응 제올라이트 Y 의 X-선 결정학 데이터를 비교함으로써 구하며, 표면 성질 (즉, 표면적 (m2/g) 및 메소포어 체적 (ml/g))을 77 °K (-196 ℃) 에서의 질소 흡착을 이용하여 구하는 하기 실시예를 통해 본 발명을 더욱 설명한다.The unit cell constant (a 0 ) is obtained according to the standard test method ASTM D 3942-80, and the relative crystallinity (%) is the X-ray crystallographic data of the increased mesoporous zeolite Y and the X of the corresponding standard zeolite Y in the prior art. Obtained by comparing the line crystallographic data, the following practice of obtaining surface properties (ie surface area (m 2 / g) and mesopore volume (ml / g)) using nitrogen adsorption at 77 ° K (-196 ° C.) The present invention is further illustrated by way of example.
실시예 1Example 1
(i) 증가된 메소포어 체적을 갖는 분자체의 제조(i) Preparation of molecular sieves with increased mesopore volume
알루미나에 대한 실리카의 몰비가 7.4 이고, 단위 셀 상수 (a0) 가 2.433 nm (24.33 Å) 이며, 표면적이 691 m2/g 이고, 메소포어 체적이 0.177 ml/g 인 매우 초안정한 제올라이트 Y (VUSY)를 4 N 질산암모늄 (NH4NO3) 수용액에, 건조 중량 기준으로 제올라이트 Y 의 g수에 대한 질산암모늄의 g수의 비가 1.5 가 되도록 하는 양으로 첨가한다. 수득된 슬러리를 2 리터 용량의 교반 오토클래이브에 두고, 그 슬러리를 150 ℃에서 12 시간 동안 교반한다. 냉각 후, 오토클래이브의 내용물을 여과하여, 93 ℃ 에서 3 시간 동안 질산 용액 (2 밀리-가 (milli-equivalents ; meq) 수소 이온 (H+)/제올라이트의 g) 로 2 회 세정한 후, 110 ℃에서 건조시킨 제올라이트와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 분자체를 수득하는데, 이는 알루미나에 대한 실리카의 비가 13.2 이고, 2.429 nm (24.29 Å) 의 단위 셀 상수 (a0), 87 % 의 상대 결정화도, 756 m2/g 의 표면적 및 0.322 ml/g 의 메소포어 체적을 가지는 것으로 밝혀졌다.Very ultrastable zeolite Y having a molar ratio of silica to alumina of 7.4, unit cell constant (a 0 ) of 2.433 nm (24.33 kPa), surface area of 691 m 2 / g and mesopore volume of 0.177 ml / g VUSY) is added to an aqueous solution of 4N ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in an amount such that the ratio of the number of g of ammonium nitrate to the number of g of zeolite Y to the number of g of zeolite Y on a dry weight basis is 1.5. The resulting slurry is placed in a 2 liter capacity autoclave and the slurry is stirred at 150 ° C. for 12 hours. After cooling, the contents of the autoclave were filtered and washed twice with nitric acid solution (2 milli-equivalents; meq) of hydrogen ions (H + ) / zeolite for 3 hours at 93 ° C., A molecular sieve having a structure substantially the same as a zeolite dried at 110 ° C. is obtained, which has a ratio of silica to alumina of 13.2, a unit cell constant (a 0 ) of 2.429 nm (24.29 μs), a relative crystallinity of 87%, It was found to have a surface area of 756 m 2 / g and a mesopore volume of 0.322 ml / g.
(ii) 촉매 조성물의 제조(ii) Preparation of Catalyst Composition
상기 (i) 에 기재된 대로 제조된 분자체 (5 g), 비정형 55/45 실리카-알루미나 (104 g) 및 고 마이크로세공성 침전 알루미나 (50 g) 으로 이루어진 혼합물에, 물 (145 g) 및 아세트산 (96 %, 4 g)을 첨가한다. 그 혼합물을 먼저 잘 섞어 혼합한 후, 압출하여, 압출 에이드를 원통형 펠렛에 첨가한다. 그 펠렛을 120 ℃에서 2 시간 동안 가열한 후, 계속해서 530 ℃에서 2 시간 동안 하소한다. 이에 수득된 펠렛은 원형 말단 면적이 1.6 mm 이고, 물 세공 체적이 0.72 ml/g 이다. 펠렛은 건조 중량 기준으로 4 중량 % 의 분자체 및 96 중량 % 의 결합제 (66 중량 % 의 실리카-알루미나 및 30 중량 % 의 알루미나) 를 함유한다.To a mixture consisting of molecular sieve (5 g), amorphous 55/45 silica-alumina (104 g) and high microporous precipitated alumina (50 g) prepared as described in (i) above, water (145 g) and acetic acid (96%, 4 g) is added. The mixture is mixed well first and then extruded to add the extrusion aid to the cylindrical pellets. The pellet is heated at 120 ° C. for 2 hours and then calcined at 530 ° C. for 2 hours. The pellet thus obtained has a circular terminal area of 1.6 mm and a water pore volume of 0.72 ml / g. The pellet contains 4 wt% molecular sieve and 96 wt% binder (66 wt% silica-alumina and 30 wt% alumina) on a dry weight basis.
10.07 g 의 니켈 니트레이트 수용액 (14 중량 % 니켈) 및 16.83 g 의 암모늄 메타텅스테이트 수용액 (39.8 중량 % 텅스텐)을 결합하고, 수득된 니켈/텅스텐 용액을 물 (18 g) 으로 희석하고, 균질화한다. 25.0 g 의 펠렛을 균질화 니켈/텅스텐 용액에 침액시키고, 120 ℃에서 1 시간 동안 건조시킨후, 마직막으로 500 ℃에서 2 시간 동안 하소한다. 펠렛은 총 조성물에 대해 3.9 중량 % 의 니켈 및 18.9 중량 % 의 텅스텐을 함유한다.10.07 g of nickel nitrate aqueous solution (14 wt% nickel) and 16.83 g of ammonium metatungstate aqueous solution (39.8 wt% tungsten) are combined, and the obtained nickel / tungsten solution is diluted with water (18 g) and homogenized. . 25.0 g of pellets are immersed in a homogenized nickel / tungsten solution, dried at 120 ° C. for 1 hour and then calcined at 500 ° C. for 2 hours. The pellet contains 3.9 wt% nickel and 18.9 wt% tungsten based on the total composition.
실시예 2Example 2
(i) 증가된 메소포어 체적을 갖는 분자체의 제조(i) Preparation of molecular sieves with increased mesopore volume
알루미나에 대한 실리카의 몰비가 8.4 이고, 단위 셀 상수 (a0) 가 2.434 nm (24.34 Å) 이며, 표면적이 727 m2/g 이고, 메소포어 체적이 0.180 ml/g 인 매우 울트라 안정한 제올라이트 Y (VUSY)를 4 N 질산암모늄 (NH4NO3) 수용액에, 건조 중량 기준으로 제올라이트 Y 의 g수에 대한 질산암모늄의 g수의 비가 1.5 가 되도록 하는 양으로 첨가한다. 수득된 슬러리를 2 리터 용량의 교반 오토클래이브에 두고, 그 슬러리를 200 ℃에서 6 시간 동안 교반한다. 냉각 후, 오토클래이브의 내용물을 여과하여, 93 ℃ 에서 3 시간 동안 질산 용액 (2 밀리-가 (milli-equivalents ; meq) 수소 이온 (H+)/제올라이트의 g) 로 2 회 세정한 후, 110 ℃에서 건조시킨 제올라이트와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 수득하는데, 이는 알루미나에 대한 실리카의 비가 10.0 이고, 2.427 nm (24.27 Å) 의 단위 셀 상수 (a0), 71 % 의 상대 결정화도, 605 m2/g 의 표면적 및 0.423 ml/g 의 메소포어 체적을 가지는 것으로 밝혀졌다.Very ultra stable zeolite Y having a molar ratio of silica to alumina of 8.4, unit cell constant (a 0 ) of 2.434 nm (24.34 kPa), surface area of 727 m 2 / g, and mesopore volume of 0.180 ml / g VUSY) is added to an aqueous solution of 4N ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in an amount such that the ratio of the number of g of ammonium nitrate to the number of g of zeolite Y to the number of g of zeolite Y on a dry weight basis is 1.5. The resulting slurry is placed in a 2 liter capacity autoclave and the slurry is stirred at 200 ° C. for 6 hours. After cooling, the contents of the autoclave were filtered and washed twice with nitric acid solution (2 milli-equivalents; meq) of hydrogen ions (H + ) / zeolite for 3 hours at 93 ° C., Obtained having a structure substantially the same as that of zeolite dried at 110 ° C., which has a ratio of silica to alumina of 10.0, unit cell constant (a 0 ) of 2.427 nm (24.27 μs), relative crystallinity of 71%, 605 m 2 It was found to have a surface area of / g and a mesopore volume of 0.423 ml / g.
(ii) 촉매 조성물의 제조(ii) Preparation of Catalyst Composition
실시예 1(ii) 에 기재된 방법에서, 상기 (i) 에 기재된 방법 대로 제조된 분자체 (5 g) 을 비정형 55/45 실리카-알루미나 (82 g) 및 고 마이크로세공성 침전 알루미나 (40 g) 과 결합시켜, 원통형 펠렛을 형성시키고, 이에 그 펠렛은 건조 및 하소 후, 1.2 mm의 원형 말단 표면 직경 및 0.717 ml/g 의 물 세공 체적을 가진다. 그 펠렛은 건조 중량 기준으로 5 중량 % 의 분자체 및 95 중량 % 의 결합제 (65 중량 % 의 실리카-알루미나 및 30 중량 % 의 알루미나) 를 함유한다.In the method described in Example 1 (ii), the molecular sieve (5 g) prepared according to the method described in (i) above was subjected to amorphous 55/45 silica-alumina (82 g) and high microporous precipitated alumina (40 g). To form a cylindrical pellet, which after drying and calcining, has a circular end surface diameter of 1.2 mm and a water pore volume of 0.717 ml / g. The pellet contains 5% by weight molecular sieve and 95% by weight binder (65% by weight silica-alumina and 30% by weight alumina) on a dry weight basis.
8.34 g 의 니켈 니트레이트 수용액 (14.1 중량 % 니켈) 및 8.29 g 의 암모늄 메타텅스테이트 수용액 (67.3 중량 % 텅스텐)을 결합하고, 수득된 니켈/텅스텐 용액을 물 (7.2 g) 으로 희석하고, 균질화한다. 25.0 g 의 펠렛을 균질화 니켈/텅스텐 용액에 침액시키고, 120 ℃에서 1 시간 동안 건조시킨후, 마직막으로 500 ℃에서 2 시간 동안 하소한다. 펠렛은 총 조성물에 대해 3.9 중량 % 의 니켈 및 18.9 중량 % 의 텅스텐을 함유한다.Combine 8.34 g of nickel nitrate aqueous solution (14.1 wt% nickel) and 8.29 g of ammonium metatungstate aqueous solution (67.3 wt% tungsten), and the obtained nickel / tungsten solution is diluted with water (7.2 g) and homogenized. . 25.0 g of pellets are immersed in a homogenized nickel / tungsten solution, dried at 120 ° C. for 1 hour and then calcined at 500 ° C. for 2 hours. The pellet contains 3.9 wt% nickel and 18.9 wt% tungsten based on the total composition.
실시예 3Example 3
(i) 증가된 메소포어 체적을 갖는 분자체의 제조(i) Preparation of molecular sieves with increased mesopore volume
알루미나에 대한 실리카의 몰비가 7.4 이고, 단위 셀 상수 (a0) 가 2.433 nm (24.33 Å) 이며, 표면적이 691 m2/g 이고, 메소포어 체적이 0.177 ml/g 인 매우 울트라 안정한 제올라이트 Y (VUSY)를 4 N 질산암모늄 (NH4NO3) 수용액에, 건조 중량 기준으로 제올라이트 Y 의 g수에 대한 질산암모늄의 g수의 비가 1.5 가 되도록 하는 양으로 첨가한다. 수득된 슬러리를 2 리터 용량의 교반 오토클래이브에 두고, 그 슬러리를 180 ℃에서 12 시간 동안 교반한다. 냉각 후, 오토클래이브의 내용물을 여과하여, 93 ℃ 에서 3 시간 동안 질산 용액 (2 밀리-가 (milli-equivalents ; meq) 수소 이온 (H+)/제올라이트의 g) 로 2 회 세정한 후, 110 ℃에서 건조시킨 제올라이트와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 수득하는데, 이는 알루미나에 대한 실리카의 비가 10.2 이고, 2.428 nm (24.28 Å) 의 단위 셀 상수 (a0), 57 % 의 상대 결정화도, 519 m2/g 의 표면적 및 0.458 ml/g 의 메소포어 체적을 가지는 것으로 밝혀졌다.Very ultra stable zeolite Y having a molar ratio of silica to alumina of 7.4, unit cell constant (a 0 ) of 2.433 nm (24.33 μs), surface area of 691 m 2 / g, and mesopore volume of 0.177 ml / g. VUSY) is added to an aqueous solution of 4N ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in an amount such that the ratio of the number of g of ammonium nitrate to the number of g of zeolite Y to the number of g of zeolite Y on a dry weight basis is 1.5. The resulting slurry is placed in a 2-liter stirred autoclave and the slurry is stirred at 180 ° C. for 12 hours. After cooling, the contents of the autoclave were filtered and washed twice with nitric acid solution (2 milli-equivalents; meq) of hydrogen ions (H + ) / zeolite for 3 hours at 93 ° C., Obtained having a structure substantially the same as that of zeolite dried at 110 ° C., which has a ratio of silica to alumina of 10.2, unit cell constant (a 0 ) of 2.428 nm (24.28 kPa), relative crystallinity of 57%, 519 m 2 It was found to have a surface area of / g and a mesopore volume of 0.458 ml / g.
(ii) 촉매 조성물의 제조(ii) Preparation of Catalyst Composition
실시예 1(ii) 에 기재된 방법에서, 상기 (i) 에 기재된 방법 대로 제조된 분자체 (7 g) 을 비정형 55/45 실리카-알루미나 (125 g) 및 고 마이크로세공성 침전 알루미나 (60 g) 과 결합시켜, 원통형 펠렛을 형성시키고, 이에 그 펠렛은 건조 및 하소 후, 1.6 mm의 원형 말단 표면 직경 및 0.792 ml/g 의 물 세공 체적을 가진다. 그 펠렛은 건조 중량 기준으로 4 중량 % 의 분자체 및 96 중량 % 의 결합제 (66 중량 % 의 실리카-알루미나 및 30 중량 % 의 알루미나) 를 함유한다.In the method described in Example 1 (ii), the molecular sieve (7 g) prepared according to the method described in (i) above was subjected to amorphous 55/45 silica-alumina (125 g) and high microporous precipitated alumina (60 g). To form a cylindrical pellet, which after drying and calcining, has a circular end surface diameter of 1.6 mm and a water pore volume of 0.792 ml / g. The pellet contains 4% by weight molecular sieve and 96% by weight binder (66% by weight silica-alumina and 30% by weight alumina) on a dry weight basis.
13.12 g 의 니켈 니트레이트 수용액 (14.1 중량 % 니켈) 및 12.94 g 의 암모늄 메타텅스테이트 수용액 (67.3 중량 % 텅스텐)을 결합하고, 수득된 니켈/텅스텐 용액을 물 (13.69 g) 으로 희석하고, 균질화한다. 32.53 g 의 펠렛을 균질화 니켈/텅스텐 용액에 침액시키고, 120 ℃에서 1 시간 동안 건조시킨후, 마직막으로 500 ℃에서 2 시간 동안 하소한다. 펠렛은 총 조성물에 대해 3.9 중량 % 의 니켈 및 18.9 중량 % 의 텅스텐을 함유한다.13.12 g of nickel nitrate aqueous solution (14.1 wt% nickel) and 12.94 g of ammonium metatungstate aqueous solution (67.3 wt% tungsten) are combined, and the obtained nickel / tungsten solution is diluted with water (13.69 g) and homogenized. . 32.53 g of pellets are immersed in a homogenized nickel / tungsten solution, dried at 120 ° C. for 1 hour, and finally calcined at 500 ° C. for 2 hours. The pellet contains 3.9 wt% nickel and 18.9 wt% tungsten based on the total composition.
실시예 4Example 4
히드로분해 실험Hydrolysis experiment
실시예 1 내지 3 의 각 촉매 조성물을 히드로분해능 시험으로 중간 유출물 선택성을 평가한다. 본 시험은 탄화수소 공급액 (히드로처리된 중 진공 경유) 과 촉매 조성물 (종래 방법으로 예-황화 반응시킴) 을 접촉시킴을 포함한다 :Each catalyst composition of Examples 1 to 3 is subjected to hydrodegradability testing to assess intermediate effluent selectivity. This test involves contacting a hydrocarbon feed (via hydrotreated heavy vacuum) and a catalyst composition (conventionally sulphide):
공간 속도 : 경유 (1.5 kg)/촉매 조성물 (ℓ)·시간 (시) (kg·ℓ-1·h-1), 황화수소 분압 : 5.5 x 105Pa (5.5 바), 암모니아 분압 : 7.5 x 103Pa (0.075 바), 총압 : 14 x 106Pa (140 바) 및 기체/공급액의 비 : 1500 Nl/kg.Space velocity: Diesel oil (1.5 kg) / catalyst composition (l) · hour (hour) (kg · l −1 · h −1 ), hydrogen sulfide partial pressure: 5.5 x 10 5 Pa (5.5 bar), ammonia partial pressure: 7.5 x 10 3 Pa (0.075 bar), Gross pressure: 14 x 10 6 Pa (140 bar) and gas / feed ratio: 1500 Nl / kg.
히드로처리된 중 진공 경유은 하기 성질을 가진다 :The hydrotreated heavy vacuum diesel has the following properties:
탄소 함량 : 86.5 중량 %Carbon content: 86.5 wt%
수소 함량 : 13.4 중량 %Hydrogen content: 13.4 wt%
황 함량 : 0.007 중량 %Sulfur content: 0.007 weight%
질소 함량 : 16.1 ppmwNitrogen content: 16.1 ppmw
밀도 (70/4) : 0.8493 g/mlDensity (70/4): 0.8493 g / ml
100 ℃ 에서의 동적 점성도 : 8.81 mm2/s (cs)Dynamic viscosity at 100 ° C: 8.81 mm 2 / s (cs)
초기 비점 : 345 ℃Initial boiling point: 345 ℃
10 중량 % 비점 : 402 ℃10 weight% boiling point: 402 ℃
20 중량 % 비점 : 423 ℃20 weight% boiling point: 423 ℃
30 중량 % 비점 : 441 ℃30% by weight boiling point: 441 ℃
40 중량 % 비점 : 456 ℃40 wt% boiling point: 456 ℃
50 중량 % 비점 : 472 ℃50% by weight boiling point: 472 ℃
60 중량 % 비점 : 490 ℃60% by weight boiling point: 490 ℃
70 중량 % 비점 : 508 ℃70 weight% boiling point: 508 ℃
80 중량 % 비점 : 532 ℃80% by weight boiling point: 532 ℃
90 중량 % 비점 : 564 ℃90 weight% boiling point: 564 ℃
최종 비점 : 741 ℃Final boiling point: 741 ℃
각 촉매 조성물의 성능은 370 ℃ 초과 온도에서 비점을 갖는 주입 성분의 65 중량 % 의 네트 전환율에서 평가한다. 실시예 1 내지 3 의 촉매 조성물에 의해 나타낸 중간 유출물 (즉, 비점이 150 내지 370 ℃ 의 범위를 갖는 분획) 이 하기 표 1 에 나와 있다.The performance of each catalyst composition is evaluated at a net conversion of 65% by weight of the injection component having a boiling point at temperatures above 370 ° C. The intermediate effluents (ie the fractions having boiling points in the range of 150 to 370 ° C.) indicated by the catalyst compositions of Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3 의 촉매 조성물은 고 중간 유출물 선택성을 나타낸다.As can be seen from Table 1 above, the catalyst compositions of Examples 1 to 3 according to the present invention exhibit high intermediate effluent selectivity.
실시예 5Example 5
(i) 증가된 메소포어 체적을 갖는 분자체의 제조(i) Preparation of molecular sieves with increased mesopore volume
알루미나에 대한 실리카의 몰비가 7.9 이고, 단위 셀 상수 (a0) 가 2.431 nm (24.31 Å) 이며, 표면적이 550 m2/g 이고, 메소포어 체적이 0.141 ml/g 인 매우 울트라 안정한 제올라이트 Y (VUSY)를 4 N 질산암모늄 (NH4NO3) 수용액에, 건조 중량 기준으로 제올라이트 Y 의 g수에 대한 질산암모늄의 g수의 비가 1.5 가 되도록 하는 양으로 첨가한다. 수득된 슬러리를 2 리터 용량의 교반 오토클래이브에 두고, 그 슬러리를 200 ℃에서 6 시간 동안 교반한다. 냉각 후, 오토클래이브의 내용물을 여과하여, 93 ℃ 에서 3 시간 동안 질산 용액 (2 밀리-가 (milli-equivalents ; meq) 수소 이온 (H+)/제올라이트의 g) 로 2 회 세정한 후, 110 ℃에서 건조시킨 제올라이트와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 수득하는데, 이는 알루미나에 대한 실리카의 비가 8.5 이고, 2.432 nm (24.32 Å) 의 단위 셀 상수 (a0), 69 % 의 상대 결정화도, 481 m2/g 의 표면적 및 0.41 ml/g 의 메소포어 체적을 가지는 것으로 밝혀졌다.Very ultra stable zeolite Y having a molar ratio of silica to alumina of 7.9, unit cell constant (a 0 ) of 2.431 nm (24.31 kPa), surface area of 550 m 2 / g and mesopore volume of 0.141 ml / g VUSY) is added to an aqueous solution of 4N ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) in an amount such that the ratio of the number of g of ammonium nitrate to the number of g of zeolite Y to the number of g of zeolite Y on a dry weight basis is 1.5. The resulting slurry is placed in a 2 liter capacity autoclave and the slurry is stirred at 200 ° C. for 6 hours. After cooling, the contents of the autoclave were filtered and washed twice with nitric acid solution (2 milli-equivalents; meq) of hydrogen ions (H + ) / zeolite for 3 hours at 93 ° C., Obtained having a structure substantially the same as that of zeolite dried at 110 ° C., which has a ratio of silica to alumina of 8.5, unit cell constant (a 0 ) of 2.432 nm (24.32 kPa), relative crystallinity of 69%, 481 m 2 It has been found to have a surface area of / g and a mesopore volume of 0.41 ml / g.
(ii) 촉매 조성물의 제조(ii) Preparation of Catalyst Composition
실시예 1(ii) 에 기재된 방법에서, 상기 (i) 에 기재된 방법 대로 제조된 분자체 (22.3 g) 을 고 마이크로세공성 침전 알루미나 (110.0 g) 과 결합시켜, 원통형 펠렛을 형성시키고, 이에 그 펠렛은 건조 및 하소 후, 1.6 mm의 원형 말단 표면 직경 및 0.642 ml/g 의 물 세공 체적을 가진다. 그 펠렛은 건조 중량 기준으로 20 중량 % 의 분자체 및 80 중량 % 의 결합제를 함유한다.In the method described in Example 1 (ii), the molecular sieve (22.3 g) prepared according to the method described in (i) above is combined with high microporous precipitated alumina (110.0 g) to form a cylindrical pellet, thereby The pellet has a circular end surface diameter of 1.6 mm and a water pore volume of 0.642 ml / g after drying and calcining. The pellet contains 20% by weight molecular sieve and 80% by weight binder on a dry weight basis.
8.92 g 의 니켈 니트레이트 수용액 (13.9 중량 % 니켈) 및 7.85 g 의 암모늄 메타텅스테이트 수용액 (67.3 중량 % 텅스텐)을 결합하고, 수득된 니켈/텅스텐 용액을 물 (6.6 g) 으로 희석하고, 균질화한다. 22.76 g 의 펠렛을 균질화 니켈/텅스텐 용액에 침액시키고, 120 ℃에서 1 시간 동안 건조시킨후, 마직막으로 500 ℃에서 2 시간 동안 하소한다. 펠렛은 총 조성물에 대해 4.0 중량 % 의 니켈 및 17.0 중량 % 의 텅스텐을 함유한다.8.92 g of nickel nitrate aqueous solution (13.9 wt% nickel) and 7.85 g of ammonium metatungstate aqueous solution (67.3 wt% tungsten) are combined, and the obtained nickel / tungsten solution is diluted with water (6.6 g) and homogenized. . 22.76 g of pellets are immersed in a homogenized nickel / tungsten solution, dried at 120 ° C. for 1 hour and then calcined at 500 ° C. for 2 hours. The pellet contains 4.0 wt% nickel and 17.0 wt% tungsten based on the total composition.
실시예 6Example 6
히드로분해 실험Hydrolysis experiment
본 발명에 따른 촉매 조성물인 실시예 5 의 촉매 조성물을 히드로분해능 시험으로 중간 유출물 선택성을 평가한다. 본 시험은 탄화수소 공급액 (히드로처리된 중 진공 경유) 과 실시예 5 의 촉매 조성물 (종래 방법으로 예-황화 반응시킴) 을 접촉시킴을 포함한다 :The catalyst composition of Example 5, which is the catalyst composition according to the present invention, is subjected to a hydrolysis test to evaluate the intermediate effluent selectivity. This test included contacting a hydrocarbon feed (via hydrotreated heavy vacuum) with the catalyst composition of Example 5 (pre-sulfurized by conventional methods):
공간 속도 : 경유 (1.5 kg)/촉매 조성물 (ℓ)·시간 (시) (kg·ℓ-1·h-1), 황화수소 분압 : 5.5 x 105Pa (5.5 바), 암모니아 분압 : 1.65 x 104Pa (0.165 바), 총압 : 14 x 106Pa (140 바) 및 기체/공급액의 비 : 1500 Nl/kg.Space velocity: Diesel oil (1.5 kg) / catalyst composition (l) · hour (hour) (kg · l −1 · h −1 ), hydrogen sulfide partial pressure: 5.5 x 10 5 Pa (5.5 bar), ammonia partial pressure: 1.65 x 10 4 Pa (0.165 bar), Gross pressure: 14 x 10 6 Pa (140 bar) and gas / feed ratio: 1500 Nl / kg.
히드로처리된 중 진공 경유은 하기 성질을 가진다 :The hydrotreated heavy vacuum diesel has the following properties:
탄소 함량 : 86.7 중량 %Carbon content: 86.7 wt%
수소 함량 : 13.3 중량 %Hydrogen content: 13.3 weight%
황 함량 : 0.007 중량 %Sulfur content: 0.007 weight%
질소 함량 : 19.0 ppmwNitrogen content: 19.0 ppmw
밀도 (70/4) : 0.8447 g/mlDensity (70/4): 0.8447 g / ml
초기 비점 : 349 ℃Initial boiling point: 349 ℃
10 중량 % 비점 : 390 ℃10 weight% boiling point: 390 ℃
20 중량 % 비점 : 410 ℃20 weight% boiling point: 410 ℃
30 중량 % 비점 : 427 ℃30% by weight boiling point: 427 ℃
40 중량 % 비점 : 444 ℃40 wt% boiling point: 444 ℃
50 중량 % 비점 : 461 ℃50% by weight boiling point: 461 ℃
60 중량 % 비점 : 478 ℃60% by weight boiling point: 478 ℃
70 중량 % 비점 : 498 ℃70 weight% boiling point: 498 ℃
80 중량 % 비점 : 523 ℃80% by weight boiling point: 523 ℃
90 중량 % 비점 : 554 ℃90 weight% boiling point: 554 ℃
최종 비점 : 620 ℃Final boiling point: 620 ℃
각 촉매 조성물의 성능은 370 ℃ 초과 온도에서 비점을 갖는 주입 성분의 65 중량 % 의 네트 전환율에서 평가한다. 실시예 5 의 촉매 조성물에 의해 나타낸 중간 유출물 (즉, 비점이 150 내지 370 ℃ 의 범위를 갖는 분획) 의 선택성은 69.0 %w/w 이다.The performance of each catalyst composition is evaluated at a net conversion of 65% by weight of the injection component having a boiling point at temperatures above 370 ° C. The selectivity of the intermediate effluent (ie, the fraction having a boiling point in the range from 150 to 370 ° C.) indicated by the catalyst composition of Example 5 is 69.0% w / w.
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