KR20100014272A - Selective hydrocracking process using beta zeolite - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면 베타 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용하여 수소화분해 공정에서 중간 유분 생성물을 증가된 수율로 얻는다. 구체예들에서, 베타 제올라이트는 열수 처리되지 않거나, 또는 비교적 낮은 온도에서 열수 처리된다. 또 다른 구체예에서, 촉매는 비교적 소량의 베타 제올라이트를 포함한다. According to the invention an intermediate fraction product is obtained in increased yield in the hydrocracking process using a catalyst comprising beta zeolite. In embodiments, the beta zeolite is not hydrothermally treated or hydrothermally treated at relatively low temperatures. In another embodiment, the catalyst comprises a relatively small amount of beta zeolite.

Description

베타 제올라이트를 이용한 선택적 수소화분해 방법{SELECTIVE HYDROCRACKING PROCESS USING BETA ZEOLITE}Selective Hydrocracking Method using Beta Zeolite {SELECTIVE HYDROCRACKING PROCESS USING BETA ZEOLITE}

본 발명은 중간 유분 비등 범위의 생성물을 증가량으로 생산하고 활성 분해 성분으로서 베타 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용하는 수소화분해 방법에 관한 것이다. The present invention is directed to a hydrocracking process that produces an increased amount of product in the middle fraction boiling range and uses a catalyst comprising beta zeolite as the active cracking component.

수소화분해는 석유 유래의 공급원료의 분자량을 감소시키고 공급원료를 더욱 가치있는 생성물, 예컨대 모터 연료, 디젤 연료 및 윤활유로 전환시키기 위해 전세계적으로 여러 석유 정제소에서 사용되는 기본적인 전환 공정이다. 또한, 수소화분해는 수소화탈황 반응에 의해 공급원료로부터 황 및 질소를 제거하는 것과 같이 다른 유리한 결과를 나타내기도 한다. 수소화분해 공정에 의해 실현되는 전환도 및 선택도에 대해서는 수소화분해 공정의 전체적인 물리적 고안이 매우 중요할 수 있지만, 이들 2가지 성능 척도는 공정에 사용된 수소화분해 촉매의 능력과 항상 관련된다. Hydrocracking is the basic conversion process used in many petroleum refineries worldwide to reduce the molecular weight of petroleum derived feedstocks and convert them into more valuable products such as motor fuels, diesel fuels and lubricants. Hydrocracking may also show other advantageous results, such as the removal of sulfur and nitrogen from the feedstock by hydrodesulfurization. While the overall physical design of the hydrocracking process can be very important for the conversion and selectivity realized by the hydrocracking process, these two performance measures are always related to the ability of the hydrocracking catalyst used in the process.

수소화분해 촉매는, 촉매의 주요 분해 성분의 성질에 따라서 초기 분류한다. 이러한 분류는 수소화분해 촉매를 실리카-알루미나와 같이 비정질 분해 성분을 주성분으로 하는 촉매와 Y 제올라이트와 같이 제올라이트 분해 성분을 주성분으로 하 는 촉매로 나눈다. 수소화분해 촉매는 또한 의도하는 주요 생성물을 기초로 분류되는데, 이들 생성물 중 2종의 주산물은 나프타와, 수소화분해 정제 분야에서 나프타보다 비점 범위가 높은 증류성 석유 유래의 유분을 의미하는 용어인 "증류물"이다. 증류물은 통상적으로 정제소에서 등유 및 디젤 연료로서 회수되는 생성물을 포함한다. 본원에 개시된 공정은 증류물 비점 범위의 탄화수소 생성물에 대한 선택성이 개선된 제올라이트 촉매에 관한 것이다. 이들 촉매는 통상 제올라이트 성분 및 담지체 또는 다른 성분, 예컨대 알루미나 또는 실리카-알루미나와 금속 수소화 성분을 포함한다. Hydrocracking catalysts are initially classified according to the properties of the main decomposition components of the catalyst. This classification divides the hydrocracking catalyst into a catalyst composed mainly of an amorphous decomposition component such as silica-alumina and a catalyst composed mainly of a zeolite decomposition component such as Y zeolite. Hydrocracking catalysts are also classified based on the intended main product, two main products of which are naphtha and distilled petroleum-derived oils having a higher boiling point range than naphtha in the field of hydrocracking refining. Water ". Distillates typically include products recovered in refineries as kerosene and diesel fuel. The process disclosed herein relates to a zeolite catalyst with improved selectivity for hydrocarbon products in the distillate boiling range. These catalysts usually comprise a zeolite component and a support or other components such as alumina or silica-alumina and a metal hydrogenation component.

미국 4,757,041호는 제올라이트 베타 및 X 또는 Y 제올라이트와 같은 제2의 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용한 중질유의 동시 수소화분해 및 탈랍을 개시한다. 미국 5,128,024호 및 미국 5,284,573호는 수소화 성분과 제올라이트 베타를 주성분으로 하는 촉매를 사용하여 중질유에 대해 수소화분해 및 탈랍을 동시에 실시하는 탄화수소 전환 공정을 개시한다. 1999년 6월 15일에 공개된 일본 공개 공보 11-156198호는 산 처리 및 후속 열수 처리에 의해 탈알루미늄화된 베타 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용한 중간 유분의 생성을 위한 수소화분해 공정을 개시한다. US 4,757,041 discloses simultaneous hydrocracking and dewaxing of heavy oils using a catalyst comprising a zeolite beta and a second zeolite such as X or Y zeolite. U.S. 5,128,024 and U.S. 5,284,573 disclose a hydrocarbon conversion process which simultaneously performs hydrocracking and dewaxing on heavy oil using a catalyst based on a hydrogenation component and zeolite beta. Japanese Laid-Open Publication No. 11-156198, published on June 15, 1999, discloses a hydrocracking process for the production of intermediate fractions using a catalyst comprising bealuminized beta zeolite by acid treatment and subsequent hydrothermal treatment.

실리카:알루미나 몰비가 30:1 미만이고 SF6 흡착능이 28 중량% 이상인 베타 제올라이트를 포함하는 중간 유분 수소화분해 촉매는 선택성 및 활성이 양호하다는 것을 발견하였다. 베타 제올라이트에 증기 처리할 필요는 없지만, 증기 처리할 수는 있다. 촉매는 금속 수소화 성분, 예컨대 니켈, 코발트, 텅스텐, 몰리브덴 또는 이의 임의의 조합을 포함한다. 본 베타 제올라이트를 포함하는 수소화 촉매는 당업계에서는 신규한 것이라 생각된다. 본원에 개시된 공정의 일 구체예는 비점 범위가 340℃∼565℃인 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소화 성분 및 베타 제올라이트를 포함하는 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 수소화분해 공정으로서 요약될 수 있다. 수소화 성분은 금속 성분, 예컨대 니켈, 코발트, 텅스텐, 몰리브덴 또는 임의의 조합을 포함한다. 베타 제올라이트는 실리카:알루미나 몰비가 30:1 미만이고 SF6 흡착능이 28 중량% 이상이다. It has been found that intermediate fractional hydrocracking catalysts comprising beta zeolites having a silica: alumina mole ratio of less than 30: 1 and an SF 6 adsorption capacity of at least 28% by weight have good selectivity and activity. It is not necessary to steam the beta zeolite, but it can be steamed. The catalyst comprises a metal hydrogenation component such as nickel, cobalt, tungsten, molybdenum or any combination thereof. Hydrogenation catalysts comprising the present beta zeolites are considered novel in the art. One embodiment of the process disclosed herein may be summarized as a hydrocracking process comprising contacting a feed stream comprising a hydrocarbon having a boiling point range of 340 ° C. to 565 ° C. with a catalyst comprising a hydrogenation component and a beta zeolite. Hydrogenation components include metal components such as nickel, cobalt, tungsten, molybdenum or any combination. Beta zeolites have a silica: alumina molar ratio of less than 30: 1 and an SF 6 adsorption capacity of at least 28% by weight.

도면은 기준 촉매와 비교하여 테스트된 촉매의 수율 이점을 기준 촉매와 비교하여 반응기 온도로 표시되는 활성 이점에 대해 플롯한 도표이다. The figure is a plot plotting the activity benefits expressed in reactor temperature as compared to the reference catalyst, yield yield of the catalyst tested compared to the reference catalyst.

상세한 설명details

석유 정제소의 상이한 생성물의 상대적 가치는 기후와, 지방 소비 패턴을 비롯한 각종 인자에 따라 정해진다. 일부 지방에서는 나프타 비점 범위의 탄화수소를 생산하는 것이 경제적으로 매우 유리하다. 다른 지방에서는 더욱 중질의 (더욱 고비점의) 디젤 및 등유 유분을 생산하는 것이 좋다. 기존 수소화분해 장치로부터 얻어지는 생성물 분포는 공급원료 및 작동 조건을 변화시켜 한정된 범위로 조정할 수 있지만, 이 공정에 사용된 촉매의 수율 특성은 그 중요성을 결정하기는 어렵지만 흔히 높은 편이다. 여러 지역에서 증류물에 대한 상대적 수요가 나프타 비점의 탄 화수소에 대한 수요보다 더 빨리 증가하고 있기 때문에, 여러 정제소에서는 증류물 생산량을 늘리려고 하고 있다. The relative value of different products of petroleum refineries is determined by various factors, including climate and local consumption patterns. In some provinces it is economically advantageous to produce hydrocarbons in the naphtha boiling range. In other provinces it is better to produce heavier (higher boiling) diesel and kerosene fractions. The product distribution obtained from existing hydrocracking units can be adjusted to a limited range by varying feedstocks and operating conditions, but the yield characteristics of the catalysts used in this process are often high, although difficult to determine their importance. In many regions, the relative demand for distillate is growing faster than the demand for naphtha boiling hydrocarbons, and many refineries are trying to increase distillate production.

또한, 정제소의 경제적 측면에서 공급원료의 전부 전환을 피하는 것이 매우 중요하다. 비선택적 분해는 원하지 않는 저질의 생성물, 예컨대 C4 - 탄화수소를 높은 비율로 생성한다. 따라서, 목적하는 증류물 생성물을 생성하는 데 있어서 수소화분해 공정의 선택성이 매우 중요해지고 있다. 따라서, 더욱 선택적인 촉매를 제공하는 것이 지속적으로 경제적 측면에서 유리하다. 본원에 개시된 공정의 목적은 증류물 비점 범위의 탄화수소를 생성하는 데 선택적인 활성 수소화분해 촉매 및 방법을 제공하는 것이다. It is also very important to avoid full conversion of feedstock in the economics of refineries. Non-selective decomposition produces high proportions of unwanted low quality products such as C 4 - hydrocarbons. Thus, the selectivity of the hydrocracking process has become very important in producing the desired distillate product. Thus, it is a continuing economic advantage to provide more selective catalysts. It is an object of the processes disclosed herein to provide active hydrocracking catalysts and methods that are selective for producing hydrocarbons in the distillate boiling range.

상기 인용된 여러 참조 문헌에 제시된 바와 같이, 베타 제올라이트는 수소화분해 촉매의 성분으로서 당업계에 공지되어 있다. 베타 제올라이트는 미국 3,308,069호 및 미국 Re 28,341호에 개시되어 있으며, 이 물질의 설명을 위해서 이들 문헌이 본원에 통합된다. 인용 문헌은 또한 수소화분해 조건 및 절차가 문헌에 폭넓게 개시되어 있다고 설명하고 있다. 본원에 개시된 공정에 사용되는 제올라이트 베타는 실리카:알루미나 몰비(SiO2:Al2O3)가 일 구체예에서는 30:1 미만, 다른 구체예에서는 25:1 미만, 또 다른 구체예에서는 9:1 이상 30:1 미만, 제4 구체예에서는 9:1 이상 25:1 미만, 제5 구체예에서는 20:1 이상 30:1 미만, 제6 구체예에서는 15:1 이상 25:1 미만이다. As set forth in the various references cited above, beta zeolites are known in the art as components of hydrocracking catalysts. Beta zeolites are disclosed in US 3,308,069 and US Re 28,341, which are incorporated herein for explanation of this material. The cited document also describes that hydrocracking conditions and procedures are widely disclosed in the literature. The zeolite beta used in the processes disclosed herein has a silica: alumina molar ratio (SiO 2 : Al 2 O 3 ) of less than 30: 1 in one embodiment, less than 25: 1 in another embodiment, 9: 1 in another embodiment. More than 30: 1, in a 4th specific example, it is 9: 1 or more and less than 25: 1, in a 5th specific example, 20: 1 or more and less than 30: 1, and a 6th specific example are 15: 1 or more and less than 25: 1.

베타 제올라이트는 일반적으로 주형제를 포함하는 반응 혼합물로부터 합성한 다. 베타 제올라이트 합성을 위한 주형제의 사용은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 미국 3,308,069호 및 미국 Re 28,341호는 수산화테트라에틸암모늄의 사용을 개시하며, 본원에 포함되는 미국 5,139,759호는 상응하는 테트라에틸암모늄 할라이드로부터 유도된 테트라에틸암모늄 이온의 사용을 개시한다. 특정 주형제의 선택이 본원에 개시된 공정의 성공에 중요하지는 않은 것으로 생각된다. 일 구체예에서, 베타 제올라이트로부터 주형제를 제거하는 데 충분한 시간 동안 500∼700℃의 온도에서 공기 중에서 베타 제올라이트를 하소시킨다. 주형제 제거를 위한 하소는, 베타 제올라이트를 담지체 및/또는 수소화 성분과 배합하기 전 또는 후에 실시할 수 있다. 주형제를 700℃ 이상의 하소 온도에서 제거할 수는 있을 것으로 생각되지만, 너무 높은 하소 온도는 베타 제올라이트의 SF6 흡착능을 유의적으로 감소시킨다. 이러한 이유로, 본원에 개시된 공정에 사용하기 위한 베타 제올라이트를 제조할 때, 주형제를 제거하기 위한 750℃ 이상의 하소 온도는 피해야 하는 것으로 생각된다. 베타 제올라이트의 SF6 흡착능이 28 중량% 이상인 것이 본원에 개시된 공정에 중요하다. Beta zeolites are generally synthesized from a reaction mixture comprising a template. The use of template agents for the synthesis of beta zeolites is known in the art. For example, US 3,308,069 and US Re 28,341 disclose the use of tetraethylammonium hydroxide, and US 5,139,759, incorporated herein, discloses the use of tetraethylammonium ions derived from the corresponding tetraethylammonium halides. It is believed that the choice of specific template is not critical to the success of the process disclosed herein. In one embodiment, the beta zeolite is calcined in air at a temperature of 500-700 ° C. for a time sufficient to remove the template from the beta zeolite. Calcination for removing the template can be carried out before or after blending the beta zeolite with the carrier and / or the hydrogenation component. Although it is believed that the template can be removed at calcination temperatures of 700 ° C. or higher, too high calcination temperatures significantly reduce the SF 6 adsorption capacity of the beta zeolite. For this reason, it is believed that when preparing beta zeolites for use in the processes disclosed herein, calcination temperatures of at least 750 ° C. to remove the template agent should be avoided. It is important for the process disclosed herein that the SF 6 adsorption capacity of the beta zeolite is at least 28% by weight.

수소화분해 촉매에 사용하기 위해 열수 처리한 제올라이트가 알려져 있다. 그렇지만, 증기 처리는 비교적 둔감한 도구이다. 임의의 주어진 제올라이트에 대해서, 증기 처리는 제올라이트의 산도를 감소시킨다. 증기 처리된 제올라이트를 수소화분해 촉매로 사용하는 경우, 분명한 결과는 전체 증류물 수율은 증가하지만 촉매 활성은 감소한다는 것이다. 수율과 활성 간의 이러한 명백한 상충이 의미하는 바 는, 높은 활성을 얻기 위해서 제올라이트를 증기 처리하지 않아야 하며, 그 대신 생성물 수율은 낮아진다는 것이다. 전체 증류물 수율과 활성 간의 명백한 상충은 고려되어야 하며, 제올라이트를 증기 처리하여 얻을 수 있을 것으로 보이는 개선점을 제한한다. 비교하여, 본원에 개시된 공정은 중간 유분 생성물에 대한 활성 및 수율 모두를 향상시키는 방식으로 수소화분해 촉매에 베타 제올라이트를 사용하는 것에 집중되어 있다. Hydrothermally treated zeolites for use in hydrocracking catalysts are known. However, steam treatment is a relatively insensitive tool. For any given zeolite, steam treatment reduces the acidity of the zeolite. When steam treated zeolites are used as hydrocracking catalysts, the obvious result is that the overall distillate yield increases but the catalyst activity decreases. This obvious conflict between yield and activity means that the zeolite should not be steamed to obtain high activity, but product yield is low instead. Obvious tradeoffs between overall distillate yield and activity should be considered and limit the improvements that can be obtained by steaming the zeolite. In comparison, the process disclosed herein focuses on using beta zeolites in hydrocracking catalysts in a manner that improves both activity and yield for intermediate fraction products.

본원에 개시된 수소화분해 공정은 실리카:알루미나 몰비가 비교적 낮고 SF6 흡착능이 비교적 높은 제올라이트 베타를 비교적 소량으로 사용하는 것을 중심으로 한다. 그러한 제올라이트 베타를 이러한 방식으로 수소화분해 촉매에 도입하는 경우 다른 성능이 얻어진다는 것을 발견하였다. 증기 처리된 베타 제올라이트를 함유하는 촉매보다 수소화분해 촉매 활성이 높을 뿐아니라, 예상 밖으로 생성물 수율 역시 높다. The hydrocracking process disclosed herein centers on using a relatively small amount of zeolite beta with a relatively low silica: alumina molar ratio and a relatively high SF 6 adsorption capacity. It has been found that other performance is obtained when such zeolite beta is introduced into the hydrocracking catalyst in this manner. Not only is the hydrocracking catalyst activity higher than the catalyst containing the vaporized beta zeolite, but also the product yield is unexpectedly high.

본원에 개시된 공정에 사용된 촉매는 주로 기존의 상업용 수소화분해 장치에서 대체 촉매로서 사용하기 위한 것이다. 따라서, 그 크기 및 형상은 종래의 상업용 촉매와 유사한 것이 바람직하다. 직경이 0.8∼3.2 mm인 원통형 압출물 형태로 제조하는 것이 바람직하다. 그러나, 촉매는 구형 또는 펠릿형과 같이 임의의 다른 원하는 형태로 제조할 수도 있다. 압출물은 압력 강하 또는 확산 거리 감소 측면에서 유리한 다른 형상 또는 잘 알려진 트리로브 형태 같이 원통형 이외의 형태일 수 있다. The catalysts used in the processes disclosed herein are primarily for use as replacement catalysts in existing commercial hydrocracking equipment. Thus, the size and shape is preferably similar to that of a conventional commercial catalyst. It is preferred to produce in the form of cylindrical extrudates having a diameter of 0.8 to 3.2 mm. However, the catalyst may be prepared in any other desired form, such as spherical or pelletized. The extrudate may be of a non-cylindrical shape, such as other well-known trilobal shapes or advantageous in terms of pressure drop or reduced diffusion distance.

상업용 수소화분해 촉매는 다수의 비제올라이트 물질을 포함한다. 이는 입자 강도, 비용, 다공성 및 성능과 같은 몇몇 이유 때문이다. 따라서, 다른 촉매 성분들은 활성 분해 성분으로서는 아니라고 해도 전체 촉매에 긍정적인 기여를 한다. 다른 성분들을 본원에서는 담지체라고 한다. 일부 전형적인 담지체 성분들, 예컨대 실리카-알루미나는 통상적으로 촉매의 분해능에 다소 기여한다. 일 구체예에서, 본원에 개시된 공정의 촉매는 휘발물질 제외 기준으로 베타 제올라이트와 담지체의 합량을 기초로 베타 제올라이트를 3 중량% 미만의 실재량(positive amount)으로 포함한다. 휘발물질 제외 기준이란, 베타 제올라이트 및 담지체 각각을 500℃에서 가열하여 모든 휘발성 물질을 제거한 후에 각각의 중량을 측정한 것을 의미한다. 휘발물질 제외 기준으로 베타 제올라이트와 담지체의 합량을 기초로, 본원에 개시된 공정 중에 사용된 촉매의 제올라이트 함량은 또 다른 구체예에서 2 중량% 미만의 실재량이며, 제3 구체예에서 1.5 중량% 미만의 실재량이며, 제4 구체예에서는 1 중량% 미만의 실재량이며, 제5 구체예에서는 0.5 중량% 미만의 실재량이며, 제6 구체예에서는 0.1∼2 중량%의 실재량이다. 제올라이트 물질 이외의 촉매 입자의 나머지는 주로 알루미나 및/또는 실리카-알루미나와 같은 종래의 수소화분해 물질로 이루어질 수 있다. 실리카-알루미나가 존재하면 촉매의 목적하는 성능 특성을 실현하는데 도움이 된다. 일 구체예에서, 촉매는 촉매 중량을 기초로 25 중량% 이상의 알루미나와 25 중량% 이상의 실리카-알루미나를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 촉매의 실리카-알루미나 함량은 40 중량% 이상이고 촉매의 알루미나 함량은 35 중량% 이상이며, 이들 함량은 둘다 촉매의 중량을 기초로 한 것이다. 그러나, 알루미나는 결 합제로서만 작용하고 활성 분해 성분은 아닌 것으로 생각된다. 촉매 담지체는 담지체의 중량을 기초로 50 중량% 이상의 실리카-알루미나 또는 50 중량% 이상의 알루미나를 포함할 수 있다. 일구체예에서는 대략 동량의 실리카-알루미나 및 알루미나를 사용한다. 실리카-알루미나 및 알루미나 외에 담지체로서 사용할 수 있는 다른 무기 내화성 재료는, 예를 들어 실리카, 지르코니아, 티타니아, 보리아 및 지르코니아-알루미나를 포함한다. 상기한 담지체 재료는 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용할 수 있다. Commercial hydrocracking catalysts include a number of non-zeolitic materials. This is due to several reasons such as particle strength, cost, porosity and performance. Thus, other catalyst components, although not as active decomposition components, make a positive contribution to the overall catalyst. Other components are referred to herein as carriers. Some typical carrier components, such as silica-alumina, typically contribute somewhat to the resolution of the catalyst. In one embodiment, the catalyst of the process disclosed herein comprises beta zeolite in a positive amount of less than 3% by weight based on the sum of the beta zeolite and the support on a volatile exclusion basis. The volatile exclusion criterion means that each of the beta zeolite and the support was heated at 500 ° C. to remove all volatiles, and then the respective weights were measured. Based on the sum of the beta zeolite and the carrier on the basis of volatile exclusion, the zeolite content of the catalyst used during the process disclosed herein is less than 2% by weight in another embodiment and 1.5% by weight in the third embodiment. It is an actual amount of less than, the actual amount of less than 1% by weight in the fourth embodiment, the actual amount of less than 0.5% by weight in the fifth embodiment, and the actual amount of 0.1 to 2% by weight in the sixth embodiment. The remainder of the catalyst particles other than the zeolitic material may consist primarily of conventional hydrocracking materials such as alumina and / or silica-alumina. The presence of silica-alumina helps to realize the desired performance characteristics of the catalyst. In one embodiment, the catalyst comprises at least 25 weight percent alumina and at least 25 weight percent silica-alumina based on the weight of the catalyst. In another embodiment, the silica-alumina content of the catalyst is at least 40% by weight and the alumina content of the catalyst is at least 35% by weight, both of which are based on the weight of the catalyst. However, alumina is believed to act only as a binder and not an active degradation component. The catalyst support may comprise at least 50% by weight silica-alumina or at least 50% by weight alumina based on the weight of the support. In one embodiment, approximately equal amounts of silica-alumina and alumina are used. In addition to silica-alumina and alumina, other inorganic refractory materials that can be used as carriers include, for example, silica, zirconia, titania, boria and zirconia-alumina. The carrier materials described above may be used alone or in any combination.

본 촉매는 베타 제올라이트 및 다른 담지체 재료 외에, 금속성 수소화 성분을 포함한다. 수소화 성분은 촉매 입자 중에 균일하게 분포된 하나 이상의 베이스 금속으로서 제공되는 것이 바람직하다. 백금 및 팔라듐과 같은 귀금속을 적용할 수 있지만, 2종의 베이스 금속의 조합으로 최상의 결과가 얻어졌다. 구체적으로, 니켈 또는 코발트를 각각 텅스텐 또는 몰리브덴과 짝을 짓는다. 바람직한 금속 수소화 성분의 조성은 니켈과 텅스텐 둘다이며, 텅스텐 원소의 금속 중량은 니켈량의 2∼3배이다. 니켈 또는 코발트의 양은 최종 촉매의 2∼8 중량%인 것이 바람직하다. 텅스텐 또는 몰리브덴의 양은 최종 촉매의 8∼22 중량%인 것이 바람직하다. 베이스 금속 수소화 성분의 총량은 10∼30 중량%이다. The catalyst includes metallic hydrogenation components in addition to beta zeolite and other carrier materials. The hydrogenation component is preferably provided as one or more base metals uniformly distributed in the catalyst particles. Although precious metals such as platinum and palladium can be applied, the best results have been obtained with a combination of the two base metals. Specifically, nickel or cobalt are paired with tungsten or molybdenum, respectively. Preferred compositions of the metal hydrogenation component are both nickel and tungsten, and the metal weight of the tungsten element is 2-3 times the amount of nickel. The amount of nickel or cobalt is preferably from 2 to 8% by weight of the final catalyst. The amount of tungsten or molybdenum is preferably 8 to 22% by weight of the final catalyst. The total amount of base metal hydrogenation component is 10 to 30% by weight.

공업 표준 기법을 사용하여 본 공정의 촉매를 제제화할 수 있다. 이것은, 매우 보편적으로, 베타 제올라이트를 다른 무기 산화물 성분 및 액상, 예컨대 물 또는 약산과 혼합하여 압출가능한 반죽을 형성한 다음 다공형 다이 플레이트로 압출하는 것으로 요약할 수 있다. 압출물을 수거하고 바람직하게는 고온에서 하소시켜 압출물을 경화시킨다. 압출된 입자를 크기별로 스크리닝하고, 딥 함침법(dip impregnation) 또는 잘 알려진 초기 함침법(incipient wetness technique)으로 수소화 성분을 첨가한다. 촉매가 수소화 성분 중에 2종의 금속을 함유하는 경우, 이들을 순차적으로 또는 동시에 첨가할 수 있다. 금속 첨가 단계들 사이에서, 그리고 금속을 첨가한 후에 다시 촉매 입자를 하소시킬 수 있다. 최종 촉매는 표면적이 300∼550 m2/g이고 평균 가밀도(ABD;average bulk density)가 0.9∼0.96 g/cc이다. Industry standard techniques can be used to formulate the catalyst of the process. This can be summed up very commonly as mixing beta zeolite with other inorganic oxide components and liquids such as water or weak acid to form an extrudable dough and then extruding it into a porous die plate. The extrudate is collected and preferably calcined at high temperature to cure the extrudate. Extruded particles are screened by size and hydrogenated components are added by dip impregnation or the well-known incipient wetness technique. If the catalyst contains two metals in the hydrogenation component, they can be added sequentially or simultaneously. The catalyst particles can be calcined again between the metal addition steps and after the metal is added. The final catalyst has a surface area of 300-550 m 2 / g and an average bulk density (ABD) of 0.9-0.96 g / cc.

본 수소화분해 공정은 수소화분해 공정에서 상업적으로 현재 이용되는 일반적인 조건 범위에서 실시한다. 여러 예에서 실시 조건은 정제소 또는 처리 장치에 따라 특별하다. 즉, 이들 조건은 보통 유의적인 비용 없이 변화시킬 수 없는 기존의 수소화분해 장치의 구성 및 제약, 공급물의 조성 및 목적하는 생성물에 의해 대부분 제시된다. 촉매의 유입 온도는 232∼454℃ 범위이고, 유입 압력은 6895 kPa(g) 이상이어야 한다. 공급 스트림을 168∼1684 n.l/l의 순환율로 수소를 공급하도록 충분한 수소와 혼합하고 촉매의 고정상을 포함하는 하나 이상의 반응기에 통과시킨다. 수소는 주로 산 기체 제거를 위한 정제 시설을 통과할 수 있는 재순환 기체로부터 유래하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 공급물과 혼합된 수소 풍부 기체 및 일 구체예에서 임의의 재순환 탄화수소는 수소를 90 몰% 이상 포함한다. 증류물 수소화분해의 경우, 액체 시간당 공간 속도(L.H.S.V.)로 표시되는 공급율은 보통 0.3∼1.5 hr-1의 넓은 범위 내이며, 일 구체예에서는 1.2 이하의 L.H.S.V.가 사용된다. The hydrocracking process is carried out in a range of general conditions currently used commercially in the hydrocracking process. In many instances, the operating conditions are specific to the refinery or treatment apparatus. That is, these conditions are largely suggested by the construction and constraints of existing hydrocracking apparatus, the composition of the feed and the desired product, which usually cannot be changed without significant cost. The inlet temperature of the catalyst is in the range of 232 to 454 ° C. and the inlet pressure should be at least 6895 kPa (g). The feed stream is mixed with sufficient hydrogen to feed hydrogen at a circulation rate of 168-1684 nl / l and passed through one or more reactors comprising a fixed bed of catalyst. Hydrogen originates primarily from the recycle gas, which may pass through a purification plant for acid gas removal, but need not be so. The hydrogen rich gas mixed with the feed and in one embodiment any recycle hydrocarbon comprises at least 90 mol% hydrogen. In the case of distillate hydrocracking, the feed rate, expressed in liquid hourly space velocity (LHSV), is usually in the wide range of 0.3-1.5 hr −1 , in one embodiment LHSV of 1.2 or less is used.

본 공정으로 유입되는 전형적인 공급물은 원유로부터 분별 증류에 의해 회수한 여러 다른 탄화수소 및 함께 비등하는 화합물의 혼합물이다. 이 공급물은 일반적으로 비점 범위가 340℃ 이상에서 시작하여, 일 구체예에서는 482℃ 이하까지, 다른 구체예에서는 540℃ 이하까지, 제3 구체예에서는 565℃ 이하까지이다. 이러한 석유 유래의 공급물은 코커 경유, 직류 경유, 탈아스팔트 경유 및 감압 경유와 같이 정제소에서 생산된 스트림의 배합물일 수 있다. 대안적으로, 공급물은 중질 감압 경유와 같은 단일 유분일 수 있다. 셰일 오일 또는 석탄으로부터 회수한 것과 같은 합성 탄화수소 혼합물을 본 공정에서 처리할 수도 있다. 공급물을 용매 추출에 의한 처리 또는 수소화처리한 다음에, 황, 질소 또는 아스팔텐과 같은 기타 오염물질의 총량을 제거하기 위해 본 공정에 통과시킬 수 있다. 본 공정은 대부분의 공급물을 나프타 및 디젤 비등 범위 탄화수소와 같은 더욱 휘발성인 탄화수소로 전환시킬 것으로 예상된다. 통상적인 전환율은 공급물 조성에 크게 좌우되며 50∼90 부피%로 다양하다. 본원에 개시된 공정의 일 구체예에서 전환율은 60∼90 부피%, 다른 구체예에서 70∼90 부피%, 또 다른 구체예에서 80∼90 부피%, 또 다른 구체예에서 65∼75 부피%이다. 공정 유출물은 메탄에서부터, 임의의 목적하는 생성물의 비등 범위보다 높은 온도에서 비등하는 실질적으로 변하지 않은 공급물 탄화수소에 이르기까지 광범위한 탄화수소를 실제로 포함한다. 임의의 목적하는 생성물의 비점보다 높은 온도에서 비등하는 탄화수소는, 그 비점이 공정에서 어느 정도 감소하더라도 전환되지 않는 생성물로서 언급된다. 대부분의 전환되지 않은 탄화수소는 반응 구간으로 재순환되고, 작은 비율 예컨대 5 부피%가 드래그 스트림으로서 제거된 다. A typical feed entering the process is a mixture of several different hydrocarbons and compounds boiling together from crude oil by fractional distillation. The feed generally has a boiling point range of at least 340 ° C., up to 482 ° C. in one embodiment, up to 540 ° C. in other embodiments, and up to 565 ° C. in a third embodiment. Such petroleum derived feeds may be a combination of streams produced in refineries, such as coker diesel, dc diesel, deasphalted diesel and reduced pressure diesel. Alternatively, the feed may be a single fraction, such as heavy vacuum gas oil. Synthetic hydrocarbon mixtures such as those recovered from shale oil or coal may be treated in this process. The feed may be treated by solvent extraction or hydrotreated and then passed through the process to remove the total amount of other contaminants such as sulfur, nitrogen or asphaltenes. The process is expected to convert most of the feed to more volatile hydrocarbons such as naphtha and diesel boiling range hydrocarbons. Typical conversion rates are highly dependent on feed composition and vary from 50 to 90 volume percent. In one embodiment of the process disclosed herein the conversion is 60-90% by volume, 70-90% by volume in other embodiments, 80-90% by volume in another embodiment, 65-75% by volume in another embodiment. Process effluents actually include a wide range of hydrocarbons, from methane to substantially unchanged feed hydrocarbons boiling at temperatures above the boiling range of any desired product. Hydrocarbons that boil at temperatures above the boiling point of any desired product are referred to as products that are not converted, even though their boiling points decrease to some extent in the process. Most of the unconverted hydrocarbons are recycled to the reaction zone and a small proportion, for example 5% by volume, is removed as drag stream.

종래의 수소화처리 여부와 무관하게, 1 단계 및 2 단계 공정 흐름으로 당업계에서 언급하는 것에 본 촉매를 사용할 수 있다. 이들 용어는 문헌[Hydrocracking Science and Technology by J. Scherzer and A.J. Gruia, 1996, Marcel Dekker Inc., ISBN 0-8247-9760-4]에 정의 및 예시된 대로 사용된다. 2 단계 공정에서는, 본 촉매를 제1 단계 또는 제2 단계 또는 두 단계 모두에서 사용할 수 있다. 상기 촉매 처리 이전에 별도의 반응기에 수소화처리 촉매를 넣을 수 있으며, 또는 수소화처리 촉매 또는 상이한 수소화분해 촉매와 동일한 반응기에 상기 촉매를 적재할 수 있다. 공급물 전처리 단계로서 또는 재순환된 미전환 물질을 수소화처리하기 위해서 상류 수소화처리 촉매를 사용할 수 있다. 수소화처리 촉매는, 다핵 방향족(PNA) 화합물의 후속 수소화분해 촉매상(들)에서의 전환을 촉진하기 위해서 상기 화합물을 수소화처리하기 위한 특수한 목적으로 사용할 수 있다. 본 촉매는 제2의 다른 촉매, 예컨대 Y 제올라이트를 주성분으로 하는 촉매 또는 주로 비정질 분해 성분을 가지는 촉매와 함께 사용할 수 있다. Regardless of the conventional hydrotreatment, the catalyst can be used for those mentioned in the art in one and two stage process streams. These terms are described in Hydrocracking Science and Technology by J. Scherzer and A.J. Gruia, 1996, Marcel Dekker Inc., ISBN 0-8247-9760-4. In a two stage process, the catalyst can be used in the first stage or the second stage or both stages. The hydrotreating catalyst may be placed in a separate reactor prior to the catalytic treatment, or the catalyst may be loaded in the same reactor as the hydrotreating catalyst or a different hydrocracking catalyst. An upstream hydrotreatment catalyst can be used as a feed pretreatment step or for hydroprocessing the recycled unconverted material. Hydrotreatment catalysts can be used for special purposes to hydrotreat a compound to promote conversion of the multinuclear aromatic (PNA) compound on subsequent hydrocracking catalyst bed (s). The present catalyst can be used together with a second other catalyst such as a catalyst mainly composed of Y zeolite or a catalyst mainly having an amorphous decomposition component.

본원에 개시된 공정의 일부 구체예에서, 촉매는 공급물과 함께 사용되거나, 또는 촉매를 통과하는 공급물이 미처리 공급물이거나 또는 미처리 공급물과 유사한 구성으로 사용된다. 원유의 황 함량과 이에 따른 공정으로 유입되는 공급물은 그 공급원에 따라 크게 좌우되어 달라진다. 본원에 개시된 바와 같이, 미처리 공급물은 수소화처리되지 않은 공급물 또는 유기 황 화합물을 여전히 포함하여 황 농도가 1000 중량ppm 이상이거나 또는 유기 질소 화합물을 여전히 포함하여 질소 농도가 100 중량ppm(0.01 중량) 이상인 공급물을 의미하는 것이다. In some embodiments of the processes disclosed herein, the catalyst is used with the feed, or the feed through the catalyst is an untreated feed or used in a configuration similar to the untreated feed. The sulfur content of crude oil and thus the feeds introduced into the process are highly dependent on the source. As disclosed herein, the untreated feed still contains at least 1000 ppm by weight of sulfur, including the unhydrotreated feed or organic sulfur compounds, or 100 ppm by weight (0.01 weight) of nitrogen, still containing organic nitrogen compounds. It means more than the feed.

본원에 개시된 공정의 다른 구체예에서, 수소화처리된 공급물과 함께 촉매를 사용한다. 탄화수소 처리 분야의 업자는 본원에 개시된 공정으로 투입할 수소화처리된 공급물을 생성하기 위한 미처리 공급물의 수소화처리 방법을 알고 있으며, 이를 실시할 수 있다. 공급물 중 황 농도는 500∼1000 중량ppm일 수 있지만, 수소화처리된 공급물의 황 농도는 본원에 개시된 공정의 일 구체예에서 500 중량ppm 미만, 다른 구체예에서 5∼500 중량ppm이다. 수소화처리된 공급물의 질소 농도는 일 구체예에서 100 중량ppm 미만, 또 다른 구체예에서 1∼100 중량ppm이다. In another embodiment of the process disclosed herein, a catalyst is used with the hydrotreated feed. One skilled in the hydrocarbon processing art knows and can perform the hydrotreatment of an untreated feed to produce a hydrotreated feed for use in the processes disclosed herein. While the sulfur concentration in the feed may be 500-1000 ppm by weight, the sulfur concentration of the hydrotreated feed is less than 500 ppm by weight in one embodiment of the process disclosed herein and 5-500 ppm by weight in other embodiments. The nitrogen concentration of the hydrotreated feed is less than 100 ppm by weight in one embodiment and 1-100 ppm by weight in another embodiment.

베타 제올라이트와 같은 제올라이트의 증기 처리는 실제로 제올라이트 결정질 구조의 변화를 초래하는 것으로 알려져 있지만, 현재의 분석능으로는 제올라이트의 중요한 구조적 세부사항의 변화를 정확하게 모니터링하고/하거나 특성규명할 수 없다. 베타 제올라이트에는 9개의 다른 사면체 알루미늄 부위가 있지만 Y 제올라이트에는 1개만 있기 때문에 Y 제올라이트와 비교하여 베타 제올라이트의 경우에는 상황이 더욱 복잡하다. 대신, 표면적과 같은 제올라이트의 각종 물성의 측정값을 발생한 변화 및 변화도의 지표로서 이용한다. 예를 들어, 증기 처리 후에 헥사플루오르황(SF6)을 흡착하는 제올라이트의 용량 감소는 제올라이트 결정도 또는 제올라이트 미세공의 크기 또는 접근성의 감소로 인해 생기는 것으로 생각된다. 그러나, 본원에 개시된 공정에 사용된 촉매의 SF6 흡착능이 비교적 높기 때문에, 제올라이트 변화의 간접적 상관관계는 바람직하지 않을 수 있다. 본원에 개시된 방법의 일 구체예에서, 베타 제올라이트의 SF6 흡착능은, 증기 처리 여부와 관련 없이, 28 중량% 이상이어야 한다. Steam treatment of zeolites, such as beta zeolites, is known to actually cause changes in zeolite crystalline structure, but current analytical capabilities cannot accurately monitor and / or characterize changes in important structural details of zeolites. The situation is more complicated for beta zeolites compared to Y zeolites because there are nine different tetrahedral aluminum sites in beta zeolites but only one in Y zeolites. Instead, measured values of various physical properties of the zeolite such as surface area are used as indicators of the generated change and degree of change. For example, a decrease in the capacity of the zeolite to adsorb hexafluorosulfur (SF6) after steam treatment is thought to be due to a decrease in zeolite crystallinity or the size or accessibility of the zeolite micropores. However, because the SF6 adsorption capacity of the catalyst used in the process disclosed herein is relatively high, indirect correlation of zeolite changes may be undesirable. In one embodiment of the method disclosed herein, the SF6 adsorption capacity of the beta zeolite should be at least 28% by weight, whether or not it is steam treated.

본원에 개시된 공정의 일 구체예에서 베타 제올라이트에는 증기 처리를 하지 않았지만, 본원에 개시된 공정의 다른 구체예에서 베타 제올라이트에는 증기 처리를 할 수 있으며, 그러나 이러한 증기 처리는 문헌에 언급된 베타 제올라이트의 증기 처리와 비교하여 비교적 온화하다. 적당한 조건 하에 적절한 시간 동안, 제올라이트 베타를 증기 처리하면 본원에 개시된 공정에 사용할 수 있는 촉매를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. 즉, 상기 언급한 바와 같이, 활성과 전체 증류물 수율 사이에 고려해야할 명백한 상충이 존재하며, 따라서 제올라이트의 증기 처리에 의해 얻을 수 있는 것으로 보이는 개량에 제약이 될 수 있다. In one embodiment of the process disclosed herein, the beta zeolite is not subjected to steam treatment, while in other embodiments of the process disclosed herein, the beta zeolite may be subjected to steam treatment, but such steam treatment is a vapor of beta zeolite referred to in the literature. Relatively mild compared to treatment. It has been found that steaming zeolite beta for a suitable time and under appropriate conditions may yield a catalyst that can be used in the process disclosed herein. In other words, as mentioned above, there is an obvious trade-off between activity and overall distillate yield, and thus may be a limitation to the improvements that appear to be obtainable by steam treatment of zeolites.

베타 제올라이트의 증기 처리는 상이한 방식으로 성공적으로 실시할 수 있는데, 실제 상업적으로 흔히 사용되는 방법은 이용가능한 장비의 성능과 유형에 의해 크게 영향을 받으며 아마도 이에 의해 정해진다. 고정량으로서 유지되는 제올라이트 또는 벨트에 의해 이송되거나 또는 회전 가마에서 교반되는 제올라이트를 이용하여 증기 처리를 실시할 수 있다. 적절한 시간, 온도 및 증기 농도 조건 하에서 모든 제올라이트 입자를 균일하게 처리하는 것이 중요한 인자이다. 예를 들어, 제올라이트 덩어리의 표면 및 내부와 접촉하는 증기량에 유의적인 차이가 생기도록 제올라이트를 두어서는 안된다. 일 구체예에서, 낮은 증기 농도를 제공하는 장치를 통과한 생증기가 있는 대기에서 베타 제올라이트를 증기 처리한다. 이는 50 몰% 미만의 실재량의 증기 농도인 것으로 개시될 수도 있다. 증기 농도는, 일 구체예에서 1∼20 몰%, 또 다른 구체예에서 5∼10 몰%일 수 있으며, 소규모 실험실 조작시에는 더 높은 농도로 확장할 수 있다. 일 구체예의 증기 처리는, 대기압에서 600℃ 이하의 온도 및 5 몰% 이하의 실재 증기 함량에서 1 시간 또는 2 시간 이하의 실재 시간 동안 또는 1∼2 시간 동안 실시한다. 또 다른 구체예의 증기 처리는, 대기압에서 650℃ 이하의 온도 및 10 몰% 이하의 실재 증기 함량에서 2 시간 이하의 실재 시간 동안 실시한다. 증기량은 제올라이트 베타와 접촉하는 증기 중량을 기준으로 한다. 650℃ 이상의 온도에서의 증기 처리는, 생성된 제올라이트 베타의 SF6 흡착능이 너무 낮기 때문에 본원에 개시된 공정에 유용하지 않은 제올라이트를 형성하는 것으로 보인다. 650℃ 이하의 온도를 사용할 수 있으며, 일 구체예에서 증기 처리 온도는 600∼650℃, 또 다른 구체예에서 600℃ 미만일 수 있다. 일반적으로 증기 처리 온도와 시간 사이에 상호작용이 있으며, 온도 증가는 소요 시간을 단축시키는 것으로 당업계에 알려져 있다. 그렇지만, 증기 처리를 실시한 경우, 양호한 결과를 위해서는, 일 구체예에서는 ½∼2 시간, 다른 구체예에서는 1∼1½ 시간을 이용할 수 있는 것으로 보인다. 일 구체예에서, 상업적 규모로 증기 처리를 실시하는 방법은 10 몰% 증기 대기를 유지하는 속도로 증기가 주입되는 회전식 가마에서 이루어진다. The steam treatment of beta zeolites can be carried out successfully in different ways, the actual commercially used method being greatly influenced and possibly determined by the performance and type of equipment available. Steam treatment can be carried out using a zeolite which is kept as a fixed amount or which is conveyed by a belt or stirred in a rotary kiln. Uniform treatment of all zeolite particles under appropriate time, temperature and vapor concentration conditions is an important factor. For example, zeolite should not be placed such that there is a significant difference in the amount of vapor in contact with the surface and inside of the zeolite mass. In one embodiment, the beta zeolite is steamed in an atmosphere with live steam passing through a device providing a low vapor concentration. It may be disclosed that the vapor concentration is a substantial amount of less than 50 mol%. The vapor concentration may be 1-20 mol% in one embodiment, 5-10 mol% in another embodiment, and may expand to higher concentrations in small laboratory operations. The steam treatment of one embodiment is carried out at atmospheric pressure of up to 600 ° C. and up to 5 mol% of actual vapor content for 1 hour or up to 2 hours of actual time or for 1 to 2 hours. The steam treatment of another embodiment is carried out for up to 2 hours of actual time at temperatures up to 650 ° C. and up to 10 mol% of actual vapor content at atmospheric pressure. The amount of steam is based on the weight of steam in contact with the zeolite beta. Steam treatment at temperatures above 650 ° C. appears to form zeolites that are not useful in the processes disclosed herein because the SF6 adsorption capacity of the resulting zeolite beta is too low. Temperatures of up to 650 ° C. may be used, and in one embodiment the steam treatment temperature may be between 600 and 650 ° C., in another embodiment less than 600 ° C. There is generally an interaction between steam treatment temperature and time, and increasing temperatures are known in the art to shorten the time required. However, in the case of steam treatment, for good results, it seems that in one embodiment, ½ to 2 hours, in other embodiments 1 to 1½ hours can be used. In one embodiment, the method of conducting steam treatment on a commercial scale is in a rotary kiln where steam is injected at a rate that maintains a 10 mol% steam atmosphere.

본원에 개시된 공정의 베타 제올라이트는, 일 구체예에서는 탈알루미늄화시키는 산 용액으로 처리하지 않는다. 이와 관련하여, 실질적으로 모든 미처리 (합성된 대로의) 제올라이트를 산에 노출시키면 합성으로부터 남아있는 나트륨 농도를 줄인다는 점은 주목된다. 제올라이트 제조 과정 중의 이 단계는 본원에 개시된 바와 같이 제조된 제올라이트 처리의 일부로 간주되지 않는다. 일 구체예에서, 처리 및 촉매 제조 절차 중에, 제올라이트는 형성 과정 중에 또는 금속 함침 중에 해교와 같은 부수적 제조 활성 중에만 산에 노출시킨다. 일 구체예에서, 기공으로부터 알루미늄 "파편"을 제거하도록 증기 처리 절차 후에 제올라이트를 산 세척하지 않는다. Beta zeolites of the processes disclosed herein are not treated with an acid solution which in one embodiment is dealuminated. In this regard, it is noted that exposure of substantially all untreated (as synthesized) zeolites to acids reduces the sodium concentration remaining from the synthesis. This step in the zeolite manufacturing process is not considered part of the zeolite treatment prepared as disclosed herein. In one embodiment, during the treatment and catalyst preparation procedures, the zeolite is exposed to the acid only during incidental production activities such as peptising during the formation process or during metal impregnation. In one embodiment, the zeolite is not acid washed after the steaming procedure to remove aluminum “fragments” from the pores.

예시적인 실험실 규모의 증기 처리 절차는 클램쉘 가열로에서 6.4 cm 석영관에 유지된 제올라이트로 실시한다. 가열로의 온도는 조절기에 의해 서서히 올린다. 제올라이트의 온도가 150℃에 도달한 후에, 플라스크 내에 들어있는 탈이온수로부터 형성된 증기를 석영관의 하부로 유입시켜 상방으로 통과시킨다. 다른 기체를 관으로 통과시켜 목적하는 증기량을 얻는다. 플라스크를 필요에 따라 충전한다. 예시적 절차에서, 증기 컷팅 시간과 제올라이트가 600℃에 도달하는 시간 사이의 차이는 1 시간이다. 설정 증기 기간 말미에, 조절기를 20℃로 재설정하여 가열로의 온도를 낮춘다. 가열로를 400℃로 냉각시키고(2 시간) 석영관으로의 증기 흐름을 중단시킨다. 100℃에서 샘플을 꺼내여 공기 퍼징하면서 110℃에서 밤새 실험실 오븐에 둔다. An exemplary laboratory scale steam treatment procedure is performed with zeolites held in 6.4 cm quartz tubes in a clamshell furnace. The temperature of the furnace is gradually raised by the regulator. After the temperature of the zeolite reaches 150 ° C., steam formed from the deionized water contained in the flask is introduced into the lower portion of the quartz tube and passed upward. Other gases are passed through the tube to achieve the desired amount of vapor. Fill the flask as needed. In an exemplary procedure, the difference between the steam cutting time and the time the zeolite reaches 600 ° C. is 1 hour. At the end of the set steam period, the regulator is reset to 20 ° C. to lower the temperature of the furnace. The furnace is cooled to 400 ° C. (2 hours) and the steam flow to the quartz tube is stopped. The sample is taken out at 100 ° C. and placed in a laboratory oven overnight at 110 ° C. with air purging.

본원에 개시된 공정의 베타 제올라이트를 SF6 흡착성 측면에서 특성화할 수 있다. 이것은 제올라이트와 같은 미세다공성 물질의 특성화를 위해 알려진 기술이다. 이 방법은 흡착물질을 실질적으로 포함하지 않도록 사전 가열한 샘플이 흡착하는 SF6의 양을 측정하기 위해 중량 차이를 이용한다는 점에서 다른 흡착능 측정법, 예컨대 용수량과 유사하다. SF6는, 그 크기 및 형상으로 인해서 직경이 6 옹스트롬 미만인 기공으로의 유입이 저지되기 때문에 이 테스트에 사용한다. 따라서, 이것은 이용가능한 기공 입구 및 기공 직경 감소의 한 척도로서 사용될 수 있다. 또한, 이것은 제올라이트에 대한 증기 처리 효과의 척도이다. 이 방법을 극단적으로 단순화하여 설명하면, 샘플을 바람직하게는 350℃의 진공에서 사전 건조시키고 칭량한다. 그 다음 샘플을 20℃의 온도로 유지하면서 1 시간 동안 SF6에 노출시킨다. SF6의 증기압은 400 Torr에서의 액체 SF6에 의해 제공되는 압력에서 유지된다. 샘플을 다시 칭량하여 흡착된 SF6의 양을 측정한다. 이들 단계를 용이하게 하기 위해서 이들 단계 동안에 샘플을 저울에 매달아 둘 수 있다. Beta zeolites of the processes disclosed herein can be characterized in terms of SF6 adsorptivity. This is a known technique for the characterization of microporous materials such as zeolites. This method is similar to other adsorption capacity measurement methods, such as the amount of water, in that a weight difference is used to measure the amount of SF6 adsorbed by a preheated sample so that it contains substantially no adsorbent material. SF6 is used in this test because its size and shape prevents the entry into pores less than 6 Angstroms in diameter. Thus, it can be used as a measure of available pore inlet and pore diameter reduction. This is also a measure of the effect of vapor treatment on zeolites. In a very simplified description of this method, the sample is preferably pre-dried and weighed in vacuum at 350 ° C. The sample is then exposed to SF6 for 1 hour while maintaining the temperature at 20 ° C. The vapor pressure of SF6 is maintained at the pressure provided by liquid SF6 at 400 Torr. The sample is weighed again to determine the amount of SF6 adsorbed. To facilitate these steps, samples may be suspended on the balance during these steps.

증기 처리 및 가열과 같은 기술을 비롯한 임의의 물질 생성 절차에 있어서, 각 입자가 다른 정도로 처리될 가능성이 있다. 예를 들어, 벨트를 따라 이동하는 더미 하부의 입자는 더미 상부를 덮고 있는 입자와 동일한 대기 또는 온도의 영향을 받을 수는 없다. 이러한 인자는 제조 과정과 최종 생성물의 분석 및 테스트 과정에서도 고려되어야 한다. 따라서, 촉매에 실시하는 임의의 테스트 측정은, 몇몇 입자에 대해 동시에 수행된 측정값에 의해 오인되는 것을 피하기 위해서 다수의 무작위로 얻은 각 펠렛에서 실시할 것을 권장한다. 예를 들어, 몇몇 펠렛을 사용하여 이루어진 흡착능 측정 결과는 모든 펠렛의 평균 흡착값을 나타내는 것이며, 각 입자가 흡착 기준에 부합하는 지를 나타내는 것은 아니다. 평균 흡착값은 규격 내에 있지만, 각 입자가 규격 내에 있는 것은 아니다. In any material production procedure, including techniques such as steaming and heating, it is possible for each particle to be treated to a different degree. For example, particles below the dummy moving along the belt may not be affected by the same atmosphere or temperature as the particles covering the top of the dummy. These factors should be considered in the manufacturing process and in the analysis and testing of the final product. Therefore, it is recommended that any test measurements made on the catalyst be made on each of a number of randomly obtained pellets in order to avoid being mistaken by measurements made simultaneously on several particles. For example, the results of adsorption capacity measurements made using several pellets are indicative of the average adsorption values of all the pellets, and do not indicate whether each particle meets the adsorption criteria. The average adsorption value is within the specification, but each particle is not within the specification.

실시예 1Example 1

시판원으로부터 베타 제올라이트를 얻고 650℃의 온도에서 2 시간 동안 공기 중에서 하소시켜 주형제를 제거하였다. 하소 후에, 베타 제올라이트의 실리카:알루미나 몰비는 24.2:1이었고, 베타 제올라이트의 분석 테스트에서 확인된 SF6 흡착능은 29.3%였다. 촉매 A는, 베타 제올라이트 0.5 중량부, 실리카-알루미나 48 중량부 및 알루미나 51.5 중량%를 분쇄기 내에서 혼합하여 분말 혼합물을 형성함으로써 제조하였다. 중량부는 휘발물질 제외 기준으로 측정하였다. 실리카-알루미나는 실리카:알루미나의 중량비가 78:22였다. 휘발물질 제외 기준으로 분말 혼합물의 4%인 질산 및 물의 양을 분말 혼합물에 첨가하여 압출성 반죽을 형성하였다. 반죽을 압출시켜 1.6 mm 압출물을 형성하였으며, 이를 566℃에서 하소시켰다. 하소된 압출물을 NiNO3 및 메타텅스텐산암모늄을 함유하는 용액을 이용하여 초기 함침법으로 함침시켰다. 습식 압출물을 건조시키고 벨트 하소기를 이용하여 510℃에서 하소시켜 촉매 A를 형성하였다. 촉매 A는 5.4% Ni 및 17.8% W를 포함하였다. Beta zeolite was obtained from a commercially available source and calcined in air at a temperature of 650 ° C. for 2 hours to remove the template. After calcination, the silica: alumina mole ratio of beta zeolite was 24.2: 1 and the SF6 adsorption capacity found in the analytical test of beta zeolite was 29.3%. Catalyst A was prepared by mixing 0.5 parts by weight of beta zeolite, 48 parts by weight of silica-alumina and 51.5% by weight of alumina in a mill to form a powder mixture. Parts by weight were measured on the basis of exclusion of volatiles. Silica-alumina had a weight ratio of silica: alumina of 78:22. An amount of nitric acid and water, 4% of the powder mixture on a volatile exclusion basis, was added to the powder mixture to form an extruded dough. The dough was extruded to form a 1.6 mm extrudate, which was calcined at 566 ° C. The calcined extrudate was impregnated by an initial impregnation method using a solution containing NiNO 3 and ammonium metatungstate. The wet extrudate was dried and calcined at 510 ° C. using a belt calciner to form catalyst A. Catalyst A included 5.4% Ni and 17.8% W.

실시예 2Example 2

촉매 B는, 베타 제올라이트 1 중량부, 실리카-알루미나 47.8 중량부 및 알루미나 51.2 중량부를 혼합하여 분말 혼합물을 형성한 것을 제외하고는 촉매 A를 제조하는 데 사용한 것과 동일한 절차에 따라 제조하였다. Catalyst B was prepared according to the same procedure as used for preparing Catalyst A, except that 1 part by weight of beta zeolite, 47.8 parts by weight of silica-alumina and 51.2 parts by weight of alumina were mixed to form a powder mixture.

실시예 3Example 3

촉매 C는, 베타 제올라이트 3 중량부, 실리카-알루미나 46.5 중량부 및 알루미나 50.5 중량부를 혼합하여 분말 혼합물을 형성한 것을 제외하고는 촉매 A를 제조하는 데 사용한 것과 동일한 절차에 따라 제조하였다. Catalyst C was prepared according to the same procedure as used for preparing Catalyst A, except that 3 parts by weight of beta zeolite, 46.5 parts by weight of silica-alumina and 50.5 parts by weight of alumina were mixed to form a powder mixture.

실시예 4 (비교예)Example 4 (Comparative Example)

촉매 A를 제조하는 데 출발 물질로서 사용했던 동일한 시판 제올라이트 베타의 4개 배치를 각각 하소시켜 실시예 1에 개시된 방식으로 주형제를 제거하였다. 각 배치를 110분 동안 열수 처리하였다. 1개 배치는 725℃(1337℉)의 온도에서 처리하고, 1개 배치는 880℃의 온도에서 처리하고, 2개의 각 배치는 920℃의 온도에서 처리하였다. 각 배치의 베타 제올라이트의 SF6 흡착능을 측정하였으며, 결과는 표 1에 제시되어 있다.Each of the four batches of the same commercial zeolite beta used as starting material to prepare Catalyst A was calcined to remove the template in the manner described in Example 1. Each batch was hydrothermally treated for 110 minutes. One batch was treated at a temperature of 725 ° C. (1337 ° F.), one batch was treated at a temperature of 880 ° C., and each two batches were treated at a temperature of 920 ° C. The SF6 adsorption capacity of each batch of beta zeolite was measured and the results are shown in Table 1.

열수 처리 온도(℃)Hydrothermal treatment temperature (℃) SF6 흡착능(중량%)SF 6 adsorption capacity (% by weight) 725725 26.826.8 880880 17.117.1 920920 12.7 및 13.312.7 and 13.3

실시예 5 (비교예)Example 5 (Comparative Example)

5개의 촉매인 촉매 D 내지 H는, 촉매 A의 제조에 사용했던 동일한 시판 베타 제올라이트를 출발 물질로 사용하여 제조하였다. 촉매 D 내지 H 각각에 대한 베타 제올라이트를 하소시켜 실시예 1에 개시된 방식으로 주형제를 제거하였다. 촉매 D 내지 H 중 일부 촉매의 제조 중에, 베타 제올라이트를 110분 동안 880℃의 온도에서 열수 처리하였다. 남은 촉매 D 내지 H의 제조 중에, 베타 제올라이트를 920℃의 온도에서 열수 처리하였다. 각 촉매 D-H 각각에 대한 베타 제올라이트의 양은 휘발물질 제외 기준으로 베타 제올라이트와 담지체 합량을 기준으로 5∼20 중량% 범위였다. 각 촉매 D 내지 H의 경우, 각 촉매를 위해 사용된 베타 제올라이트의 SF6 흡착능은 열수 처리 후에 12.7∼17.1 중량%였다. Five catalysts, Catalysts D through H, were prepared using the same commercially available beta zeolites used in the preparation of Catalyst A as starting materials. Beta zeolite for each of catalysts D through H was calcined to remove the template in the manner described in Example 1. During the preparation of some of the catalysts D through H, the beta zeolite was hydrothermally treated at a temperature of 880 ° C. for 110 minutes. During the preparation of the remaining catalysts D to H, the beta zeolite was hydrothermally treated at a temperature of 920 ° C. The amount of beta zeolite for each of the catalysts D-H ranged from 5 to 20% by weight, based on the total amount of the beta zeolite and the carrier, on the basis of excluding volatiles. For each catalyst D to H, the SF6 adsorption capacity of the beta zeolite used for each catalyst was 12.7-17.1 wt% after hydrothermal treatment.

실시예 6Example 6

촉매 A 내지 H의 상대적 성능은, API 비중이 22.48이고 모의 증류에 의한 최종 비점 온도가 557℃인 감압 경유(VGO)를 사용하여 파일럿 플랜드 규모 테스트로 측정하였다. VGO는 2.24 중량% 황 및 730 중량ppm 질소를 함유하였다. 촉매를 사전황화시키고 테스트 전에 일반적으로 행해지고 있는 높은 공간 속도 숙성 절차를 적용하여 테스트 조작이 시동 인공물을 포함하지 않도록 하였다. 각 테스트 과정에서 반응 구간의 온도를 제어하여 1.0 hr-1의 L.H.S.V.에서 수거된 액상 산물로 저정 전환시켰다. 반응 구간은 14,479 kPa(g) (2100 psi(g))의 압력에서 작동시키고 수소는 1684 n.l/l (10,000 SCFB)의 속도로 순환시켰다. 테스트 시간 동안의 전환율은 50∼80 부피%로 달라졌다. 전환율은 371℃ 이상에서 비등하는 공급물의 분해로 생긴 371℃ 이하에서 비등하는 탄화수소의 수율로 정의하였다. Relative performance of Catalysts A through H was determined by pilot plant scale testing using reduced pressure diesel (VGO) with an API specific gravity of 22.48 and a final boiling point temperature of 557 ° C. by simulated distillation. VGO contained 2.24 wt% sulfur and 730 wt ppm nitrogen. The catalyst was presulfurized and the high space velocity ripening procedure normally performed before the test was applied to ensure that the test operation did not include starting artifacts. During each test, the temperature of the reaction zone was controlled to convert to a liquid product collected at 1.0 hr −1 LHSV. The reaction section was operated at a pressure of 14,479 kPa (g) (2100 psi (g)) and hydrogen was circulated at a rate of 1684 nl / l (10,000 SCFB). The conversion rate during the test time varied from 50 to 80% by volume. Conversion was defined as the yield of hydrocarbons boiling below 371 ° C. resulting from decomposition of the feed boiling above 371 ° C.

도면은 기준 촉매와 비교한 활성 이점에 대해 플롯한 기준 촉매와 비교한 촉매 A 내지 H의 149∼371℃ 유분 증류물 수율 이점의 챠트로서, 상기 활성 이점은 VGO의 70% 전환율을 달성하는 데 필요한 반응기 온도로 표시한 것이다. 델타 반응기 온도 조건이 낮을 수록 촉매 활성은 높다. 촉매 A, B 및 C에 대한 테스트 결과는 도면에 삼각형으로 표시되어 있다. 촉매 D 내지 H에 대한 테스트 결과는 도면에 마름모로 표시되어 있으며, 평활 곡선은 마름모를 따라 그린 것이다. The figure shows a chart of the 149-371 ° C. fractional distillate yield benefits of Catalysts A-H compared to the reference catalyst plotted against the activity benefits compared to the reference catalyst, the activity benefits being required to achieve a 70% conversion of VGO. It is expressed as the reactor temperature. The lower the delta reactor temperature conditions, the higher the catalytic activity. Test results for catalysts A, B and C are indicated by triangles in the figures. Test results for catalysts D through H are shown in the figure with rhombuses, and the smooth curve is drawn along the rhombus.

촉매 A는 소정의 델타 온도에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 2 중량% 높은 수율을 나타내었다. 촉매 D 내지 H에 대해서는 약간의 곡선 외삽이 필요하지만, 촉매 A는 소정의 델타 수율에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 활성이 더 높은 것으로 보인다. 촉매 B는 소정의 델타 온도에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 2.5 중량% 수율이 높고, 소정의 델타 수율에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 활성이 5℃ 더 높은 것으로 나타났다. 촉매 D 내지 H 곡선에 대해 또 한번 약간의 외삽을 해야 하지만, 촉매 C는 소정의 델타 온도에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 수율이 높고, 소정의 델타 수율에서 촉매 D 내지 H에 대한 곡선보다 활성이 더 높은 것으로 나타났다. Catalyst A showed a yield of 2% by weight higher than the curve for Catalysts D to H at the desired delta temperature. Some curve extrapolation is required for Catalysts D through H, but Catalyst A appears to be more active than the curves for Catalysts D through H at a given delta yield. Catalyst B was found to have a 2.5 wt% yield higher than the curves for catalysts D to H at a given delta temperature and 5 ° C. higher activity than the curves for catalysts D to H at a given delta yield. A little extrapolation should be made for the catalysts D to H curves again, but catalyst C has a higher yield than the curves for catalysts D to H at a given delta temperature and is more active than the curves for catalysts D to H at a given delta yield. Found to be higher.

Claims (10)

비점이 340℃∼565℃인 탄화수소를 포함하는 공급 스트림을 수소화 성분 및 베타 제올라이트를 포함하는 촉매와 접촉시키는 것을 포함하고, 수소화 성분은 니켈, 코발트, 텅스텐, 몰리브덴 및 이의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 성분을 포함하고, 베타 제올라이트는 실리카:알루미나 몰비가 30:1 미만이고 SF6 흡착능이 28 중량% 이상인 수소화분해 방법.Contacting a feed stream comprising a hydrocarbon having a boiling point between 340 ° C. and 565 ° C. with a catalyst comprising a hydrogenation component and a beta zeolite, wherein the hydrogenation component is in the group consisting of nickel, cobalt, tungsten, molybdenum and any combination thereof Wherein the beta zeolite comprises a selected metal component, wherein the beta zeolite has a silica: alumina mole ratio of less than 30: 1 and an SF 6 adsorption capacity of at least 28% by weight. 제1항에 있어서, 촉매는 담지체를 포함하고, 촉매는 휘발물질 제외 기준으로 베타 제올라이트와 담지체의 합량을 기초로 베타 제올라이트를 3 중량% 미만의 실재량(positive amount)으로 함유하는 수소화분해 방법.The hydrocracking according to claim 1, wherein the catalyst comprises a support, and the catalyst contains hydrocracking containing less than 3% by weight of a positive amount of beta zeolite based on the total amount of beta zeolite and the support on a volatile exclusion basis. Way. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리카:알루미나 몰비는 9:1 이상 25:1 미만인 수소화분해 방법.The hydrocracking method according to claim 1 or 2, wherein the silica: alumina molar ratio is from 9: 1 to less than 25: 1. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 담지체는 알루미나, 실리카-알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 보리아 및 지르코니아-알루미나 및 이의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 내화성 무기 산화물을 포함하는 수소화분해 방법.The support according to any one of claims 1 to 3, wherein the support comprises a refractory inorganic oxide selected from the group consisting of alumina, silica-alumina, silica, zirconia, titania, boria and zirconia-alumina, and any combination thereof. Hydrocracking method comprising. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 촉매는 공급 스트림과의 접촉 전에 황화시키는 수소화분해 방법.5. The hydrocracking process according to claim 1, wherein the catalyst is sulfided prior to contact with the feed stream. 6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 공급 스트림은 0.01 중량% 이상의 질소를 포함하는 수소화분해 방법.The hydrocracking process according to any one of claims 1 to 5 wherein the feed stream comprises at least 0.01% by weight of nitrogen. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 베타 제올라이트는 공급 스트림과의 접촉 전에 중간 유분 생성물의 생성에 대한 선택성을 증가시키기 위해서 증기 처리로 처리하지 않는 것인 수소화분해 방법.The hydrocracking process according to any one of claims 1 to 6, wherein the beta zeolite is not subjected to steam treatment to increase the selectivity for the production of middle distillate products prior to contacting the feed stream. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 베타 제올라이트는 공급 스트림과의 접촉 전에 650℃ 이하의 온도, 제올라이트 베타와 접촉하는 증기 중량을 기초로 10 몰% 이하의 실재량의 증기량 및 2 시간 이하의 실재량의 시간을 포함하는 열수 조건에서 증기 처리로 처리하는 수소화분해 방법.8. The beta zeolite of claim 1, wherein the beta zeolite has a temperature of up to 650 ° C. prior to contact with the feed stream, a substantial amount of vapor up to 10 mol% based on the weight of the vapor in contact with the zeolite beta, and A hydrocracking method which is treated by steam treatment under hydrothermal conditions including a substantial amount of time of 2 hours or less. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 촉매는 니켈, 코발트, 텅스텐, 몰리브덴 및 이의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 수소화 성분을 포함하는 수소화분해 방법.The hydrocracking method of claim 1, wherein the catalyst comprises a hydrogenation component selected from the group consisting of nickel, cobalt, tungsten, molybdenum and any combination thereof. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촉매를 포함하는 제1 단계와 상기 촉매를 포함하는 제2 단계를 포함하는 수소화분해 방법.The hydrocracking method according to any one of claims 1 to 9, comprising a first step comprising the catalyst and a second step comprising the catalyst.
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