KR20200096242A - Additive for fluid catalytic cracking catalyst and method for producing same - Google Patents

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Abstract

[과제] FCC에서 원료 탄화수소유가 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있는 FCC 촉매용 첨가물을 제공한다.
[해결 수단] 펜타실형 제올라이트 및 무기 산화물 매트릭스를 포함하는 유동 접촉 분해 촉매용 첨가물에 있어서, 상기 펜타실형 제올라이트의 양이 10 ~ 60 질량%이며, 인을 P2O5의 질량으로 환산하여 5 ~ 20 중량 % 포함하고, 상기 무기 산화물 매트릭스는 알루미나 성분을 Al2O3로 환산한 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%(단, 상기 첨가물의 양이 100 질량%)가 되는 양으로 포함하고 0.02 ≤ P(-25ppm) / P(-30ppm) ≤ 0.40 [P(-25ppm) 및 P(-30ppm)은 각각 31P-NMR 측정의 -25ppm 피크 및 -30ppm 피크 면적 비율이다]이 충족되는 유동 접촉 분해 촉매용 첨가물.
[Problem] The FCC provides an additive for FCC catalyst capable of obtaining lower olefins such as propylene with high yield even when the raw material hydrocarbon oil contains a lot of heavy metals.
[Solution means] In the additive for a fluid catalytic cracking catalyst comprising a pentasil-type zeolite and an inorganic oxide matrix, the amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60 mass%, and phosphorus is converted to the mass of P 2 O 5 to be 5 to 20% by weight, and the inorganic oxide matrix contains an alumina component in an amount such that the amount of aluminum converted to Al 2 O 3 is 2 to 20% by mass (however, the amount of the additive is 100% by mass), and 0.02 ≤ Flow catalytic cracking where P(-25ppm) / P(-30ppm) ≤ 0.40 [P(-25ppm) and P(-30ppm) are the -25ppm peak and -30ppm peak area ratios of 31 P-NMR measurements, respectively] Additives for catalysts.

Description

유동 접촉 분해 촉매용 첨가물 및 그의 제조 방법Additive for fluid catalytic cracking catalyst and method for producing same

본 발명은 유동 접촉 분해(이하 "FCC"라고도 한다)에서 가솔린의 옥탄가를 높여 저급 올레핀의 생산량을 증가시키기 위한 유동 접촉 분해 촉매(이하 "FCC 촉매"라고도 한다)와 함께 사용되는 첨가물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is an additive used with a fluid catalytic cracking catalyst (hereinafter also referred to as "FCC catalyst") for increasing the octane number of gasoline in fluid catalytic cracking (hereinafter also referred to as "FCC") to increase the production of lower olefins, and a method for producing the same About.

정유공장의 유동 접촉 분해 장치(이하 "FCC 장치"라고도 한다)는 원료 탄화수소유를 접촉 분해하여 가솔린 유분을 제조하는 것이 주목적이며 가솔린은 고 옥탄가인 것이 바람직하다. 또한 정유공장에 따라 FCC 장치에서 원료 탄화수소유를 접촉 분해하여 가솔린 유분을 생성하는 동시에 석유화학 원료인 저급 올레핀, 특히 프로필렌, 부텐의 생산량을 높이는 것이 요구되는 경우가 있다.The fluid catalytic cracking device (hereinafter, also referred to as "FCC device") of an oil refinery is primarily aimed at producing gasoline fraction by catalytic cracking raw hydrocarbon oil, and gasoline is preferably a high octane number. In addition, depending on the refinery, it is sometimes required to produce gasoline fractions by catalytic cracking of raw hydrocarbon oil in an FCC unit, and to increase the production of lower olefins, especially propylene and butenes, which are petrochemical raw materials.

이러한 요구에 부응하기 위해 FCC에 사용되는 촉매는 ZSM-5형 제올라이트 등의 펜타실형 제올라이트를 함유하는 조성물(Additive 촉매라고도 한다)을 첨가하여 FCC를 수행하는 방법이 다양하게 제안되어 있다.In order to meet these needs, various methods of performing FCC by adding a composition containing pentasil-type zeolite (also referred to as an additive catalyst) such as ZSM-5-type zeolite have been proposed.

이러한 첨가물로서 예를 들면 특허문헌 1에는 펜타실형 제올라이트 및 무기 산화물 매트릭스로 이루어진 조성물로서 세공 직경이 100nm 정도인 거대 세공을 많이 지니는 것이 개시되어 있다.As such an additive, for example, Patent Document 1 discloses that a composition composed of a pentasil-type zeolite and an inorganic oxide matrix has many macropores having a pore diameter of about 100 nm.

특허문헌 2에는 펜타실형 제올라이트 다공성 무기 산화물 및 오산화인으로 이루어진 입자인 조성물에서 입자의 중심 부분보다 표면 부분의 오산화인의 함유량이 많은 것이 개시되어 있다.Patent Document 2 discloses that in a composition comprising a pentasil-type zeolite porous inorganic oxide and phosphorus pentoxide, the content of phosphorus pentoxide in the surface portion is higher than in the central portion of the particle.

특허문헌 3에는 프로필렌 등의 생산량을 높일 수 있는 첨가물로서 ZSM-5 등의 제올라이트, 인산염, 점토 및 실리카를 포함하는 바인더를 포함하는 FCC 촉매 첨가물이 개시되어 있다.Patent Document 3 discloses an FCC catalyst additive containing a binder containing zeolite such as ZSM-5, phosphate, clay, and silica as additives capable of increasing the production amount of propylene and the like.

또한 특허문헌 4에는 소정의 특성을 지니는 변성 ZSM-5형 제올라이트와 충전재 및 바인더를 함유하는 FCC 촉매 첨가물이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 4 discloses an FCC catalyst additive containing a modified ZSM-5 type zeolite having predetermined properties, a filler, and a binder.

또한 특허문헌 5에는 제올라이트 양을 많이 포함하고 인 및 알루미나를 포함하는 내마모성이 우수한 촉매가 개시되어 있으며 이 촉매는 FCC 법에서 촉매에 첨가하여 사용할 수 있다. In addition, Patent Document 5 discloses a catalyst containing a large amount of zeolite and containing phosphorus and alumina having excellent abrasion resistance, and this catalyst can be used by adding to the catalyst in the FCC law.

또한 특허문헌 6에는 제올라이트, 카올린, 인 화합물, 고밀도 비반응성 성분 및 선택적으로 반응성 알루미나를 포함하는 FCC 촉매가 개시되어 있으며 이 촉매는 큰 포어 사이즈 분자를 사용하는 분해 공정에 대한 첨가제로도 적합하다.In addition, Patent Document 6 discloses an FCC catalyst comprising a zeolite, kaolin, a phosphorus compound, a high density non-reactive component, and optionally reactive alumina, and this catalyst is also suitable as an additive for a decomposition process using a large pore size molecule.

특허문헌 1: 일본 공개특허 특개2005-270851호 공보Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-270851 특허문헌 2: 일본 공개특허 특개2007-244964호 공보Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-244964 특허문헌 3: 일본 공표공보 특표2014-527459호 공보Patent Document 3: Japanese Publication No. 2014-527459 특허문헌 4: 국제공개 제2017/82345호Patent Document 4: International Publication No. 2017/82345 특허문헌 5: 일본 공표공보 특표2002-537976호 공보Patent Document 5: Japanese Publication No. 2002-537976 특허문헌 6: 일본 공표공보 특표2007-534485호 공보Patent Document 6: Japanese Publication No. 2007-534485

접촉 분해되는 원료 탄화수소유가 특히 상압 증류 잔사유, 감압 증류 잔사유 등의 중질 탄화수소유인 경우에는 원료 탄화수소유에는 바나듐 및 니켈 등의 중금속이 많이 포함된다. 바나듐은 제올라이트의 탈알루미늄을 촉진하고 그의 결정 구조를 파괴시키며 활성을 저하시킨다. 또한 니켈은 탈수소 활성이 높기 때문에 코크를 많이 생성하며 이 코크는 FCC 촉매의 활성점을 저해하는 한편, FCC 촉매를 재생시킬 때 발열하여 제올라이트의 열화를 촉진한다.When the raw hydrocarbon oil to be catalytically decomposed is a heavy hydrocarbon oil such as an atmospheric distillation residue and a vacuum distillation residue, the raw hydrocarbon oil contains a lot of heavy metals such as vanadium and nickel. Vanadium promotes dealumination of zeolites, destroys its crystal structure, and decreases its activity. In addition, since nickel has high dehydrogenation activity, it produces a lot of coke. This coke inhibits the active point of the FCC catalyst, and generates heat when regenerating the FCC catalyst, thereby promoting the deterioration of zeolite.

종래의 FCC 촉매용 첨가물에는 접촉 분해되는 원료 탄화수소유에 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득하는 관점에서 더욱 개선의 여지가 있었다.Conventional additives for FCC catalysts have room for further improvement from the viewpoint of obtaining lower olefins such as propylene with high yield even when the raw hydrocarbon oil to be catalytically decomposed contains a large amount of heavy metals.

이와 같은 문제점을 감안하여 본 발명은 FCC에서 FCC 촉매와 함께 사용되는 FCC 촉매용 첨가물에 관한 것으로 원료 탄화수소유에 바나듐, 니켈 등의 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있는 FCC 촉매용 첨가물(Additive 촉매) 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of these problems, the present invention relates to an additive for an FCC catalyst used together with an FCC catalyst in the FCC. Even when heavy metals such as vanadium and nickel are included in the raw hydrocarbon oil, lower olefins such as propylene can be obtained with high yield. It is an object to provide a possible FCC catalyst additive (Additive catalyst) and a method for producing the same.

본 발명의 요지는 다음과 같다.The gist of the present invention is as follows.

[1][One]

펜타실형 제올라이트 및 무기 산화물 매트릭스를 포함하는 유동 접촉 분해 촉매용 첨가물에 있어서,In the additive for a fluid catalytic cracking catalyst comprising a pentasil-type zeolite and an inorganic oxide matrix,

상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량% 이며,The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60% by mass,

인을 P2O5의 질량으로 환산시 5 ~ 20 질량% 포함하고,Contains 5 to 20% by mass of phosphorus in terms of the mass of P 2 O 5 ,

상기 무기 산화물 매트릭스는 알루미나 성분을 Al2O3로 환산시 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량% (단, 상기 첨가물의 양을 100 질량%로 한다)가 되는 양으로 포함하고,The inorganic oxide matrix contains an alumina component in an amount such that the amount of aluminum in terms of Al 2 O 3 is 2 to 20% by mass (however, the amount of the additive is 100% by mass),

하기 식 (1) :Equation (1) below:

0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)

[상기 식에서, P(-25ppm) 및 P(-30ppm)은 각각 31P-NMR 측정의 -25ppm 피크 면적 비율 및 -30ppm 피크 면적 비율이다][In the above formula, P(-25ppm) and P(-30ppm) are -25ppm peak area ratio and -30ppm peak area ratio in 31 P-NMR measurements, respectively]

을 충족시키는Satisfying

유동 접촉 분해 촉매용 첨가물.Additives for fluid catalytic cracking catalysts.

[2][2]

펜타실형 제올라이트,Pentasil-type zeolite,

인을 포함하는 바인더 원료,Binder raw material containing phosphorus,

깁사이트(Gibbsite) 및 깁사이트의 소성물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 알루미나 성분,At least one alumina component selected from the group consisting of Gibbsite and fired products of Gibbsite,

무기 산화물(단, 상기 알루미나 성분을 제외한다)로 이루어진 증량재,및An extender made of an inorganic oxide (excluding the alumina component), and

분산매Dispersion

를 포함하는 슬러리에 있어서,In the slurry containing,

상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량% 이며,The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60% by mass,

상기 인을 함유하는 바인더 원료의 양은 P2O5의 질량으로 환산시 인의 양이 5 ~ 20 질량%가 되는 양이며,The amount of the binder material containing phosphorus is an amount such that the amount of phosphorus is 5 to 20% by mass in terms of the mass of P 2 O 5 ,

상기 알루미나 성분의 양은 Al2O3의 질량으로 환산시 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%가 되는 양이고,The amount of the alumina component is an amount such that the amount of aluminum is 2 to 20% by mass in terms of the mass of Al 2 O 3 ,

슬러리(단, 상기 슬러리의 고형분의 양을 100 질량%로 한다)를 분무 건조하여 분말을 수득하고,The slurry (however, the amount of the solid content of the slurry is 100% by mass) is spray dried to obtain a powder,

상기 분말을 150 ℃ 이상/시간 의 승온 속도로 가열하고, 연이어 500 ~ 750 ℃에서 열처리하는Heating the powder at a heating rate of 150° C. or higher/hour, followed by heat treatment at 500 to 750° C.

유동 접촉 분해 촉매용 첨가물의 제조 방법.Method for producing additives for fluid catalytic cracking catalysts.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물의 경우 원료 탄화수소유에 바나듐, 니켈 등의 중금속이 많이 포함된 경우에도 고수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있다. 또한 본 발명의 제조 방법에 의하면 원료 탄화수소유에 바나듐, 니켈 등의 중금속이 많이 포함된 경우에도 고수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있는 FCC 촉매용 첨가물을 제조할 수 있다.In the case of the additive for the FCC catalyst of the present invention, even when a large amount of heavy metals such as vanadium and nickel are contained in the raw hydrocarbon oil, lower olefins such as propylene can be obtained in high yield. Further, according to the production method of the present invention, an additive for an FCC catalyst capable of obtaining a lower olefin such as propylene in high yield can be prepared even when a large amount of heavy metals such as vanadium and nickel are contained in the raw material hydrocarbon oil.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

[FCC 촉매용 첨가물][FCC catalyst additive]

본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물은The additive for the FCC catalyst according to the present invention is

펜타실형 제올라이트 및 무기 산화물 매트릭스를 포함하는 유동 접촉 분해 촉매용 첨가물에 있어서,In the additive for a fluid catalytic cracking catalyst comprising a pentasil-type zeolite and an inorganic oxide matrix,

상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량% 이며,The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60% by mass,

인을 P2O5의 질량으로 환산하여 5 ~ 20 질량% 포함하고,Phosphorus is converted to the mass of P 2 O 5 and contains 5 to 20 mass%,

상기 무기 산화물 매트릭스는 알루미나 성분을 Al2O3로 환산한 알루미늄의 양이 ~ 20 질량% (단, 상기 첨가물의 양을 100 질량%로 한다)가 되는 양으로 포함하고,The inorganic oxide matrix contains an alumina component in an amount such that the amount of aluminum converted to Al 2 O 3 is ~ 20 mass% (however, the amount of the additive is 100 mass%),

하기 식 (1) :Equation (1) below:

0.02 ≤ P(-25ppm) / P(-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)0.02 ≤ P(-25ppm) / P(-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)

[상기 식에서, P(-25ppm) 및 P(-30ppm)은 각각 31P-NMR 측정의 -25ppm 피크 면적 비율 및 -30ppm 피크 면적 비율이다][In the above formula, P(-25ppm) and P(-30ppm) are -25ppm peak area ratio and -30ppm peak area ratio in 31 P-NMR measurements, respectively]

이 충족되는This is being met

것을 특징으로 한다.It is characterized by that.

상기 펜타실형 제올라이트는 상기 무기 산화물 매트릭스 중에 분산되어 있다.The pentasil-type zeolite is dispersed in the inorganic oxide matrix.

상기 펜타실형 제올라이트의 예로는 ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48 등을 들 수 있다. ZSM-5는 높은 산 강도의 고체산을 지니며 높은 형상(shape) 선택성을 나타내므로 가솔린의 옥탄가 및 저급 올레핀의 수율을 높이는 효과가 크기 때문에 특히 바람직하다.Examples of the pentasil-type zeolite include ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, and the like. ZSM-5 is particularly preferred because it has a high acid strength solid acid and exhibits high shape selectivity, and thus has a large effect of increasing the octane number of gasoline and the yield of lower olefins.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물 중의 상기 펜타실형 제올라이트의 양은 프로필렌 등의 저급 올레핀의 수율을 높이는 관점에서 10 질량% 이상, 바람직하게는 30 질량% 이상이며 과도한 분해에 의해 목적으로 하는 저급 올레핀의 생성량을 감소시키지 않는 관점과 실제로 사용할 수 있는 범위의 물성(예를 들면 성형성 또는 내마모성)을 유지하는 관점에서 60 질량% 이하, 바람직하게는 50 질량% 이하이다.The amount of the pentasil-type zeolite in the FCC catalyst additive of the present invention is 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more from the viewpoint of increasing the yield of lower olefins such as propylene, and the production amount of the target lower olefin is reduced by excessive decomposition. It is 60 mass% or less, preferably 50 mass% or less from the viewpoint of not reducing it and from the viewpoint of maintaining physical properties (eg, moldability or abrasion resistance) within a range that can be used in practice.

상기 펜타실형 제올라이트에 포함된 규소와 알루미늄의 비율은 SiO2와 Al2O3의 질량비(SiO2의 질량 / Al2O3의 질량)로 환산하면, 바람직하게는 25 ~ 100이다.The ratio of silicon and aluminum contained in the pentasil-type zeolite is preferably 25 to 100 when converted to a mass ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 (mass of SiO 2 / mass of Al 2 O 3 ).

상기 질량비가 25 이상이면 펜타실형 제올라이트의 산 밀도가 과도하게 높지는 않기 때문에 원료 탄화수소유의 과다 분해를 방지하여 목적으로 하는 저급 올레핀의 수율을 높일 수 있다. 또한 상기 질량비가 100 이하이면 펜타실형 제올라이트 상의 산 밀도가 적정하기 때문에 원료 탄화수소유의 분해 활성이 우수하다.When the mass ratio is 25 or more, since the acid density of the pentasil-type zeolite is not excessively high, excessive decomposition of the raw material hydrocarbon oil can be prevented, thereby increasing the yield of the target lower olefin. In addition, when the mass ratio is 100 or less, the acid density of the pentasil-type zeolite is appropriate, so that the decomposition activity of the raw material hydrocarbon oil is excellent.

펜타실형 제올라이트의 1차 입자 크기는 바람직하게는 0.3 ~ 5 μm이다. 이 1차 입자 직경은 후술하는 실시예에서 채택한 방법으로 측정되는 메디안 직경(D50)이다.The primary particle size of the pentasil-type zeolite is preferably 0.3 to 5 μm. This primary particle diameter is a median diameter (D50) measured by the method adopted in Examples to be described later.

상기 펜타실형 제올라이트의 1차 입자 크기는 FCC 촉매용 첨가물의 내수열성이 저하되고 저급 올레핀의 수율이 저하되는 것을 방지하는 관점에서, 또한 FCC 촉매용 첨가물 내에서 상기 펜타실형 제올라이트 입자 사이의 공극이 증가하여 ABD가 저하되고 어트리션(Attrition)이 악화되는 것을 방지하는 관점에서 바람직하게는 0.3 μm 이상이다.The primary particle size of the pentasil-type zeolite decreases the hydrothermal resistance of the FCC catalyst additive and prevents the decrease in the yield of the lower olefin, and also increases the void between the pentasil-type zeolite particles in the FCC catalyst additive. Therefore, it is preferably 0.3 μm or more from the viewpoint of preventing the ABD from deteriorating and the Attrition from deteriorating.

또한 상기 펜타실형 제올라이트의 1차 입자 크기는 FCC 촉매용 첨가물 입자 내에서 제올라이트의 고체산 또는 세공에 의한 반응 필드 분산성 저하에 의한 촉매 활성 저하를 방지하는 관점에서 바람직하게는 5 μm 이하이다.In addition, the primary particle size of the pentasil-type zeolite is preferably 5 μm or less from the viewpoint of preventing a decrease in catalytic activity due to a decrease in reaction field dispersibility due to a solid acid or pores of the zeolite in the FCC catalyst additive particles.

상기 무기 산화물 매트릭스는 FCC 촉매용 첨가물 중의 각 성분을 결합하는 바인더를 포함하고 있으며, 이 바인더는 인을 포함하는 산화물로 이루어지며 바람직하게는 인산 및 알루미늄을 포함하는 산화물로 이루어진다.The inorganic oxide matrix contains a binder that binds each component in an additive for an FCC catalyst, and the binder is made of an oxide containing phosphorus, and is preferably made of an oxide containing phosphoric acid and aluminum.

FCC 촉매용 첨가물 중 인의 양은 오산화인(P2O5)의 양으로 환산하면 5 질량% 이상, 바람직하게는 7 질량% 이상이다. 인의 양은 후술하는 실시예에서 채택한 조건에서 ICP 발광 분광 분석법에 의해 측정할 수 있다.The amount of phosphorus in the FCC catalyst additive is 5% by mass or more, preferably 7% by mass or more in terms of the amount of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). The amount of phosphorus can be measured by ICP emission spectroscopy under the conditions adopted in Examples to be described later.

인의 양이 이 범위에 있으면, FCC 촉매용 첨가물은 바인더가 펜타실형 제올라이트와 알루미나 성분 및 카올린 등의 증량재를 결합하는 힘이 크기 때문에 내마모성이 우수하고, 또한 펜타실형 제올라이트의 수열 안정성이 유지되기 때문에 탄화수소유의 접촉 분해에서 프로필렌 등의 저급 올레핀의 수율을 높일 수 있다. 또한 인의 양은 상기 기준으로 20 질량% 이하, 바람직하게는 15 질량% 이하이다.When the amount of phosphorus is in this range, the additive for FCC catalyst has a high strength to bind pentasil-type zeolite and alumina component and extender such as kaolin, so that the abrasion resistance is excellent, and the hydrothermal stability of the pentasil-type zeolite is maintained. In the catalytic cracking of hydrocarbon oil, it is possible to increase the yield of lower olefins such as propylene. Further, the amount of phosphorus is 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less based on the above.

인의 양이 이 범위에 있으면, FCC 촉매용 첨가물의 세공 용적이 너무 작지 않아 세공에서 반응물이 확산되고 탄화수소유의 접촉 분해에서 프로필렌 등의 저급 올레핀의 수율을 높일 수 있다.When the amount of phosphorus is within this range, the pore volume of the FCC catalyst additive is not too small, so that the reactant diffuses in the pores, and the yield of lower olefins such as propylene can be increased in the catalytic cracking of hydrocarbon oil.

상기 무기 산화물 매트릭스는 알루미나 성분을 포함한다. 이 알루미나 성분은 바람직하게는 깁사이트(수산화 알루미늄의 일종) 및 깁사이트의 소성물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미나 성분에 후술하는 열처리를 실시하여 수득할 수 있다. The inorganic oxide matrix contains an alumina component. This alumina component is preferably obtained by subjecting at least one alumina component selected from the group consisting of gibsite (a type of aluminum hydroxide) and a fired product of gibsite to heat treatment described later.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물은 상기 무기 산화물 매트릭스 중에 상기 알루미나 성분을 Al2O3로 환산한 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%, 바람직하게는 2.5 내지 15 질량%가 되는 양으로 포함한다 (단, FCC 촉매용 첨가물의 양을 100 질량%로 한다). 상기 알루미나 성분의 양이 상기 범위에 있으면, FCC의 경우에는 금속(원료 탄화수소유에 포함된 바나듐 및 니켈 등의 중금속) 피독(Poisoning)에 의한 프로필렌 수율의 저하를 충분히 억제할 수 있어 실용적으로 사용 가능한 범위의 촉매 물성(예를 들면 성형성 또는 내마모성)을 유지할 수 있다.The additive for FCC catalyst of the present invention is contained in an amount such that the amount of aluminum converted from the alumina component to Al 2 O 3 in the inorganic oxide matrix is 2 to 20% by mass, preferably 2.5 to 15% by mass (however, , The amount of the FCC catalyst additive is 100% by mass). If the amount of the alumina component is within the above range, in the case of FCC, it is possible to sufficiently suppress the decrease in the propylene yield due to poisoning of metals (heavy metals such as vanadium and nickel contained in raw hydrocarbon oil), and thus a practically usable range The catalyst properties (for example, moldability or wear resistance) can be maintained.

상기 무기 산화물 매트릭스는 바인더로서 상술한 인과 알루미늄을 포함하는 산화물 이외의 임의의 바인더를 포함할 수 있다. 임의의 바인더로는 실리카, 실리카-마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 실리카-지르코니아 및 규산칼슘 등의 무기 산화물을 들 수 있다.The inorganic oxide matrix may contain any binder other than the oxide containing phosphorus and aluminum described above as a binder. As an arbitrary binder, inorganic oxides, such as silica, silica-magnesia, titania, zirconia, silica-zirconia, and calcium silicate, are mentioned.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물에 포함된 바인더의 양은 바람직하게는 5 ~ 25 질량%, 보다 바람직하게는 10 내지 15 질량%이다.The amount of the binder contained in the additive for the FCC catalyst of the present invention is preferably 5 to 25% by mass, more preferably 10 to 15% by mass.

또한 상기 무기 산화물 매트릭스는 FCC 촉매용 첨가물에 일반적으로 배합되는 무기 산화물로 이루어진 증량재를 포함한다. 증량재로서는 예를 들면 카올린, 벤토나이트 및 할로이사이트(Halloysite) 등의 점토 광물을 들 수 있으며 카올린이 특히 바람직하다. 증량재는 이러한 점토 광물의 열처리물이어도 좋다.In addition, the inorganic oxide matrix includes an extender made of an inorganic oxide generally blended with an additive for an FCC catalyst. Examples of the extender include clay minerals such as kaolin, bentonite and haloysite, and kaolin is particularly preferable. The extender may be a heat treatment product of such clay minerals.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물에 포함된 증량재의 양은 FCC 촉매용 첨가물의 양에서 상기 펜타실형 제올라이트, 바인더 및 알루미나 성분의 총 양을 뺀 양이다.The amount of the extender contained in the FCC catalyst additive of the present invention is an amount obtained by subtracting the total amount of the pentasil-type zeolite, the binder, and the alumina component from the amount of the FCC catalyst additive.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물은 하기 식 (1) :The FCC catalyst additive of the present invention is the following formula (1):

0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)

을 충족시킨다.Meets.

식 (1) 중 P(-25ppm) 및 P(-30ppm)은 각각 31P-NMR 측정의 -25ppm 피크 면적 비율 및 -30ppm 피크 면적 비율이며 그 자세한 내용은 다음과 같다.In Equation (1), P(-25ppm) and P(-30ppm) are -25ppm peak area ratio and -30ppm peak area ratio in 31 P-NMR measurements, respectively, and the details are as follows.

FCC 촉매용 첨가물을 직경 3.2mm의 NMR 고체 시료 관에 균일하게 충전하고 시료관을 NMR 장치(자기장 강도: 14.1T(1H공명 주파수: 600MHz))에 설치하고, 외부 자장에 대해서 매직(Magic) 각(54.7 °)에서 20kHz로 회전시킨다. 화학 시프트 2차 기준으로 NH4H2PO의 피크를 1ppm으로 한다. 단일펄스법을 이용한 펄스의 플립(Flip) 각도를 90 °, 펄스 반복 시간을 11.5 초로 설정한다.Uniformly charging the FCC catalyst additive for the solid NMR sample tube having a diameter of 3.2mm and an NMR sample tube unit (magnetic field strength: 14.1T (1 H resonance frequency: 600MHz)) Magic (Magic) installation, and with respect to the external magnetic field Rotate at 20 kHz at an angle (54.7 °). The peak of NH 4 H 2 PO is 1 ppm based on the second chemical shift. Set the flip angle of the pulse using the single pulse method to 90° and the pulse repetition time to 11.5 seconds.

수득된 스펙트럼을 다음과 같이 분석한다. 먼저 스펙트럼 기준선 보정을 실시한다. 다음 화학 시프트가 약 -6ppm, -18ppm, -25ppm, -30ppm, -37ppm인 5 개의 피크를 포크트(Voigt) 함수로 분리한다. 모든 함수의 면적 강도를 계산하여 화학 시프트가 약 -25ppm인 피크 면적 강도(P(-25ppm))와 화학 시프트가 약 -30ppm인 피크 면적 강도(P(-30ppm))와의 비율을 계산한다.The obtained spectrum is analyzed as follows. First, perform spectral baseline correction. The next five peaks with chemical shifts of about -6ppm, -18ppm, -25ppm, -30ppm, -37ppm are separated by the Voigt function. By calculating the area intensity of all functions, the ratio of the peak area intensity (P (-25 ppm)) with a chemical shift of about -25 ppm to the peak area intensity (P (-30 ppm)) with a chemical shift of about -30 ppm.

화학 시프트가 약 -25ppm인 피크는 깁사이트 또는 깁사이트의 소성물과 인 성분을 함유하는 바인더 원료와의 반응에 의해 생성된 베르리나이트(Berlinite)에 귀속되며 화학 시프트가 약 -30ppm인 피크는 비정질 인산 알루미늄 등에 귀속된다.The peak with a chemical shift of about -25 ppm belongs to berlinite produced by the reaction of gibsite or a fired product of gibsite and a binder raw material containing a phosphorus component, and the peak with a chemical shift of about -30 ppm is It belongs to amorphous aluminum phosphate and the like.

상기 식 (1)은 후술하는 제조 방법에 의해 FCC 촉매용 첨가물을 제조할 때의 알루미나 성분과 인 성분을 함유하는 바인더 원료와의 반응성을 나타내는 지표이며 이 수치가 클수록 알루미나 성분이 인산 성분을 함유하는 바인더 원료와 많이 반응하고 있음을 의미한다.Formula (1) is an index showing the reactivity between an alumina component and a binder raw material containing a phosphorus component when preparing an additive for an FCC catalyst by the production method described later. The higher this value, the greater the alumina component contains a phosphoric acid component. It means that it reacts a lot with the binder raw material.

상기 P(-25ppm) / P(-30ppm)의 값은 0.02 ~ 0.40, 바람직하게는 0.02 ~ 0.35, 보다 바람직하게는 0.02 ~ 0.30, 더욱 바람직하게는 0.02 ~ 0.25, 특히 바람직하게는 0.02 ~ 0.20이다. 상기 P(-25ppm) / P(-30ppm)이 0.02 보다 작으면 FCC 촉매용 첨가물의 중금속에 대한 내성이 저하되는 경우가 있다.The value of P(-25ppm) / P(-30ppm) is 0.02 to 0.40, preferably 0.02 to 0.35, more preferably 0.02 to 0.30, still more preferably 0.02 to 0.25, particularly preferably 0.02 to 0.20. . When the P(-25ppm) / P(-30ppm) is less than 0.02, the resistance to heavy metals of the FCC catalyst additive may decrease.

상기 P(-25ppm) / P(-30ppm)의 수치는 예를 들어 후술하는 FCC 촉매용 첨가물의 제조 방법에 있어서 소성시의 승온 속도를 높게 함으로써, 알루미나 성분으로 입자 지름이 큰 것을 사용함으로써, 또는 알루미나 성분으로 나트륨 함량이 높은 것을 사용함으로써 감소시킬 수 있다.The value of P(-25ppm) / P(-30ppm) is, for example, by increasing the heating rate during firing in the method for producing an additive for an FCC catalyst described later, by using a material having a large particle diameter as an alumina component, or It can be reduced by using a high sodium content as an alumina component.

인의 양 및 알루미나 성분의 양이 각각 상기 범위에 있고 상기 식 (1)이 충족됨으로써 무기 산화물 매트릭스의 알루미나 성분 중의 알루미늄 금속 포집제로서 우수한 효과를 발휘하며 그 결과 FCC에서 원료 탄화수소유가 바나듐, 니켈 등의 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있는 것으로 생각된다.As the amount of phosphorus and the amount of the alumina component are in the above ranges, and the above formula (1) is satisfied, it exhibits excellent effects as an aluminum metal trapping agent in the alumina component of the inorganic oxide matrix. As a result, the raw material hydrocarbon oil is vanadium, nickel, etc. It is considered that lower olefins such as propylene can be obtained in a high yield even when a large amount of heavy metal is contained.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물의 BJH 법에 의해 측정된 세공 크기 2 ~ 50nm 범위인 세공 용적은 바람직하게는 0.03 ml/g 이상이며, 그 상한은 예를 들어 0.08 ml/g일 수 있다. The pore volume in the range of 2 to 50 nm in pore size measured by the BJH method of the FCC catalyst additive of the present invention is preferably 0.03 ml/g or more, and the upper limit thereof may be, for example, 0.08 ml/g.

세공 용적이 상기 범위 내에 있는 경우 FCC에서 원료 탄화수소유가 바나듐, 니켈 등의 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 수득할 수 있다.When the pore volume is within the above range, lower olefins such as propylene can be obtained with high yield even when the raw material hydrocarbon oil contains a large amount of heavy metals such as vanadium and nickel in FCC.

본 발명의 FCC 촉매용 첨가물은 바람직하게는 하기 식 (A) :The additive for the FCC catalyst of the present invention is preferably the following formula (A):

Al(9ppm) / Al(T) ≥ 0.10 ... (A)Al(9ppm) / Al(T) ≥ 0.10 ... (A)

를 충족시킨다.Meets.

식 (A) 중, Al(9ppm) 및 Al(T)는 각각 27Al-NMR 측정에서 약 9ppm의 피크 면적 비율 및 -30ppm에서 80ppm 범위의 전체 피크 면적의 합이며, 그 자세한 내용은 다음과 같다.In Equation (A), Al(9ppm) and Al(T) are the sum of the peak area ratio of about 9ppm in 27 Al-NMR measurement and the total peak area in the range of -30ppm to 80ppm, respectively, and the details are as follows .

FCC 촉매용 첨가물을 직경 3.2mm의 NMR 고체 시료관에 균일하게 충전하고 시료관을 NMR 장치(자기장 강도: 14.1T(1H공명 주파수: 600MHz))에 설치하고 외부 자장에 대해서 매직 각(54.7 °)에서 20kHz로 회전시킨다. 화학 시프트 기준으로 1 mol/L Al(NO3)3 용액의 피크를 0ppm으로 한다. 단일 펄스법을 이용한 펄스의 플립 각도를 10 °, 펄스 반복 시간을 0.1 초로 설정한다.The FCC catalyst uniformly charged, and sample tube for the additive to solid NMR sample tube having a diameter of 3.2mm NMR device (magnetic field strength: 14.1T (1 H resonance frequency: 600MHz)) provided on the external magnetic field with respect to the magic angle (54.7 ° ) At 20kHz. The peak of a 1 mol/L Al(NO 3 ) 3 solution based on a chemical shift is set to 0 ppm. The flip angle of the pulse using the single pulse method is set to 10°, and the pulse repetition time is set to 0.1 seconds.

수득된 스펙트럼을 다음과 같이 분석한다. 먼저 스펙트럼의 기준선 보정을 실시한다. 다음 화학 시프트가 약 -9ppm, 약 0ppm, 약 9ppm, 약 27ppm, 약 40ppm, 약 55ppm, 약 60ppm인 7 개의 피크를 포크트 함수로 분리한다. 모든 함수의 면적 강도를 계산하고 화학 시프트 약 9ppm인 피크 면적 강도(Al(9ppm))와 모든 함수의 면적 강도의 총합(Al(T))의 비율을 계산한다.The obtained spectrum is analyzed as follows. First, perform a baseline correction of the spectrum. Next, the seven peaks with chemical shifts of about -9 ppm, about 0 ppm, about 9 ppm, about 27 ppm, about 40 ppm, about 55 ppm, and about 60 ppm are separated by a fork function. Calculate the area intensity of all functions and calculate the ratio of the peak area intensity (Al(9ppm)) with a chemical shift of about 9 ppm and the sum of the area intensity of all functions (Al(T)).

화학 시프트가 약 9ppm인 피크는 6 배위 Al에 귀속된다. 이 피크는 예를 들어 하기 제조 방법에 있어서 첨가되는 깁사이트 등의 알루미나 성분에서 유래하는 것이다. 알루미나 성분의 첨가량이 많을수록 또한 촉매 중에 포함되는 하기 제조 방법에 있어서 인을 함유하는 바인더 원료와 알루미나 성분과의 반응이 적을수록 피크 면적은 커지고 식 (A)도 높은 수치를 나타낸다.The peak with a chemical shift of about 9 ppm is attributed to the 6 coordination Al. This peak is derived from an alumina component such as gibbsite added in, for example, the following production method. The larger the amount of the alumina component added, and the smaller the reaction between the phosphorus-containing binder raw material and the alumina component in the following production method contained in the catalyst, the larger the peak area and the higher the formula (A).

본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물은 일반적으로 미소 구형 입자 형상을 지니고 있다. 상기 FCC 촉매용 첨가물은 FCC 장치에서 사용되는 가솔린 생산을 목적으로 한 포자사이트(Faujasite)형 제올라이트를 함유하는 FCC 촉매와 혼합하여 사용하기 때문에 상기 FCC 촉매용 첨가물의 입자 크기는 바람직하게는 통상의 FCC 촉매와 같은 정도이거나 그것보다 큰 것이다.The additives for FCC catalysts according to the present invention generally have the shape of microspheres. The FCC catalyst additive is used in combination with an FCC catalyst containing a Faujasite zeolite for the purpose of producing gasoline used in the FCC device, so the particle size of the FCC catalyst additive is preferably a conventional FCC It is about the same as or larger than the catalyst.

후술하는 실시예에서 채택한 조건에서 레이저 회절·산란법에 의해 측정되는 상기 미소 구형 입자의 평균 입자 직경은 바람직하게는 40 ~ 140 μm, 보다 바람직하게는 60 ~ 120 μm이다.The average particle diameter of the microspheres measured by laser diffraction/scattering method under the conditions adopted in Examples to be described later is preferably 40 to 140 μm, more preferably 60 to 120 μm.

[FCC 촉매용 첨가물의 제조 방법][Method for preparing additives for FCC catalyst]

본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물의 제조 방법은,The method for preparing an additive for an FCC catalyst according to the present invention,

펜타실형 제올라이트,Pentasil-type zeolite,

인을 포함하는 바인더 원료,Binder raw material containing phosphorus,

깁사이트 및 깁사이트의 소성물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미나 성분,At least one alumina component selected from the group consisting of gibbsite and fired products of gibbsite,

무기 산화물(단, 상기 알루미나 성분을 제외한다)로 구성된 증량재, 및An extender composed of an inorganic oxide (excluding the alumina component), and

분산매Dispersion

를 포함한 슬러리에 있어서,In the slurry containing,

상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량%이며,The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60 mass%,

상기 인 함유 바인더 원료의 양은 P2O5의 질량으로 환산한 인의 양이 5 ~ 20 질량%가 되는 양이며,The amount of the phosphorus-containing binder raw material is an amount such that the amount of phosphorus converted to the mass of P 2 O 5 is 5 to 20 mass%,

상기 알루미나 성분의 양은 Al2O3의 질량으로 환산한 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%가 되는 양이고,The amount of the alumina component is an amount such that the amount of aluminum converted to the mass of Al 2 O 3 is 2 to 20 mass%,

슬러리(단 상기 슬러리의 고형분(즉 분산매 이외의 성분)의 양을 100 질량%로 한다)를 분무 건조하여 분말을 수득하고,A slurry (however, the amount of the solid content of the slurry (ie, a component other than the dispersion medium) is 100% by mass) is spray dried to obtain a powder,

상기 분말을 150 ℃ 이상/시간의 승온 속도로 가열하고, 이어서 500 ~ 750 ℃에서 열처리하는Heating the powder at a heating rate of 150° C. or higher/hour, followed by heat treatment at 500 to 750° C.

것을 특징으로 한다.It is characterized by that.

상기 펜타실형 제올라이트의 구체적인 실시형태 및 바람직한 실시형태는 전술한 바와 같다.Specific and preferred embodiments of the pentasil-type zeolite are as described above.

상기 펜타실형 제올라이트의 양은 프로필렌 등의 저급 올레핀의 수율이 높은 FCC 촉매용 첨가물을 수득하는 관점에서 10 질량% 이상, 바람직하게는 30 질량% 이상이며, 원료 탄화수소유의 과도한 분해로 목적으로 하는 저급 올레핀 생성량을 감소시키지 않고 FCC 촉매용 첨가물을 수득하는 관점에서 60 질량% 이하, 바람직하게는 50 질량% 이하이다(단 상기 슬러리의 분산매 이외 성분의 총량을 100 질량%로 한다).The amount of the pentasil-type zeolite is 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, from the viewpoint of obtaining an additive for FCC catalysts with a high yield of lower olefins such as propylene, and the amount of lower olefins produced by excessive decomposition of the raw material hydrocarbon oil It is 60 mass% or less, preferably 50 mass% or less from the viewpoint of obtaining an additive for FCC catalyst without reducing the amount (however, the total amount of the components other than the dispersion medium of the slurry is 100 mass%).

상기 인을 함유하는 바인더 원료는 가열(예를 들면 500 ~ 750 ℃)에 의해 인산 이온(PO4 3-)을 발생시키는 화합물이 바람직하다. 상기 인을 포함하는 바인더 원료는 인, 알루미늄과 산소를 함유하는 화합물이 바람직하고, 이러한 화합물로는 인산이수소알루미늄(Al(H2PO4)3), 인산수소알루미늄(Al2(HPO4)3), 인산알루미늄(AlPO4)을 들 수 있고 경화 결합성 또는 제올라이트와 반응성이 높다는 관점에서 인산이수소알루미늄(Al(H2PO4)3)이 바람직하다. 이들 화합물은 1종 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 인을 함유하는 바인더 원료는 바람직하게는 주성분(70 질량% 이상을 차지하는 성분)으로 인산이수소알루미늄을 포함한다.The binder raw material containing phosphorus is preferably a compound that generates phosphate ions (PO 4 3- ) by heating (eg, 500 to 750° C.). The binder raw material containing phosphorus is preferably a compound containing phosphorus, aluminum and oxygen, and such compounds include aluminum dihydrogen phosphate (Al (H 2 PO 4 ) 3 ), aluminum hydrogen phosphate (Al 2 (HPO 4 )) 3 ), aluminum phosphate (AlPO 4 ) is mentioned, and aluminum dihydrogen phosphate (Al(H 2 PO 4 ) 3 ) is preferable from the viewpoint of high cure bondability or high reactivity with zeolite. These compounds may be used singly or in combination of two or more. The binder raw material containing phosphorus preferably contains aluminum dihydrogen phosphate as a main component (a component accounting for 70% by mass or more).

상기 인을 함유하는 바인더 원료로 그의 수용액을 사용하여도 좋다. 상기 수용액으로 시판 제품으로는 인산이수소알루미늄(Al(H2PO4)3) 수용액(상품명: 50L, 100L, 애시드호스 120M, 타키케미컬(주) 제조) 등을 들 수 있다.As the binder raw material containing phosphorus, an aqueous solution thereof may be used. As the aqueous solution, commercially available products include aluminum dihydrogen phosphate (Al(H 2 PO 4 ) 3 ) aqueous solution (brand names: 50L, 100L, acid hose 120M, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.).

상기 인을 함유하는 바인더 원료는 인의 양이 오산화이인(P2O5)으로 환산하여 5 ~ 20 질량%, 바람직하게는 6 내지 15 질량%가 되는 양(단, 상기 슬러리의 분산매 이외 성분의 총량을 100 질량%로 한다)으로 사용된다. 인의 양이 상기 범위에 있으면, 5 질량% 이상이면, 내마모성이 우수하며 탄화수소유의 접촉 분해에서 프로필렌 등의 저급 올레핀을 고수율로 수득할 수 있는 FCC 촉매용 첨가물을 제조할 수 있다.In the binder raw material containing phosphorus, the amount of phosphorus in terms of diphosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) is 5 to 20 mass%, preferably 6 to 15 mass% (however, the total amount of components other than the dispersion medium of the slurry) Is 100% by mass). If the amount of phosphorus is within the above range, if it is 5% by mass or more, it is possible to prepare an additive for FCC catalyst that has excellent wear resistance and can obtain lower olefins such as propylene in high yield in catalytic cracking of hydrocarbon oil.

상기 슬러리는 상기 바인더 원료 이외의 바인더를 포함해도 좋으며 그 구체적인 예는 전술한 바와 같다.The slurry may contain a binder other than the binder raw material, and specific examples thereof are as described above.

깁사이트 및 깁사이트의 소성물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미나 성분을 첨가하면 다른 형태의 알루미나, 예를 들어 알루미나 일수화물인 베마이트(boehmite)가 첨가된 경우에 비해 수득할 수 있는 FCC 촉매용 첨가물이 내수열성과 내금속성이 높아지고 바나듐 및 니켈 등의 퇴적이 많은 경우에도 저급 올레핀 수율이 높아진다. 그 이유는 깁사이트형 등의 상기 알루미나 성분은 인 소스와의 반응성이 낮고 또한 촉매 내에 상기 알루미나 성분 유래의 메소 포어를 생성할 수 있으며 바나듐 및 니켈 등의 중금속을 트래핑하는 반응 필드를 더욱 제공할 수 있기 때문이라고 추측된다.When at least one alumina component selected from the group consisting of gibbsite and calcined product of gibbsite is added, other types of alumina, for example, alumina monohydrate, boehmite, are added. The yield of lower olefins increases even when the FCC catalyst additives have high water heat resistance and metal resistance, and deposits of vanadium and nickel are large. The reason is that the alumina component such as the Gibsite type has low reactivity with the phosphorus source and can generate mesopores derived from the alumina component in the catalyst, and can further provide a reaction field for trapping heavy metals such as vanadium and nickel. I guess it is because there is.

상기 깁사이트의 소성물로는 χ-알루미나를 포함하는 소성물, 깁사이트를 150 ℃ (바람직하게는 180 ℃) /시간 이상의 승온 속도로 가열하여 500 ~ 750 ℃ (바람직하게는 550 ~ 700 ℃)에서 바람직하게는 0.2 ~ 5.0 시간 (더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 시간) 열처리한 것 등을 들 수 있다.The fired product of Gibsite is a fired product containing χ-alumina, Gibsite is heated at a heating rate of 150°C (preferably 180°C) / hour or more to 500 to 750°C (preferably 550 to 700°C) For example, heat treatment is preferably performed for 0.2 to 5.0 hours (more preferably 0.5 to 2.0 hours).

상기 알루미나 성분은 Al2O3로 환산한 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%, 바람직하게는 2.5 내지 15 질량%가 되는 양(단, 상기 슬러리의 분산매 이외 성분의 총량을 100 질량%로 한다)으로 사용한다. 알루미나 성분의 양이 상기 범위 내에 있으면 FCC시 메탈 피독에 의한 프로필렌 등의 저급 올레핀 수율의 저하를 충분히 억제할 수 있어 실용적으로 사용 가능한 범위의 촉매 물성(예를 들면 성형성 또는 내마모성)을 유지할 수 있다.The alumina component is an amount in which the amount of aluminum converted to Al 2 O 3 is 2 to 20 mass%, preferably 2.5 to 15 mass% (however, the total amount of components other than the dispersion medium of the slurry is 100 mass%) Use as. If the amount of the alumina component is within the above range, it is possible to sufficiently suppress the decrease in the yield of lower olefins such as propylene due to metal poisoning during FCC, thereby maintaining the catalytic properties (e.g., moldability or wear resistance) within a practically usable range. .

상기 알루미나 성분의 후술하는 실시예에서 사용된 방법에 의해 측정된 평균 입자 직경은 바람직하게는 2 ~ 50 μm, 더욱 바람직하게는 5 ~ 30 μm이다. 평균 입자 직경이 상기 범위에 있으면 FCC 촉매용 첨가물 내에 알루미나 성분의 입자를 충분히 확산시킬 수 있으며 또한 알루미나 성분 및 인을 함유하는 바인더 원료와의 부반응을 억제하고 바나듐 및 니켈 등의 금속 성분을 트래핑하는 반응 필드를 다량 형성할 수 있다. 한편 이 범위를 과도하게 초과하면 실용적으로 요구되는 특성(예를 들면 성형성 또는 내마모성)에 지장을 초래할 우려가 있다.The average particle diameter of the alumina component measured by the method used in Examples to be described later is preferably 2 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm. If the average particle diameter is within the above range, it is possible to sufficiently diffuse the particles of alumina component in the FCC catalyst additive, and suppress side reactions with the binder raw material containing the alumina component and phosphorus, and trap metal components such as vanadium and nickel. Can form a large number of fields. On the other hand, if this range is excessively exceeded, there is a concern that practically required properties (for example, moldability or wear resistance) may be hindered.

상기 깁사이트로는 시판품의 경우 C-303, C-301N, CL-303(스미토모화학(주) 제조), B-316(상품명, 아루모릭스사 제조) 등을 들 수 있다. 또한 상기 깁사이트의 소성물로는 시판품으로서 POLOCEL 제조 AP-22 등을 들 수 있다.Examples of the gibbsite include C-303, C-301N, CL-303 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and B-316 (brand name, manufactured by Arumorix Corporation) in the case of commercial products. Further, examples of the fired product of the gibbsite include AP-22 manufactured by POLOCEL as a commercial item.

무기 산화물로 이루어진 증량재의 구체적인 형태 및 바람직한 형태는 전술한 바와 같다. 상기 증량재의 양은 슬러리의 분산매 이외 성분의 총량에서 상기 펜타실형 제올라이트, 상기 인 및 알루미늄을 포함하는 바인더 원료 및 상기 임의의 바인더 원료의 총량을 뺀 양이다. 상기 분산매로는 물이 바람직하다.The specific form and preferred form of the extender made of inorganic oxide are as described above. The amount of the extender is an amount obtained by subtracting the total amount of the pentasil-type zeolite, the binder raw material containing phosphorus and aluminum, and the optional binder raw material from the total amount of components other than the dispersion medium of the slurry. Water is preferable as the dispersion medium.

본 발명의 제조 방법은 먼저 상기 펜타실형 제올라이트, 상기 인을 함유하는 바인더 원료, 상기 깁사이트형 수산화알루미늄, 상기 증량재 및 상기 분산매 및 필요에 따라 상기 임의의 바인더 원료를 혼합하여 슬러리를 제조한다. 슬러리의 제조에는 종래 공지의 방법을 적용할 수 있다. 상기 슬러리의 고형분 농도는 분무 건조 작업의 관점에서 바람직하게는 25 ~ 50 질량% 정도이다.In the manufacturing method of the present invention, first, a slurry is prepared by mixing the pentasil-type zeolite, the binder raw material containing the phosphorus, the gibsite-type aluminum hydroxide, the extender and the dispersion medium, and the optional binder raw material as necessary. A conventionally known method can be applied to the preparation of the slurry. The solid content concentration of the slurry is preferably about 25 to 50% by mass from the viewpoint of spray drying operation.

다음으로 상기 슬러리를 분무 건조하여 분말을 수득하고 이 분말을 150 ℃/시간 이상, 바람직하게는 180 ℃/시간 이상의 승온 속도로 가열한다. 승온 속도가 상기 하한보다 낮으면 상기 알루미나 성분과 인을 함유하는 바인더 원료와의 반응이 과도하게 진행되어 FCC 촉매용 첨가물의 중금속 피독에 의해 프로필렌 등의 저급 올레핀의 수율이 저하되는 경우가 있다. 승온 속도의 상한은 승온 장치에 따라 상이하나 예를 들면 800 ℃/시간 이어도 좋다.Next, the slurry is spray-dried to obtain a powder, and the powder is heated at a heating rate of 150°C/hour or more, preferably 180°C/hour or more. If the temperature increase rate is lower than the lower limit, the reaction between the alumina component and the binder raw material containing phosphorus proceeds excessively, and the yield of lower olefins such as propylene may decrease due to heavy metal poisoning of the FCC catalyst additive. The upper limit of the temperature increase rate varies depending on the temperature increase device, but may be 800° C./hour, for example.

그 다음 500 ~ 750 ℃, 바람직하게는 550 ~ 700 ℃의 온도에서, 바람직하게는 0.2 ~ 5.0 시간, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2.0 시간 열처리 함으로써 FCC 촉매용 첨가물이 수득된다. Then, by heat treatment at a temperature of 500 to 750°C, preferably 550 to 700°C, preferably 0.2 to 5.0 hours, more preferably 0.5 to 2.0 hours, an additive for an FCC catalyst is obtained.

분무 건조 조건은 예를 들면 다음과 같다.Spray drying conditions are as follows, for example.

스프레이 입구 온도: 200 ~ 450 ℃Spray inlet temperature: 200 ~ 450 ℃

출구 온도: 110 ~ 350 ℃Outlet temperature: 110 ~ 350 ℃

분무 건조에 의해 수득된 분말은 상온(예를 들어 0 ~ 40 ℃)까지 방냉한 후 분급하여 평균 입자 직경을 예를 들어 40 ~ 140μm, 바람직하게는 60 ~ 120 μm로 조정한 후 열처리에 제공될 수 있다.The powder obtained by spray drying is allowed to cool to room temperature (eg 0 to 40° C.) and then classified to adjust the average particle diameter to, for example, 40 to 140 μm, preferably 60 to 120 μm, and then to be provided for heat treatment. I can.

분무 건조된 분말을 상기 조건에서 열처리함으로써 첨가한 알루미나 성분 및 인을 함유하는 바인더 원료와의 반응을 억제할 수 있으며 수득된 FCC 촉매용 첨가물은 알루미나 성분의 표면에 바나듐 및 니켈 등의 중금속을 트래핑하는 반응 필드가 많이 형성되어 높은 금속 내성을 나타내는 것으로 추측된다.By heat treatment of the spray-dried powder under the above conditions, the reaction with the added alumina component and the binder raw material containing phosphorus can be suppressed, and the obtained FCC catalyst additive traps heavy metals such as vanadium and nickel on the surface of the alumina component. It is presumed that a large number of reaction fields are formed to show high metal resistance.

상기 열처리는 인을 함유하는 바인더 원료를 더 확산시켜 제올라이트 애시드 포인트의 변형을 촉진시키고 또한 폴리인산에 의한 제올라이트 세공의 폐색을 억제하는 관점에서 바람직하게는 수증기 분위기 하에서 이루어진다.The heat treatment is preferably carried out in a water vapor atmosphere from the viewpoint of further diffusing the phosphorus-containing binder raw material to promote the deformation of the zeolite acid point and suppressing blockage of the zeolite pores by polyphosphoric acid.

[FCC 촉매용 첨가물의 사용 방법][Method of using additives for FCC catalyst]

본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물("애디티브 촉매"라고도 한다)은 FCC 장치에서의 탄화수소유의 유동 접촉 분해에서 포자사이트(faujasite)형 제올라이트를 함유하는 FCC 촉매에 혼합하여 사용된다.The additives for FCC catalysts according to the present invention (also referred to as "additive catalysts") are mixed with FCC catalysts containing a faujasite type zeolite in fluid catalytic cracking of hydrocarbon oil in an FCC unit.

포자사이트형 제올라이트를 함유하는 FCC 촉매로는 FCC 장치에서 사용되는 통상의 FCC 촉매가 사용 가능하다. 이러한 FCC 촉매로는 시판의 FCC 촉매, 예를 들면 DCT, ACZ, CVZ(모두 닛키촉매화성(주) 제조 제품의 상표 또는 등록상표) 등이 예시된다.As the FCC catalyst containing the sporicite zeolite, conventional FCC catalysts used in FCC devices can be used. Examples of such FCC catalysts include commercially available FCC catalysts, such as DCT, ACZ, and CVZ (all are trademarks or registered trademarks of Nikki Catalyst Chemical Co., Ltd. products).

FCC 촉매용 첨가물의 양은 FCC 촉매용 첨가물 및 FCC 촉매의 총량을 100 질량%로 하면 FCC에서 원료 탄화수소유가 중금속이 많이 포함된 경우에도 높은 수율로 프로필렌 등의 저급 올레핀을 얻는 관점에서 바람직하게는 0.1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 1 질량% 이상이며, 원료 탄화수소유의 분해 활성의 관점에서는 일반적으로 30 질량% 이하로 사용되나 라이트 올레핀류를 증산시키는 신규 프로세스 등에서는 60 질량%까지 첨가하여도 좋다.If the total amount of the FCC catalyst additive and the FCC catalyst is 100% by mass, the amount of the FCC catalyst additive is preferably 0.1 mass from the viewpoint of obtaining a lower olefin such as propylene in high yield even when the raw material hydrocarbon oil contains a large amount of heavy metals in the FCC. % Or more, more preferably 1% by mass or more, and generally 30% by mass or less from the viewpoint of the decomposition activity of the raw material hydrocarbon oil, but may be added up to 60% by mass in a novel process for increasing light olefins.

본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물이 사용되는 탄화수소유의 유동 접촉 분해 공정에서 FCC 촉매용 첨가물로서 본 발명에 따른 FCC 촉매용 첨가물을 사용하는 경우를 제외하고는 통상의 FCC 장치에서의 탄화수소유의 유동 접촉 분해 조건을 적용할 수 있다.Fluid catalytic cracking of hydrocarbon oil in a conventional FCC unit except when the FCC catalyst additive according to the present invention is used as the FCC catalyst additive in the fluid catalytic cracking process of hydrocarbon oil in which the FCC catalyst additive according to the present invention is used. Conditions may apply.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하지만 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but the present invention is not limited by these examples.

(실시예 1)(Example 1)

일본 공개특허 특개 2011-213525 호 공보의 실시예 1에 따라 제조된 ZSM-5형 제올라이트를 순수에 현탁시켜 비드 밀에 의해 평균 입자 직경이 2.5 μm가 될 때까지 분쇄하여 ZSM-5형 제올라이트 농도가 25 질량%인 슬러리(이하 "ZSM-5 분쇄 슬러리"라고도 한다)를 제조하였다. The ZSM-5 zeolite prepared according to Example 1 of JP-A-2011-213525 was suspended in pure water and pulverized by a bead mill until the average particle diameter became 2.5 μm, so that the ZSM-5 zeolite concentration was reduced. A 25% by mass slurry (hereinafter also referred to as "ZSM-5 pulverized slurry") was prepared.

이 ZSM-5 분쇄 슬러리 2,400g(ZSM-5형 제올라이트의 질량이 목적물(촉매용 첨가물. 이하 동일)의 질량(1,500g)을 기준으로 40 질량%(600g)가 되는 양) 무게를 재고 ZSM-5 분쇄 슬러리의 pH가 9.0이 될 때까지 15 % 암모늄 수용액을 첨가하였다. 여기에 카올린 651.0g(탈수 후 질량이 목적물의 질량을 기준으로 36.5 질량%(547.5g)가 되는 양)을 혼합하여 깁사이트(깁사이트형 수산화알루미늄)(스미토모화학(주) 제조 C-303, 메디안 직경 5.3 μm) 225.2g(Al2O3 질량으로 환산한 알루미늄의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 10.0 질량%(150g)가 되는 양)을 혼합하여 균질기로 슬러리의 분산 처리를 실시하였다.2,400 g of this ZSM-5 grinding slurry (the amount of which the mass of the ZSM-5 zeolite is 40% by mass (600 g) based on the mass (1,500 g) of the target substance (catalyst additive. hereinafter the same)) is weighed and ZSM- 5 A 15% aqueous ammonium solution was added until the pH of the pulverized slurry reached 9.0. 651.0 g of kaolin (the amount of which the mass after dehydration becomes 36.5% by mass (547.5 g) based on the mass of the object) is mixed thereto, and Gibbsite (Gibsite-type aluminum hydroxide) (C-303 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) Median diameter of 5.3 μm) 225.2 g (amount of aluminum in terms of the mass of Al 2 O 3 being 10.0 mass% (150 g) based on the mass of the object) was mixed, and the slurry was dispersed with a homogenizer.

수득된 슬러리에 알루미늄을 Al2O3로 환산하여 8.5 질량%, 인을 P2O5로 환산하여 33.5 질량% 포함하는 인산이수소알루미늄(Al(H2PO4)3) 함유 수용액(타키케미컬(주) 제조 100L)을 482.1g(P2O5의 질량으로 환산한 인의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 10.8 질량%(162g)가 되는 양)이 되도록 첨가하고, 또한 슬러리의 농도가 (목적물의 농도로 환산하여) 약 35 질량%가 되도록 순수를 527.3g 첨가하여 농도가 약 35 질량%인 슬러리(이하 "혼합 슬러리"라고도 한다)를 수득하였다.An aqueous solution containing aluminum dihydrogen phosphate (Al(H 2 PO 4 ) 3 ) containing 8.5% by mass of aluminum in terms of Al 2 O 3 and 33.5% by mass of phosphorus in terms of P 2 O 5 in the obtained slurry (Taki Chemical (Note) 100L) was added so that 482.1g (the amount of phosphorus converted to the mass of P 2 O 5 becomes 10.8% by mass (162 g) based on the mass of the target), and the concentration of the slurry is (target In terms of the concentration of), 527.3 g of pure water was added so that it became about 35% by mass to obtain a slurry having a concentration of about 35% by mass (hereinafter also referred to as “mixed slurry”).

이 혼합 슬러리를 분무 건조(스프레이 입구 온도: 250 ~ 260 ℃, 출구 온도: 150 ℃)하여 수득된 입자를 25 ℃ 정도까지 방냉한 후 간격이 212 μm인 체(sieve)에서 분급하고 평균 입자 직경 84 μm인 미소 구형 입자를 제조하였다. 이 미소 구형 입자 150g을 소형 회전로를 사용하여 소성 용기(용적: 6.2L)에 넣어 승온 속도 300 ℃/시간에서 600 ℃까지 승온하고 600 ℃에서 30 분간 소성하여 FCC 촉매용 첨가물 A를 수득하였다. 용기는 100 % 스팀 분위기 하기 위해 소성 용기 내부의 온도가 150 ℃에 도달한 후 600 ℃ 유지가 끝날 때까지 물을 1.0 g/분의 속도로 첨가하였다. FCC 촉매용 첨가물 A의 물성 등을 표 1에 나타내었다.The resulting mixed slurry was spray-dried (spray inlet temperature: 250 to 260 °C, outlet temperature: 150 °C), and the obtained particles were allowed to cool to about 25 °C, and then classified in a sieve having a distance of 212 μm, and an average particle diameter of 84 Microscopic spherical particles of μm were prepared. 150 g of these microscopic spherical particles were placed in a sintering container (volume: 6.2 L) using a small rotary furnace, the temperature was raised from 300°C/hour to 600°C, and calcined at 600°C for 30 minutes to obtain an additive A for FCC catalyst. In order to achieve a 100% steam atmosphere, water was added at a rate of 1.0 g/min until the temperature inside the sintering container reached 150° C. and maintained at 600° C. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive A.

(실시예 2)(Example 2)

카올린, 깁사이트형 수산화알루미늄 및 인산이수소알루미늄 수용액의 양을 각각 740.2g(탈수 후 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 41.5 질량%가 되는 양), 112.6g(Al2O3의 질량으로 환산한 알루미늄의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 5 질량%가 되는 양) 및 446.4g(P2O5의 질량으로 환산한 인의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 10.0 질량%가 되는 양)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 B를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 B의 물성 등을 표 1에 나타내었다.The amount of kaolin, Gibsite-type aluminum hydroxide and aluminum dihydrogen phosphate aqueous solution is 740.2 g (the amount after dehydration becomes 41.5% by mass based on the mass of the object (1,500 g)), 112.6 g (Al 2 O 3 The amount of aluminum converted to mass becomes 5% by mass based on the mass of the object) and 446.4g (amount where the mass of phosphorus converted to the mass of P 2 O 5 becomes 10.0% by mass based on the mass of the object) Except for changing to, the same operation as in Example 1 was carried out to obtain an additive B for an FCC catalyst. Table 1 shows the properties of the FCC catalyst additive B.

(실시예 3)(Example 3)

깁사이트형 수산화 알루미늄의 종류를 스미토모화학(주) 제조 C-301N(메디안 직경 2.5 μm)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 C를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 C의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Except for changing the type of Gibsite-type aluminum hydroxide to C-301N (median diameter 2.5 μm) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., the FCC catalyst additive C was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive C.

(실시예 4)(Example 4)

깁사이트형 수산화알루미늄의 종류를 아루모릭스(주) 제조 B-316(메디안 직경 17.4 μm)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 D를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 D의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Except for changing the type of Gibsite-type aluminum hydroxide to Arumorix Co., Ltd. B-316 (median diameter 17.4 μm), the same operation as in Example 1 was carried out to obtain an FCC catalyst additive D. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive D.

(실시예 5)(Example 5)

깁사이트형 수산화알루미늄의 종류를 스미토모화학(주) 제조 CL-303(메디안 직경 5.6 μm, Na2O 함량 0.19 질량%)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 E를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 E의 물성 등을 표 1에 나타내었다.An additive for FCC catalyst in the same manner as in Example 1, except that the type of Gibsite type aluminum hydroxide was changed to CL-303 (median diameter 5.6 μm, Na 2 O content 0.19 mass%) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. E was obtained. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive E.

(실시예 6)(Example 6)

수산화 알루미늄의 종류를 깁사이트의 소성물(결정상은 χ-알루미나)(POROCEL 제조 AP-22)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 F를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 F의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Except for changing the type of aluminum hydroxide to the calcined product of Gibsite (crystal phase is χ-alumina) (AP-22 manufactured by POROCEL), the FCC catalyst additive F was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive F.

(실시예 7)(Example 7)

ZSM-5 분쇄 슬러리의 양을 1,800g(ZSM-5형 제올라이트의 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 30.0 질량%(450g)가 되는 양)으로 변경한 것, 카올린 및 인산이수소알루미늄 수용액의 양을 각각 891.7g(탈수 후 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 50.0 질량%가 되는 양), 358.2g(P2O5의 질량으로 환산한 인의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 8.0 질량%가 되는 양)으로 변경한 것 및 혼합 슬러리의 농도 조절에 첨가하는 순수의 양을 1010.6g으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 G를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 G의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Changed the amount of ZSM-5 grinding slurry to 1,800 g (an amount in which the mass of the ZSM-5 zeolite becomes 30.0% by mass (450 g) based on the mass of the object (1,500 g)), kaolin and aluminum dihydrogen phosphate The amount of aqueous solution is 891.7g (the amount of which the mass after dehydration becomes 50.0% by mass based on the mass of the target product (1,500g)), 358.2g (the mass of phosphorus converted to the mass of P 2 O 5 is based on the mass of the target product) The FCC catalyst additive G was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of pure water added to the concentration control of the mixed slurry was changed to 1010.6 g. . Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive G.

(실시예 8) (Example 8)

ZSM-5 분쇄 슬러리의 양을 3,000g(ZSM-5형 제올라이트의 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 50 질량%(750g)가 되는 양)으로 변경한 것, 카올린 및 인산이수소알루미늄 수용액의 양을 각각 413.8g(탈수 후 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 23.2 질량%가 되는 양) 및 604.5g(P2O5의 질량으로 환산한 인의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 13.5 질량%가 되는 양)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 H를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 H의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Changed the amount of ZSM-5 grinding slurry to 3,000g (the amount where the mass of the ZSM-5 zeolite becomes 50% by mass (750g) based on the mass of the target object (1,500g)), kaolin and aluminum dihydrogen phosphate The amount of aqueous solution is 413.8g (the amount of which the mass after dehydration becomes 23.2% by mass based on the mass of the target product (1,500g)) and 604.5g (the mass of phosphorus converted to the mass of P 2 O 5 is based on the mass of the target product) The FCC catalyst additive H was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount was changed to 13.5% by mass). Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive H.

(실시예 9)(Example 9)

카올린 및 깁사이트형 수산화 알루미늄의 양을 각각 561.8g(탈수 후 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 31.5 질량%가 되는 양) 및 337.8g(Al2O3 질량으로 환산한 알루미늄의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 15.0 질량%가 되는 양)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 I를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 I의 물성 등을 표 1에 나타내었다.The amount of kaolin and Gibsite-type aluminum hydroxide is 561.8g (the mass after dehydration becomes 31.5% by mass based on the mass of the object (1,500g)) and 337.8g (the mass of aluminum converted to Al 2 O 3 mass) The FCC catalyst additive I was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount was changed to 15.0% by mass based on the mass of the target product. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive I.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

승온 속도를 100 ℃/시간으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 J를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 J의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Except for changing the temperature increase rate to 100 ℃ / hour, and the same operation as in Example 1 to obtain the FCC catalyst additive J. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive J.

(비교예 2) (Comparative Example 2)

깁사이트형 수산화 알루미늄을 사용하지 않고 카올린 및 인산이수소알루미늄 수용액의 양을 각각 847.2g(탈수 후 질량이 목적물의 질량(1,500g)을 기준으로 47.5 질량%가 되는 양) 및 446.4g(P2O5의 질량으로 환산한 인의 질량이 목적물의 질량을 기준으로 10.0 질량%가 되는 양)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 K를 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 K의 물성 등을 표 1에 나타내었다.The amount of kaolin and aluminum dihydrogen phosphate aqueous solution without the use of Gibsite-type aluminum hydroxide was 847.2 g (the amount after dehydration was 47.5% by mass based on the mass of the object (1,500 g)) and 446.4 g (P 2 The FCC catalyst additive K was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mass of phosphorus converted to the mass of O 5 was changed to 10.0 mass% based on the mass of the target substance). Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive K.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

깁사이트형 수산화 알루미늄으로 변경하고, 83.0 질량%의 베마이트형 수산화 알루미늄(Sasol 제조, CATAPAL 200) 90.4g(Al2O3의 질량으로 환산한 알루미늄의 질량이 목적물의 질량(1, 500g)을 기준으로 5 질량%가 되는 양)을 사용하고 카올린 및 제일인산알루미늄 수용액의 양을 각각 758.0g(목적물의 질량을 기준으로 42.5 질량%가 되는 양) 및 446.4g(목적물의 질량을 기준으로 12.5 질량%가 되는 양)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 하여 FCC 촉매용 첨가물 L을 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 L의 물성 등을 표 1에 나타내었다.Changed to Gibsite-type aluminum hydroxide, and 83.0 mass% boehmite-type aluminum hydroxide (manufactured by Sasol, CATAPAL 200) 90.4 g (the mass of aluminum converted to the mass of Al 2 O 3 is the mass of the object (1, 500 g). Based on the amount of 5% by mass), the amount of kaolin and monobasic aluminum phosphate aqueous solution is 758.0g (amount that is 42.5% by mass based on the mass of the target) and 446.4g (12.5% by mass of the target) %), and the same operation as in Example 1 was performed to obtain an additive L for an FCC catalyst. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive L.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

일본 특허공개 특표 2002-537976호 공보의 실시예 1의 시료 B 제조 방법에 기재된 대로 FCC 촉매용 첨가물 K를 제조하였다. 구체적으로는 800g(건조 기준)의 ZSM-5, 30g(건조 기준)의 카올린, 130g(Al2O3 환산, 건조 기준)의 CATAPAL B(Sasol 제조), 390g의 85 % H3PO4 수용액 및 순수를 혼합하여 고형분 농도 45 %의 혼합 슬러리를 수득하였다. 혼합 슬러리는 충분히 교반하여 실시예 1과 동일한 조건에서 분무 건조하여 미소 구형 입자를 제조하였다. 수득된 미소 구형 입자를 정치하여 승온 속도 300 ℃/시간에서 530 ℃까지 승온하고, 530 ℃에서 2시간 소성하여 FCC 촉매용 첨가물 M을 수득하였다. FCC 촉매용 첨가물 M의 물성 등을 표 1에 나타내었다.The FCC catalyst additive K was prepared as described in the method for preparing sample B of Example 1 of JP 2002-537976 A. Specifically, 800 g (dry basis) of ZSM-5, 30 g (dry basis) kaolin, 130 g (Al 2 O 3 conversion, dry basis) of CATAPAL B (manufactured by Sasol), 390 g of 85% H 3 PO 4 aqueous solution and Pure water was mixed to obtain a mixed slurry having a solid content concentration of 45%. The mixed slurry was sufficiently stirred and spray-dried under the same conditions as in Example 1 to prepare microspheres. The obtained micro-spherical particles were allowed to stand, the temperature was raised from 300°C/hour to 530°C, and fired at 530°C for 2 hours to obtain an additive M for FCC catalyst. Table 1 shows the physical properties of the FCC catalyst additive M.

[측정 방법 내지 평가 방법][Measurement method or evaluation method]

실시예 등의 측정 방법 및 평가 시험 방법은 다음과 같다.Measurement methods and evaluation test methods in Examples and the like are as follows.

(각 원소의 함유량 측정 방법)(Method of measuring the content of each element)

각 원소의 질량 분석은 Na은 원자 흡광광도계, Na 이외는 유도 결합 플라즈마 분광 분석 장치에서 화학 분석을 실시하였다. 구체적으로는 제올라이트(ZSM-5) 또는 촉매는 황산과 불화수소산을 첨가 가열하여 건고시켜 건고물을 염산에 용해하고 물에 농도 10 ~ 100 질량 ppm으로 희석한 용액을 제조하여 주식회사 히타치하이테크사이언스사 제조 원자 흡광 광도계(Z-2310), (주)시마즈제작소 제조 유도 결합 플라즈마 분광 분석 장치(ICPS-8100)에서 분석하였다. 파장은 Na: 589.6nm, Al: 396.2nm, Si: 251.6nm, P: 178.3nm이다.For mass analysis of each element, chemical analysis was performed for Na by an atomic absorbance spectrometer, and for Na by an inductively coupled plasma spectrophotometer. Specifically, zeolite (ZSM-5) or catalyst is made by adding sulfuric acid and hydrofluoric acid to dryness, dissolving the dried product in hydrochloric acid and diluting it in water to a concentration of 10 to 100 mass ppm, manufactured by Hitachi Hi-Tech Sciences Co., Ltd. Analysis was performed on an atomic absorption photometer (Z-2310) and an inductively coupled plasma spectroscopic analyzer (ICPS-8100) manufactured by Shimadzu Corporation. The wavelength is Na: 589.6 nm, Al: 396.2 nm, Si: 251.6 nm, and P: 178.3 nm.

(27Al-MAS NMR측정 및 31P-MAS NMR 측정)( 27 Al-MAS NMR measurement and 31 P-MAS NMR measurement)

FCC 촉매용 첨가물을 직경 3.2mm의 NMR 고체용 시료관에 균일하게 되도록 충전하고 NMR 장치(애질런트 제조 VNMR-600, 자기장 강도: 14.1T(1H공명 주파수: 600MHz))에 세트 하고 외부 자기장에 대해서 매직 각(54.7 °)에서 20kHz의 고속으로 회전시켰다.Charging the FCC catalyst additive for so that uniformity in a sample tube for NMR solid having a diameter of 3.2mm and NMR apparatus (Agilent prepared VNMR-600, magnetic field strength: 14.1T (1 H resonance frequency: 600MHz)) set in with respect to an external magnetic field, and It was rotated at a high speed of 20 kHz at a magic angle (54.7 °).

27Al 측정에서는 화학 시프트 기준으로 1 mol/L Al(NO3)3 수용액의 피크를 0ppm으로 하였다. 단일 펄스법을 이용한 펄스의 플립 각도를 10 °, 펄스 반복 시간을 0.1s로 설정하였다. 27 In the Al measurement, the peak of the 1 mol/L Al(NO 3 ) 3 aqueous solution was set to 0 ppm based on the chemical shift. The flip angle of the pulse using the single pulse method was set to 10°, and the pulse repetition time was set to 0.1 s.

31P 측정에서는 화학 시프트 이차 기준으로 NH4H2PO4의 피크를 이용하여 1ppm으로 하였다. 단일 펄스법을 이용한 펄스의 플립 각도를 90 °, 펄스 반복 시간을 11.5s로 설정하였다. In the 31P measurement, the peak of NH 4 H 2 PO 4 was used as a chemical shift secondary criterion to be 1 ppm. The flip angle of the pulse using the single pulse method was set to 90°, and the pulse repetition time was set to 11.5 s.

수득된 스펙트럼을 Origin을 사용하여 분석하였다. 먼저 스펙트럼의 기준선 보정을 실시하였다. 다음 각 피크를 포크트 함수로 분리하였다. 27Al-MAS NMR은 화학 시프트가 약 -9ppm, 약 0ppm, 약 9ppm, 약 27ppm, 약 40ppm, 약 55ppm, 약 60ppm인 7 개의 피크를 함수로 분리하였다. 모든 함수의 면적 강도를 계산하여 면적의 합계에 대한 각 피크 비율을 계산하여 각 피크의 면적비를 구하였다. 그 중 첨가한 수산화알루미늄이나 베마이트 알루미나 등에서 유래하는 6 배위 Al에 귀속되는 약 9ppm의 면적비를 산출하였다.The obtained spectrum was analyzed using Origin. First, baseline correction of the spectrum was performed. Each peak was then separated by a folk function. 27 Al-MAS NMR separated seven peaks with chemical shifts of about -9 ppm, about 0 ppm, about 9 ppm, about 27 ppm, about 40 ppm, about 55 ppm, and about 60 ppm as a function. By calculating the area intensity of all functions, the ratio of each peak to the sum of the areas was calculated to obtain the area ratio of each peak. Among them, an area ratio of about 9 ppm attributed to 6 coordination Al derived from added aluminum hydroxide or boehmite alumina was calculated.

31P-MAS NMR은 화학 시프트가 약 -6ppm, -18ppm, -25ppm, -30ppm, -37ppm인 5 개의 피크를 함수로 분리하고 같은 방법으로 각 피크의 면적비를 구하였다. 수산화 알루미늄과 인 성분의 반응에 의해 생성되는 베르리나이트(berlinite)에 귀속되는 -25ppm의 면적비와 비정질 인산 알루미늄 등에 귀속되는 -30ppm의 면적비의 비율을 산출하였다. In 31 P-MAS NMR, five peaks with chemical shifts of about -6ppm, -18ppm, -25ppm, -30ppm, and -37ppm were separated as a function, and the area ratio of each peak was calculated using the same method. The ratio of the area ratio of -25 ppm attributed to berlinite produced by the reaction of the aluminum hydroxide and phosphorus component and the area ratio of -30 ppm attributed to the amorphous aluminum phosphate was calculated.

(제올라이트, 수산화알루미늄의 평균 입자 직경)(Average particle diameter of zeolite and aluminum hydroxide)

시료의 입도 분포 측정을 호리바제작소(주) 제조 레이저 회절·산란식 입도 분포 측정 장치(LA-950V2)에서 실시하였다. 구체적으로는 광선 투과율이 70 ~ 95 %의 범위가 되도록 시료를 용매(물)에 투입하고 순환 속도: 5.0 L/분, 초음파 조사: 1분, 반복 횟수: 15 회 조건에서 측정하였다. 메디안 직경(D50)을 평균 입자 직경으로 채택하였다. 굴절률을 제올라이트는 1.46, 수산화알루미늄은 1.66으로 하여 측정을 실시하였다.The particle size distribution measurement of the sample was performed with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device (LA-950V2) manufactured by Horiba Manufacturing Co., Ltd. Specifically, the sample was put into a solvent (water) so that the light transmittance was in the range of 70 to 95%, and the measurement was performed under conditions of a circulation rate: 5.0 L/min, ultrasonic irradiation: 1 minute, and number of repetitions: 15 times. The median diameter (D50) was adopted as the average particle diameter. The refractive index was measured as 1.46 for zeolite and 1.66 for aluminum hydroxide.

(FCC 촉매용 첨가물의 평균 입자 직경)(Average particle diameter of additives for FCC catalyst)

시료의 입도 분포 측정을 호리바제작소(주) 제조 레이저 회절·산란식 입도 분포 측정 장치(LA-300)에서 실시하였다. 구체적으로는 광선 투과율이 70 ~ 95 %의 범위가 되도록 시료를 용매(물)에 투입하고 순환 속도: 2.8 L/분, 초음파 조사: 3분, 반복 횟수: 30회 조건에서 측정하였다. 메디안 직경(D50)을 평균 입자 직경으로 채택하였다.The particle size distribution measurement of the sample was carried out with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device (LA-300) manufactured by Horiba Manufacturing Co., Ltd. Specifically, the sample was put into a solvent (water) such that the light transmittance was in the range of 70 to 95%, and the measurement was performed under the conditions of a circulation rate: 2.8 L/min, ultrasonic irradiation: 3 minutes, and repetition number: 30 times. The median diameter (D50) was adopted as the average particle diameter.

(FCC 촉매용 첨가물의 비표면적, 세공 용적)(Specific surface area and pore volume of additives for FCC catalysts)

비표면적(SA), 세공 크기가 50nm 이하인 세공의 세공 용적 측정은 마이크로트랙·벨 주식회사의 BELSORP-mini Ver 2.5.6으로 측정하였다. 구체적으로는 촉매를 500 ℃에서 1 시간 전처리한 시료를 사용하고 흡착 가스는 질소를 이용하여 측정하였다. FCC 촉매용 첨가물의 비표면적(SA)은 BET 법, FCC 촉매용 첨가물의 세공 크기가 2nm 이하인 마이크로포어의 용적은 MP 법, 세공 크기가 2 ~ 50nm인 메소포어의 용적은 BJH 법으로 산출되었다.The specific surface area (SA) and pore volume measurements of pores having a pore size of 50 nm or less were measured with BELSORP-mini Ver 2.5.6 manufactured by Microtrac Bell Corporation. Specifically, a sample obtained by pretreating the catalyst at 500°C for 1 hour was used, and the adsorption gas was measured using nitrogen. The specific surface area (SA) of the FCC catalyst additive was calculated by the BET method, the volume of micropores with a pore size of 2 nm or less of the FCC catalyst additive was calculated by the MP method, and the volume of the mesopores with a pore size of 2 to 50 nm was calculated by the BJH method.

(암모니아 흡착량)(Ammonia adsorption amount)

암모니아 흡착량은 마이크로트랙·벨 주식회사의 BELCAT Version 2.5.5로 승온탈착(TPD) 법으로 측정하였다. 구체적으로는 FCC 촉매용 첨가물을 활성 평가용에 슈도 평형화 처리(Ni/V = 2000ppm / 4000ppm, 810 ℃ -12 시간 100 % 스팀)한 것을 500 ℃에서 1 시간 전처리하여 사용하였다. 전처리한 시료 0.2g을 TPD 장치 내에서 500 ℃에서 1 시간, 헬륨 유통 하에서 열처리한 후 100 ℃까지 냉각하였다. 그 후 100 ℃에서 30 분간 암모니아를 흡착시켜 동일한 온도와 헬륨 유통 하에서 30 분간 탈기시켰다. 그 후 100 ℃에서 500 ℃까지 10 ℃/분으로 승온할 때의 암모니아 탈착량을 TCD에서 검출하고 그 탈착량에서 암모니아 흡착량을 산출하였다.The ammonia adsorption amount was measured by a temperature rise and desorption (TPD) method with BELCAT Version 2.5.5 of Microtrac Bell Corporation. Specifically, an additive for an FCC catalyst was subjected to pseudo-equilibration treatment (Ni/V = 2000 ppm / 4000 ppm, 810°C -12 hours, 100% steam) for activity evaluation, and pretreated at 500°C for 1 hour. 0.2 g of the pretreated sample was heat-treated in a TPD apparatus at 500° C. for 1 hour under helium flow, and then cooled to 100° C. Then, ammonia was adsorbed at 100° C. for 30 minutes and degassed for 30 minutes at the same temperature and helium flow. Thereafter, the ammonia desorption amount when the temperature was raised from 100°C to 500°C at 10°C/min was detected by TCD, and the ammonia adsorption amount was calculated from the desorption amount.

(촉매 성능)(Catalyst performance)

실시예 등에서 제조된 FCC 촉매용 첨가물 A ~ J를 ACE-MAT(Advanced Cracking Evaluation - Micro Activity Test)를 이용하여 동일한 원료유, 동일한 반응 조건에서 촉매의 평가 시험을 실시하였다. 촉매 평가 시험을 하기 전에 각 촉매는 미첼 법으로 Ni/V = 2000ppm / 4000ppm 담지하고 810 ℃에서 12 시간, 100 ℃ 스팀 분위기 하에서 전처리 하였다.The FCC catalyst additives A to J prepared in Examples and the like were evaluated for the catalyst under the same raw material oil and the same reaction conditions using ACE-MAT (Advanced Cracking Evaluation-Micro Activity Test). Before performing the catalyst evaluation test, each catalyst was loaded with Ni/V = 2000ppm / 4000ppm by Mitchell method, and pretreated at 810°C for 12 hours and under a steam atmosphere at 100°C.

FCC 평형 촉매를 전처리한 FCC 촉매용 첨가물을 혼합 촉매 중의 FCC 촉매 첨가제의 양이 2.4 중량 %의 일정량이 되도록 브렌트(brent)하여 혼합 촉매를 제조하고 ACE-MAT 활성 시험 장치에서 혼합 촉매를 평가(프로필렌 수율(질량%)의 측정)하였다.A mixed catalyst was prepared by brenting the FCC catalyst additive pretreated with the FCC equilibrium catalyst so that the amount of the FCC catalyst additive in the mixed catalyst was 2.4% by weight, and the mixed catalyst was evaluated in the ACE-MAT activity test device (propylene The yield (mass%) was measured).

반응 조건은 다음과 같았다.The reaction conditions were as follows.

· 반응 온도: 510 ℃· Reaction temperature: 510 ℃

· 원료유: 탈황 감압 경유(DSVGO) 100 질량%의 유Raw material oil: 100% by mass of desulfurized and reduced pressure gas oil (DSVGO)

· WHSV: 8 h-1 WHSV: 8 h -1

· 촉매/유 비율: 5 질량% / 질량%Catalyst/oil ratio: 5% by mass /% by mass

평가 결과를 표 1에 나타낸다.Table 1 shows the evaluation results.

Figure pct00001
Figure pct00001

Claims (2)

펜타실형 제올라이트 및 무기 산화물 매트릭스를 포함하는 유동 접촉 분해 촉매용 첨가물에 있어서,
상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량% 이며,
인을 P2O5의 질량으로 환산시 5 ~ 20 질량% 포함하고,
상기 무기 산화물 매트릭스는 알루미나 성분을 Al2O3로 환산시 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%(단, 상기 첨가물의 양을 100 질량%로 한다)가 되는 양으로 포함하고,
하기 식 (1) :
0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)
[상기 식에서, P(-25ppm) 및 P(-30ppm)은 각각 31P-NMR 측정의 -25ppm 피크 면적 비율 및 -30ppm 피크 면적 비율이다]
을 충족시키는
유동 접촉 분해 촉매용 첨가물.
In the additive for a fluid catalytic cracking catalyst comprising a pentasil-type zeolite and an inorganic oxide matrix,
The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60% by mass,
Contains 5 to 20% by mass of phosphorus in terms of the mass of P 2 O 5 ,
The inorganic oxide matrix contains an alumina component in an amount such that the amount of aluminum is 2 to 20% by mass (however, the amount of the additive is 100% by mass) in terms of Al 2 O 3 ,
Equation (1) below:
0.02 ≤ P (-25ppm) / P (-30ppm) ≤ 0.40 ... (1)
[In the above formula, P(-25ppm) and P(-30ppm) are -25ppm peak area ratio and -30ppm peak area ratio in 31 P-NMR measurements, respectively]
Satisfying
Additives for fluid catalytic cracking catalysts.
펜타실형 제올라이트,
인을 포함하는 바인더 원료,
깁사이트(Gibbsite) 및 깁사이트의 소성물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 알루미나 성분,
무기 산화물(단, 상기 알루미나 성분을 제외한다)로 이루어진 증량재, 및
분산매
를 포함하는 슬러리에 있어서,
상기 펜타실형 제올라이트의 양은 10 ~ 60 질량% 이며,
상기 인을 함유하는 바인더 원료의 양은 P2O5의 질량으로 환산시 인의 양이 5 ~ 20 질량%가 되는 양이며,
상기 알루미나 성분의 양은 Al2O3의 질량으로 환산시 알루미늄의 양이 2 ~ 20 질량%가 되는 양이고,
슬러리(단, 상기 슬러리의 고형분의 양을 100 질량%로 한다)를 분무 건조하여 분말을 수득하고,
상기 분말을 150℃이상/시간의 승온 속도로 가열하고, 연이어 500 ~ 750℃에서 열처리하는
유동 접촉 분해 촉매용 첨가물의 제조 방법.
Pentasil-type zeolite,
Binder raw material containing phosphorus,
At least one alumina component selected from the group consisting of Gibbsite and fired products of Gibbsite,
An extender made of an inorganic oxide (excluding the alumina component), and
Dispersion medium
In the slurry containing,
The amount of the pentasil-type zeolite is 10 to 60% by mass,
The amount of the binder material containing phosphorus is an amount such that the amount of phosphorus is 5 to 20% by mass in terms of the mass of P 2 O 5 ,
The amount of the alumina component is an amount such that the amount of aluminum is 2 to 20% by mass in terms of the mass of Al 2 O 3 ,
The slurry (however, the amount of the solid content of the slurry is 100% by mass) is spray dried to obtain a powder,
Heating the powder at a temperature increase rate of 150° C. or higher/hour, and subsequently heat-treating at 500 to 750° C.
Method for producing additives for fluid catalytic cracking catalysts.
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