JP2005535444A - Ｎｏｘおよびｃｏ排出を削減するための排煙処理方法 - Google Patents

Ｎｏｘおよびｃｏ排出を削減するための排煙処理方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、流動接触分解（ＦＣＣ）設備（１０）の排煙からＮＯＸ排出を削減するための組成物および方法に関する。本発明はまた、ＦＣＣ設備の再生器（２）および煙道のうちの少なくとも１つからＣＯ排出を削減するための方法に関する。本発明の組成物（４）は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと、担体とを含有する。担体は、例えば、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛などであることが可能である。

Description

本発明は、流動接触分解（ＦＣＣ）設備の排煙からＮＯＸおよびＣＯ排出を削減するための組成物および方法に関する。
ＦＣＣ設備における典型的な再生器およびスタックが、図１に示される。コークス化された触媒は、ＦＣＣ設備の分解炉（図示せず）から、移送管４を通じて触媒再生器２へ運ばれる。消費された触媒は、空気導管８によって再生器２の中へ導入される空気の存在下で触媒のコークスを燃焼させることによって、流動床６において再生される。再生された触媒は、移送管１０を通じて分解炉へ戻される。再生器２において生成するＮＯＸ（例えば、ＮＯ，ＮＯ２，Ｎ２Ｏ，Ｎ２Ｏ４，Ｎ２Ｏ５）およびＣＯは、流動床６を外へ通過して、導管１２を通じて排煙と共に再生器から排出される。排煙は、再生器から導管１２を通じてスタック３６へ運ばれて、そこで大気中へ放出される。煙道は、冷却装置１４（例えば、排煙冷却装置など）、電気集塵装置１５、ＳＯＸスクラバ１６などの、１つまたはそれ以上の構成要素を任意で有することが可能である。任意の構成要素（例えば、１４，１５，１６）は、互いに関して煙道に沿って任意の順序で配列可能である。
ＮＨ３を用いて排煙からＮＯＸを除去できることは当業者には公知であるが、ＮＨ３は選択的な還元剤であり、排煙中に存在し得る過剰な酸素の下では、速やかには反応しない。熱的と触媒的との、２つの種類のＮＨ３プロセスが発展している。熱的プロセスは、高温、典型的には約８４３．３〜１０３８℃（約１５５０〜１９００°Ｆ）での、均一気相系プロセスとして実施されている。触媒的な系は一般にそれより相当低い温度、典型的には約１４８．９〜４５４．４℃（３００〜８５０°Ｆ）で実施されている。特許文献１には、排煙へＮＨ３を添加して触媒的にＮＯＸを窒素に還元することが説明されている。
米国特許第４，５２１，３８９号明細書
ＮＯＸを削減するための排煙処理方法は強力であるが、金銭的および運用上の費用は高価である。当技術分野において、ＦＣＣ設備の排煙からＮＯＸおよび他の排出を削減する新たな方法の需要がある。本発明は、他のことに加えて、このことを重要な目的とする。
本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する少なくとも１つの組成物を、ＦＣＣ設備の煙道におけるＮＯＸを削減するために充分な量で、ＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法を提供する。本発明のある実施態様では、再生器から排出されるＮＯＸの量は、本発明の組成物の存在しない時に再生器から排出されるＮＯＸの量と同じか、それよりも多い。
別の実施態様では、本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する少なくとも１つの組成物をＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の煙道からＮＯＸを削減するための排煙処理方法を提供する。ここでは、再生器は不充分または不均一な空気の分配を有する。
別の実施態様では、本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する少なくとも１つの組成物を、ＦＣＣ設備の煙道におけるＣＯを削減するために充分な量で、
ＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の煙道からＣＯを削減するための排煙処理方法を提供する。別の実施態様では、本発明は、ＦＣＣ設備の再生器からＣＯを削減するための方法を提供する。
排煙処理において有用な本発明の組成物および方法は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する。銅およびコバルトは、その金属および酸化物のうちの少なくとも１つの形態であることが可能である。他の実施態様では、組成物は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、シリカ、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、クレー、マグネシア、ランタナ、ジルコニア、チタニア、クレー／リン酸塩材料、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、含水ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ボリア、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、シリカ／アルミナ、ゼオライト（例えば、ＺＳＭ−５）、およびこれらのうちの２つ以上の混合物から選択される少なくとも１つの担体とを含有する。当業者に公知である他の担体もまた、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと共に用いられることが可能である。ある実施態様では、担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、またはチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である。
本出願は、２００２年８月１３日に出願の米国特許仮出願第６０／４０２，７１０号に対する優先権を主張する。
本発明のこれらのおよび他の実施態様は、以下でより詳細に説明される。
本発明は、ＦＣＣ設備の排煙におけるＮＯＸを削減するための組成物および方法を提供する。銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する１つまたはそれ以上の組成物をＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の排煙におけるＮＯＸを削減可能であることが予期せずして見出された。本発明の幾つかの実施態様では、組成物は再生器から排出されるＮＯＸを削減せず、ＮＯＸが増加することさえあり得るが、その後、予期せぬことに、再生器とスタックの出口との間でＮＯＸが削減される。
本発明の組成物および方法は、任意の従来のＦＣＣ設備において用いられることが可能である。ＦＣＣ設備は、完全燃焼型再生器、部分燃焼型再生器、または二重燃焼型再生器（dual combustion regenerator ）（例えば、酸化および還元環境を有する燃焼再生器）を有することが可能である。本発明の組成物および方法は、移動床および流動床の接触分解設備に実施可能である。
ＦＣＣ設備の再生器の中に、空気が連続的に導入される。図１では、再生器の底部に空気を導入することが示されるが、再生器の任意の場所で空気を導入可能であることを、当業者は認めるであろう。空気には、約２１％の酸素（すなわちＯ２）、約７８％の窒素（すなわちＮ２）、および約１％の他の成分が含まれている。空気は、再生器中に均一に分配されてもよく、再生器に不均一に分配されてもよい。一般には、空気は再生器に不均一に分配される。不均一な分配は、再生器に高酸素濃度（例えば、２％を超える酸素、３％を超える酸素、４％を超える酸素、または５％を超える酸素、すなわち、酸化環境）を有する領域と、低酸素濃度（例えば、２％未満の酸素、すなわち、還元環境）を有する領域とがあることを意味する。再生器に均一または不均一に分配されている酸素を含む再生器をＦＣＣ設備が有する時に、本発明の組成物は排煙からＮＯＸ排出を削減することが見出
された。ある実施態様では、組成物は、不均一な酸素分配を有する再生器に添加される。
本発明の組成物が再生器２において用いられる時、煙道における、すなわち、再生器からの排出点３とスタックからの排出点５との間におけるＮＯＸ排出が削減されることが、予期せずして見出された。煙道の長さ（すなわち、図１における３および５の間の長さ）は、一般には少なくとも約７．６ｍ（約２５フィート）であり、約６０．９６ｍ（約２００フィート）以上であることが可能である。煙道は、冷却装置、ＳＯＸスクラバ、電気集塵装置などを、任意で有することが可能である。
ある実施態様では、本発明の組成物は、銅および担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、クレー、マグネシア、ランタナ、ジルコニア、チタニア、クレー／リン酸塩材料、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、含水ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ボリア、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、シリカ／アルミナ、ゼオライト、またはこれらのうちの２つ以上の混合物である。本発明の組成物は、任意でさらにセリウムを、好適にはＣｅＯ２の形態で含有する。ある実施態様では、本発明の組成物は銅および担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、またはチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である。
別の実施態様では、本発明の組成物は、コバルトおよび担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル、シリカ、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、クレー、マグネシア、ランタナ、ジルコニア、チタニア、クレー／リン酸塩材料、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、含水ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ボリア、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、シリカ／アルミナ、ゼオライト、またはこれらのうちの２つ以上の混合物である。本発明の組成物は、任意でさらにセリウムを、好適にはＣｅＯ２の形態で含有する。ある実施態様では、本発明の組成物はコバルトおよび担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、またはチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である。
別の実施態様では、本発明の組成物は、銅、コバルトおよび担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル、シリカ、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、クレー、マグネシア、ランタナ、ジルコニア、チタニア、クレー／リン酸塩材料、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、含水ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ボリア、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、シリカ／アルミナ、ゼオライト、またはこれらのうちの２つ以上の混合物である。本発明の組成物は、任意でさらにセリウムを、好適
にはＣｅＯ２の形態で含有する。ある実施態様では、本発明の組成物は、銅、コバルトおよび担体を含有する。ここで担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、またはチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である。
担体を作製するための方法は当業者には公知である。本発明の組成物は、例えば、乾燥形態の担体を銅およびコバルトのうちの少なくとも１つのイオンを含有する溶液に含浸させることによって、作製可能である。本発明の組成物において、銅およびコバルトはその金属および酸化物のうちの少なくとも１つの形態であることが可能であることを、当業者は認めるであろう。
ある実施態様では、本発明の組成物は銅およびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物は銅およびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇおよびＡｌを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物はコバルトおよびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物はコバルトおよびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇおよびＡｌを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物は銅、コバルトおよびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物は銅、コバルトおよびハイドロタルサイト型化合物を含有し、ここでハイドロタルサイト型化合物はＭｇおよびＡｌを含有する。ハイドロタルサイト型化合物において、マグネシウムおよびアルミニウムは一般に約１．５：１〜約６：１、約２：１〜約５：１、約２：１〜約４：１、または約３：１の比で存在する。
本発明の組成物は乾燥基準で、約４５〜約６５重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と、約１０〜約３０重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、約５〜約３０重量％の酸化銅（ＣｕＯ）および酸化コバルト（ＣｏＯ）のうちの少なくとも１つとを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物は、約５０〜約６０重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と、約１８〜約２８重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、約１５〜約２５重量％の酸化銅（ＣｕＯ）および酸化コバルト（ＣｏＯ）のうちの少なくとも１つとを含有する。別の実施態様では、本発明の組成物は、約５６重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と、約２４重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、約２０重量％の酸化銅（ＣｕＯ）および酸化コバルト（ＣｏＯ）のうちの少なくとも１つとを含有する。
この乾燥基準の組成物は水和されて、１１０℃で約７５〜約９５重量％のハイドロタルサイト型化合物と、約３〜約２３重量％のＣｕＯおよびＣｏＯのうちの少なくとも１つと、約１〜約５重量％の水分とを含有する、または１１０℃で約８０〜約９０重量％のハイドロタルサイト型化合物と、約８〜約１８重量％のＣｕＯおよびＣｏＯのうちの少なくとも１つと、約１〜約３重量％の水分とを含有する、または１１０℃で約８５重量％のハイドロタルサイト型化合物と、約１３重量％のＣｕＯおよびＣｏＯのうちの少なくとも１つと、約２重量％の水分とを含有する、最終生成物を生成する。
本発明の組成物がＣｅＯ２を含有する時には、ＣｅＯ２は重量で１０％より多い量で、約１１％〜約３０％の量で、約１２％〜約２５％の量で、約１３％〜約２２％の量で、約１４％〜約２０％の量で、または約１５％〜約２０％の量で存在する。
別の実施態様では、本発明の組成物は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと共に、以下の化学構造を有するハイドロタルサイト型化合物を含有する。
（Ｘｍ ２＋Ｙｎ ３＋（ＯＨ）２ｍ＋２ｎ）Ｚｎ／ａ ａ−・ｂＨ２Ｏ
ここで、Ｘ２＋は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｂａ，ＦｅまたはＣｕであり、Ｙ３＋は、Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂ，ＬａまたはＣｅである。ｍおよびｎは、比ｍ／ｎが約１〜約１０であるように選択される整数であり、ａは１，２，または３であり、ｂは０〜１０の整数である。Ｚは、−１，−２，または−３の電荷を有するアニオン（例えば、ＣＯ３，ＮＯ３，ＳＯ４，Ｃｌ，ＯＨ，Ｃｒ，Ｉ，ＳＯ４，ＳｉＯ３，ＨＰＯ３，ＭｎＯ４，ＨＧａＯ３，ＨＶＯ４，ＣｌＯ４，ＢＯ３など）である。ある実施態様では、ＺはＯＨである。ある実施態様では、ハイドロタルサイト型化合物は、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１８・４．５Ｈ２Ｏである。
別の実施態様では、本発明の組成物は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと共に、あるＸＲＤパターンを有するハイドロタルサイト型化合物を含有する。このＸＲＤパターンは、ＩＣＤＤカード３５−９６５、ＩＣＤＤカード番号２２−０７００、ＩＣＤＤカード番号３５−１２７５、またはＩＣＤＤカード番号３５−０９６４に認められるものと相応に類似する２θピーク位置を有する。ある実施態様では、ハイドロタルサイト型化合物は、ＩＣＤＤカード３５−９６５に認められるものと相応に類似する２θピーク位置を有する。
ハイドロタルサイト型化合物を作製するための方法は、例えば、米国特許第６，０２８，０２３号明細書に説明されており、その開示全体を本明細書に引用によって援用する。
他の実施態様では、本発明は銅およびコバルトのうちの少なくとも１つとアルミニウム担体とを含有する組成物を提供する。典型的なアルミニウム担体には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ／アルミナ、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、またはこれらのうちの２つ以上の混合物が含まれる。アルミニウムは高度に多孔質であるので、アルミナおよび含アルミニウム化合物は好適な銅担体であり、ＦＣＣ設備において通常経験される温度範囲に渡って、比較的大きな表面領域を維持する。アルミナは、微粉砕（finely divided）粉体の形態で、または粉体から形成されるマクロサイズ（macrosize ）粒子の形態で、銅の担体として用いることが可能である。
他の実施態様では、本発明の組成物は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと、スピネル担体、例えばＭｇＡｌ２Ｏ４とを含有する。
他の実施態様では、本発明の組成物は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと、亜鉛担体、例えば、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛とを含有する。亜鉛担体は、例えば、国際公開第９９／４２２０１号パンフレットに説明されており、その開示全体を本明細書に引用によって援用する。
排煙からＮＯＸを削減するために、本発明の組成物は、再生器の中へ導入され、およびＦＣＣ反応炉と再生器との間で連続的に循環される。本発明の組成物は、予期せぬ少量で用いられて、ＮＯＸおよびＣＯ排出を削減することが可能である。例えば、本発明の組成物は、約１ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、約２ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ〜約２５０ｐｐｍ、または約１００ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍの量で用いられることが可能である。代替では、本発明の組成物は、ＦＣＣ再生器における循環するインベントリ（inventory ）の全触媒の約０．００１重量％〜約５重量％の量で、ＦＣＣ再生器における循環インベントリの全触媒の約０．００１約重量％〜約１重量％の量で、またはＦＣＣ再生器における循環インベントリの全触媒の約０．０１重量％〜約０．１重量％で、用いられることが可能である。本発明の組成物は、約２時間以下で、約１時間以下で、約３０分以下で、約１５分以下で、または約５分以下で、ＦＣＣ設備からＮＯＸおよびＣＯのうちの少なくとも１つを削減することが可能である。
別の実施態様では、本発明の組成物は、ＦＣＣ設備の再生器およびＦＣＣ設備の煙道における排煙のうちの少なくとも１つから、ＣＯ排出を削減する。ある実施態様では、本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと担体とを含有する組成物を、ＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の煙道におけるＣＯを削減するための排煙処理方法を提供する。別の実施態様では、本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと担体とを含有する組成物をＦＣＣ設備の再生器に添加することによってＦＣＣ設備の再生器からＣＯ排出を削減するための方法を提供する。さらに別の実施態様では、本発明は、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと担体とを含有する組成物をＦＣＣ設備の再生器に添加することによって、ＦＣＣ設備の煙道におけるＣＯ排出を削減し、かつＦＣＣ設備の再生器からＣＯ排出を削減するための方法を提供する。担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、シリカ、アルミン酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸亜鉛、ジルコン酸アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３以外の含アルミニウム金属酸化物化合物、クレー、マグネシア、ランタナ、ジルコニア、チタニア、クレー／リン酸塩材料、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、含水ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウムマグネシウム、ボリア、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、アルミニウムニトロハイドレート、アルミニウムクロロハイドレート、シリカ／アルミナ、ゼオライト（例えば、ＺＳＭ−５）、またはこれらのうちの２つ以上の混合物であることが可能である。ある実施態様では、担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、チタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である。
別の実施態様では、本発明の組成物は、プラチナおよびアルミナＣＯ燃焼促進剤のうちの少なくとも１つなどの、ＣＯ燃焼促進剤と共に用いられることが可能である。再生器のインベントリを基準として０．０１〜１００重量ｐｐｍのＰｔ金属を用いて、優れた結果が得られ得る。設備内の触媒に対して０．１〜１０重量ｐｐｍの白金を用いて、非常に優れた結果を得ることが可能である。
従来型の任意のＦＣＣ供給原料を、ＦＣＣ設備において用いることが可能である。供給原料は、未精製または部分的に精製された、石油蒸留物または原料残留物など典型的なものから、石炭油および頁岩油など典型的でないものにまで及び得る。供給原料は、すでに分解反応に供せられている軽質および重質分解油など、再循環炭化水素をしばしば含み得る。好適な供給原料は、軽油、減圧軽油、常圧残油、および減圧残油である。
工業的に利用可能な任意のＦＣＣ触媒が用いられ得る。触媒は、１００％無定形であることが可能であるが、好適には、シリカ−アルミナ、クレーなどの多孔質の耐熱性基材中に幾らかのゼオライトを含有している。ゼオライトは、通常は触媒の約５〜約４０重量％であり、残部は基材である。Ｙ型ゼオライトなど従来型のゼオライト、またはそれらのゼオライトのアルミニウム欠損形態である、脱アルミニウムＹ型ゼオライト、超安定Ｙ型ゼオライト、および超疎水性Ｙ型ゼオライトなどが用いられ得る。ゼオライトは、例えば、約０．１〜約１０重量％の量の希土類を用いて安定化され得る。本発明では、比較的シリカ分の多い高シリカゼオライトを含有する触媒を用いることが可能である。それらの触媒は、ＦＣＣ再生器内部でＣＯをＣＯ２へ完全燃焼させることに通常伴う高温に耐える。そのような触媒には、約１０〜約４０％の超安定Ｙ型ゼオライトまたは希土類超安定Ｙ型ゼオライトを含有する触媒が含まれる。
触媒インベントリはまた、１つまたはそれ以上の添加剤を含んでよく、添加剤は、単独で添加剤粒子として存在してもよく、または分解触媒の各粒子と混合されてもよい。オクタン価を増加させるために、中孔径のゼオライト、例えば、ＺＳＭ−５および類似の結晶
構造を有する他の材料などの添加剤を添加することが可能である。ＳＯＸを吸着する添加剤もまた用いられ得る。
従来式の上昇管分解反応条件が用いられ得る。典型的な上昇管分解反応条件には、約０．５：１〜約１５：１の触媒／油分比および約０．１〜約５０秒の触媒接触時間と、約４８２．２℃〜約５６５．６℃（約９００〜１０５０°Ｆ）の上昇管頂部温度とが含まれる。上昇管反応装置の底部において、供給原料を触媒と充分に混合することが重要であり、そのために、大量の噴霧蒸気の添加、複合ノズル（multiple nozzles）の使用、噴霧ノズルの使用、および同様の技術などの従来技術が用いられる。上昇管底部は、上昇管触媒加速帯を有し得る。消費された触媒から分解生成物を速やかにおよび効率的に分離するために、上昇管反応装置に密閉式サイクロン装置の中へ放出させることが好適である。
以下の実施例は図示のみを目的としており、添付の特許請求の範囲を限定することは意図していない。
この実施では、典型的な運転条件を有するＦＣＣ設備が用いられた。例えば、ＦＣＣ設備は、約７３２．２℃（約１３５０°Ｆ）の再生器温度、約１４，３００立方メートル／日（約９０，０００バレル／日）の供給原料速度、約７５％の転化率、再生器出口／煙道入口で約０．５％の過剰Ｏ２濃度、スタック（すなわち、煙道末端）で約１％の過剰Ｏ２濃度を有し、供給原料の中性窒素含量は約３００ｐｐｍであった。
図１を参照すると、ＦＣＣ設備の再生器２からのＮＯＸおよびＣＯ排出は、本発明の組成物をＦＣＣ設備に添加する前に、煙道入口３および煙道末端５において、実用上精密に測定された。
本発明の組成物は、ＦＣＣ再生器における循環インベントリの全触媒の約０．０４重量％の量で、ＦＣＣ設備の再生器に添加された。組成物は乾燥基準で、５５．９重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、２３．６重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、および２０．６重量％の酸化銅（ＣｕＯ）を含有していた。この乾燥基準の組成物は水和されて、１１０℃で８５．０重量％のハイドロタルサイト型化合物と、１３．１重量％のＣｕＯと、１．９重量％の水分とを含有する組成物を生成した。
本発明の組成物がＦＣＣ設備の再生器に添加された２時間後に、ＮＯＸおよびＣＯ排出が、煙道入口３および煙道末端５において、実用上精密に測定された。結果を以下の表１に示す。
Figure 2005535444
この結果は、本発明の組成物がＦＣＣ設備の煙道からＮＯＸ排出を削減し、かつＦＣＣ設備の再生器および煙道からＣＯ排出を削減したことを示している。さらにこの結果は、ＮＯＸが再生器出口近くでわずかに増加し、かつその後に煙道出口で減少したことを示している。
本明細書中に引用された特許、特許出願、および公開特許は、その全体を本明細書に引用によって援用する。
本明細書中で説明されたものに加え、本発明の種々の修正は、先述の説明から当業者には明らかであろう。そのような修正は添付の特許請求の範囲の内にあることが意図される。
煙道を有するＦＣＣ設備における典型的な再生器を示す図。

Claims (28)

  1. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法において、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つを含有する組成物を、前記ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するために充分な量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  2. 請求項１に記載の排煙処理方法において、前記組成物を、前記ＦＣＣ再生器における前記循環インベントリの全触媒の約０．００１重量％〜約５重量％の量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  3. 請求項１に記載の排煙処理方法において、前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量は、前記組成物の存在しない時に前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量と同じか、またはそれより多い排煙処理方法。
  4. 請求項１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は、銅と、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、およびチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛から選択される担体とを含有する排煙処理方法。
  5. 請求項１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は、酸化銅および酸化コバルトのうちの少なくとも１つと、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、およびチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛から選択される担体とを含有する排煙処理方法。
  6. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法において、銅およびハイドロタルサイト型化合物を含有する組成物を、前記ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するために充分な量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  7. 請求項６に記載の排煙処理方法において、前記組成物を、前記ＦＣＣ再生器における前記循環インベントリの全触媒の約０．００１重量％〜約５重量％の量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  8. 請求項６に記載の排煙処理方法において、前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量は、前記組成物の存在しない時に前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量と同じか、またはそれより多い排煙処理方法。
  9. 請求項５に記載の排煙処理方法において、前記ハイドロタルサイト型化合物はマグネシウムおよびアルミニウムを約１．５：１〜約６：１の比で含有する排煙処理方法。
  10. 請求項５に記載の排煙処理方法において、前記ハイドロタルサイト型化合物はマグネシウムおよびアルミニウムを約２：１〜約５：１の比で含有する排煙処理方法。
  11. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法において、
    組成物を前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備え、
    前記再生器は不均一な酸素分配を有し、
    前記組成物は、銅およびコバルトからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物と、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、およびチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛からなる群から選択される担体とを含有する排煙処理方法。
  12. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記再生器は、２％を超える酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域と、２％未満の酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域とを有する排煙処理方法。
  13. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物を、前記ＦＣＣ再生器における前記循環インベントリの全触媒の約０．００１重量％〜約１重量％の量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  14. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記ＦＣＣ設備の前記再生器におけるＮＯＸを削減する工程をさらに備える排煙処理方法。
  15. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は約３〜約２３重量％のＣｕＯと、ＭｇおよびＡｌを含有する約７５〜約９５重量％のハイドロタルサイト型化合物とを含有する排煙処理方法。
  16. 請求項１５に記載の排煙処理方法において、前記組成物は乾燥基準で、約４５〜約６５重量％のＭｇＯと、約１０〜約３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、約１０〜約３０重量％のＣｕＯとを含有する排煙処理方法。
  17. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は約３〜約２３重量％のＣｏＯと、ＭｇおよびＡｌを含有する約７５〜約９５重量％のハイドロタルサイト型化合物とを含有する排煙処理方法。
  18. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は乾燥基準で、約４５〜約６５重量％のＭｇＯと、約１０〜約３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、約１０〜約３０重量％のＣｏＯとを含有する排煙処理方法。
  19. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は約３〜約２３重量％のＣｕＯおよびＣｏＯと、ＭｇおよびＡｌを含有する約７５〜約９５重量％のハイドロタルサイト型化合物とを含有する排煙処理方法。
  20. 請求項１１に記載の排煙処理方法において、前記組成物は乾燥基準で、約４５〜約６５重量％のＭｇＯと、約１０〜約３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、約１０〜約３０重量％のＣｕＯおよびＣｏＯとを含有する排煙処理方法。
  21. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法において、
    組成物を、前記ＦＣＣ再生器における前記循環インベントリの全触媒の約０．００１重量％〜約１重量％の量で、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備え、
    前記組成物は銅と、約２：１〜約５：１の比でマグネシウムおよびアルミニウムを含有するハイドロタルサイト型化合物とを含有し、
    前記再生器は、２％を超える酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域と、２％未満の酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域とを有する排煙処理方法。
  22. 請求項２１に記載の排煙処理方法において、マグネシウムのアルミニウムに対する前記比は、２：１〜４：１である排煙処理方法。
  23. 請求項２１に記載の排煙処理方法において、前記ＦＣＣ設備の前記再生器におけるＮＯＸを削減する工程をさらに備える排煙処理方法。
  24. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＮＯＸを削減するための排煙処理方法において、
    組成物を、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備え、
    前記再生器は、３％を超える酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域と、２％未満の酸素濃度を有する１つまたはそれ以上の領域とを有し、
    前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量は、前記組成物の存在しない時に前記再生器から排出される前記ＮＯＸの量と同じか、またはそれより多く、
    前記組成物は乾燥基準で、約４５〜約６５重量％のＭｇＯと、約１０〜約３０重量％のＡｌ２Ｏ３と、約１０〜約３０重量％のＣｕＯおよびＣｏＯのうちの少なくとも１つとを含有する排煙処理方法。
  25. 請求項２４に記載の排煙処理方法において、前記組成物は乾燥基準で、約５０〜約６０重量％のＭｇＯと、約１８〜約２８重量％のＡｌ２Ｏ３と、約１５〜約２５重量％のＣｕＯおよびＣｏＯのうちの少なくとも１つとを含有する排煙処理方法。
  26. ＦＣＣ設備の前記煙道におけるＣＯを削減するための排煙処理方法において、銅およびコバルトのうちの少なくとも１つと担体とを含有する組成物を、前記ＦＣＣ設備の前記再生器に添加する工程を備える排煙処理方法。
  27. 請求項２６に記載の排煙処理方法において、前記ＦＣＣ設備の前記再生器からＣＯ排出を削減する工程をさらに備える排煙処理方法。
  28. 請求項２６に記載の方法において、前記担体は、ハイドロタルサイト型化合物、スピネル、アルミナ、チタン酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、またはチタン酸亜鉛／アルミン酸亜鉛である方法。
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