JP2023518936A - 水素化分解触媒を調製する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、担持触媒、好ましくは水素化分解触媒を調製する方法を提供し、この方法は、少なくとも、a)少なくとも10のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有するゼオライトYを提供する工程と、b)工程a)で提供されたゼオライトYを塩基、水、及び界面活性剤と混合し、それにより、ゼオライトYのスラリーを得る工程と、c)工程b)で得られたスラリーの含水量を減少させ、それにより、減少した含水量を有する固体を得る工程であって、工程c)における含水量の減少が、結合剤の添加を伴う、工程と、d)工程c)で得られた、減少した含水量を有する固体を成形し、それにより、成形触媒担体を得る工程と、e)工程d)で得られた成形触媒担体を、工程b)の界面活性剤の存在下で、300℃を超える温度でか焼し、それにより、か焼触媒担体を得る工程と、f)工程e)でか焼された触媒担体を水素化成分で含浸し、それにより、担持触媒を得る工程と、を含み、工程b)の混合と工程d)の成形との間に、500℃を超える温度での熱処理は行われない。
Description
本発明は、担持触媒、好ましくは水素化分解触媒を調製する方法に関する。
担持触媒を調製する様々な方法が、当技術分野で知られている。
一例として、CN103769197Aは、硫化された水素化分解触媒(sulfurized hydrocracking catalyst)を調製するための方法を、開示している。
更なる例として、US20130292300A1は、メソ構造化ゼオライト、そのようなメソ構造化ゼオライトから触媒組成物を調製するための方法、及び水素化分解プロセスでのそのような触媒組成物の使用を開示している。US20130292300A1の実施例7及び8(小規模実験を記載)によれば、ゼオライト材料は、脱イオン水及びCTAB(ハロゲン化アルキルアンモニウム界面活性剤)と混合され、続いて濃水酸化アンモニウム(NH4OH)が、添加された。室温で24時間攪拌した後、固体が、真空濾過により分離され、熱い脱イオン水で3回洗浄された。次いで、固体が、乾燥され、続いて、最初は550℃(窒素下)、次に600℃(空気下)の2段階か焼で、か焼された。続いて、このか焼された材料が(US20130292300A1の実施例8参照)、結合剤材料と組み合わされ、酸化ニッケル(NiO)及び三酸化モリブデン(MoO3)で含浸されて、いくつかの異なる水素化分解触媒を形成した。
空気か焼中、ゼオライト材料中に界面活性剤が存在する、上記US20130292300A1に記載の触媒調製方法の問題は、触媒調製プロセスを商業規模にスケールアップする際、界面活性剤の存在を考慮すると、例えば、その炭素含有量に起因して、空気か焼が、爆発性リスクを抱える可能性があることである。また、商業規模での窒素などの不活性ガス下でのか焼は、設備投資がかかる。
本発明の目的は、上記又は他の問題のうちの1つ以上を克服又は最小化することである。
本発明の更なる目的は、特に水素化分解触媒として使用するための担持触媒を調製するための代替方法を提供することである。
上記又は他の目的のうちの1つ以上は、担持触媒、好ましくは水素化分解触媒を調製する方法を提供することによって達成され得、この方法は、少なくとも、
a)少なくとも10のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有するゼオライトYを提供する工程と、
b)工程a)で提供されたゼオライトYを塩基、水、及び界面活性剤と混合し、それにより、ゼオライトYのスラリーを得る工程と、
c)工程b)で得られたスラリーの含水量を減少させ、それにより、減少した含水量を有する固体を得る工程であって、工程c)における含水量の減少が、結合剤の添加を伴う、工程と、
d)工程c)で得られた、減少した含水量を有する固体を成形し、それにより、成形触媒担体を得る工程と、
e)工程d)で得られた成形触媒担体を、工程b)の界面活性剤の存在下で、300℃を超える温度でか焼し、それにより、か焼触媒担体を得る工程と、
f)工程e)でか焼された触媒担体を水素化成分で含浸し、それにより、担持触媒を得る工程と、を含み、
工程b)の混合と工程d)の成形との間に、500℃を超える温度での熱処理は行われない。
a)少なくとも10のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有するゼオライトYを提供する工程と、
b)工程a)で提供されたゼオライトYを塩基、水、及び界面活性剤と混合し、それにより、ゼオライトYのスラリーを得る工程と、
c)工程b)で得られたスラリーの含水量を減少させ、それにより、減少した含水量を有する固体を得る工程であって、工程c)における含水量の減少が、結合剤の添加を伴う、工程と、
d)工程c)で得られた、減少した含水量を有する固体を成形し、それにより、成形触媒担体を得る工程と、
e)工程d)で得られた成形触媒担体を、工程b)の界面活性剤の存在下で、300℃を超える温度でか焼し、それにより、か焼触媒担体を得る工程と、
f)工程e)でか焼された触媒担体を水素化成分で含浸し、それにより、担持触媒を得る工程と、を含み、
工程b)の混合と工程d)の成形との間に、500℃を超える温度での熱処理は行われない。
驚くべきことに、本発明によれば(例えば、表3を参照)、空気か焼中の爆発リスクが、大幅に減少するか、又は完全に取り除かれ、それにより、(か焼中の窒素などの不活性ガスの使用が除去されるため)製造の容易さが向上することが現在見出されている。また、か焼は、一工程で行うことができ、プロセスの簡素化をもたらす。
本発明の別の利点は、本発明による方法によって調製される担持触媒は、炭化水素原料の水素化転化に使用される場合、より高い中間留分(MD)選択性(150℃~370℃)を提供することである。
本発明による方法の工程a)において、(XRF(蛍光X線)によって決定される)少なくとも10のバルク(モル)シリカ対アルミナ比(SAR)を有するゼオライトYが、提供される。
当業者は、このゼオライトY(フォージャサイト構造を有する)が広く変化し得ることを容易に理解するであろう。また、ゼオライトYを異なるゼオライト(例えば、ゼオライトベータ)と組み合わせることも可能であろう。しかし、本発明に従って使用されるゼオライトYの量は、好ましくは、ゼオライトの総量の少なくとも70重量%、より好ましくは、少なくとも75重量%、更により好ましくは、少なくとも90重量%、又は更には少なくとも95重量%、そして更には少なくとも98重量%を構成する。
典型的には、本発明による工程a)で使用されるゼオライトYは、24.20~24.50Åの範囲の単位セルサイズを有する。フォージャサイトゼオライトのこの単位セルサイズは、一般的な特性であり、様々な標準的な技術によって、±0.01Åの精度で評価可能である。最も一般的な測定技術は、ASTM D3942-80の方法に従ったX線回折(XRD)によるものである。
更に、ゼオライトYは、典型的には、(窒素の代わりにアルゴンを使用し、0.03のp/p0値でのアルゴン吸着を伴う、ASTM D4365-95の周知のBET吸着法によって測定される)少なくとも700m2/g、好ましくは、少なくとも750m2/g、典型的には、1050m2/g未満の表面積を有する。
また、ゼオライトYは、典型的には、少なくとも50%の結晶化度(例えば、同じ単位セルサイズの市販のゼオライトYを標準として採用し、ASTM D3906-97を利用するX線回折(XRD)に従って決定される)を有する。
更に、ゼオライトYは、典型的には、(XRFに従って決定される)最大0.5重量%、好ましくは、最大0.2重量%、より好ましくは、最大0.1重量%のアルカリレベルを有する。
更に、ゼオライトYは、典型的には、(P/P0=0.99での一点アルゴン脱着測定により測定される)少なくとも0.4ml/gの全細孔容積を有する。
上述のように、工程a)で提供されるゼオライトYは、(例えば、XRFによって決定される)少なくとも10のバルク(モル)シリカ対アルミナ比(SAR)を有し、典型的には、ゼオライトYは、200未満のSARを有する。好ましくは、工程a)で提供されるゼオライトYは、20~100のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有する。より好ましくは、工程a)で提供されるゼオライトYは、40超、更により好ましくは、60超のSARを有する。
本発明による方法の工程b)において、工程a)で提供されたゼオライトYが、塩基、水、及び界面活性剤と混合され、それにより、ゼオライトYのスラリーを得る。
この工程b)は、工程a)においてのゼオライトYのメソ多孔性を増加させることを意図している。IUPAC命名法によると、メソ多孔性材料は、直径2~50nmの細孔を含有する材料であるが、ゼオライトYのメソ多孔性の増加は、特に2~8nmの細孔で起こるので、本発明はまた、この細孔範囲に特に焦点を当てる。当業者は、ゼオライトのメソ多孔性を増加させることに精通しているので、これについては、ここでは詳細に論じず、メソ多孔性を増加させることに関する一般的な説明は、例えば、US20070227351A1及び上述のUS20130292300A1で論じられている。当業者はまた、工程b)でゼオライトYのスラリーを得る際に、水、塩基、界面活性剤、及びゼオライトYの添加の順序が変更され得ることを理解するであろう。単なる例として、ゼオライトYが、予め調製された界面活性剤の塩基性水溶液に添加されてもよいか、又はゼオライトYが、最初に界面活性剤の水溶液に添加された後に、塩基が、添加されてもよい。
当業者は、工程b)で使用される塩基が広く変化し得ることを容易に理解するであろう。使用される好適な塩基は、例えば、アルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、NH4OH、及びテトラアルキルアンモニウム水酸化物である。
更に、当業者は、界面活性剤は、広く変化し得、カチオン性、イオン性、又は中性界面活性剤を含み得ることも容易に理解するであろう。好ましくは、界面活性剤は、カチオン性界面活性剤である。更に、界面活性剤が四級アンモニウム塩を含むことが好ましい。特に好適な界面活性剤は、8~25個の炭素原子を有する四級アンモニウム塩である。
本発明による方法の好ましい実施形態では、工程b)で使用される界面活性剤は、ハロゲン化アルキルアンモニウムを含む。好ましくは、ハロゲン化アルキルアンモニウムは、少なくとも8個の炭素原子、かつ典型的には25個未満の炭素原子を含む。好ましくは、界面活性剤は、CTAC(塩化セチルトリメチルアンモニウム)及びCTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)から選択され、好ましくはCTACである。
必要に応じて、水溶液は、「膨潤剤」、すなわち、ミセルを膨潤させることができる化合物も含んでもよい。そのような膨潤剤は、広く変化し得、好適には、i)5~20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素及びアミン、並びにそれらのハロゲン置換及びC1-14アルキル置換誘導体(好ましい例は、メシチレンである)、ii)5~20個の炭素原子を有する環式脂肪族炭化水素、並びにそれらのハロゲン置換及びC1-14アルキル置換誘導体、iii)6~20個の炭素原子を有する多環式脂肪族炭化水素、並びにそれらのハロゲン置換及びC1-14アルキル置換誘導体、iv)3~16個の炭素原子を有する直鎖及び分枝脂肪族炭化水素、並びにそれらのハロゲン置換及びC1-14アルキル置換誘導体、v)アルコール類及びそれらの誘導体、好ましくはC8~C20アルコール、より好ましくはC10~C18アルコール及びその誘導体、及びvi)それらの組み合わせからなる群から選択され得る。本発明の特に好ましい実施形態によれば、工程b)において、ゼオライトYは、C8~C20アルコール、好ましくはC10~C18アルコールと混合される。
当業者は、工程b)における混合条件及び持続時間は、特に限定されず、広く変化し得ることを理解するであろう。典型的には、混合は、室温~200℃の温度及び0.5~5.0baraの圧力、好ましくは大気圧で行われる。混合の持続時間は、典型的には、30分~10時間の範囲である。得られたスラリーのpHは、典型的には、9.0~12.0の範囲であり、好ましくは、10.0超、かつ好ましくは、11.0未満である。
本発明による方法の特に好ましい実施形態によれば、工程b)で得られたスラリー中のゼオライトYは、少なくとも0.2ml/g、好ましくは0.30~0.65ml/gの範囲の、アルゴン-NLDFTによる吸着法による脱着方法に従って決定された2~8nmの容積を有する細孔中の全メソ孔容積を有する。更に、工程b)で得られたスラリー中のゼオライトYは、典型的には0.55~0.85(55~85%)、好ましくは0.70(70%)未満の、(P/P0=0.99での一点アルゴン脱着によって決定される)2~8nmの容積を有する細孔中の全メソ孔容積/全細孔容積の比率を有する。
本発明による方法の工程c)では、工程b)で得られたスラリーの含水量が減少され、それにより、減少した含水量を有する固体が得られ、工程c)における含水量の減少は、好ましくは、乾燥重量基準で、かつ結合剤とゼオライトとの組み合わせ重量に基づいて70~95重量%、好ましくは、75~95重量%の量での結合剤の添加を伴う。
当業者は、工程c)における含水量の減少が、結合剤の添加を伴うという条件で、この減水工程は、特に限定されないことを容易に理解するであろう。結合剤の添加に加えて、この減水工程は、乾燥及び濾過又はそれらの組み合わせも含み得る。
驚くべきことに、本発明によれば、減水工程の時点で結合剤を添加することにより、得られた固体は、粘性がより低く、したがって、輸送及び取り扱いがより容易であり、かつ結合剤材料のより均一な分散をもたらすことが見出された。
結合剤は特に限定されないが、結合剤は、好ましくは、1つ以上の非ゼオライト無機酸化物を含む(及び、好ましくは、それらからさえなる)。好ましくは、非ゼオライト無機酸化物は、結合剤の90重量%超、より好ましくは、95重量%超、更により好ましくは、98重量%超を構成する。非ゼオライト無機酸化物の例は、アルミナ、シリカ、シリカ-アルミナ、ジルコニア、粘土、リン酸アルミニウム、マグネシア、チタニア、シリカ-ジルコニア、シリカ-ボリアである。好ましくは、結合剤は、シリカ-アルミナ及び非晶質シリカ-アルミナからなる群から選択される成分を含む。
好ましくは、結合剤は、IR(Chem.Commun.,2010,46,3466-3468に記載のC6D6を介した323KでのH/D交換)で測定された100マイクロモル/グラム未満の酸性度を有する。
本発明によれば、結合剤は、好ましくは、乾燥重量基準で、かつ(非ゼオライト)結合剤とゼオライトとの組み合わせ重量に基づいて、70~95重量%、より好ましくは、75~95重量%の量で添加される。
必要に応じて、例えば、ハロゲン化物及び/又はアルカリイオンを除去するために、工程b)の混合と工程c)の含水量の減少との間に(任意選択の)洗浄工程があってもよい。
典型的には、工程c)で得られた、減少した含水量を有する固体は、Arizona Computrac Max 5000XL水分分析器を485℃で使用して測定された35~70%、好ましくは、50%未満、より好ましくは、40%未満のLOI(強熱減量)を有する。工程c)で(非ゼオライト)結合剤が使用される場合、LOIは、流動性粉末が得られるように、典型的には、(この場合もやはりArizona Computrac Max 5000XL水分分析器を485℃で使用して測定された)20~35%の範囲、好ましくは、30%未満、より好ましくは、25%未満であろう。
本発明による方法の工程d)では、工程c)で得られた、減少した含水量を有する固体が、成形され、それにより、成形触媒担体を得る。
当業者は、触媒担体の成形に精通しているので、これについては、ここでは詳細に論じない。典型的には、成形は、押出機を使用する押し出しによって行われ、それにより、所望の形状(例えば、円筒形又は三葉形)を得る。
好ましくは、工程d)における成形時の界面活性剤含有量(変性ゼオライトの炭素含有量として表され、ASTM D5291に従って決定される)は、乾燥ゼオライト基準で、少なくとも20重量%、好ましくは、少なくとも25重量%である。
本発明による方法の工程e)において、工程d)で得られた成形触媒担体が、工程b)の界面活性剤の存在下で、300℃を超える温度でか焼され、それにより、か焼触媒担体を得る。好ましくは、工程e)におけるか焼時の界面活性剤含有量(この場合もやはり、変性ゼオライトの炭素含有量として表され、ASTM D5291に従って決定される)は、乾燥ゼオライト基準で、少なくとも20重量%である。
当業者は、成形触媒担体のか焼条件に精通しているので、これについては、ここでは詳細に論じない。好ましくは、工程e)におけるか焼は、500℃を超える温度、より好ましくは、600℃超、典型的には、1000℃未満、好ましくは、900℃未満、より好ましくは、850℃未満で行われる。典型的なか焼時間は、30分~10時間である。典型的なか焼圧力は、0.5~5.0bara、好ましくは、大気圧である。
更に、空気か焼中の爆発リスクが最小限に抑えられているため、工程e)のか焼は、酸素(又はより典型的には空気)の存在下で行われてもよい。これにより、窒素ブランケットなどが不要になるため、処理の容易さが高まる。また、か焼が一工程で実行されることが好ましい。
本発明による方法の工程f)において、工程e)でか焼された触媒担体が、水素化成分(通常、金属酸化物又は金属硫化物などの金属塩)で含浸され、それにより、担持触媒を得る。
この場合もやはり、当業者は、触媒担体を水素化成分で含浸させること(典型的には、か焼工程も含む)に精通しているので、これについては、ここでは詳細に論じない。
好ましくは、水素化成分は、第VIB族及び第VIII族金属からなる群から選択される金属を含む。この点に関して、CRC Handbook of Chemistry and Physics(「The Rubber Handbook」),66th editionの表紙の内側に掲載され、CASバージョン表記を使用している元素の周期表を参照されたい。第VIB族金属の例は、モリブデン及びタングステンであり、第VIII族金属の例は、コバルト、ニッケル、イリジウム、プラチナ、及びパラジウムである。本発明の特に好ましい実施形態によれば、金属は、Ni、W、及びMo、好ましくは、Ni及びWから選択される。好ましくは、最終的な担持触媒は、少なくとも2つの水素化成分、例えば、コバルト及び/又はニッケル成分と組み合わされたモリブデン及び/又はタングステン成分を含有する。特に好ましい組み合わせは、ニッケル成分/タングステン成分及びニッケル成分/モリブデン成分である。
得られた担持触媒は、全触媒組成物の100重量部(乾燥重量)当たりの金属酸化物として計算された、最大50重量部の水素化成分を含有し得る。
本発明の重要な特徴は、工程b)の混合と工程d)の成形との間に、500℃超の温度での熱処理が行われないことである。これにより、工程b)の混合と工程d)の成形との間にか焼が行われる場合に除去されるであろうようには、界面活性剤は除去されない。
好ましくは、工程b)の混合と工程d)の成形との間に300℃超の温度での熱処理、好ましくは、工程b)の混合と工程d)の成形との間に250℃超の温度での熱処理、更により好ましくは、工程b)の混合と工程d)の成形との間に200℃超の温度での熱処理は、行われない。
更なる態様では、本発明は、先行請求項のいずれか一項に記載の方法によって得られる担持触媒を提供する。
なお更なる態様では、本発明は、炭化水素原料をより低沸点物質に転化するためのプロセスを提供し、このプロセスは、本発明による方法で得られた触媒の存在下で、原料を水素と高温及び高圧で接触させることを含む。
当業者は、炭化水素原料をより低沸点物質に転化するためのプロセスに精通しているので、これについては、ここでは詳細に論じない。そのようなプロセスの例としては、Van Bekkum、Flanigen、Jansenによって編集され、1991年にElsevierによって出版された「Introduction to zeolite science and practice」の(「Hydrocarbon processing with zeolites」と題する)第15章の602及び603ページに定義された単段水素化分解、二段水素化分解、及び直列流水素化分解が挙げられる。
典型的には、接触は、250~450℃の(高い)温度及び3×106~3×107Paの圧力で行われる。毎時触媒1リットル当たり原料0.1~10kg(kg・l-1・h-1)の範囲の空間速度が、好都合に使用される。使用される原料に対する水素ガスの比率(全ガス速度)は、典型的には、100~5000Nl/kgの範囲である。
本プロセスで有用な炭化水素原料は、広い沸点範囲内で変化し得、常圧軽油、コーカ軽油、減圧軽油、脱アスファルト油、フィッシャー-トロプシュ合成プロセスから得られるワックス、ロング及びショートレジデュー、接触分解サイクルオイル、熱分解又は接触分解軽油、合成原油など、及びそれらの組み合わせが挙げられる。原料は、一般に、少なくとも330℃の沸点を有する炭化水素を含むであろう。
以下、本発明は、以下の非限定的な例によって更に説明される。
ゼオライト改質
以下の市販のゼオライトY材料は、Zeolyst International B.V(Delfzijl, The Netherlands)から入手された:CBV-720、CBV-760、及びCBV-780。これらのゼオライトY材料の特性が、以下の表1に示されている。
以下の市販のゼオライトY材料は、Zeolyst International B.V(Delfzijl, The Netherlands)から入手された:CBV-720、CBV-760、及びCBV-780。これらのゼオライトY材料の特性が、以下の表1に示されている。
変性ゼオライト1(本発明による)
2.82gのNaOH(VWR Chemicals(Leuven,Belgium)から市販)及び60gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich(Darmstadt,Germany)から市販)を使用して、塩基性水溶液(187.5ml)を、調製した。この溶液に、30gのCBV-720ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを、5分間磁気攪拌した。
2.82gのNaOH(VWR Chemicals(Leuven,Belgium)から市販)及び60gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich(Darmstadt,Germany)から市販)を使用して、塩基性水溶液(187.5ml)を、調製した。この溶液に、30gのCBV-720ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを、5分間磁気攪拌した。
続いて、スラリーを、80℃に加熱し、6時間攪拌した。その後、スラリーを、冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、続いて濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。
以下、得られたメソ多孔性ゼオライトは、「MZ1」又は「720mp」と呼ばれる。
変性ゼオライト2(本発明による)
72gのCTAC(25%溶液、Sigma-Aldrich(Darmstadt,Germany))と232gの水との水溶液を作製した。この溶液に、30gのCBV-760ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを磁気攪拌下で80℃に加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、(VWR Chemicals(Leuven,Belgium)からのNaOHペレットで調製)を添加し、スラリーを80℃で5時間攪拌した。次いで、スラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、続いて濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌下で70℃に加熱した。70℃に達した後、4.6gの65%HNO3(Merck KGaA(Darmstad,Germany)から市販)を添加した。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。以下、得られたメソ多孔性ゼオライトYは、「MZ2」又は「760mp」と呼ばれる。
72gのCTAC(25%溶液、Sigma-Aldrich(Darmstadt,Germany))と232gの水との水溶液を作製した。この溶液に、30gのCBV-760ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを磁気攪拌下で80℃に加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、(VWR Chemicals(Leuven,Belgium)からのNaOHペレットで調製)を添加し、スラリーを80℃で5時間攪拌した。次いで、スラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、続いて濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌下で70℃に加熱した。70℃に達した後、4.6gの65%HNO3(Merck KGaA(Darmstad,Germany)から市販)を添加した。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。以下、得られたメソ多孔性ゼオライトYは、「MZ2」又は「760mp」と呼ばれる。
変性ゼオライト3(比較)
760mpの半分を120℃で乾燥し、N2雰囲気中で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ3」又は「760mp-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
760mpの半分を120℃で乾燥し、N2雰囲気中で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ3」又は「760mp-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
変性ゼオライト4(本発明による)
72gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich)と232gの水との水溶液を作製し、これにセチルアルコール(「CA」、Sigma Aldrich(Zwijndrecht,The Netherlands)から市販されている合成グレード)を膨潤剤として、0.4のCA/CTACモル比で添加した。この溶液に、30gのCBV-760ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、スラリーを、磁気攪拌しながら80℃まで加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、NaOHペレット(VWR Chemicals)で調製)を添加し、スラリーを80℃で5時間攪拌した。その後、熱いスラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌しながら70℃に加熱した。70℃に達した後、ゼオライト1グラム当たり0.1グラムのHNO3(Merck KGaA(Darmstad,Germany)から65%溶液で市販)を添加した(合計4.6gの65%HNO3)。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。得られたままの変性ゼオライトYは、「MZ4」又は「760mpSA」(すなわち、膨潤剤で処理)と呼ばれる。
72gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich)と232gの水との水溶液を作製し、これにセチルアルコール(「CA」、Sigma Aldrich(Zwijndrecht,The Netherlands)から市販されている合成グレード)を膨潤剤として、0.4のCA/CTACモル比で添加した。この溶液に、30gのCBV-760ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、スラリーを、磁気攪拌しながら80℃まで加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、NaOHペレット(VWR Chemicals)で調製)を添加し、スラリーを80℃で5時間攪拌した。その後、熱いスラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌しながら70℃に加熱した。70℃に達した後、ゼオライト1グラム当たり0.1グラムのHNO3(Merck KGaA(Darmstad,Germany)から65%溶液で市販)を添加した(合計4.6gの65%HNO3)。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。得られたままの変性ゼオライトYは、「MZ4」又は「760mpSA」(すなわち、膨潤剤で処理)と呼ばれる。
変性ゼオライト5(比較)
「MZ4」(760mpSA)の半分を120℃で乾燥させ、続いてN2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ5」又は「760mpSA-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
「MZ4」(760mpSA)の半分を120℃で乾燥させ、続いてN2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ5」又は「760mpSA-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
変性ゼオライト6(本発明による)
24gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich)と77.3gの脱塩水との水溶液を作製した。この溶液に、10gのCBV-780ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを磁気攪拌しながら80℃に加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、NaOHペレット(VWR Chemicals)で調製)を添加し、スラリーを80℃で4時間攪拌した。その後、熱いスラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌しながら70℃に加熱した。70℃に達した後、ゼオライト1グラム当たり0.1gのHNO3(Merck KGaAから65%水溶液として市販)を添加した(合計1.54gの65%HNO3)。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。得られたままのゼオライトは、「MZ6」又は「780mp」と呼ばれる。
24gのCTAC(25%水溶液、Sigma-Aldrich)と77.3gの脱塩水との水溶液を作製した。この溶液に、10gのCBV-780ゼオライト(乾燥重量基準)を添加し、得られたスラリーを磁気攪拌しながら80℃に加熱した。80℃で1時間後、4.8gのNaOH(脱塩水中の50%溶液、NaOHペレット(VWR Chemicals)で調製)を添加し、スラリーを80℃で4時間攪拌した。その後、熱いスラリーを冷たい(約20℃)脱塩水でクエンチし、濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。濾液を300gの脱塩水に再懸濁させ、磁気攪拌しながら70℃に加熱した。70℃に達した後、ゼオライト1グラム当たり0.1gのHNO3(Merck KGaAから65%水溶液として市販)を添加した(合計1.54gの65%HNO3)。70℃で1時間後、スラリーを濾過し、脱塩水で十分に洗浄した。得られたままのゼオライトは、「MZ6」又は「780mp」と呼ばれる。
変性ゼオライト7(比較)
「MZ6」(760mp)の一部分を120℃で乾燥させ、続いてN2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ7」又は「780mp-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
「MZ6」(760mp)の一部分を120℃で乾燥させ、続いてN2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間か焼した。このか焼されたサンプルは、「MZ7」又は「780mp-C」と呼ばれ、比較材料として役目を果たす(US2013/0292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を使用して調製された)。
(変性)ゼオライトYの粉体分析
粉体分析の前に、全てのサンプルを120℃で乾燥させ、N2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間、US20130292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を用いてか焼した。これは、界面活性剤を除去し、吸着実験のアクセシビリティを有効にするため。
粉体分析の前に、全てのサンプルを120℃で乾燥させ、N2雰囲気下で、760℃で1時間か焼し、続いて空気下で、550℃で2時間、US20130292300A1の実施例7と同様の2段階か焼手順を用いてか焼した。これは、界面活性剤を除去し、吸着実験のアクセシビリティを有効にするため。
分析のために、以下の試験/装置が使用された。
-細孔容積:
全細孔容積(「全PV」)及びメソ孔容積(「メソPV」)は、アルゴン物理吸着によって決定された。
全細孔容積(「全PV」)及びメソ孔容積(「メソPV」)は、アルゴン物理吸着によって決定された。
この目的のために、Micromeritics 3FLEX バージョン4.03装置を使用して、アルゴン(-186℃)で収着実験を実行した。吸着実験の前に、サンプルを350℃の真空下で、少なくとも12時間ガス抜きした。
「全PV」を決定するために、P/P0=0.99での一点アルゴン脱着データを使用した。
(2~8nmの範囲の)「メソPV」を決定するために、MicromeriticsからのHS-2D-NLDFT,Cylindrical oxide,Ar,87モデルを使用して、アルゴン吸着データを使用した。このデータから、2~8nmの細孔範囲の平均細孔サイズも計算された。
-アルゴン表面積:
表面積は、S.Brunauer,P.Emmett、及びE.Tellerによる文献、J.Am.Chm.Soc.,60,309(1938)、及びASTMメソッドD4365-95に記載された従来のBET(ブルナウアー-エメット-テラー)法の吸着技術に従って、アルゴン吸着を通して決定した。表面積は、P/P0=0.03で測定した。
表面積は、S.Brunauer,P.Emmett、及びE.Tellerによる文献、J.Am.Chm.Soc.,60,309(1938)、及びASTMメソッドD4365-95に記載された従来のBET(ブルナウアー-エメット-テラー)法の吸着技術に従って、アルゴン吸着を通して決定した。表面積は、P/P0=0.03で測定した。
-単位セルパラメータA0:
例えばASTM D3942-80に従ったXRD分析を使用して、単位セル定数を決定した。
例えばASTM D3942-80に従ったXRD分析を使用して、単位セル定数を決定した。
サンプルは、Malvern PanalyticalのX’Pert回折計で測定された。サンプルは、粉末化され、均質化された形態で測定された。
サンプル及び参照サンプル(すなわち、未処理の親ゼオライト)は、キャビネットの周囲条件と同等の平衡を確保するために、回折計の閉じた放射キャビネット内に少なくとも16時間保持された。
-結晶化度:
XRD分析を使用して、結晶化度を決定した。
XRD分析を使用して、結晶化度を決定した。
結晶化度は、サンプルの回折パターンの全回折強度を参照サンプル(対応する親ゼオライト)の回折強度と比較することによって、決定された。強度比は、参照強度のパーセンテージとして報告された。
-バルク(モル)シリカ対アルミナ比率(SAR):
バルク(モル)シリカ対アルミナ比率(SAR)は、ICP、AAS、及びXRFなどの様々な手法で測定され得、同様の結果をもたらす。ここでは、4kW WD-XRFアナライザを使用して、XRF分析が適用された。
バルク(モル)シリカ対アルミナ比率(SAR)は、ICP、AAS、及びXRFなどの様々な手法で測定され得、同様の結果をもたらす。ここでは、4kW WD-XRFアナライザを使用して、XRF分析が適用された。
爆発性試験
爆発性試験及びTGA-MS実験のために、以下の4つのサンプルを、調整(又は入手)した。
爆発性試験及びTGA-MS実験のために、以下の4つのサンプルを、調整(又は入手)した。
1.上記で得られたサンプルMZ2(760mp)の一部分を、そのまま爆発性試験(後述)に供した。
2.上記で得られたサンプルMZ2(760mp)の一部分を、70%のASA及び30%のゼオライトの質量比(乾燥重量基準)で、非晶質シリカ-アルミナと一緒に脱塩水(10ml/g乾燥材料)中で再スラリー化した。使用されたASAは、約500m2/gの表面積、1.03ml/gの細孔容積、0.24g/mlの見かけかさ密度を有し、45%のシリカ及び55%のアルミナを含んでいた。少なくとも60分間攪拌した後、スラリーを濾過し、80℃で2時間乾燥させた。得られた材料は、「MZ2-ASA30%ブレンド」(又は「760mp-30ブレンド」)と呼ばれる。
3.上記で得られたサンプルMZ2(760mp)の一部分を、75%のASA及び25%のゼオライトの質量比(乾燥重量基準)で、非晶質シリカ-アルミナと一緒に脱塩水(10ml/g乾燥材料)中で再スラリー化した。使用されたASAは、約500m2/gの表面積、1.03ml/gの細孔容積、0.24g/mlの見かけかさ密度を有し、45%のシリカ及び55%のアルミナを含んでいた。少なくとも60分間攪拌した後、スラリーを濾過し、80℃で2時間乾燥させた。得られた材料は、「MZ2-ASA25%ブレンド」(又は「760mp-25ブレンド」)と呼ばれる。
4.上記で得られたサンプルMZ2(760mp)の一部分を使用して、「担体及び水素化分解触媒の調製」下の実施例5に記載される担体材料を調製した。担体中のゼオライト含有量15%(乾燥ベース)に到達するように、MZ2とASAとを混合した。押出し助剤を添加し、続いて混合及び押出しを行った後、得られたままの押出し物を80℃で2時間乾燥させた。得られた押出し物は、実施例5(又は「MZ2-15%担体」)と呼ばれる。
爆発性試験は、Dekra(DEKRA Process Safety、 Princeton, USA)で実行された。粉塵爆発性分類試験は、Bartknechtによって記述された(1989年)垂直管装置を使用して、ASTM E1226(粉塵雲の爆発性の標準試験方法)及びASTM E1515(最小爆発性濃度の標準試験方法)に従って実行された。
この表3から、得られたままの粉末(MZ2)並びにASAと30%変性ゼオライトとのブレンドは、潜在的に爆発性であることが分かる。
より低いMZ2含有量(25%)を有するブレンド、並びに15%MZ2を有する担体の「非爆発性」という結果は、この材料が、爆発性挙動を有さないことを示す。これは、商業規模で安全に熱処理され得ることを意味する。この点に関して、依然として一定量の有機物質が存在するため、これは、物質の燃焼の可能性を排除するものではないことに留意されたい。
TGA-MS実験は、Netzsch STA 449 F3 Jupiter(登録商標)(NETZSCH-Geratebbau GmbH(Selb),Germany)上で、2℃/分の加熱速度で800℃まで、動的モードで実施された。保護ガスとして、アルゴン(5barユーティリティ)を20ml/分で使用し、パージガスとして、アルゴン中の20%酸素を65ml/分で使用した。加熱中に発生したガスは、質量分析計(QMS 403D Aeolos、NETZSCH-Geratebbau GmbH)を使用して、オンラインで監視された。試験は、85μlの酸化アルミニウムるつぼを使用して、参照るつぼを空に保持して行われた。
ゼオライトのサンプル(約30~40mgの粉末)を秤量してるつぼに入れ、DSC担体上に置いた。
サンプルを、2℃/分の速度で、800℃まで加熱した。MZ2(760mp)、MZ2-ASAブレンド(760mp-25%ブレンド)の両サンプル、及び15重量%のMZ2(760mp)を含む水素化分解触媒担体(すなわち、以下の実施例1、表4)を、比較のために分析した。
これらのTGA MS測定の結果が、図1に提供されており、
-左の列では、MZ2(太線)とMZ2-ASAブレンド(点線)との間の比較、及び
-右の列では、MZ2(この場合もやはり太線)と実施例5による水素化分解触媒担体(灰色の線)との間の比較を、
上から下に向かって、
-質量分析計データ:温度(℃)の関数としてのCO2形成を示すm/z=44シグナル、
-質量分析計データ:温度(℃)の関数としてのH2O形成を示すm/z=18シグナル、
-熱重量分析データ:温度(℃)の関数としての質量変化、及び
-温度(℃)の関数としての質量変化の一次時間微分(δm/δt)を、示す。
-左の列では、MZ2(太線)とMZ2-ASAブレンド(点線)との間の比較、及び
-右の列では、MZ2(この場合もやはり太線)と実施例5による水素化分解触媒担体(灰色の線)との間の比較を、
上から下に向かって、
-質量分析計データ:温度(℃)の関数としてのCO2形成を示すm/z=44シグナル、
-質量分析計データ:温度(℃)の関数としてのH2O形成を示すm/z=18シグナル、
-熱重量分析データ:温度(℃)の関数としての質量変化、及び
-温度(℃)の関数としての質量変化の一次時間微分(δm/δt)を、示す。
質量分析計のデータにより、H2O除去及び界面活性剤分解の工程を温度の関数として監視することが、明確に可能になる。界面活性剤分解は、CO2及びCO(データは含まれていない)の形成に現れる。
これらの工程はまた、MZ2粉末、MZ2-ASAブレンド、及び実施例5による触媒担体の両方について観察された質量変化と一致する。
温度の関数としての質量変化から、MZ2-ASAブレンド及び触媒担体における界面活性剤の分解は、親MZ2サンプルよりも遅いペースで進行することが分かる。このより低い分解速度(MZ2-ASAブレンド及び触媒担体の場合)はまた、δm/δtプロットにおけるより低い負の値に反映されている。
したがって、図1のデータは、上記の爆発性試験と一致しており、結合剤を配合することが、空気中での界面活性剤の発熱分解を減速させ、それにり、か焼時の粉塵爆発のリスクを排除することを示す。
担体及び水素化分解触媒の調製
いくつかの水素化分解触媒を作製した。最初に、市販のゼオライトを用いるか、又は上記で調製された変性ゼオライトのうちの1つを用いる一方、以下の表4に示される量のゼオライト及びASAを使用して、触媒担体(すなわち、ゼオライト及び結合剤としてのASAを含む、押出し及びか焼された押出し物)を調製した。触媒担体は、約15gの量で調製した。使用されたASAは、500m2/gの表面積、1.03ml/gの細孔容積、0.24g/mlの見かけかさ密度を有し、45%のシリカ及び55%のアルミナを含んでいた。
いくつかの水素化分解触媒を作製した。最初に、市販のゼオライトを用いるか、又は上記で調製された変性ゼオライトのうちの1つを用いる一方、以下の表4に示される量のゼオライト及びASAを使用して、触媒担体(すなわち、ゼオライト及び結合剤としてのASAを含む、押出し及びか焼された押出し物)を調製した。触媒担体は、約15gの量で調製した。使用されたASAは、500m2/gの表面積、1.03ml/gの細孔容積、0.24g/mlの見かけかさ密度を有し、45%のシリカ及び55%のアルミナを含んでいた。
解膠剤及び押出し助剤として、1重量%の酢酸(Merck KGaA)、1重量%の硝酸(Merck KgaA)、0.5重量%のPVA(5%aq Mowiol(登録商標)18-88)、及び1重量%のメチルセルロース(K15M、Dow Chemical Companyから入手可能)を使用して、親ゼオライトを有する触媒を作製するための参照担体を調製した(表4の参考例1、2、3、5、及び6を参照)。
変性ゼオライトを有する全ての担体及び触媒について、比較用及び本発明に沿ったものの両方で、2.24%の硝酸(Merck KgaA)、0.5重量%のPVA(5%aq Mowiol(登録商標)18-88)、及び1重量%のメチルセルロース(K15M)を使用した。
ゼオライトをASAと混合した後、直径1.6mmの三葉形状の押出し物への押出によって、成形触媒担体を得た。得られた成形触媒担体を650℃で1時間か焼した。
続いて、炭酸ニッケル(Umicore(Belgium)から市販)、メタタングステン酸アンモニウム(Sigma-Aldrichから市販)、及びクエン酸(VWR Chemicals)の水性初期湿潤含浸によって、水素化成分を、か焼触媒担体に添加した。4重量%のNi及び19重量%のWの充填を目指して、クエン酸及びNiを1:1のモル比で添加した。120℃で乾燥させた後、触媒を450℃で2時間か焼した。
以下の表4において、親(すなわち、未変性)ゼオライトで作製された触媒は「参考例」として示され、本発明によるゼオライトで作製された触媒は、「実施例」として示され、US20130292300A1の2段階か焼手順に従って、ゼオライトで作製された触媒は、「比較例」として示されている。
触媒試験
本発明の触媒の水素化分解性能を、2種類の試験で評価した。
本発明の触媒の水素化分解性能を、2種類の試験で評価した。
-試験1
試験1では、第2段階の直列流シミュレーションを実施して、本発明の触媒及び比較触媒を参照触媒に対して評価した。試験は、0.6mlのZirblast(B120、Saint-Gobain ZirPro(France)から市販)で希釈された0.6mlのC-424触媒(Shell Catalysts&Technologies(Ghent,Belgium)から市販)を含む頂部触媒床と、0.6mlのZirblast(B120)で希釈された0.6mlの試験触媒を含む底部触媒床とを装填されたワンススルーナノフロー装置内で実施された。両方の触媒床は、試験前にインサイチュで気相硫化により予備硫化され、予備硫化は、気相(水素中5重量%H2S)で、15bargで、20℃/hのランプで室温(20℃)から135℃まで、そして12時間保持した後280℃まで温度を上げ、再び12時間保持した後、再び20℃/hの速度で355℃まで温度を上げて、実行された。
試験1では、第2段階の直列流シミュレーションを実施して、本発明の触媒及び比較触媒を参照触媒に対して評価した。試験は、0.6mlのZirblast(B120、Saint-Gobain ZirPro(France)から市販)で希釈された0.6mlのC-424触媒(Shell Catalysts&Technologies(Ghent,Belgium)から市販)を含む頂部触媒床と、0.6mlのZirblast(B120)で希釈された0.6mlの試験触媒を含む底部触媒床とを装填されたワンススルーナノフロー装置内で実施された。両方の触媒床は、試験前にインサイチュで気相硫化により予備硫化され、予備硫化は、気相(水素中5重量%H2S)で、15bargで、20℃/hのランプで室温(20℃)から135℃まで、そして12時間保持した後280℃まで温度を上げ、再び12時間保持した後、再び20℃/hの速度で355℃まで温度を上げて、実行された。
各試験は、以下のプロセス条件下、すなわち、
-毎時触媒1リットル当たり重質軽油1.5kg(kg.l-1.h-1)の空間速度、
-1440Nl/kgの水素ガス/重質軽油比、
-5.6×105Pa(5.6bar)の硫化水素分圧、及び
-14×106Pa(140bar)の全圧でのワンススルー操作において、炭化水素原料(重質軽油)を頂部触媒床と、次いで底部触媒床と順次接触させることを伴った。
-毎時触媒1リットル当たり重質軽油1.5kg(kg.l-1.h-1)の空間速度、
-1440Nl/kgの水素ガス/重質軽油比、
-5.6×105Pa(5.6bar)の硫化水素分圧、及び
-14×106Pa(140bar)の全圧でのワンススルー操作において、炭化水素原料(重質軽油)を頂部触媒床と、次いで底部触媒床と順次接触させることを伴った。
使用された重質軽油は、以下の特性を有した。
-炭素含有量:86.82重量%
-水素含有量:13.18重量%
-窒素(N)含有量:28ppmw
-添加されたn-デシルアミン:12.3g/kg(1100ppmw Nと等価)
-全窒素(N)含有量:1110ppmw
-密度(70℃):0.8586g/ml
-モノ-芳香環:4.57重量%
-ジ+-芳香環:1.83重量%
-初留点:316℃
-50%w沸点:425℃
-最終沸点:600℃
-沸点370℃未満の留分:8.75重量%
-沸点540℃超の留分:4.18重量%
-炭素含有量:86.82重量%
-水素含有量:13.18重量%
-窒素(N)含有量:28ppmw
-添加されたn-デシルアミン:12.3g/kg(1100ppmw Nと等価)
-全窒素(N)含有量:1110ppmw
-密度(70℃):0.8586g/ml
-モノ-芳香環:4.57重量%
-ジ+-芳香環:1.83重量%
-初留点:316℃
-50%w沸点:425℃
-最終沸点:600℃
-沸点370℃未満の留分:8.75重量%
-沸点540℃超の留分:4.18重量%
水素化分解性能は、370℃超で沸騰する供給成分の40~90重量%の正味転化率の転化レベルで評価した。実験は、異なる温度で実施され、全ての実験において、内挿により370℃超で沸騰する供給成分の65重量%正味転化率を得た。表4は、表3に列挙された触媒について得られた結果を示す。
-試験2
試験2では、2段階シミュレーションの第2段階を実施し、本発明の触媒及び比較触媒を参照触媒に対して評価した。試験は、0.6mlのZirblast(B120)で希釈された0.6mlの試験触媒を充填されたワンススルーナノフロー装置内で実施された。触媒は、上記の試験1について記載されたように予備硫化された。
試験2では、2段階シミュレーションの第2段階を実施し、本発明の触媒及び比較触媒を参照触媒に対して評価した。試験は、0.6mlのZirblast(B120)で希釈された0.6mlの試験触媒を充填されたワンススルーナノフロー装置内で実施された。触媒は、上記の試験1について記載されたように予備硫化された。
各試験は、以下のプロセス条件下、すなわち、
-毎時触媒1リットル当たり重質軽油1.5kg(kg.l-1.h-1)の空間速度、
-1500Nl/kgの水素ガス/重質軽油比、
-供給原料をSulfrzol S54(Lubrizolから入手)でスパイクすることによって得られた50ppmVのH2S、及び
-14×106Pa(140bar)の全圧でのワンススルー操作において、炭化水素原料(重質軽油)を触媒床と接触させることを伴った。
-毎時触媒1リットル当たり重質軽油1.5kg(kg.l-1.h-1)の空間速度、
-1500Nl/kgの水素ガス/重質軽油比、
-供給原料をSulfrzol S54(Lubrizolから入手)でスパイクすることによって得られた50ppmVのH2S、及び
-14×106Pa(140bar)の全圧でのワンススルー操作において、炭化水素原料(重質軽油)を触媒床と接触させることを伴った。
使用された重質軽油は、以下の特性を有した。
-炭素含有量:85.86重量%
-水素含有量:14.14重量%
-窒素(N)含有量:0.3ppmw
-気相で50ppmV H2Sを達成するために添加されSulfrzol(0.186g/kgのsulfrzol 54)
-密度(70℃):0.812g/ml
-モノ-芳香環:0.75重量%
-ジ+-芳香環:0.68重量%
-初留点:297℃
-50%w沸点:429℃
-最終沸点:580℃
-沸点370℃未満の留分:11.6重量%
-沸点540℃超の留分:3.83重量%
-炭素含有量:85.86重量%
-水素含有量:14.14重量%
-窒素(N)含有量:0.3ppmw
-気相で50ppmV H2Sを達成するために添加されSulfrzol(0.186g/kgのsulfrzol 54)
-密度(70℃):0.812g/ml
-モノ-芳香環:0.75重量%
-ジ+-芳香環:0.68重量%
-初留点:297℃
-50%w沸点:429℃
-最終沸点:580℃
-沸点370℃未満の留分:11.6重量%
-沸点540℃超の留分:3.83重量%
水素化分解性能は、370℃超で沸騰する供給成分の30~70重量%の正味転化率の転化レベルで評価した。実験は、異なる温度で実施され、全ての実験において、内挿により370℃超で沸騰する供給成分の55重量%正味転化率を得た。以下の表5は、表4に列挙された触媒について得られた結果を示す。
表5の結果は、
-デルタMD値から分かるように、メソ多孔性ゼオライトを有する触媒(実施例1~4並びに比較例1及び2)は、対応する非メソ多孔性触媒(参考例1~4)よりも高い中間留分(MD)選択性(150~370℃)を与え、
-メソ多孔性ゼオライトを有する触媒は、非メソ多孔性触媒よりも高いディーゼル/ケロ比を示し、
-膨潤剤の使用により拡大されたメソ孔直径を有するメソ多孔性ゼオライトで調製された触媒(すなわち、実施例2及び比較例2)は、同じメソ多孔性ゼオライト(すなわち、MZ2)を用いるが、膨潤剤なしで調製された触媒(実施例1及び比較例1)よりも増加したMD選択性を示すことを示す。これは、デルタMDの大幅な増加によって実証されている。
-本発明による実施例1~2(変性CBV-720又はCBV-760を含む)のMD選択性は、一貫してより高いデルタMD値から分かるように、2段階か焼が行われ(それにより、界面活性剤の少なくとも一部分が除去された)対応する実施例(比較例1~3)と比較して、より高い。
-実施例1及び2(メソ多孔性ゼオライトCBV-760で作製された触媒)は、比較例1及び2(2段階か焼が行われた)と比較して、改善されたトリ+芳香族飽和を示した。
-デルタMD値から分かるように、メソ多孔性ゼオライトを有する触媒(実施例1~4並びに比較例1及び2)は、対応する非メソ多孔性触媒(参考例1~4)よりも高い中間留分(MD)選択性(150~370℃)を与え、
-メソ多孔性ゼオライトを有する触媒は、非メソ多孔性触媒よりも高いディーゼル/ケロ比を示し、
-膨潤剤の使用により拡大されたメソ孔直径を有するメソ多孔性ゼオライトで調製された触媒(すなわち、実施例2及び比較例2)は、同じメソ多孔性ゼオライト(すなわち、MZ2)を用いるが、膨潤剤なしで調製された触媒(実施例1及び比較例1)よりも増加したMD選択性を示すことを示す。これは、デルタMDの大幅な増加によって実証されている。
-本発明による実施例1~2(変性CBV-720又はCBV-760を含む)のMD選択性は、一貫してより高いデルタMD値から分かるように、2段階か焼が行われ(それにより、界面活性剤の少なくとも一部分が除去された)対応する実施例(比較例1~3)と比較して、より高い。
-実施例1及び2(メソ多孔性ゼオライトCBV-760で作製された触媒)は、比較例1及び2(2段階か焼が行われた)と比較して、改善されたトリ+芳香族飽和を示した。
当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更を行うことができることを容易に理解するであろう。
Claims (11)
- 担持触媒、好ましくは水素化分解触媒を調製する方法であって、前記方法が、少なくとも、
a)少なくとも10のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有するゼオライトYを提供する工程と、
b)工程a)で提供された前記ゼオライトYを塩基、水、及び界面活性剤と混合し、それにより、前記ゼオライトYのスラリーを得る工程と、
c)工程b)で得られた前記スラリーの含水量を減少させ、それにより、減少した含水量を有する固体を得る工程であって、工程c)における前記含水量の前記減少が、結合剤の添加を伴う、工程と、
d)工程c)で得られた、前記減少した含水量を有する固体を成形し、それにより、成形触媒担体を得る工程と、
e)工程d)で得られた前記成形触媒担体を、前記工程b)の界面活性剤の存在下で、300℃を超える温度でか焼し、それにより、か焼触媒担体を得る工程と、
f)工程e)でか焼された前記触媒担体を水素化成分で含浸し、それにより、担持触媒を得る工程と、を含み、
前記工程b)の混合と前記工程d)の成形との間に、500℃を超える温度での熱処理は行われない、方法。 - 工程a)で提供される前記ゼオライトYが、20~100のバルクシリカ対アルミナ比(SAR)を有する、請求項1に記載の方法。
- 工程b)で使用される前記界面活性剤が、ハロゲン化アルキルアンモニウムを含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 工程b)において、前記ゼオライトYが、C8~C20アルコール、好ましくはC10~C18アルコールと混合される、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 工程b)で得られた前記スラリー中の前記ゼオライトYが、少なくとも0.2ml/g、好ましくは0.30~0.65ml/gの範囲の、NLDFTによるAr吸着により決定される2~8nmの容積を有する細孔中の全メソ孔容積を有する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程e)におけるか焼が、酸素の存在下で行われる、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水素化成分が、第VIB族及び第VIII族金属からなる群から選択される金属を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属が、Ni、W、及びMo、好ましくはNi及びWから選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記工程b)の混合と前記工程d)の成形との間に、300℃を超える温度での熱処理が行われない、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
- 先行請求項のいずれか一項に記載の方法によって得られる担持触媒。
- 炭化水素原料をより低沸点物質に転化するためのプロセスであって、前記プロセスが、前記原料を、先行請求項1~10のいずれか一項に記載の方法で得られた触媒の存在下で、高温及び高圧で水素と接触させることを含む、プロセス。
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