JP3230585B2 - 水素化処理用触媒の製造方法 - Google Patents

水素化処理用触媒の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素油用の水素化処
理用触媒の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水素を用いた炭化水素油の水添、脱硫、
脱窒素、分解等を行なう水素化処理に使用される触媒と
してアルミナ、チタン、シリカ、活性炭等の多孔性触媒
担体に周期率表第6金属と第8金属とを活性金属と
して担持した触媒が使用されている。一般に第6金属
としてはMoやWが用いられ、第8金属としてNiや
Coが用いられているが、これらの活性金属は触媒担体
上に酸化物態で担持されており活性を示さない。そのた
め、適当な予備硫化処理を施し硫化物態とした後使用さ
れている。
【0003】ところで、水素化処理用触媒では触媒の活
性サイトが活性金属硫化物の表面に形成される。よっ
て、金属硫化物の露出表面積が大きくなるほど活性サイ
トの総数が増加し、結果として高い触媒活性が得られる
ことが知られている。そして、この金属硫化物の露出表
面積の増加は、触媒担体上の担持金属硫化物の高分散
化、あるいは金属硫化物の結晶子の微細化等により達成
される。このことよりより活性の高い触媒を得るべく金
属硫化物を微細化し、高分散化させて担持するためのい
くつかの触媒製造方法が開発され、提案されている。
【0004】例えば、特開昭 59−102442、5
9−69147号公報では、クエン酸やリンゴ酸等のカ
ルボン酸と活性金属との混合溶液をアルミナ等の触媒担
体に含浸させた後、乾燥し、焼成する方法を開示してい
る。これらの製造方法は活性金属とカルボン酸とで錯イ
オンを形成し、これを担持させることにより活性金属の
凝集の防止を目的とするものであるが、いずれの方法も
最終段階で含浸させたものを焙焼しているため活性金属
の凝集を十分防止できていない。
【0005】また、EP0181035(A2)号公報
は、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチ
レントリアミンのような含窒素配位子(アミノ基、シア
ノ基など)を有する有機化合物を錯化剤として使用し、
該錯化剤と活性金属との混合液をアルミナやシリカ担体
に含浸担持させた後、触媒を200℃以下の温度で乾燥
させる方法を開示している。この方法ではモリブデン、
ニッケル等の活性金属イオンは含窒素化合物によって強
固に配位されるため、活性金属は高分散状態で担持され
る。この状態は乾燥温度を200℃以下にすることによ
り保持される。この結果、上記EP0181035
(A)号公報に示された方法で得た触媒は従来のものよ
り確かに高い触媒活性のものとなった。
【0006】しかし、該触媒ですら、昨今の排ガス規制
に絡んで問題となっている軽油の低硫黄化の要求、すな
わち、軽油中の硫黄分を0.05%以下に低減するとい
う答申に答えうるような高い触媒活性を持っていない。
さらに、該方法で使用する錯化剤は窒素を含有している
ため予備硫化処理の際に錯化剤が分解してシアン化水素
等の有毒ガスを発生する恐れがあるという指摘を受けて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記答
申を実現させるに十分な高活性の水素化処理触媒の製造
方法の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の方法は、触媒担体に活性金属としてモリブデン、タ
ングステンのいずれか一つ、または双方とニッケル、コ
バルトのいずれか一つ、または双方とを含む含浸液を含
浸させ、200℃未満で乾燥し、次いで含浸させた括性
金属の総モル数の0.5〜5.0倍となる量の炭酸エチ
レン、炭酸プロピレンのいずれか一つ、又は双方を添加
し、200℃未満で乾燥させるものであり、好ましく
は、触媒担体に活性金属としてモリブデン、タングステ
ンのいずれか一つ、または双方とニッケル、コバルトの
いずれか一つ、または双方と、該括性金属の総モル数の
0.5〜5.0倍となる量の炭酸エチレン、炭酸プロピ
レンのいずれか一つ、又は双方を含む含浸液を触媒担体
に含浸させ、200℃未満で乾燥させるものであり、さ
らに好ましくは上記含浸液に燐酸を共存させるものであ
る。
【0009】本発明の触媒担体とは、アルミナ、シリ
カ、チタニア、ジルコニア、活性炭等の一般的な多孔質
物質をいい、活性金属(モリブデン、タングステンのい
ずれか一つ、または双方とニッケル、コバルトのいずれ
か一つ、または双方)の担持量は水素化処理用触媒とし
て一般的に採用されている値、すなわちモリブデン、タ
ングステンは酸化物として5〜30%、ニッケル、コバ
ルトは酸化物として1〜8%、リンはPとして
0.1〜8%であることが好ましい。
【0010】
【作用】本発明の方法では錯化剤として窒素を含む有機
化合物を用いていない。従って、本発明の方法で作成し
た触媒は予備硫化処理時にシアン化水素等の有毒ガスを
発生する恐れはない。
【0011】炭酸エチレンや炭酸プロピレンを用いると
なぜニトリロ酢酸やエチレンジアミン四酢酸やジエチ
レントリアミン等の含窒素化合物を用いた触媒の活性よ
り高活性を示すのかは明確ではない。本発明者らは、こ
れらの触媒と本発明の方法で作成した触媒とのBET比
表面積値を比較すると本発明の方法で得られたものの方
が平均30〜40m/g大きいこと、含窒素化合物は
分解すると触媒毒となるアンモニアやシアン等の吸着性
ガスを発生することから本発明の方法で得られた触媒の
方が活性金属がより高分散で担持され、より活性点が多
くなっているために高活性が発揮されているものと推定
している。
【0012】本発明で乾燥温度を200℃未満とするの
は活性金属の凝集を防止し、添加した炭酸エチレンや炭
酸プロピレンの分解を防止するためである。活性金属の
担持量はいずれも十分な活性が得られ、且つそれ以上担
持量を増加させても活性のさらなる向上が認められない
範囲とすることが好ましく、通常モリブデンやタングス
テンの担持量は酸化物として5〜30%とされ、ニッケ
ルやコバルトの担持量は酸化物として1〜8%とされ、
リンの担持量はP2O5として8%以下とされる。
【0013】炭酸エチレン、及び炭酸プロピレンの添加
量が少ないと高括性が得られず、あまり多くすると予備
硫化時に炭素質が触媒中に残存したり、析出したりして
括性金属の硫化が妨害され、かえって活性が低くなる。
このため、炭酸エチレン、及び炭酸プロピレンの添加量
モリブデン、タングステンのいずれか一つ、または双
方とニッケル、コバルトのいずれか一つ、または双方
の総モル数の0.5〜5.0倍とすることが必要であ
る。
【0014】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。
【0015】実施例1 比表面積280m2/g、細孔容積0.75ml/gの
γ−アルミナ担体500gに三酸化モリブデン96.2
g、炭酸コバルト41g、85% リン酸30.8gと
水とから調整した活性金属水溶液600mlを含浸さ
せ、110℃で5時間乾燥した。これを繰返して原料触
媒を得た。
【0016】次に、この原料触媒を250gづつに分取
し、これらに炭酸エチレンをそれぞれ83g、50g、
25g、炭酸プロピレン96g、58g、29g含有す
る水溶液190mlを含浸させ、110℃で10時間乾
燥し触媒A、B、C、D、E、Fを得た。
【0017】触媒A、B、C、D、E、FはいずれもM
o含有量が MoO3 として15%、Co含有量がCo
Oとして4%、P含有量がP25 として3%であっ
た。また、活性金属に対する炭酸エチレン、及び炭酸プ
ロピレンの添加量はそれぞれ活性金属の総モル数のAと
Dとは2.5倍、BとEとは1.5倍、CとFとは0.
75倍である。
【0018】次に、上記原料触媒を250gつづに分取
し、それぞれにEDTA69.7g、ニトリロ三酢酸5
9.3g、ジエチレントリアミン96.2g、エチレン
ジアミン57.2gを含有する各水溶液190mlをそ
れぞれ含浸させ、110℃で10時間乾燥し触媒G、
H、I、Jを得た。
【0019】触媒G、H、I、JはいずれもMo含有量
がMoO3 として15%、Co含有量がCoOとして4
%、P含有量がP25 として3%であった。また、活
性金属に対するEDTA、ニトリロ三酢酸、ジエチレン
トリアミン、エチレンジアミンの添加量はそれぞれ活性
金属の総モル数の0.6倍、0.85倍、2.5倍、
2.5倍である。
【0020】この触媒A、B、C、D、E、F、G、
H、I、Jを用いて以下の条件で予備硫化を行い、下記
の性状のクウェート常圧軽油の水素化脱硫試験を行っ
た。 (予備硫化条件) 硫化油 2.5%ジメチルジスルフィドを含む下記 性質のクエート常圧軽油 硫化油流通液空間速度(Hr−1) 2 触媒量(ml) 15 雰囲気(Kg/cm−H) 30 水素/硫化油流量比(Nl/l) 300 硫化温度(℃) 330 昇温時間(Hr) 10 硫化時間(Hr) 10 (クウェート常圧軽油の性状) 比重(15/4℃) 0.844 硫黄(重量%) 1.55 蒸留性状(初留点℃) 231 (50Vol% ℃) 313 (終点 ℃) 390 (試験条件) 触媒量(ml) 15 原料油液空間速度(Hr−1) 2 反応水素圧力(Kg/cmG) 30 反応温度(℃) 330 水素/油流量比(Nl/l) 300 通油時間(Hr) 88 得られた水素化脱硫活性は反応速度定数の相対値で示す
こととし、速度定数Kは脱反応速度が原料の常圧軽油
の硫黄濃度の1.75乗に比例するとして算出した。
【0021】次いで、触媒Oの示す速度定数を100と
して得られた各触媒の相対反応速度定数を求めた。その
結果、各触媒の相対反応速度はそれぞれ以下のようにな
った。 触 媒 錯 化 剤 添 加 量 相対反応速度定数 A 炭酸エチレン 2.5 185 B 炭酸エチレン 1.5 162 C 炭酸エチレン 0.75 145 D 炭酸プロピレン 2.5 188 E 炭酸プロピレン 1.5 165 F 炭酸プロピレン 0.75 146 G EDTA 0.6 132 H ニトリロ三酢酸 0.85 138 I ジエチレントリアミン 2.5 121 J エチレンジアミン 2.5 100 ここで添加量はMoとCoの総モル数に対する倍率で示
した。
【0022】実施例2 前記γ−アルミナ担体520gに三酸化モリブデン9
6.2g、炭酸コバルト41g、炭酸エチレン222g
と水とから調整した活性金属水溶液620mlを含浸さ
せ、110℃で10時間乾燥し、触媒Kを得、これを実
施例1と同様にして活性を測定し、触媒Jを100とし
て相対反応定数を求めた。その結果、相対反応定数は1
75であった。
【0023】実施例3 擬ベーマイトアルミナ担体(Al23 92.8%)2
00gに三酸化モリブデン35.7g、炭酸コバルト1
5.2g、85% リン酸11.4gと水とから調整し
た活性金属水溶液200mlを含浸させ、110℃で5
時間乾燥した。これを繰返して原料触媒を得た。
【0024】次に、この原料触媒を100gづつに分取
し、これに炭酸エチレンを33.3g、炭酸プロピレン
38.4gを含有する各水溶液75mlをそれぞれ含浸
させ、110℃で10時間乾燥し触媒L、Mを得た。
【0025】触媒L、MはいずれもMo含有量が Mo
3 として15%、Co含有量がCoOとして4%、P
含有量がP25として3%であった。また、活性金属に
対する炭酸エチレン、及び炭酸プロピレンの添加量はそ
れぞれ活性金属の総モル数の2.5倍である。
【0026】触媒L、Mを用いて実施例1と同様にして
活性を測定し、触媒Jを100として相対反応定数を求
めた。その結果、相対反応定数はそれぞれ178、19
0であった。
【0027】実施例4 シリカ−アルミナ担体(SiO2 10%、比表面積 3
25m2/g、細孔容積0.69ml/g)200gに
三酸化モリブデン38.5g、炭酸ニッケル16.2
g、85% リン酸12.3gと水とから調整した活性
金属水溶液160mlを含浸させ、110℃で5時間乾
燥した。これを繰返して原料触媒を得た。次に、この原
料触媒を100gづつに分取し、これに炭酸エチレンを
33.3g、炭酸プロピレン38.4gを含有する各水
溶液75mlをそれぞれ含浸させ、110℃で10時間
乾燥し触媒N、Oを得た。
【0028】触媒L、MはいずれもMo含有量が Mo
3 として15%、Ni含有量がNiOとして4%、P
含有量がP25として3%であった。また、活性金属に
対する炭酸エチレン、及び炭酸プロピレンの添加量はそ
れぞれ活性金属の総モル数の2.5倍である。触媒N、
Oを用いて実施例1と同様にして活性を測定し、触媒J
を100として相対反応定数を求めた。その結果、相対
反応定数はそれぞれ191、197であった。
【0029】以上の結果より本発明の方法に従えば、従
来より極めて活性の高い水素化処理触媒の製造が可能と
なることは明らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法は錯化剤として含窒素有機
化合物を用いないため、予備硫化に際しシアン等の有害
物質が発生する恐れがなく、且つ200℃未満で乾燥す
るために活性金属の凝集もない。この結果、本発明の方
法に従えは極めて高活性の水素化処理用触媒の製造が可
能となる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒担体に活性金属としてモリブデン、
    タングステンのいずれか一つ、または双方とニッケル、
    コバルトのいずれか一つ、または双方とを含む含浸液を
    含浸させ、200℃未満で乾燥し、次いで含浸させた活
    性金属の総モル数の0.5〜5.0倍となる量の炭酸エ
    チレン、炭酸プロピレンのいずれか一つ、又は双方を添
    加し、200℃未満で乾燥させることを特徴とする水素
    化処理用触媒の製造方法。
  2. 【請求項2】 触媒担体に活性金属としてモリブデン、
    タングステンのいずれか一つ、または双方とニッケル、
    コバルトのいずれか一つ、または双方と、該活性金属の
    総モル数の0.5〜5.0倍となる量の炭酸エチレン、
    炭酸プロピレンのいずれか一つ、又は双方を含む含浸液
    を触媒担体に含浸させ、200℃未満で乾燥させること
    を特徴とする水素化処理用触媒の製造方法。
  3. 【請求項3】 含浸液としてモリブデン、タングステン
    のいずれか一つ、または双方とニッケル、コバルトのい
    ずれか一つ、または双方と燐酸とを含む水溶液を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載の水素化処理用触媒の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 含浸液としてモリブデン、タングステン
    のいずれか一つ、または双方とニッケル、コバルトのい
    ずれか一つ、または双方と、燐酸と、該括性金属の総モ
    ル数の0.5〜5.0倍となる量の炭酸エチレン、炭酸
    プロピレンのいずれか一つ、又は双方を含む水溶液を用
    いることを特徴とする請求項2記載の水素化処理用触媒
    の製造方法。
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