JPH08229405A - 炭化水素接触分解用触媒組成物 - Google Patents
炭化水素接触分解用触媒組成物Info
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Abstract
どの重質炭化水素油の接触分解に使用して高い残油分解
能を有し、ガソリン、灯軽油留分(LCO)の収率が高
く、コークおよびガスの生成が少ない新規な炭化水素接
触分解用触媒組成物の提供。 【構成】 フォージャサイト型結晶性アルミノシリケー
トゼオライトを希土類金属イオンでイオン交換した希土
類金属交換結晶性アルミノシリケートゼオライトを水蒸
気の存在下で焼成して得られた結晶性アルミノシリケー
トゼオライトを、多孔性母材物質中に分散してなること
を特徴とする炭化水素接触分解用触媒組成物。
Description
媒組成物、特に重質炭化水素油の接触分解に使用して、
優れた耐メタル性を有し、コークおよびガス分の生成が
少なく、ガソリン留分や灯軽油留分などの液収率が高い
接触分解用触媒組成物に関する。
リケートゼオライト(ゼオライト)を多孔性母材物質中
に分散させた構成の典型的な炭化水素接触分解用触媒組
成物にあっては、予め希土類金属イオンでイオン交換し
た結晶性アルミノシリケートゼオライトを多孔性母材物
質中に分散させたり、あるいは、当該触媒組成物に希土
類成分を導入するなどして、触媒の性能向上が図られて
きた。前者の例としては、例えば特公昭54−6519
号公報に、(a)シリカのアルミナに対する比、約3.
2〜7を有するフォージャサイト型ゼオライトを調製
し、(b)アンモニウム塩溶液による交換により、該ゼ
オライトのNa2O含量を約1.5〜4重量%まで減少
させ、(c)該ゼオライトをゼオライトの希土類又は金
属の含量を約0.3〜10重量%とするに充分な濃度の
希土類又は金属の塩と接触させ、(d)交換したゼオラ
イトを約371℃(700°F)〜871℃(1600
°F)の温度において約0.1〜3時間乾燥及び焼成
し、(e)アンモニウム塩溶液で交換してナトリウム含
量を1重量%まで低下させ、(f)該ゼオライトを洗
浄、乾燥し、回収したゼオライトを無機マトリックス
(多孔性母材物質)に分散させた接触クラッキング触媒
組成物が記載されている。
交換した希土類金属交換フォージャサイト型ゼオライト
を多孔性母材物質中に分散させた触媒組成物は、耐熱
性、耐水熱安定性が弱く、炭化水素の分解活性は高いも
ののガソリンや灯軽油留分(LCO)の液収率が小さ
く、また、ガソリンのオクタン価が低いなどの欠点があ
った。そこで、耐熱性、耐水熱安定に優れ、生成ガソリ
ンのオクタン価が高い触媒組成物として、アンモニウム
交換フォージャサイト型ゼオライトを水蒸気の存在下で
焼成してゼオライトの骨格構造から脱アルミニウムした
耐熱性、耐水熱安定性に優れた超安定性フォージャサイ
ト型ゼオライト(USY)を多孔性母材物質中に分散さ
せた触媒組成物が提案されている(例えば、特公昭46
−9132号)。しかし、この様な触媒組成物も、接触
分解の原料油にバナジウム、ニッケルなどを多量に含有
する残渣油などの劣悪な重質炭化水素油を使用した場合
には、生成ガソリンのオクタン価は高いものの、分解活
性が低く、コーク及びガス分の生成量が大幅に増加し、
耐メタル性に欠ける問題があった。さらに、スチミング
処理して得られた超安定性フォージャサイト型ゼオライ
ト(USY)を希土類金属でイオン交換したゼオライト
(RE交換USY)を使用した触媒組成物が提案されて
いる。しかし、該触媒は分解活性は高いもののコークお
よびガスの生成が多かった。
多量の金属汚染物を含有する劣悪な重質炭化水素油にも
優れた性能を発揮する接触分解用触媒組成物の製造方法
を提案した(特開昭60−193543号公報)。該触
媒組成物の製造方法は、バイヤー法で製造された水酸化
アルミニウムを350〜700℃の熱風と接触させて得
られる気流焼成アルミナ、シリカとアルミナを主成分と
する粘土、シリカ系無機酸化物の前駆物質及び結晶性ア
ルミノシリケートからなる混合物の水性スラリーを噴霧
乾燥して微小球状粒子を調製し、この粒子をアルカリ金
属含有量が酸化物として1.0重量%以下になるまで洗
浄した後、その粒子に希土類金属成分を導入することを
特徴とする。しかし、前述の方法で得られる触媒組成物
もガソリン留分やLCO留分の液収率、コーク選択性な
どの点で改善の余地があった。
処理した常圧残渣油などの重質炭化水素油の接触分解に
使用して高い残油分解能を有し、ガソリン、灯軽油留分
(LCO)の収率が高く、コークおよびガスの生成が少
ない新規な炭化水素接触分解用触媒組成物を提供するこ
とにある。
ルミノシリケートゼオライトを希土類金属イオンでイオ
ン交換し、生成した希土類金属交換結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトを水蒸気の存在下で焼成して得られた
結晶性アルミノシリケートゼオライトを、多孔性母材物
質中に分散してなる炭化水素接触分解用触媒組成物に関
する。以下に本発明について具体的に説明する。本発明
の出発材料のフォージャサイト型結晶性アルミノシリケ
ートゼオライト(ゼオライト)は、天然および合成ゼオ
ライトを用いることができ、通常、Na2Oとして約1
0〜14重量%のナトリウムを含有する状態で、約3〜
6のSiO2/Al2O3モル比を有し、24.65Åよ
りも大きい単位格子定数を有する。また、このようなゼ
オライトをアンモニウムイオンでイオン交換したナトリ
ウム−アンモニウム形、アンモニウム形、あるいはこれ
らを焼成した水素形のゼオライトを出発材料として用い
ることができる。本発明では、前述のゼオライト出発材
料を希土類金属イオンと部分的にイオン交換する。な
お、イオン交換は通常の方法により行うことができる。
また、希土類金属としては、例えば周期律表のランタノ
イド元素の1種または2種以上の金属で、ランタン、セ
リウム、プラセオジム、ネオジウムなどが挙げられる。
る場合には、希土類金属イオンとアンモニウムイオンを
含有する水溶液を用いて、生成希土類交換ゼオライト
は、ナトリウムがNa2Oとして6重量%以下、好まし
くは3〜6重量%の範囲となるようにイオン交換するこ
とが望ましい。Na2Oの量が6重量%よりも多いゼオ
ライトでは、水蒸気の存在下で焼成した際に、得られる
ゼオライトの単位格子定数の低下が起こりにくい傾向に
ある。また、出発材料にナトリウム−アンモニウム形ゼ
オライトを用いる場合にも、Na2Oの含有量が前述の
範囲にあるゼオライトを用いて希土類金属イオン交換す
ることが望ましい。
希土類金属交換率が5〜70%の範囲であることが好ま
しい。希土類交換率が5%よりも小さい場合には得られ
る触媒組成物は、所望の効果が得られ難い。また希土類
交換率が70%よりも高い場合には生成ガソリンのオク
タン価が低下する傾向にある。好ましい希土類金属交換
率は、10〜60%の範囲である。水蒸気の存在下で焼
成した際に、最良の結果を得る生成希土類金属交換ゼオ
ライトは、希土類金属交換率が10〜60%の範囲にあ
り、Na2Oを3〜6重量%含有するものである。この
様なゼオライトを水蒸気の存在下で焼成して得られたゼ
オライトは、結晶の破壊が少なく、単位格子定数(U
D)の低下が大きく、また、耐水熱安定性、耐酸性に優
れており、得られる触媒組成物は所望の優れた効果を有
する。
トを水蒸気の存在下で焼成することが重要である。該ゼ
オライトを水蒸気が存在しない雰囲気下で焼成した場合
には、得られる触媒組成物は、所望の効果が得られな
い。焼成中における水蒸気分圧は0.05kg/cm2
以上、好ましくは0.1〜1.2kg/cm2の範囲で
あることが望ましい。水蒸気分圧が0.05kg/cm
2より小さい場合には、得られるゼオライトは、結晶度
が低下し、所望の効果が得られない場合がある。また、
1.2kg/cm2を越えると、結晶度が低下する傾向
にある。生成希土類交換ゼオライトは、焼成温度が40
0〜900℃、好ましくは500〜800℃の範囲で、
得られたゼオライトのUDの値が24.65Å以下とな
るに十分な時間、通常0.5〜10時間、焼成されるこ
とが望ましい。焼成して得られたゼオライトは、UDの
値が24.65Å以下、好ましくは24.65〜24.
50Åの範囲で、ゼオライト骨格構造のSiO2/Al2
O3モル比が6以上、好ましくは6〜9の範囲にあり、
結晶化度が70%以上、好ましくは80%以上であるこ
とが望ましい。ゼオライトのUD値が24.65Åより
大きい場合には、耐熱性、耐水熱安定性などが改善され
ず、また24.50Åよりも小さい場合には、触媒の分
解活性が低下する傾向にある。
は、前述のゼオライトを多孔性母材物質中に分散したも
のである。該多孔性母材物質としては、通常の炭化水素
接触分解用触媒組成物に使用されるものを用いることが
できる。具体的には、シリカ、シリカ−アルミナ、アル
ミナ、シリカ−マグネシア、アルミナ−マグネシア、リ
ン−アルミナ、シリカ−ジルコニア、シリカ−マグネシ
ア−アルミナなど結合剤として作用する慣用の多孔性母
材物質である。このような多孔性母材物質には、カオリ
ン、ハロイサイト、モンモリロナイトなどの粘土やカル
シウムアルミネートなどの金属捕捉剤なども含有する。
本発明の触媒組成物では、前述の焼成して得られた結晶
性アルミノシリケートゼオライトは5〜50重量%、好
ましくは10〜40重量%の範囲で、多孔性母材物質は
95〜50重量%、好ましくは90〜60重量%の範囲
で含有することが望ましい。本発明の触媒組成物では、
前述の生成希土類交換ゼオライトを水蒸気の存在下で焼
成して得られたゼオライトと、多孔性母材物質の前駆体
とを均一に混合し、得られた混合物を噴霧乾燥して微小
球状粒子とし、所望により洗浄、乾燥、焼成して得られ
る。また、必要に応じて該微小球状粒子に希土類成分を
導入することも可能である。また、本発明の触媒組成物
は、通常の炭化水素の接触分解方法にて使用可能であ
る。
に説明する。
0Åのフォージャサイト型ゼオライト(NaY)5.0
kg(乾燥基準)に水40kgを加えて懸濁スラリーに
した。この懸濁スラリーを60℃に加温した後、濃度約
100%の硫酸アンモニウム2,482gを加え、更に
La、Ceを主成分とする希土類金属塩化物をゼオライ
ト単位重量あたりRE2O3換算で30重量%に相当する
量を添加した。次いで35%塩酸水溶液で懸濁スラリー
のpHを5.5に調整して60℃で1時間熟成を行って
アンモニウム交換と希土類金属交換を同時に行った。該
熟成スラリーを濾過し、ゼオライト量に対して10倍量
の60℃温水を掛けて洗浄し、その後120℃で16時
間乾燥して希土類交換ゼオライト(A−3)を得た。こ
の希土類交換ゼオライト(A−3)は、希土類交換率が
30%で、Na2Oを4.9重量%含有し、結晶化度が
100%であった。該希土類交換ゼオライトを直径1m
m以下に粉砕した後、回転焼成炉に4kg(乾燥基準)
投入し、次の様にして水蒸気の存在下に焼成した。回転
焼成炉の温度を徐々に昇温し、炉内の温度が350℃に
達した所で水蒸気分圧が0.2kg/cm2の雰囲気に
なる様に水を添加開始し、650℃まで2時間で昇温
し、更に650℃で20分間保持した。得られたゼオラ
イト(B−3)は、ゼオライト骨格構造のシリカ/アル
ミナ モル比が7.5で、UD値が24.63Å、結晶
化度が67%であった。
12.73wt%の水硝子溶液を徐々に添加してpH
1.8とし、SiO2濃度で9.9wt%のシリカヒド
ロゾルを調製した。このシリカヒドロゾルに、前述のゼ
オライト(B−3)を固形分濃度で33wt%となる様
に水に懸濁してコロイドミルを通し均質化した後、スラ
リーのpHを3.9に調整して最終触媒組成物でのゼオ
ライト量が30wt%となる様に添加し、同時に最終触
媒組成物での量が50wt%となる様にカオリンを添加
して、混合物スラリーを調製した。この混合物スラリー
を噴霧乾燥して平均粒子径60μmの微小球状粒子を得
た。得られた微小球状粒子を60℃の温水に懸濁して5
分間撹拌した後、濾過、洗浄した。さらにこの微小球状
粒子を濃度10wt%硫酸アンモニウム溶液に再度懸濁
し、60℃で20分間撹拌した後、濾過、洗浄してアル
カリ分を除去し、乾燥して触媒組成物(C−3)を調製
した。この触媒組成物(C−3)の性状を表2に示す。
において、ゼオライト単位重量あたりの希土類塩化物の
量をRE2O3換算で、それぞれ(10、20、50wt
%に相当する量を使用した以外は、同様にして希土類交
換ゼオライト(A−1)、(A−2)、(A−4)を調
製した。それぞれの希土類交換ゼオライトの性状を表1
に示す。また、これらの希土類交換ゼオライトを前述の
焼成方法と同様にして水蒸気の存在下に焼成した。得ら
れたそれぞれのゼオライト(B−1)、(B−2)、
(B−4)の性状を表1に示す。次に、これらのゼオラ
イトを用いて前述の方法と同様にして、それぞれ触媒組
成物(C−1)、(C−2)、(C−4)を調製した。
それぞれ触媒組成物の性状を表2に示す。
0kgを、温水4.4kgに懸濁し、この懸濁液に希土
類金属塩化物をRE2O3換算で触媒組成物の2.5wt
%に相当する量添加し、次いで濃度20wt%塩酸でp
H5.5に調製し、温度60℃で20分間撹拌して、希
土類金属を触媒に導入した。その後、濾過、洗浄、乾燥
して触媒組成物(C−5)を調製した。触媒組成物(C
−5)の性状を表3に示す。
に水40kgを加えて懸濁スラリーにした。この懸濁ス
ラリーを60℃に加温した後、濃度約100%の硫酸ア
ンモニウム2482gを加えた。次いで、25wt%硫
酸水溶液で懸濁スラリーのpHを4.5に調整して、更
に80℃に加温して1時間保持してアンモニウムイオン
交換を行った。このゼオライトは、濾過、洗浄した後再
度水に懸濁し、この懸濁スラリーに希土類塩化物をRE
2O3換算でゼオライト単位重量あたり67重量%に相当
する量添加し、更に35%塩酸水溶液で懸濁スラリーの
pHを5.5に調整して60℃で1時間熟成を行って、
希土類交換した。該熟成スラリーを濾過、洗浄し、その
後120℃で16時間乾燥して希土類交換ゼオライト
(A−6)を得た。該希土類交換ゼオライト(A−6)
の性状を表1に示す。ゼオライト(A−6)を直径1m
m以下に粉砕した後、箱型の電気炉にて空気中で550
℃で3時間焼成して希土類交換ゼオライト(B−6)を
得た。その性状を表1に示す。このゼオライト(B−
6)を使用して、実施例−1の方法と同様にして触媒組
成物(C−6)を調製した。触媒組成物(C−6)の性
状を表3に示す。
に水40kgを加えて懸濁スラリーにした。この懸濁ス
ラリーを60℃に加温した後、濃度約100%の硫酸ア
ンモニウム2482gを加えた。次いで、25wt%硫
酸水溶液で懸濁スラリーのpHを4.5に調整して、更
に80℃に加温して1時間保持してアンモニウムイオン
交換を行った。このゼオライトは、濾過、洗浄し、その
後120℃で16時間乾燥してアンモニウム交換率が7
0%のゼオライトを得た。このゼオライトを直径1mm
以下に粉砕した後、実施例−1の方法と同様にして水蒸
気の存在下に焼成した。焼成して得られた超安定性ゼオ
ライト(A−7)の性状を表1に示す。
kg(乾燥基準)を水24kgに懸濁し、60℃に加温
し、次いでこの懸濁スラリーに希土類塩化物をRE2O3
換算でゼオライト単位重量あたり30重量%に相当する
量を加え、更に20%塩酸水溶液で懸濁スラリーのpH
を5.5に調整して、更に60℃で1時間熟成を行って
希土類交換した。該熟成スラリーを濾過、洗浄し、その
後120℃で16時間乾燥して希土類交換ゼオライトを
得た。この希土類交換ゼオライトを直径1mm以下に粉
砕した後、電気炉にて空気中で550℃で3時間焼成し
て希土類交換ゼオライト(B−7)を得た。その性状を
表1に示す。このゼオライト(B−7)を使用して実施
例−1の方法と同様にして触媒組成物(C−7)を調製
した。触媒組成物(C−7)の性状を表3に示す。
にして調製したゼオライトを使用して実施例−1の方法
と同様にして触媒組成物(C−8)を調製した。その性
状を表3に示す。
用して、実施例−2と同様の方法で希土類金属を触媒に
導入した触媒組成物(C−9)を調製した。その性状を
表3に示す。
C−1〜C−9について性能評価試験を行った。性能評
価試験は、それぞれの触媒組成物約200gを空気中で
600℃−2時間焼成した試料にナフテン酸ニッケルと
ナフテン酸バナジウムを均等にV+Niとして10,0
00ppm含むベンゼン溶液を含浸し、次いで減圧下で
ベンゼンを除去した後、600℃で2時間焼成し、更に
100%水蒸気雰囲気中で732℃で17時間処理して
擬平衡化した触媒を使用して行った。接触分解反応は原
料油に水素化処理した減圧軽油(DSVGO)を用いて
次の反応条件で行った。 反応条件 反応温度 500℃ 空間速度 16hr-1 触媒/油比 3wt/wt 評価結果を表4、表5に示す。本発明の触媒組成物は転
化率が高く、しかもガソリン、灯軽油留分(LCO)の
収率が高く、水素、コークの生成が少ない。
ライトを希土類金属イオンでイオン交換した希土類交換
結晶性アルミノシリケートゼオライトを水蒸気の存在下
で焼成して得られた結晶性アルミノシリケートゼオライ
トを、多孔性母材物質中に分散してなる炭化水素接触分
解用触媒組成物。 2.フォージャサイト型結晶性アルミノシリケートゼオ
ライトを希土類金属イオンおよびアンモニウムイオンで
イオン交換した希土類金属およびアンモニウム交換結晶
性アルミノシリケートゼオライトを水蒸気の存在下で焼
成して得られた結晶性アルミノシリケートゼオライト
を、多孔性母材物質中に分散してなる炭化水素接触分解
用触媒組成物。 3.焼成した結晶性アルミノシリケートゼオライトが、
焼成温度400〜900℃で焼成されたものである前記
第1または2の炭化水素接触分解用触媒組成物。 4.希土類交換結晶性アルミノシリケートゼオライトま
たは希土類金属およびアンモニウム交換結晶性アルミノ
シリケートゼオライトが、希土類イオン交換率が5〜7
0%、好ましくは10〜60%、また、NaイオンをN
a2Oとして6重量%以下、好ましくは3〜6重量%を
含有する前記第1、2または3の炭化水素接触分解用触
媒組成物。
オライトが、単位格子定数が24.65Å以下、好まし
くは24.65〜24.50Å、骨格構造のSiO2/
Al2O3のモル比が6以上、好ましくは6〜9、かつ結
晶化度が70%以上、好ましくは80%以上である前記
第1ないし4の炭化水素接触分解用触媒組成物。 6.焼成して得られた結晶性アルミノシリケートゼオラ
イトを5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%、
かつ多孔性母材物質を95〜50重量%、好ましくは9
0〜60重量%を含有するものである前記第1ないし5
の炭化水素接触分解用触媒組成物。 7.フォージャサイト型結晶性アルミノシリケートゼオ
ライトを希土類金属イオンまたは希土類金属イオンとア
ンモニウムイオンを含有する水溶液を用いてイオン交換
し、該イオン交換した結晶性アルミノシリケートゼオラ
イトを水蒸気分圧0.05kg/cm2以上の水蒸気の
存在下で、焼成温度400〜900℃で焼成し、該焼成
した結晶性アルミノシリケートゼオライトを、多孔性母
材物質中に分散することを特徴とする前記第1ないし6
の炭化水素接触分解用触媒組成物の製造法。
炭化水素油の接触分解に使用して、優れた耐メタル性を
有し、コークおよびガス分の生成が少なく、ガソリン留
分や灯軽油留分などの液収率が高い接触分解用触媒組成
物が提供される。
Claims (5)
- 【請求項1】 フォージャサイト型結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトを希土類金属イオンでイオン交換した
希土類金属交換結晶性アルミノシリケートゼオライトを
水蒸気の存在下で焼成して得られた結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトを、多孔性母材物質中に分散してなる
ことを特徴とする炭化水素接触分解用触媒組成物。 - 【請求項2】 フォージャサイト型結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトを希土類金属イオンおよびアンモニウ
ムイオンでイオン交換した希土類金属およびアンモニウ
ム交換結晶性アルミノシリケートゼオライトを水蒸気の
存在下で焼成して得られた結晶性アルミノシリケートゼ
オライトを、多孔性母材物質中に分散してなることを特
徴とする炭化水素接触分解用触媒組成物。 - 【請求項3】 希土類金属交換結晶性アルミノシリケー
トゼオライトまたは希土類金属およびアンモニウム交換
結晶性アルミノシリケートゼオライトが、希土類金属イ
オンをイオン交換率が5〜70%の範囲で、かつNaイ
オンをNa2Oとして3〜6重量%含有するものである
請求項1または2記載の炭化水素接触分解用触媒組成
物。 - 【請求項4】 焼成後の結晶性アルミノシリケートゼオ
ライトが、単位格子定数が24.65Å以下で、かつ骨
格構造のSiO2/Al2O3のモル比が6以上である請
求項1ないし3記載の炭化水素接触分解用触媒組成物。 - 【請求項5】 フォージャサイト型結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトを希土類金属イオンまたは希土類金属
イオンとアンモニウムイオンを含有する水溶液を用いて
イオン交換し、該イオン交換した結晶性アルミノシリケ
ートゼオライトを水蒸気分圧0.05kg/cm2以上
の水蒸気の存在下で、焼成温度400〜900℃で焼成
し、該焼成した結晶性アルミノシリケートゼオライト
を、多孔性母材物質中に分散することを特徴とする請求
項1ないし4記載の炭化水素接触分解用触媒組成物の製
造法。
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