JP2933708B2 - 改質y型ゼオライト・その製法およびそれを使用した炭化水素接触分解用触媒組成物 - Google Patents
改質y型ゼオライト・その製法およびそれを使用した炭化水素接触分解用触媒組成物Info
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Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
イトおよびその製造方法並びにそれを使用した炭化水素
接触分解用触媒組成物に関するものであって、さらに詳
しくは、炭化水素、特に水素化処理した常圧残渣などの
重質炭化水素の接触分解に使用して好適な改善Y型ゼオ
ライトおよびその製造方法並びにそれを使用した炭化水
素接触分解用触媒組成物に係る。
であるので、使用されるゼオライトは当然のことながら
高い分解活性と高いガソリン選択性を備えていなければ
ならない。しかし、分解活性が高い触媒はコークおよび
ガスの生成量も多いのが接触分解触媒の通弊である。
ム、ニッケル、鉄、銅などの重金属を含有する低品位の
重質炭化水素留分、典型的には残渣油を、接触分解の原
料に使用せざるを得ない事態を招いている。しかし、低
品位の重質炭化水素を接触分解する場合には、供給原料
に含まれる金属汚染物が触媒に析出する度合が高くなる
ため、触媒の分解活性は並み以上の金属が析出すること
によって損なわれる。これに加えて触媒に析出した金属
は脱水素化反応を促進するため、コーク及びガスの生成
を助長させる不都合もある。
揮する熱的に優れたY型ゼオライトとしては、例えばつ
ぎのようなものがある。
ージヤサイトを、アルカリ金属含有量が5重量パーセン
ト以下に低下するまで、窒素塩基の塩の溶液によって塩
基交換し、該交換したるゼオライトを約200ないし820℃
の温度において約0.1ないし12時間カ焼し組成物を冷却
し、連続的に、アルカリ金属含有量が1重量パーセント
以下に低下するまで、窒素塩基の塩の溶液によって塩基
交換し、540〜820℃の温度において0.1ないし12時間カ
焼し冷却し且つ超安定ゼオライト製品を回収することを
特徴とする合成超安定ゼオライトの製造法が開示されて
いる。
比が3より大であるアンモニウム型の結晶性アルミノシ
リケートを焼成して対応する水素型となす際に、前記ア
ルミノシリケートの焼成を迅速なステイーム流の存在下
にて行ない及びかくして焼成されたアルミノシリケート
をアンモニウム塩にて塩基交換することを特徴とする炭
化水素転化用高熱水分安定性の触媒組成物を製造する方
法が開示されている。
とも3である水素型結晶性アルミノシリケートを焼成す
るに当り、焼成を450℃ないし850℃の温度で行い、焼成
によって生成した水を前記アルミノシリケートと450〜8
50℃の温度で反応させることを特徴とする前記アルミノ
シリケートを焼成することから成る熱水作用に対して安
定な水素型アルミノシリケート触媒組成物の製造方法が
開示されている。
量%のナトリウムを含有するアンモニウム−ナトリウム
−Yゼオライトをカ焼し、そのカ焼を約315.6〜898.9℃
(600〜1650゜F)の温度で少くとも約0.014kg/cm2(0.2
psi)の水蒸気と、上記ゼオライトと単位格子の寸法を
著しく減じこれを約24.40〜24.64Åの値とするのに十分
な時間接触させて実施し、上記カ焼したゼオライトを、
その残留するゼオライトとナトリウムイオンの少くとも
約25%をアンモニウムイオンで置換し約1重量%より少
量のNa2Oを含有する最終生成物を得るように調整した条
件下で更にアンモニウムイオン交換処理することを特徴
とする熱水安定性且つアンモニア安定性Yゼオライト組
成物の製造方法が開示されている。
分を含む気相中で高温に於てその分子篩の結晶格子から
少くとも一部のアルミナ四面体が除去させるに足る時間
処理してそのアルミナをその分子篩中で無定形の相とな
し、またその熱処理された分子篩をアルミナの除去に適
した薬剤と接触させ、それによって少くともその分子篩
の結晶度が実質的に保持されている増強されたシリカ/
アルミナモル比を持ったアルミノシリケートゼオライト
分子篩を造る工程とを組合せて含んでいることを特徴と
する分子篩が少くとも一部水素形である分子篩型の結晶
質アルミノシリケートゼオライトの結晶格子中のシリカ
/アルミナのモル比を増大する方法が開示されている。
て安定化されたホージャサイト型ゼオライトを製造する
工程、 (b) 該安定化されたホージャサイトを希簿鉱酸で処
理して組織からアルミニウム原子の少くとも15%を除去
する工程、および (c) 得られたものを洗浄し、乾燥し次いでこれを回
収する工程、 上記(a)、(b)、(c)の各工程よりなるホージ
ャサイト型ゼオライトのシリカ/アルミナ比を約35乃至
6から約7乃至20まで増大させる方法が開示されてい
る。
するホージャサイト型ゼオライトを、pH4.5〜5.0の条件
下にアンモニウム塩水溶液で処理してゼオライト中のア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属の約50〜約67%をアン
モニウムにイオン交換し、 (b) 得られたアンモニウム交換ホージャサイト型ゼ
オライトを400〜600℃の温度で2〜4時間焼成し、 (c) この焼成ゼオライトをpH2.5〜4.5の条件下にア
ンモニウム塩水溶液で処理し、ゼオライトに残存するア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属をアンモニウムにイオ
ン交換してゼオライト中のアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の量を酸化物換算で1.5〜2.0重量%に減少させ、 (d) このゼオライトを400〜750℃の温度で2〜4時
間焼成する、 ことからなるホージャサイト型ゼオライトの改質方法が
開示されている。
媒は、金属汚染物の量が比較的少ない炭化水素を原料と
する限り、その原料油が重質炭化水素油である場合で
も、一応の成果を収めている。
合、従来のゼオライトを使用した接触分解用触媒は、熱
的におよび、金属汚染物に対して比較的安定であって
も、必ずしも充分な残油分解能を備えていないし、また
コークおよびガスの生成を充分な水準に留めていない。
オライト提供すること、さらには、炭化水素、特に水素
化処理した常圧残渣油などの重質炭化水素の接触分解に
使用して、高い残油分解能を発揮し、ガソリン収率が高
く、しかもLCO/HCO比(LCOはライトサイクルオイル、HC
Oはヘビーサイクルオイルの意味)が高く、コークおよ
びガスの生成が少ないことで特徴づけられる改質Y型ゼ
オライト及びその製造方法並びにそれを使用した炭化水
素接触分解用触媒組成物を提供すことにある。
金属汚染物などを含有する低品位の重質炭化水素の接触
分解を行った場合にコーク及びガス生成量などが密接な
関係があることを見い出し本発明を完成するにいたっ
た。
ガス吸着法(BJH法)で測定した細孔分布に於いて、 (A) 直径600Å以下の細孔の占める細孔容積(a)
が0.40ml/g以上、 (B) 直径30Å以下の細孔の占める細孔容積(b)が
0.30ml/g以上、 (C) 直径30〜600Åの細孔の占める細孔容積(c)
が0.10ml/g以上、 であり、かつ、(c)/(b)が0.25〜0.45の範囲にあ
ることを特徴とするものである。
の本発明の方法は、Na2Oとして4.5〜6重量%範囲のナ
トリウムを含有するアンモニウム−ナトリウム−Y型ゼ
オライトを水蒸気雰囲気中焼成し、次いで該ゼオライト
をpH3.5以下で酸処理することを特徴とするものであ
る。
は、前述の方法で得られる改質Y型ゼオライトを多孔性
無機酸化物マトリックスに分散してなるものである。
並びにそれを使用した炭化水素接触分解触媒組成物につ
いて具体的に説明する。
単位格子定数などの点では、NH4Y型ゼオライトを水熱処
理あるいは酸処理して得られる超安定Y型ゼオライト
(USY)の範疇に属するが、特徴的な細孔分布を有する
ことで従来のUSYと区別される。すなわち本発明の改質
Y型ゼオライトは、特許請求の範囲に記載されている細
孔分布を有することを特徴とする。
において、前記(A)直径600Å以下の細孔の占める細
孔容積(a)が0.40ml/gよりも小さい細孔容積を有する
改質Y型ゼオライトは結晶性が低く、また結晶構造から
脱離したアルミニウムが細孔容積を減少させているの
で、炭化水素の接触分解触媒に使用した場合、触媒の活
性が低くなり、コーク及びガスの生産量が増加する傾向
にある。
孔という)の占める細孔容積(c)が0.10ml/gよりも小
さいので改質Y型ゼオライトは接触分解触媒に使用した
場合は、分子量の大きい炭化水素の拡散が悪く、残油分
解能が低くなる傾向にある。
孔という)の占める細孔容積(b)は、主としてゼオラ
イト特有の均一な径を有するケージの細孔にもとづくも
のである。
積(b)と二次細孔の容積(c)との割合が接触分解触
媒に使用した場合に所望の性能を得るうえで重要であ
る。
の割合(c)/(b)が0.25よりも小さい場合は、一次
細孔の容積に比して二次細孔の容積が少ないため、残油
分解能が低くなる傾向にあり、また、0.45よりも大きい
場合は、コークおよびガス生成量が増加する傾向にあ
る。好ましい(c)/(b)の値は0.30〜0.40の範囲で
ある。
間空気中で焼成した後に窒素ガス吸着によるBJH法で求
めた。
5.5以上、好ましくは6.0以上で、単位格子定数が24.65
Å以下、好ましくは24.30〜24.60Åの範囲にあることが
望ましい。
範囲にあるアンモニウム−ナトリウム−Y(NH4−Na−
Y)型ゼオライトを、単位格子定数が約24.30〜約24.65
の範囲に減少するのに十分な温度および時間、水蒸気処
理を行なう工程、 (ロ)該水蒸気処理されたゼオライトをpH3.5以下で酸
処理してナトリウム含有量Na2Oとして2重量%以下に減
少する工程、 の工程により製造される。
は4.5〜5.5重量%の範囲にあるNH4−Na−Y型ゼオライ
トは合成により得られるNaY焼成することなくアンモニ
ウムイオン交換することによって得られる。
0℃の温度で1〜6時間、水蒸気雰囲気中回転焼成する
ことによって行うことができる。NH4−Na−Y型ゼオラ
イトのNa2O重量%が4%よりも小さいアンモニウム−Y
型ゼオライトを水蒸気処理すると、二次細孔容積の割合
が大きくなりすぎる傾向にある。一方Na2O重量%が6%
よりも多いNH4−Na−Y型ゼオライトを水蒸気処理する
と単位格子定数が減少しにくく、結晶性が低下する傾向
にあるので好ましくない。
で焼成することは、ゼオライトの結晶構造からアルミニ
ウムを結晶構造を破壊することなく脱離させるうえで重
量である。空気中で焼成したのでは本発明のゼオライト
は得られない(比較例1参照)。
をpH3.5以下で処理することによって、ナトリウム含有
量は2%以下に減少し、また結晶構造から脱離したアル
ミニウムが除去される。好ましくは酸処理pH2.5〜3.5の
範囲であり、pHが2.5よりも低い範囲では結晶構造がこ
われる虞れがあるので望ましくない。またpHが3.5より
も高い範囲では、結晶構造から脱離したアルミニウムを
所望量まで除去できない。
ていないゼオライトは接触分解触媒組成物に使用した場
合、コーク、水素などの生成量が多くなる傾向にあるの
で望ましくない。この酸処理はアンモニウムイオンの存
在下または不存在下で行うことができ、酸処理剤として
は、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などの鉱酸あるいは有機
酸などを使用することができる。
の改質Y型ゼオライトを多孔性無機酸化物マトリックス
に分散してなる。多孔性無機酸化物マトリックスとして
は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マ
グネシアなど通常接触分解用触媒に使用される多孔性無
機酸化物マトリックスが使用可能である。なお、多孔性
無機酸化物マトリックスは、カオリンなどの粘度鉱物、
アルミナ、カルシウムアルミネート、マグネシウムシリ
ケートなどの金属捕捉剤などをも含むことができる。
型ゼオライトは、通常の接触分解用触媒の場合と同様に
5〜40wt%と範囲にあることが望ましい。該接触分解用
触媒組成物は、たとえば、多孔性無機酸化物マトリック
スの前駆物質と前述の改質Y型ゼオライト所定の割合で
混合した後、噴霧乾燥し、得られる微粒子を洗浄、乾燥
して製造される。上記製造方法で、噴霧乾燥して得られ
る微粒子に、リン、稀土類などを導入することも可能で
あるし、また、前述の改質Y型ゼオライトとして公知の
方法により稀土類金属などでイオン交換したものを使用
することもできる。前述の噴霧乾燥して得られた触媒前
駆体組成物は通常炭化水素接触分解装置中で焼成され、
目的の触媒組成物に変化する。すなわち、この焼成によ
りマトリックス中に請求項1の細孔分布をもつ改質Y型
ゼオライトを含む触媒組成物が得られる。
は、特定な細孔分布を有する改質Y型ゼオライトからな
るため、炭化水素、特に重量炭化水素の接触分解に使用
した際に、熱、金属汚染物に対して安定性を有し、高い
残油分解能を示すにもかかわらず、コークおよびガスの
生成量が少ない。
ナトリウム及び水を使用して下記のモル組成を有する反
応混合物を調製した。
し、得られたケーキを110℃で16時間乾燥することによ
り、NaY(ナトリウム−Y型フォージャサイト)を製造
した。そして、X線回析法及び化学分析から、このNa−
Yは結晶化度が110%で、単位格子の大きさが24.70Å
で、SiO2/Al2O3モル比は4.8であることを確認した。
総ピーク面積Sを求め、市販のナトリウム−Y型ゼオラ
イト(ユニオン・カーバイト製、SK−40)の場合と総ピ
ーク面積S0を結晶化度100%として次式から求めた。
いての改質Y型ゼオライトの調製方法を示す。
ウム塩水溶液10と温度90℃で接触させた後、洗浄し
て、NaYのナトリウムイオンの一部をアンモニウムイオ
ン交換したNH4−Na−Y型ゼオライト(Na2O含有5.9wt
%)を調製した。
中で650℃−3時間焼成した後、該ゼオライトを温度60
に保持した1.64mol/硫酸アンモニウム塩水溶液5に
懸濁し、さらに25wt%硫酸を添加して該懸濁スラリーの
pHを3.5(60℃)に調整して加温し、温度90℃で1時間
酸処理し、次いで洗浄、乾燥して改質Y型ゼオライト
(試料b)を調製した。
量及びイオン交換回数を変えて表−1に示すNa2O量の異
なるNH4−Na−Y型ゼオライトを調製し、次いで表−1
に示す焼成条件で水蒸気処理し、さらに硫酸アンモニウ
ム塩水溶液と硫酸水溶液または硫酸水溶液のみで酸処理
して改質Y型ゼオライト(試料、a,c,b,e,f,g,h)を調
製した。
イト(Na2O含有5.9wt%)を、空気中で650℃−3時間焼
成した後、実施例−1と同様にして表−1に示す酸処理
条件で処理してゼオライト(試料i)を調製した。
接触させて1回目のイオン交換をし、NH4−Na−Y型ゼ
オライト(Na2O含有5.9wt%)を調製した。次にイオン
交換率を高めてNa2O含有を減少させるために、このNH4
−Na−Y型ゼオライトを空気中で630℃−3時間焼成し
た後、さらに硫酸アンモニウム塩水溶液を用いて2回目
のイオン交換をし、Na2O量の1.60wt%のNH4−Na−Y型
ゼオライトを調製した。
れについて実施例−1と同様にして表−1に示す焼成条
件で水蒸気処理し、さらに硫酸アンモニウム塩水溶液と
硫酸水溶液または硫酸水溶液のみで酸処理してゼオライ
ト(試料j,k,l)を調製した。比較例2は、本発明のも
のよりNa2O含有量の少ないゼオライトを水蒸気中で焼成
し、酸処理した場合を示すものである。
子水溶液を調製した。これとは別に濃厚25%の硫酸を調
製した。この水硝子水溶液と硫酸をそれぞれ20/分、
5.6/分の割合で10分間連続的に混合してシリカヒド
ロゾル(結合済)を調製した。このように調製したシリ
カヒドロゾルの適当量と、適当量のカオリンおよびアル
ミン酸ナトリウム水溶液と硫酸アルミニウム水溶液との
中和反応で得た擬ベーマイトアルミナのヒドロゲルの適
当量(これらの使用量は触媒組成物の組成が後述の割合
になるような量である)とを混合し、次いでこれに先に
調製した実施例−1と試料b,e,f,hおよび比較例−1、
2の試料i,j,kのそれぞれのゼオライトを混合した後、
噴霧乾燥した。得られたそれぞれの乾燥粒子を洗浄し、
次いで塩化希土類の水溶液に浸漬させた後、洗浄し、乾
燥してそれぞれ接触分解用触媒組成物B,E,F,HおよびI,
J,Kを調製した。各々の触媒組成物は、それぞれ35wt%
ゼオライトと10wt%擬ベーマイトアルミナ、35wt%カオ
リンおよび結合剤としてのシリカ20wt%とからなり、さ
らに、RE2O3として0.9wt%の希土類を含有していた。
を、空気中600℃で2時間焼成した後、それぞれにナフ
テン酸ニッケルとナフテン酸バナジウムを含有するベン
ゼン溶液を含浸させ、次いで減圧下でベンゼンを除去
し、再度焼成することにより、各触媒にニッケル1700pp
m及びバナジウム3300ppmを沈着させた。こうして得られ
た各触媒の分解特性を供給原料に水素化処理した常圧残
渣油(DSAR)を使用し、比較のための触媒/油の比率を
変えて転化率を55〜66wt%の範囲に調整にして接触分解
試験を行なった。
る後770℃で6時間、100%水蒸気と接触させて予備処理
して試験に供した。評価結果を表−2および第1図に示
す。
物の量をプロットしたものである。
細孔容積が大きくしかも、一次細孔容積と二次細孔容積
の比が一定の範囲にあることがわかる。
素接触分解用触媒組成物は、常圧残渣油(DSAR)の接触
分解に使用した場合、表−2および第1図からわかるよ
うに、一定の転化率の下で他の参照触媒と比較した場
合、ガソリン収率、LCO/HCO比が高く、コーク、水素の
生成が少ない。このような高い残油分解能(高LCO/HC
O)を発揮するにもかかわらず、コーク、水素の生成が
少ない特徴は改質Y型ゼオライトの特性に基づくもので
ある。
て、転化率と各種生成物量との関係を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】窒素ガス吸着法(BJH法)で測定した細孔
分布において、 (A) 直径600Å以下の細孔の占める細孔容積 (a)が0.40ml/g以上、 (B) 直径30Å以下の細孔の占める細孔容積 (b)が0.30ml/g以上、 (C) 直径30〜600Åの細孔の占める細孔容積 (c)が0.10ml/g以上、 であり、かつ(c)/(b)が0.25〜0.45の範囲に あることを特徴とする改質Y型ゼオライト。 - 【請求項2】Na2Oとして4.5〜6重量%範囲のナトリウ
ムを含有するアンモニウム−ナトリウム−Y型ゼオライ
トを水蒸気雰囲気中で焼成し、次いで該ゼオライトをpH
3.5以下で酸処理することを特徴とする請求項1記載の
改質Y型ゼオライトの製造方法。 - 【請求項3】Na2Oとして4.5〜6重量%範囲のナトリウ
ムを含有するアンモニウム−ナトリウム−Y型ゼオライ
トを水蒸気雰囲中で焼成し、次いで該ゼオライトをpH3.
5以下で酸処理して得られる改質Y型ゼオライトを多孔
性無機酸化物マトリックスに分散してなる炭化水素接触
分解用触媒組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2319867A JP2933708B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 改質y型ゼオライト・その製法およびそれを使用した炭化水素接触分解用触媒組成物 |
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Publications (2)
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JPH04187514A JPH04187514A (ja) | 1992-07-06 |
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ID=18115122
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JP2319867A Expired - Lifetime JP2933708B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 改質y型ゼオライト・その製法およびそれを使用した炭化水素接触分解用触媒組成物 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007032232A1 (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-22 | Petroleum Energy Center | 炭化水素の水素化処理用触媒組成物および水素化処理方法 |
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JP2023090424A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | 日揮触媒化成株式会社 | フォージャサイト型ゼオライト、およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2319867A patent/JP2933708B2/ja not_active Expired - Lifetime
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