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JP7114688B2 - COおよびNOxの排出を低減可能な組成物、その製造方法および使用、並びに流動接触分解法 - Google Patents

COおよびNOxの排出を低減可能な組成物、その製造方法および使用、並びに流動接触分解法 Download PDF

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Description

本発明は、接触分解の分野に関し、特に、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法、この方法によって調製されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用、並びに流動接触分解(FCC)法に関する。
原油価格の連続的な上昇は、製油所の加工コストを大幅に増加させる。一方では、製油所が低価格の劣った油を購入することによってコストを低減することができ、他方では、重油を周到かつ巧妙に処理することによって経済的利益を増大させることができる。接触分解は、製油所において重油を処理する重要な手段であり、製油所において重要な役割を果たす。これは、重油のバランスをとり、製油所でクリーンな燃料を製造するための主要な手段であるばかりではなく、製油所でのエネルギー節約および効率向上のための鍵でもある。接触分解は、触媒の急速な失活に関連する迅速な接触反応系である。従って、触媒再生のための解決策を見出すことは、常に、接触分解の発展のための主要な仕事である。
流動接触分解(FCC)方法では、供給された油と再生された触媒とをライザー中で迅速に接触させることにより接触分解反応させる。反応で形成されたコークスは、触媒上に堆積し、その失活を引き起こす。形成されたコークスによって失活した触媒は、ストリッピングされ、次に再生器に入り、そこで、再生のために底部から再生器に入れられた空気または酸素が豊富な空気と接触し、コークスが燃焼されることによって再生される。再生された触媒は、再び接触分解反応に使用されるために、反応器に循環して戻される。再生処理からの排煙の過剰酸素含有量またはCOの酸化の程度に基づいて、接触分解装置を、完全再生を行う装置、および不完全再生を行う装置に分類することができる。
完全再生では、コークスおよびコークス中の窒素含有化合物は、再生のために大気の存在下でCOおよびNを形成する。同時に、COおよびNOx等の汚染物質が形成される。触媒添加剤を使用することは、COおよびNOxの排出を制御するための重要な技術的手段である。
再生に由来する排煙中のCOの排出を低減するための促進剤は、一般にCO燃焼促進剤と呼ばれる。例えば、CN1022843Cは、活性成分として1~1000ppmの白金または50~1000ppmのパラジウムを含む貴金属元素により形成される担体に担持される一酸化炭素燃焼促進剤を開示しており、当該担体は、(1)99.5~50%が分解触媒またはそのマトリックスの微小球粒子であり、(2)0.5~50%のAl、0~20%のREおよび0~15%のZrOからなり、ここで、(2)は、粒子(1)の外側のコーティングである。
排煙中のNOxの排出を低減する促進剤は、一般にNOxの排出低減添加剤またはNOxの低減添加剤と呼ばれている。例えば、CN102371150Aは、接触分解ユニットにおける再生に由来する排煙中のNOxの排出を低減するための非貴金属組成物を開示しており、この組成物は0.65g/mL以下の嵩密度を有し、酸化物として算出して、組成物の重量に基づいて(1)50~99重量%の無機酸化物担体、(2)0.5~40重量%の、第IIA族、第IIB族、第IVB族および第VIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種以上、および(3)0.5~30重量%の希土類元素を含む。FCCで使用される場合、組成物は、再生に由来する排煙中のNOxの排出を著しく低減可能である。
また、COの燃焼の促進とNOxの排出の低減との両方を達成することができる、再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を同時に低減可能な一種の促進剤がある。環境保全に関する規制がますます厳しくなるにつれて、このような促進剤の適用がますます一般的になっている。例えば、CN1688508Aは、FCCからの排煙中のNOxおよびCOの排出を低減するための組成物およびその使用を開示し、この組成物は、銅および/またはコバルト、並びにハイドロタルサイト化合物、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より選択される担体を含む。CN102371165Aは、FCCにおける再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を低減するための低嵩密度組成物を開示しており、この組成物は、希土類元素と、好ましくはYゼオライトに担持されている1つ以上の非貴金属元素とを含有している。US6165933は、(i)ゼオライトを実質的に含まない酸性金属酸化物;(ii)アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの混合物;(iii)酸素貯蔵成分;および(iv)パラジウムを含んでおり、無機酸化物担体は好ましくはシリカ-アルミナであり、酸素貯蔵遷移金属酸化物は好ましくはセリアである、接触分解法におけるNOxの排出を低減するためのCOの燃焼促進組成物(促進剤)を開示している。US7045056は、(i)無機酸化物担体;(ii)セリウムの酸化物;(iii)セリウム以外のランタニドの酸化物(ここで、(ii)対(iii)の重量比が少なくとも1.66:1である);(iv)任意構成である、第IB族および第IIB族の遷移金属の酸化物;および(v)1つ以上の貴金属元素を含む、接触分解に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を同時に低減するための組成物を開示している。CN105363444Aは、FCCにおける再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を低減するための組成物であって、酸化物として算出して、(1)0.5~30重量%の希土類元素、(2)0.01~0.15重量%の貴金属元素、および(3)アルカリ金属およびアルカリ土類金属を実質的に含まない無機酸化物担体の残部を含む組成物、並びに乾燥および/または焼成前に貴金属が組み込まれた組成物をアルカリ溶液で処理する上記組成物の製造方法を開示している。FCCで使用される場合、開示された組成物は、再生に由来する排煙中の高いCO濃度によって引き起こされる「後燃焼」を効果的に回避し、再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を効果的に制御し、排煙中のNOxの排出を大幅に低減し、FCC生成物の分布に実質的に悪影響を及ぼさないことができる。
不完全な再生では、排煙中の酸素の含有量が過度に低く、COの濃度が高いために、再生器の出口での排煙中のNOxの濃度は非常に低く、一方、NH、HCN等のような還元された窒化物の濃度は高い。これらの還元された窒化物は、排煙と共に下流に流れ、エネルギー回収のためのCOボイラに入り、還元された窒化物が完全に酸化された場合にはNOxが形成され、還元された窒化物が完全に酸化されない場合には、反応しなかったNH等により下流のスクラバー廃水中のアンモニア-窒素が容易に基準を超えるか、または排煙中のSOxと反応してアンモニウム塩沈殿物を生成し、これが排熱ボイラまたは他の排煙後処理装置(SCR等)中に塩析を引き起こし、装置の長期運転に影響を及ぼす可能性がある。このため、不完全な再生処理において、触媒添加剤を再生器で使用してNH等の変換を触媒することにより、排煙中のNOxの排出を低減し、装置の運転時間を長くすることができる。
US5021144は、再生が不完全なFCC装置からの排煙ガス中のNHの排出を低減するための方法を開示しており、この方法では、再生器にCOの燃焼促進剤が、希釈相床において後燃焼しないようにするために、必要な最低数量の2~3倍である過剰な量で追加される。このような方法は、不完全再生を伴うFCC装置からの排煙中のNHの排出を低減可能であるが、大量のCOが使用されるためエネルギーの消費が大きいという欠点を有し、環境保全に有利ではない。
US4755282は、部分的な再生または不完全な再生を伴うFCC装置からの排煙中のNHの排出を減少させるための一方法を開示しており、ここでは、粒径が10~40μmのアンモニア分解触媒を再生器に添加し、希釈相床中で一定濃度に維持して、NHをNおよび水に変換する。アンモニア分解触媒の活性成分は、無機酸化物担体上に分散された貴金属であってもよい。
CN101024179Aは、(i)ゼオライトを実質的に含まない酸性金属酸化物、(ii)アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの混合物、および(iii)酸素貯蔵成分を含む、FCC処理で使用されるNOxを還元するための組成物を開示している。貴金属元素の含浸によって製造された組成物は、不完全再生を伴う接触分解装置からの排煙中の還元された窒素を含有するガス状物質を変換し、それにより排煙中のNOxの排出を低減するために使用される。
現在、不完全再生を伴う装置から排出される排煙中のNHおよびNOxの排出を制御するための添加剤の調査および使用に関する報告は、比較的少ない。不完全再生を伴う装置と完全再生を伴う装置との間で排煙の組成の著しい差のために、完全再生を伴う装置に適した既存の触媒添加剤は、不完全再生を伴う装置で使用される場合に理想的な効果を有さない。上記文献に開示されている添加剤組成物は、排煙中のNH等の還元された窒化物の変換をある程度触媒することができるが、排煙中のNH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性をさらに向上させて、NH等からの塩析が装置の運転に与える影響を低減する必要がある。従って、不完全再生を伴う装置の排煙中の汚染物質の排出を減少させ、排煙中のNOxの排出をさらに減少させるのに適した添加剤を開発することが求められている。
本発明は、従来の再生方法におけるNH等の還元された窒化物に対する低触媒変換活性の欠点を解決するために、COおよびNOxの排出を低減可能な新規な組成物、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法、この方法により製造されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物、並びに排煙処理におけるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用、並びに流動接触分解(FCC)法を提供する。本発明によれば、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、還元された窒化物に対する触媒変換活性が高く、簡単な手法で得ることができ、FCC法で使用される場合には、FCC法の再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を効果的に低減可能である。本発明によるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、不完全再生を行うことに由来する排煙を処理するのに特に適している。
本発明者らは研究の過程で、FeおよびCoを活性成分として含む第VIII群の非貴金属元素(「第1金属」と呼ばれる)を、無機酸化物を担体として用いることにより、接触分解法の再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を効果的に低減可能なことを見出した。その理由としては、以下のことが考えられる。第1金属は、特定の含有量のFeおよびCoを含んでおり、これは、酸化された窒素含有化合物の形成を低減し、還元された窒素含有化合物の分解を促進するために有利で特定の相乗効果をもたらす。また、本発明者らは、第1金属が、第IA族群および/または第IIA族群の1つ以上の金属元素(「第2金属」と呼ばれる)、および/または第IB族群から第VIIB族群の1つ以上の非貴金属元素(「第3金属」と呼ばれる)、および/または貴金属元素の1つ以上(「第4金属」と呼ばれる)と組み合わせて使用され、FeおよびCoが、主金属元素として一緒に使用され、かつ第2金属および/または第3金属および/または第4金属で修飾される場合、酸化された窒素含有化合物の形成をさらに低減し、還元された窒素含有化合物の分解をさらに促進することが可能であることを見出した。
さらなる研究により、好ましくは、噴霧乾燥後に、噴霧乾燥から得られた固体材料を、炭素含有雰囲気下で高温にて処理することにより、接触分解法の再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出をより効果的に減少させることが可能であることが見出された。上記の好ましい事例では、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の構造をさらに調整し、安定化させた後、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、NH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性を著しく改善し、並びに良好な熱水安定性を有することができ、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物に対する再生器の熱水環境の要件を満たすことができる。
以上に基づき、本発明の第1の態様では、無機酸化物担体と、無機酸化物担体に担持されている第1金属元素とを含んでおり、第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、FeおよびCoの質量比が酸化物ベースで1:(0.1~10)でCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。任意構成である、担体は、第2金属(第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上)、および/または第3金属(第IB族から第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上)、および/または第4金属(貴金属元素からなる群より選択される1種類以上)でさらに担持される。
本発明による第2の態様では、無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して組成物を得る工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の調製法が提供される。担体が第2金属および/または第3金属でさらに担持される場合、本方法は、無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および/または第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して組成物を得ることを含む。担体が第4金属でさらに担持される場合、本方法は、前の工程で得られた組成物を、第4金属の前駆体を含んでいる含浸溶液に含浸させて固体生成物を得た後、固体生成物を乾燥させる工程、および/または固体生成物を第2焼成する工程をさらに含む。
本発明による第3の態様では、上記の製造方法によって製造されたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物が提供される。
本発明による第4の態様では、排煙の処理においてCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用が提供される。
本発明による第5の態様では、接触分解法の再生に由来する排煙の処理における、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用が提供される。
本発明による第6の態様では、炭化水素油を触媒と接触させて反応させる工程と、接触および反応後の触媒を再生させる工程と、を含む流動接触分解法であって、触媒は、接触分解触媒と、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物とを含んでおり、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は本発明に係るCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物で流動接触分解法が提供される。
特に、本発明は、下記項目に関する。
[項目1]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.1~10)である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目2]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素および第2金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.1~10)であり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目3]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素および第3金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.1~10)であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目4]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目5]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第2金属元素および第3金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目6]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第2金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目7]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第3金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目8]
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第2金属元素、第3金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目9]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は60~95重量%であり、FeおよびCoの合計量は酸化物ベースで5~40重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は75~92重量%であり、FeおよびCoの合計量は酸化物ベースで8~25重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は84~90重量%であり、FeおよびCoの合計量は酸化物ベースで10~16重量%の量である、
上述のいずれか1項に記載の上記組成物。
[項目10]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は60~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第2金属元素の量は5~15重量%の量であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は72~85重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は10~16重量%であり、上記第2金属元素の量は5~12重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目11]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第3金属元素の量は1~20重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は60~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第3金属元素の量は2~15重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は76~86重量%の量であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は10~16重量%であり、上記第3金属元素の量は2~8重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目12]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は59.9~94.995重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~40重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は74.92~91.99重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は8~25重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.01~0.08重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は83.93~89.95重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は10~16重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.05~0.07重量%の量である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目13]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は10~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の量は0.5~20重量%であり、上記第3金属元素の量は0.5~20重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%であり、上記第3金属元素の量は1~10重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は55~85重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第2金属元素の量は5~15重量%であり、上記第3金属元素の量は2~8重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目14]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は30~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の量は0.5~20重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.001~0.15重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%のあり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は60~85重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第2金属元素の量は2~15重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.01~0.08重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目15]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は30~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は0.5~50重量%であり、上記第3金属元素の量は0.5~20重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.001~0.15重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第3金属元素の量は1~20重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は60~85重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第3金属元素の量は2~15重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.01~0.08重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目16]
上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体の量は10~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の量は0.5~20重量%であり、上記第3金属元素の量は0.5~20重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.001~0.15重量%であり、
好ましくは、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%であり、上記第3金属元素の量は1~10重量%であり、元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%であり、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の量は55~85重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は5~25重量%であり、上記第2金属元素の量は5~15重量%であり、上記第3金属元素の量は2~8重量%であり、上記第4金属元素の量は0.01~0.08重量%である、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目17]
FeのCoに対する重量比は、酸化ベースで1:(0.1~10)であり、好ましくは1:(0.3~3)であり、さらに好ましくは1:(0.5~2)である、上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目18]
上記組成物中のFeの少なくとも一部は、炭化鉄および/または単体鉄の形態で存在し、
上記組成物中のCoの少なくとも一部は、一酸化コバルトおよび/または単体コバルトの形態で存在し、
好ましくは、上記組成物中のFeの少なくとも一部は、炭化鉄の形態で存在し、
上記組成物中のCoの少なくとも一部は、単体コバルトの形成で存在し、
より好ましくは、上記組成物のXRDパターンは、2θ=42.6°、44.2°、44.9°における回折ピークを有している、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目19]
上記無機酸化物担体は、アルミナ、シリカ-アルミナ、ゼオライト、スピネル、カオリン、珪藻土、パーライトおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上であり、
好ましくは、アルミナ、スピネルおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上であり、
さらに好ましくは、アルミナである、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目20]
上記第2金属元素は、Na、K、MgおよびCaからなる群より選択される1種類以上であり、好ましくはKおよび/またはMgであり、最も好ましくはMgであり、
上記第3金属元素は、Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mnおよび希土類元素からなる群より選択される1種類以上であり、好ましくはZr、V、W、Mn、CeおよびLaからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくはMnであり、
上記第4金属元素は、Pt、Ir、Pd、RuおよびRhからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくはRuである、
上述のいずれか1項に記載の組成物。
[項目21]
無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素の前駆体は、Fe前駆体およびCo前駆体を含んでおり、
上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.1~10)となる量で使用される、
方法。
[項目22]
無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.1~10)となる量で使用される、
方法。
[項目23]
無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.1~10)となる量で使用される、
方法。
[項目24]
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させてから第1焼成して、半製品組成物を得る工程と、
(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程と、
を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第4金属元素は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体中において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.05~20)となる量で使用される、
方法。
[項目25]
無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体中において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.05~20)となる量で使用される、
方法。
[項目26]
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に第1焼成して、半製品組成物を得る工程と、
(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程と、
を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第2金属元素は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
第1金属元素の前駆体中において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.05~20)となる量で使用される、
方法。
[項目27]
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に第1焼成して半製品組成物を得る工程と、
(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程と、
を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素はFeおよびCoを含んでおり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体中において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.05~20)となる量で使用される、
方法。
[項目28]
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に第1焼成して半製品組成物を得る工程と、
(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程と、
を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法であって、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
上記第2金属元素は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第1金属元素の前駆体中において、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物中のFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.05~20)となる量で使用される、
方法。
[項目29]
上記無機酸化物担体の前駆体および上記第1金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が60~95重量%となり、酸化物ベースで、上記FeおよびCoの合計が5~40重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が75~92重量%となり、酸化物ベースで、上記FeおよびCoの合計が8~25重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が84~90重量%となり、酸化物ベースで、上記FeおよびCoの合計が10~16重量%の量となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目30]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、および上記第2金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、上記第2金属元素が1~20重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が60~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が5~25重量%となり、上記第2金属元素が5~15重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が72~85重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が10~16重量%となり、上記第2金属元素が5~12重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目31]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、および上記第3金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、上記第3金属元素が1~20重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が60~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が5~25重量%となり、上記第3金属元素が2~15重量%の量となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が76~86重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が10~16重量%となり、第3金属元素は2~8重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目32]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、および上記第4金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が59.9~94.995重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が5~40重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.005~0.1重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が74.92~91.99重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が8~25重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.01~0.08重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が83.93~89.95重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が10~16重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.05~0.07重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目33]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、および上記第3金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が10~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が0.5~50重量%となり、上記第2金属元素が0.5~20重量%となり、上記第3金属元素が0.5~20重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、上記第2金属元素が1~20重量%の量となり、上記第3金属元素が1~10重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が55~85重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が5~25重量%となり、上記第2金属元素が5~15重量%となり、上記第3金属元素が2~8重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目34]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、および上記第4金属元素の前駆体は、上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が30~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が0.5~50重量%となり、上記第2金属元素が0.5~20重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.001~0.15重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、上記第2金属元素が1~20重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.005~0.1重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が60~85重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が5~25重量%となり、上記第2金属元素が2~15重量%となり、元素ベースで、第4金属元素が0.01~0.08重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目35]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体、および上記第4金属元素の前駆体は上記得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が30~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が0.5~50重量%となり、上記第3金属元素が0.5~20重量%となり、上記第4金属元素が0.001~0.15重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、上記第3金属元素が1~20重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.005~0.1重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、上記無機酸化物担体が60~85重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素は5~25重量%となり、上記第3金属元素は2~15重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素は0.01~0.08重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目36]
上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体、および上記第4金属元素の前駆体は得られる組成物において、上記組成物の総重量を基準とすると、
上記無機酸化物担体が10~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が0.5~50重量%となり、上記第2金属元素が0.5~20重量%となり、上記第3金属元素が0.5~20重量%となり、元素ベースで、上記第4金属元素が0.001~0.15重量%となる量で使用され、
好ましくは、上記無機酸化物担体が50~90重量%となり、酸化物ベースで、上記第1金属元素が3~30重量%となり、第2金属元素が1~20重量%となり、第3金属元素が1~10重量%となり、元素ベースで、第4金属元素が0.005~0.1重量%となる量で使用され、
さらに好ましくは、無機酸化物担体が55~85重量%となり、酸化物ベースで、第1金属元素が5~25重量%となり、第2金属元素が5~15重量%となり、第3金属元素が2~8重量%となり、元素ベースで、第4金属元素が0.01~0.08重量%となる量で使用される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目37]
上記工程(1)における焼成は、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃(好ましくは450~650℃)にて、0.1~10時間(好ましくは1~3時間)行われ、
好ましくは、上記炭素含有雰囲気は、炭素元素含有ガスによって与えられ、
上記炭素元素含有ガスは、CO、メタンおよびエタンからなる群より選択される1種類以上であり、好ましくはCOである、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目38]
上記Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物において、FeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで1:(0.3~3)(好ましくは1:(0.4~2))となる量で使用される、上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目39]
上記工程(2)の含浸後、乾燥および/または第2焼成の前に、上記固体生成物をアルカリ処理する工程さらに含み、
好ましくは、上記アルカリ処理は、上記固体生成物とアルカリ性溶液とを混合してスラリーを調製する工程、または、上記固体生成物をアルカリ性溶液で洗浄する工程を含み、
好ましくは、上記アルカリ性溶液は、非金属元素のアルカリ性溶液(好ましくは、アンモニア水溶液および/またはアルカリ性アンモニウム塩の溶液)であり、
好ましくは、上記アルカリ溶液の濃度は、0.01~10mol/L(好ましくは、0.05~5mol/L)であり、
好ましくは、上記アルカリ性溶液の使用量は、固体生成物の細孔容積の1~10倍(好ましくは、1.5~5倍)である、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目40]
上記無機酸化物担体は、アルミナ、シリカ-アルミナ、ゼオライト、スピネル、カオリン、珪藻土、パーライトおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上であり、
好ましくはアルミナ、スピネルおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上であり、
さらに好ましくは、アルミナであり、
好ましくは、上記スラリーを調製する前に、アルミナ前駆体を酸性解膠処理し、
さらに好ましくは、上記酸性解膠に使用される酸は塩酸であり、酸性解膠における酸のアルミナに対する比率を(0.12~0.22):1とし、20~40分間解膠させる、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目41]
上記第2金属元素は、Na、K、MgおよびCaからなる群より選択される1種類以上であり、好ましくはKおよび/またはMgであり、最も好ましくはMgであり、
上記第3金属元素は、Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mnおよび希土類元素からなる群より選択される1種類以上であり、好ましくはZr、V、W、Mn、CeおよびLaからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくはMnであり、
上記第4金属元素は、Pt、Ir、Pd、RuおよびRhからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくはRuであり、
上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体、上記第4金属元素の前駆体は、それぞれ、第1金属元素の水溶性塩、第2金属元素の水溶性塩、第3金属元素の水溶性塩、第4金属元素の水溶性塩からなる群より選択される、
上述のいずれか1項に記載の方法。
[項目42]
項目21~41のいずれか1項に記載の方法により得られる、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
[項目43]
排煙処理における項目1~20、42のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
[項目44]
接触分解法の再生に由来する排煙の処理における、項目1~20、42のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
[項目45]
炭化水素油を触媒と接触および反応させる工程と、上記接触および反応後の触媒を再生させる工程と、を含む流動接触分解法であって、
上記触媒は、接触分解触媒と、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物と、を含んでおり、
上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、項目1~20、42のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物である、
流動接触分解法。
[項目46]
上記触媒の総重量を基準とすると、上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量は、0.05~5重量%(好ましくは、0.1~3重量%)である、
項目45に記載の流動接触分解法。
好ましくは、本発明は下記項目に関する。
<項目1>
無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素と、を含んでおり、
上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.1~10)である、
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物。
<項目2>
上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第2金属元素をさらに含んでおり、
上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の量は10~90重量%であり、
上記第1金属元素の量は、酸化物ベースで0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の量は0.5~20重量%である、
項目1に記載の組成物。
<項目3>
上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第3金属元素をさらに含んでおり、
上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記組成物の総重量を基準とすると、上記第3金属元素の量は、酸化物ベースで0.5~20重量%である、
項目1または2に記載の組成物。
<項目4>
上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第4金属元素をさらに含んでおり、
上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記組成物の総重量を基準とすると、上記第4金属元素の量は、元素ベースで0.001~0.15重量%である、
項目1~3のいずれか1項に記載の組成物。
<項目5>
上記組成物は、無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第2金属元素、第3金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、
酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%であり、上記第3金属元素の量は1~10重量%であり、
元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%である、
項目1~4のいずれか1項に記載の組成物。
<項目6>
FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.3~3)である、
項目1~5のいずれかに記載の組成物。
<項目7>
上記組成物中のFeの少なくとも一部は、炭化鉄の形態で存在しており、
上記組成物中のCoの少なくとも一部は、単体コバルトの形態で存在している、
項目1~6のいずれか1項に記載の組成物。
<項目8>
上記無機酸化物担体は、アルミナ、シリカ-アルミナ、ゼオライト、スピネル、カオリン、珪藻土、パーライトおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上である、
項目1~7のいずれか1項に記載の組成物。
<項目9>
上記第2金属元素は、Na、K、MgおよびCaからなる群より選択される1種類以上であり、
上記第3金属元素は、Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mnおよび希土類元素からなる群より選択される1種類以上であり、
上記第4金属元素はPt、Ir、Pd、RuおよびRhからなる群より選択される1種類以上である、
項目1~8のいずれかに記載の組成物。
<項目10>
下記工程を含む、項目1に記載の組成物の製造方法:
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程。
<項目11>
下記工程を含む、項目10に記載の方法:
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程。
<項目12>
下記工程を含む、項目10または11に記載の方法:
(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程。
<項目13>
下記工程をさらに含む、項目10~12のいずれか1項に記載の方法:
(2)工程(1)で得られた組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程。
<項目14>
工程(1)における焼成を、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃にて0.1~10時間行う、
項目10~13のいずれか1項に記載の方法。
<項目15>
上記無機酸化物担体は、アルミナであり、
上記スラリーの調製前に、アルミナ前駆体を酸性解膠処理し、
上記酸性解膠に使用する酸は塩酸であり、
上記酸性解膠では、酸のアルミナに対する比率を(0.12~0.22):1とし、20~40分間解膠させる、
項目10~14のいずれか1項に記載の方法。
<項目16>
上記工程(2)の含浸後、乾燥および/または第2焼成の前に、上記固体生成物をアルカリ処理する工程をさらに含み、
上記アルカリ処理は、上記固体生成物とアルカリ性溶液とを混合してスラリーを調製する工程、または、上記固体生成物をアルカリ性溶液で洗浄する工程を含む、
項目13に記載の方法。
<項目17>
排煙の処理における、項目1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
<項目18>
接触分解法の再生に由来する排煙の処理における、項目1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
<項目19>
炭化水素油を触媒と接触および反応させる工程と、上記接触および反応後の触媒を再生させる工程と、を含む流動接触分解法であって、
上記触媒は、接触分解触媒と、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物と、を含んでおり、
上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、項目1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物である、
流動接触分解法。
<項目20>
上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量は、上記触媒の総重量を基準とすると0.05~5重量%である、
項目19に記載の流動接触分解法。
本発明は、接触分解の添加剤としてCOおよびNOxの排出を低減することができ、再生器の熱水環境において高い熱水安定性を維持することができ、再生された排煙中のCOおよびNOxの排出を低減する高い活性を有している。また、本発明によるCO、NOxの排出を低減可能な組成物の製造方法は、操作が簡単であり、製造費が安価である。COおよびNOxの排出を低減するために既存の添加剤を使用するFCC処理と比較して、本発明に係るCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物を使用するFCC処理は、COおよびNOxの排出を低減するための組成物の使用量がより少なく、COおよびNOxの排出を低減することに対する活性が高い。
本発明の他の特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態の節において詳細に記載される。
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部であり、以下の技術の発明を実施するための形態と共に、本発明の実施形態を例示するが、本発明の範囲を限定することを意図しない。
図1は、実施例1.1および1.5で得られたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDパターンである。 図2は、実施例2.1および2.5で得られたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDパターンである。 図3は、実施例3.1および3.5で得られたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDパターンである。 図4は、実施例4.1および4.5で得られたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDパターンである。 図5は、実施例5.1および5.5で得られたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDパターンである。
本明細書に開示される範囲の端点および当該範囲内の任意の値は、正確な範囲または値に限定されず、それらの範囲または値に近い値を包含することを理解されたい。値の範囲については、範囲のそれぞれの端点間、範囲のそれぞれの端点と各々の点との間、および各々の点の間を組み合わせて、これらの値の範囲が本明細書で具体的に開示されているかのように、1つまたは複数の新しい値の範囲を与えることが可能である。
本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、FeおよびCoとからなり、かつ、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.1~10)である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素および第2金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.1~10)であり、かつ、上記第2金属が第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素および第3金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.1~10)であり、かつ、上記第3金属が第IB~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素および第4金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、かつ、上記第4金属が貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素、第2金属元素および第3金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、上記第2金属が第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第3金属が第IB族から第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素、第2金属元素および第4金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、上記第2金属が第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第4金属が貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。
一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素、第3金属元素および第4金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素がFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比が酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、上記第3金属が第IB族から第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第4金属が貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。一変形形態において、本発明は、無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体上に担持されている、第1金属元素、第2金属元素、第3金属元素および第4金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素は第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素はFeおよびCoを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比は酸化物ベースで1:(0.05~20)であり、上記第2金属は第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、上記第3金属は第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第4金属は貴金属元素からなる群より選択される1種類以上である、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。
本発明に係る組成物において、上記第1金属元素、上記第2金属元素、上記第3金属元素および上記第4金属元素の含有量は、広い範囲にわたって選択されてもよい。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、60~95重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、5~40重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、75~92重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、8~25重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、84~90重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、10~16重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、60~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~15重量%の量であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、72~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、10~16重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~12重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、60~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~15重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、76~86重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、10~16重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~8重量%である。一変形例において、上記組成物の総重量を基準とすると、無機酸化物担体の含有量は、59.9~94.995重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~40重量%の量であり、第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.005~0.1重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、74.92~91.99重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、8~25重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.01~0.08重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、83.93~89.95重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、10~16重量%の量であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.05~0.07重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、10~90重量%であり、酸化物ベースで、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~10重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、55~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~15重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~8重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、30~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.001~0.15重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.005~0.1重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、60~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~15重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.01~0.08重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、30~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~50重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.001~0.15重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.005~0.1重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、60~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~15重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.01~0.08重量%である。一変形形態において、上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量は、10~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、0.5~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.001~0.15重量%であり、好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、1~10重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.005~0.1重量%であり、さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量は、55~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量は、酸化物ベースで、5~15重量%であり、上記第3金属元素の含有量は、酸化物ベースで、2~8重量%であり、上記第4金属元素の含有量は、元素ベースで、0.01~0.08重量%である。
本発明における第1金属元素は、FeおよびCoを含む。しかしながら、本発明は、上記第1金属元素が、第VIII群の非貴金属元素に含まれるFeおよびCo以外の元素、例えばNiを含有している場合を排除するものではない。本発明の最も好ましい一実施形態において、上記組成物は、上記無機酸化物担体と、上記無機酸化物担体に担持されている、第1金属元素および第2金属元素とを含んでおり、上記第1金属元素が、FeおよびCoのみからなる。
本発明において、FeおよびCoが上記第1金属元素に含まれていれば、NH等の還元された窒化物に対する上記組成物の触媒変換活性を向上させることができる。FeおよびCoの相乗効果をさらに活用するためには、上記Feの上記Coに対する重量比は、酸化物ベースで、1:(0.3~3)であることが好ましく、1:(0.4~2)であることがさらに好ましい。
本発明において、特に表記がない限りは、「酸化物ベースで」との表現は、Feについては「Feベースで」、Coについては「Coベースで」を意味する。
本発明の好ましい実施形態において、上記組成物におけるFeの少なくとも一部は、炭化鉄の形態にて存在する。上記炭化鉄は、好ましくは、FeCおよび/またはFeである。本発明において、上記炭化鉄の含有量は特に限定されない。上記炭化鉄が存在する限り、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の性能が、効果的に改善され得る。本発明の別の好ましい実施形態において、上記組成物におけるFeの少なくとも一部は、単体鉄の形態にて存在する。本発明において、上記単体鉄の含有量は特に限定されない。上記単体鉄が存在する限り、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の性能が、効果的に改善され得る。
本発明の好ましい実施形態において、上記組成物におけるCoの少なくとも一部は、一酸化コバルトの形態にて存在する。本発明において、上記一酸化コバルトの含有量は特に限定されない。上記一酸化コバルトが存在する限り、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の性能が、効果的に改善され得る。本発明の別の好ましい実施形態において、上記組成物におけるCoの少なくとも一部は、単体コバルトの形態にて存在する。本発明において、上記単体コバルトの含有量は特に限定されない。上記単体コバルトが存在する限り、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の性能が、効果的に改善され得る。
なお、COおよびNOxの排出を低減するための既存の組成物においては、当該組成物における金属元素の大部分が酸化状態にある。本発明の組成物の製造方法において、上記組成物は、好ましくは炭素含有雰囲気下にて焼成され、その結果、酸化鉄の一部が、炭化鉄および/または単体鉄に変換され、酸化コバルトの一部が、一酸化コバルトおよび/または単体コバルトに変換される。
炭化鉄および/または単体鉄、並びに、一酸化コバルトおよび/または単体コバルトが存在することによって、上記組成物において、還元された窒素含有化合物の分解がより良好に促進され得、窒素酸化物の形成が低減され得、窒素酸化物の還元がある程度促進され得る。
好ましくは、本発明に係る組成物のXRDパターンは、2θ=42.6°、44.2°および44.9°における回折ピークを有している。
特に、2θ=44.9°における回折ピークは、炭化鉄および/または単体鉄に対応する回折ピークであり、2θ=42.6°および44.2°における回折ピークは、一酸化コバルトおよび/または元素コバルトに対応する回折ピークである。
本発明の好ましい実施形態において、本発明に係る組成物のXRDパターンにおいて、2θ=44.9°における回析ピークは、2θ=42.6°における回析ピークよりも強い。
本発明に係る組成物において、上記無機酸化物担体は、当技術分野において一般に使用される任意の無機酸化物担体であってもよく、例えば、アルミナ、シリカ-アルミナ、ゼオライト、スピネル、カオリン、珪藻土、パーライトおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上である。本発明において、上記スピネルは、一般的に使用される任意のスピネルであり得、例えば、マグネシウムアルミニウムスピネル、亜鉛アルミニウムスピネルおよびチタンアルミニウムスピネルからなる群より選択される1種類以上であり得る。
本発明の好ましい実施形態において、上記無機酸化物担体は、アルミナ、スピネルおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上であり、さらに好ましくはアルミナである。
本発明において、上記アルミナは、γ-アルミナ、δ-アルミナ、η-アルミナ、ρ-アルミナ、κ-アルミナおよびχ-アルミナからなる群より選択される1種類以上であり得る。本発明において、上記アルミナは、特に限定されるものではない。
上記アルミナは、アルミニウムまたは水酸化アルミニウムの任意のゾルまたはゲルから生成され得る。上記水酸化アルミニウムは、ギブサイト、バイヤライト、ノルドストランダイト、ダイアスポア、ベーマイトおよび擬ベーマイトからなる群より選択される1種類以上であり得る。好ましくは、上記アルミナは、擬ベーマイトから生成される。
上記無機酸化物担体は、市販されたものでもよく、あるいは、既存の方法によって製造されたものであってもよい。
本発明において、上記第IA族の金属元素は、Naおよび/またはKを含むが、これらに限定されない。上記第IIA族の金属元素は、Mg、Ca、SrおよびBaのうちの1つ以上を含むが、これらに限定されない。上記第IB族~第VIIB族の非貴金属元素は、元素の周期律表における第IB族~第VIIB族の非貴金属を指し、第IB族の非貴金属、第IIB族の金属、第IIIB族の金属、第IVB族の金属、第VB族の金属、第VIB族の金属および第VIIB族の金属を含む。特に、上記第IB族~第VIIB族の非貴金属元素は、Cu、Zn、Cd、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Reおよび希土類元素のうちの1つ以上を含むが、これらに限定されない。上記希土類元素は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、SmおよびEuのうちの1つ以上を含むが、これらに限定されない。上記貴金属元素としては、Au、Ag、Pt、Os、Ir、Ru、RhおよびPdが挙げられる。
好ましくは、本発明の組成物において、上記第2金属元素は、Na、K、MgおよびCaからなる群より選択される1種類以上であり、好ましくは、Kおよび/またはMgであり、最も好ましくは、Mgである。
好ましくは、本発明の組成物において、上記第3金属元素は、Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mnおよび希土類元素からなる群より選択される1種類以上であり、好ましくは、Zr、V、W、Mn、CeおよびLaからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくは、Mnである。
好ましくは、本発明の組成物において、上記第4金属元素は、Pt、Ir、Pd、RuおよびRhからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくは、Ruである。
本発明の好ましい実施形態において、金属元素として、Fe、CoおよびMgを併用する場合に、NH等の還元された窒化物に対する、CO、NOxの排出を低減可能な上記組成物の触媒変換活性が、顕著に向上され得る。加えて、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物は、良好な水熱安定性を、都合よく得ることができる。
本発明の一実施形態において、上記組成物は、アルミナと、上記アルミナに担持されているFe、CoおよびMgとを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比は、酸化物ベースで、1:(0.4~2)であり、上記組成物の総重量を基準とすると、上記アルミナの含有量は、72~85重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、10~16重量%であり、上記Mgの含有量は、酸化物ベースで、5~12重量%である。
本発明の他の好ましい実施形態において、Fe、Co、Mg、Mnを金属元素として併用する場合、NH等の還元された窒化物に対する、CO、NOxの排出量を低減可能な上記組成物の触媒変換活性が、顕著に向上され得る。加えて、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物は、良好な水熱安定性を、都合よく得ることができる。
本発明の別の実施形態において、上記組成物は、アルミナと、上記アルミナに担持されているFe、Co、MgおよびMnとを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比は酸化物ベースで、1:(0.5~2)であり、上記組成物の総重量を基準とすると、上記アルミナの含有量は、66~85重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、6~16重量%であり、Mgの含有量は、酸化物ベースで、5~12重量%であり、Mnの含有量は、酸化物ベースで、3~8重量%である。
本発明の他の好ましい実施形態において、活性成分として、Fe、Co、MgおよびRuを併用する場合、NH等の還元された窒化物に対する、CO、NOxの排出量を低減可能な上記組成物の触媒変換活性が、実質的に向上され得る。加えて、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物は、良好な水熱安定性を、都合よく得ることができる。
本発明の別の実施形態において、上記組成物は、アルミナと、上記アルミナに担持されているFe、Co、MgおよびRuとを含んでおり、ここで、上記Feの上記Coに対する重量比は、酸化物ベースで、1:(0.4~2)であり、上記組成物の総重量を基準とすると、上記アルミナの含有量は、72~85重量%であり、酸化物ベースで、FeおよびCoの含有量の合計は、酸化物ベースにて、10~16重量%であり、Mgの含有量は、酸化物ベースにて、4.9~12重量%の量であり、Ruの含有量は、元素ベースで、0.05~0.07重量%である。
本発明の他の好ましい実施形態において、活性成分としてFe、Co、Mg、MnおよびRuを併用した場合に、NH等の還元された窒化物に対する、CO、NOxの排出量を低減可能な上記組成物の触媒変換活性が、実質的に向上され得る。加えて、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物は、良好な水熱安定性を、都合よく得ることができる。
本発明の別の実施形態において、上記組成物はアルミナと、上記アルミナに担持されているFe、Co、Mg、MnおよびRuとを含んでおり、上記Feの上記Coに対する重量比は、酸化物ベースで、1:(0.5~2)であり、上記組成物の総重量を基準とすると、上記アルミナの含有量は、66~85重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計は、酸化物ベースで、6~16重量%であり、Mgの含有量は、酸化物ベースで、5~12重量%であり、Mnの含有量は、酸化物ベースで、3~8重量%の量であり、Ruは、元素ベースで、0.05~0.07重量%である。
本発明において、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物における各成分の量は、X線蛍光分光法(The Analytic Method of Petrochemicals (RIPP Experimental Method), Edited by Cuiding Yang et al., Science Press, 1990)によって測定される。
本発明はさらに、無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、および水を混合してスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法を提供する。ここで、上記第1金属元素の前駆体は、Fe前駆体およびCo前駆体を含んでおり、上記Fe前駆体および上記Co前駆体は、得られる組成物におけるFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで、1:(0.1~10)となるような量にて使用される。
本発明はさらに、無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法を提供する。ここで、上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第1金属元素の前駆体において、Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物におけるFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで、1:(0.1~10)となるような量にて使用される。
本発明はさらに、無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法を提供する。ここで、上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第1金属元素の前駆体において、Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物におけるFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで、1:(0.05~20)となるような量にて使用される。
本発明はさらに、(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥させた後に第1焼成して半製品組成物を得る工程、(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、上記固体生成物を乾燥させる、および/または、上記固体生成物を第2焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法を提供する。ここで、上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、上記第2金属元素は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第1金属元素の前駆体において、Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物におけるFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで、1:(0.05~20)となるような量にて使用される。
本発明はさらに、(1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体、および水を混合してスラリーを調製し、上記スラリーを噴霧乾燥させた後に第1焼成して半製品組成物を得る工程、(2)工程(1)で得られた半製品組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液中に含浸させて固体生成物を得た後、上記固体生成物を乾燥させる、および/または、上記固体生成物を第2焼成する工程を含む、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の製造方法を提供する。ここで、上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、上記第2金属元素は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、かつ、上記第1金属元素の前駆体において、Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物におけるFeのCoに対する重量比が、酸化物ベースで、1:(0.05~20)となるような量にて使用される。
本発明において、上記無機酸化物担体の前駆体は、上記無機酸化物担体がその後の焼成によって得られる任意の材料を含み得る。本発明においては、上記無機酸化物担体の前駆体の材料は、特に限定されるものではない。
本発明に係る製造方法において、上記無機酸化物担体、上記第1金属元素、上記第2金属元素、上記第3金属元素および上記第4金属元素としては、上述したように選択される。よって、ここでは再び説明しない。
本発明において、アルミナ前駆体は、アルミニウムおよび水酸化アルミニウムの種々のゾルまたはゲルからなる群より選択され得る。上記水酸化アルミニウムは、ギブサイト、バイヤライト、ノルドストランダイト、ダイアスポア、ベーマイトおよび擬ベーマイトからなる群より選択される1種類以上あり得る。最も好ましくは、上記アルミナ前駆体は、擬ベーマイトである。
本発明に係る製造方法において、上記スラリーの調製前に、上記アルミナ前駆体を酸性解膠処理することができる。上記酸性解膠は、当技術分野における従来の手段に従って実施することができる。さらに好ましくは、上記酸性解膠に使用する酸は、塩酸である。
本発明において、上記酸性解膠の条件は、広い範囲から選択することができる。好ましくは、上記酸性解膠では、酸のアルミナに対する比率を(0.12~0.22):1として、20~40分間解膠させ得る。
本発明において、酸のアルミナに対する比率は、特に表記がない限りは、無水ベースにて、濃度36重量%の濃塩酸の形態である塩酸のアルミナ前駆体に対する質量比を意味する。
上記酸性解膠は、擬ベーマイトを水に加え、分散させてスラリーを調製し、次に塩酸を添加して30分間かけて酸処理することによって実施することができる。ここで、酸のアルミナに対する比率は、0.18である。
本発明において、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体および上記第4金属元素の前駆体は、それぞれ、上記第1金属元素、上記第2金属元素、上記第3金属元素および上記第4金属元素の、例えば、硝酸塩、塩化物、塩素酸塩または硫酸塩等といった水溶性塩からなる群より選択される。本発明においては、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体および上記第4金属元素の前駆体は、特に限定されるものではない。
本発明に係る製造方法において、上記第1金属元素、上記第2金属元素、上記第3金属元素および上記第4金属元素の量は、広い範囲にわたって選択されてもよい。
一変形形態において、上記無機酸化物担体の前駆体および上記第1金属元素の前駆体は、得られる組成物において、当該組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の含有量が、60~95重量%となり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計が、酸化物ベースで、5~40重量%となる量で使用される。好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、75~92重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計が、酸化物ベースで、8~25重量%である。さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、84~90重量%であり、上記Feおよび上記Coの含有量の合計が、酸化物ベースで、10~16重量%である。
一変形形態において、上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、および上記第2金属元素の前駆体は、得られる組成物において、当該組成物の総重量を基準として、上記無機酸化物担体の含有量が、50~90重量%となり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、3~30重量%となり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~20重量%となる量で使用される。好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、60~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~15重量%である。さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、72~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、10~16重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~12重量%である。
一変形形態において、上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、および上記第3金属元素の前駆体は、得られる組成物において、当該組成物の総重量を基準として、上記無機酸化物担体の含有量が、10~90重量%となり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、0.5~50重量%となり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、0.5~20重量%となり、上記第3金属元素の含有量が、酸化物ベースで、0.5~20重量%となる量で使用される。好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~10重量%である。さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、55~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~15重量%であり、上記第3金属元素の含有量が、酸化物ベースで、2~8重量%である。
一変形形態において、上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、および上記第4金属元素の前駆体は、得られる組成物において、当該組成物の総重量を基準として、上記無機酸化物担体の含有量が、30~90重量%となり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、0.5~50重量%となり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、0.5~20重量%となり、上記第4金属元素の含有量が、元素ベースで、0.001~0.15重量%となる量で使用される。好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、50~90重量%の量であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第4金属元素の含有量が、元素ベースで、0.005~0.1重量%である。さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、酸化物ベースで、60~85重量%であり、第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~25重量%であり、第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、2~15重量であり、第4金属元素の含有量が、元素ベースで、0.01~0.08重量%である。
一変形形態では、無機酸化物担体の前駆体、第1金属元素の前駆体、第2金属元素の前駆体、第3金属元素の前駆体、および第4金属元素の前駆体は、得られる組成物において、当該組成物の総重量を基準として、上記無機酸化物担体の含有量が、10~90重量%となり、上記第1金属元素の含有量が酸化物ベースで0.5~50重量%となり、上記第2金属元素の含有量が、0.5~20重量%となり、上記第3金属元素の含有量が0.5~20重量%となり、上記第4金属元素の含有量が、元素ベースで、0.001~0.15重量%となる量で使用される。好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、50~90重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、3~30重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~20重量%であり、上記第3金属元素の含有量が、酸化物ベースで、1~10重量%であり、上記第4金属元素の含有量が、元素ベースで、0.005~0.1重量%である。さらに好ましくは、上記無機酸化物担体の含有量が、55~85重量%であり、上記第1金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~25重量%であり、上記第2金属元素の含有量が、酸化物ベースで、5~15重量%の量であり、上記第3金属元素の含有量が、酸化物ベースで、2~8重量%であり、上記第4金属元素の含有量が、元素ベースで0.01~0.08重量%である。
好ましくは、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の本発明の製造方法において、酸化物ベースでの上記無機酸化物担体の前駆体の量と、第VIII族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第1金属元素の前駆体の量と、第IA族および/または第IIA族の金属元素の酸化物ベースでの上記第2金属元素の前駆体の量との質量比は、(50~90):(3~30):(1~20)、好ましくは(60~90):(5~25):(5~15)、さらに好ましくは(72~85):(10~16):(5~12)であってもよい。好ましくは、酸化物ベースでの上記無機酸化物担体の前駆体の量と、第VIII族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第1金属元素の前駆体の量と、第IA群および/または第IIA族群の金属元素の酸化物ベースでの上記第2金属元素の前駆体の量と、第IB群から第VIIB群までの非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第3金属元素の前駆体の量との質量比は、(10~90):(0.5~50):(0.5~20):(0.5~20)、好ましくは(50~90):(3~30):(1~20):(1~10)、さらに好ましくは(55~85):(5~25):(5~15):(2~8)、より好ましくは(66~85):(6~16):(5~12):(3~8)であってもよい。好ましくは、酸化物ベースでの上記無機酸化物担体の量と、第VIII族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第1金属元素の前駆体の量と、第IA族および/または第IIA族の金属元素の酸化物ベースでの上記第2金属元素の前駆体の量と、貴金属元素ベースでの上記第4金属元素の前駆体の量との質量比は、(30~90):(0.5~50):(0.5~20):(0.001~0.15)、好ましくは(50~90):(3~30):(1~20):(0.005~0.1)、さらに好ましくは(60~85):(5~25):(2~15):(0.01~0.08)、より好ましくは(72~85):(10~16):(4.9~12):(0.05~0.07)であってもよい。好ましくは、酸化物ベースでの上記無機酸化物担体の前駆体の量と、VIII族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第1金属元素金属の前駆体の量と、第IA族および/または第IIA族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第2金属元素の前駆体の量と、第IB族からVIIB族の非貴金属元素の酸化物ベースでの上記第3金属元素の前駆体の量と、貴金属元素の元素ベースでの第4金属元素の前駆体の量との質量比は、(10~90):(0.5~50):(0.5~20):(0.5~20):(0.001~0.15)、好ましくは(50~90):(3~30):(1~20):(1~10):(0.005~0.1)、さらに好ましくは(55~85):(5~25):(5~15):(2~8):(0.01~0.08)、より好ましくは(66~85):(6~16):(5~12):(3~8):(0.05~0.07)であってもよい。
本発明において、上記第1金属元素の前駆体は、少なくともFe前駆体とCo前駆体とを含む。
好ましい実施形態によれば、上記第1金属元素の前駆体において、上記Fe前駆体およびCo前駆体は、得られる組成物中のFeとCoとの質量比が、酸化物ベースで、1:(0.3~3)、好ましくは1:(0.4~2)となるような量で用いられる。
本発明において、スラリーの固形分が8~30重量%であることが好ましい。
本発明において、上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体、上記第3金属元素の前駆体、および水を混合してスラリーを調製する方法は、特に限定されない。上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体および上記第3金属元素の前駆体を添加する順番は、上記無機酸化物担体の前駆体、上記第1金属元素の前駆体、上記第2金属元素の前駆体および上記第3金属元素の前駆体が水と接触している限り、特に限定されない。好ましくは上記第1金属元素の前駆体および上記第3金属元素の前駆体を水に溶解し、それに上記無機酸化物担体の前駆体を(好ましくは上記無機酸化物担体の前駆体を酸処理してから)添加して、第1溶液を得る。上記第2金属元素の前駆体を水と混合して、第2の水溶液を得る。上記第1溶液と上記第2の水溶液とを混合して、スラリーを得る。
本発明において、噴霧乾燥は、特に限定されることなく、当該技術分野における従来の手段に従って行うことができる。好ましくは、噴霧乾燥された粒子の平均粒径が60~75μm、かつ主粒径が20~100μmとすることができる条件下で、噴霧乾燥を行う。さらに好ましくは、50%以上の噴霧乾燥された粒子の粒径が40~80μmとすることができる条件下で、噴霧乾燥を行う。
本発明において、当該技術分野の従来の技術手段で焼成した場合でも、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物のNH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性を向上させることができる。ただし、NH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性をさらに向上させ、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の水熱安定性を向上させるためには、炭素含有雰囲気下で焼成を行うことが好ましい。本発明者らは驚くべきことに、研究中に、炭素含有雰囲気下での焼成が、NH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性、およびCOおよびNOx排出を低減可能な上記組成物の熱水安定性を著しく改善することができることを見出した。また、炭素含有雰囲気下での焼成は、活性金属成分と担体との関係を調整する上でより好ましい。活性の改善は、酸化物から還元状態の炭化物への活動成分の変換に関連し、一方、熱水安定性の改善は、高温での上記炭素含有雰囲気下での処理が組成物中の活動成分の接着、融合および架橋を促進するという事実に関連し得る。XRDスペクトルの比較から、処理後に炭化鉄および元素状コバルトの明らかなピークが存在することが分かる。
特に、図1に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-1.5のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する45.5°の回折ピークが存在する。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.1のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する45.5°の回折ピークが存在するだけでなく、約42.6°、44.2°と45.0°の明らかな回折ピークが存在し、これは炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.1が、FeC(FeCとFe)と単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因すると考えられる。また、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有している。
図2に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-2.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在する。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークとが存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトし、約45.0°の回折ピークが強くなり、これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因すると考えられる。また、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有している。
図3に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-3.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在する。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークが存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしている。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.1が、FeC(FeCとFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因すると考えられる。また、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有している。
図4に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-4.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在する。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークとが存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしている。これは、炭素含有雰囲気下で処理を施した組成物S-4.1が、FeC(FeCとFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因すると考えられる。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有している。
図5に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-5.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在する。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークとが存在するだけでなく、約43.0°と約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしている。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.1が、FeC(FeCとFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因すると考えられる。さらに、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有している。
なお、図1~5は、41°~50°の範囲のXRDスペクトルのみを示し、これは、主に、組成物中に存在するFeおよびCoの形態を示すために使用される。41°~50°の範囲内には、例えばスピネル、Fe、Co等に対応する2θ=31°、37°、59°および65°の他の回折ピークが存在するが、本発明において、これらをさらに説明することはしない。
好ましい実施形態によれば、上記焼成を、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃、好ましくは450~650℃にて、0.1~10時間、好ましくは1~3時間行う。
上記焼成時の圧力は特に限定されない。上記焼成は、常圧で、例えば0.01~1MPa(絶対圧)で行うことができる。
本発明において、炭素含有雰囲気は、炭素元素含有ガスによって提供される。好ましくは上記炭素元素含有ガスが、還元性を有している炭素元素含有ガスからなる群より選択され、さらに好ましくはCO、メタンおよびエタンからなる群より選択される1種類以上であり、最も好ましくはCOである。
本発明において、炭素元素含有ガスは、空気および/または不活性ガスの一部をさらに含んでもよく、不活性ガスは、当技術分野で一般に使用される様々な不活性ガスであってもよい。好ましくは、不活性ガスが、窒素、アルゴンおよびヘリウムからなる群より選択される1種類以上であり、さらに好ましくは窒素である。
好ましい実施形態によれば、炭素含有雰囲気は、COおよび窒素を含有している混合ガスによって提供され、炭素含有雰囲気中のCOの体積濃度は、好ましくは1~20%、さらに好ましくは4~10%である。好ましい実施形態を採用することによって、加工要件をより良好に満たすことができるだけでなく、操作者の安全も保証することができる。
本発明において、上記焼成を焼成炉で行ってもよい。上記焼成炉は、接触分解触媒および促進剤の製造に使用される回転式の焼成炉であり得る。炭素元素含有ガスは、焼成炉内の固体材料と向流で接触する。
本発明の製造方法において、上記工程(2)における含浸については、特に限定されず、当技術分野における従来の手段に従って行うことができ、飽和含浸または過剰含浸であってもよく、好ましくは過剰含浸であってもよい。
本発明の一実施形態によれば、最初に上記半製品組成物を水に加え、続いて第4金属元素の前駆物質の溶液を添加し、攪拌してもよい。
本発明において、含浸後に得られた混合物を濾過して、固体生成物を得ることができる。濾過は、当技術分野における従来の手段に従って行うことができる。
本発明の製造方法において、好ましくは、当該方法は、上記工程(2)の含浸後、乾燥および/または第2焼成の前に、固体生成物をアルカリ処理することをさらに含む。本発明の好ましい実施形態によって、貴金属元素を用いた含浸後のアルカリ処理により、貴金属元素(すなわち、第4金属元素)と、第1金属元素、第2金属元素および第3金属元素とをより密接に組み合わせることができる。このことは、上記4つの元素の相乗効果、並びにCO、NOxの排出を低減可能な組成物のNH等の還元された窒化物に対する触媒活性および水熱安定性を向上させるために有利である。
本発明の一実施形態によれば、アルカリ処理は、固体生成物とアルカリ性溶液とを混合してスラリーを調製する工程、または固体生成物をアルカリ性溶液で洗浄する工程を含む。
本発明において、アルカリ性溶液は、広い範囲にわたって選択され得る。好ましくは、アルカリ性溶液は、非金属元素のアルカリ性溶液、より好ましくはアンモニア水溶液および/またはアルカリ性アンモニウム塩の溶液である。上記アルカリ性アンモニウム塩の溶液は、炭酸アンモニウム溶液、重炭酸アンモニウム溶液およびリン酸水素二アンモニウム溶液のうちの1つ以上であってもよい。本発明において、最も好ましくは、上記アルカリ性溶液は、アンモニア水溶液である。
本発明において、アルカリ性溶液の濃度および量は、広い範囲にわたって選択され得る。例えば、アルカリ性溶液の濃度は、0.01~10mol/L、好ましくは0.05~5mol/L、さらに好ましくは0.5~2mol/Lであってもよい。アルカリ性溶液は、固体生成物の細孔容積の1~10倍、好ましくは1.5~5倍の体積量で使用することができる。
当業者であれば、得られる固体生成物の細孔容積に応じて上記アルカリ性溶液の濃度および量を選択することができる。例えば、得られた固体生成物の細孔容積が約0.4~0.5mL/gであり、処理する当該固体生成物の量が100gである場合、0.5~2mol/lのアンモニア水溶液を60~250mL使用することができる。
本発明の工程(2)において、上記固体生成物は乾燥のみであってもよく、第2焼成のみであってもよく、または乾燥した後に第2焼成してもよい。本発明においては、特に限定されるものではない。好ましくは、固体生成物を乾燥させ、次に、第2焼成する。なお、本発明における上記乾燥および上記第2焼成の条件は特に限定されない。それらは、当該技術分野における従来の手段に従って行うことができる。例えば、60~150℃にて、2~10時間乾燥させてもよい。
本発明における第2焼成については、特に限定されない。空気または不活性雰囲気(窒素等)下で、第2焼成することができる。本発明におけるそれについては、特に限定されるものではない。例えば、300~550℃の温度にて、1~10時間、第2焼成してもよい。
本発明はさらに、上述の方法によって製造されたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物を提供する。
上述の方法によって製造されたCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、Fe、Co、および任意構成である、第2金属元素、第3金属元素、および第4金属元素のうちの1つ以上を含む。このような金属元素を組み合わせることにより、NH等の還元された窒化物に対する触媒変換活性を大幅に向上させ、COやNOxの排出を低減することができる。さらに、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物は、良好な水熱安定性を有することができる。
本発明はさらに、排煙の処理における、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の使用を提供する。本発明の組成物は、COおよびNOxの排出を低減する必要がある任意の排煙を処理するために使用することができる。
本発明はさらに、接触分解法の再生に由来する排煙の処理における、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の使用を提供する。COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、完全再生および不完全再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を低減するのに特に適している。COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、不完全再生に由来する排煙中のCOおよびNOxの排出を低減するのにより適している。従って、本発明は、接触分解法の不完全再生に由来する排煙の処理における、COおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の使用を提供する。
本発明はさらに、炭化水素油を触媒と接触および反応させる工程と、接触および反応後の触媒を再生させる工程と、を含む流動接触分解法を提供する。ここで、触媒は接触分解触媒と、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物と、を含んでおり、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、上述のCOおよびNOx排出を低減可能な本発明の組成物である。
本発明の流動接触分解法において、好ましくはCOおよびNOxの排出を低減可能な上記組成物の量は、触媒の総重量を基準とすると、0.05~5重量%、好ましくは0.1~3重量%、さらに好ましくは0.5~2.5重量%である。
本発明の流動接触分解法において、好ましくは炭化水素油を触媒と接触および反応させ、次に、接触および反応後の触媒を不完全再生させる。さらに好ましくは、不完全再生において形成される排煙中の酸素濃度は、0.5体積%以下である。
本発明における炭化水素油は、特に限定されない。上記炭化水素油は、真空軽油、常圧残油、減圧残油、脱アスファルト油、コーカー軽油または水素処理油等、接触分解の分野で従来扱われる任意の炭化水素油であってもよい。
本発明における接触分解触媒については、特に限定されない。接触分解触媒は、既存の接触分解触媒のいずれであってもよく、市販されていてもよく、または既存の方法に従って製造されてもよい。
本発明のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、独立した粒子であってもよく、または接触分解触媒粒子全体の一部であってもよい。好ましくは、本発明のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、接触分解触媒粒子と組み合わせて、独立した粒子として使用される。
本発明において、特に表記がない限りは、用語「ppm」は体積濃度である。
本発明の流動接触分解法において、触媒の再生方法については、既存の再生方法と比較して特に限定されず、触媒の再生方法は、部分再生、不完全再生および完全再生操作様式を含むことができる。再生方法については、Junwu Chen「catalytic cracking process and engineering」(Sinopec press、1234~1343ページ、2005年)を参照されたい。好ましくは、再生の温度は650℃~730℃である。
本発明の実施および有益な効果を、以下の実施例を通して詳細に記載する。これらは、読者が本発明の趣旨をより良く理解できるように助けることを意図しており、本発明の実施可能な範囲を限定することは意図していない。
本実施例では、X線蛍光分光法(X-ray fluorescence spectrometry:XRF)により、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量を測定する。「The Analytic Method of Petrochemicals (RIPP Experimental Method), Edited by Cuiding Yang, et. al., Science Press, 1990」を参照されたい。本実施例では、X線回折計(Siemens D5005)で、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物のXRDスペクトルを測定し、構造を決定した。その状態は、Cuターゲット、Kα線、固体検出器、管電圧40kV、管電流40mAであった。
実施例および比較例で使用した原料は、分析用の純粋な硝酸コバルト[Co(NO・6HO]、分析用の純粋な硝酸鉄[Fe(NO・9HO]、分析用の純粋な過マンガン酸カリウム[KMnO]、分析用の純粋な酸化マグネシウム[MgO](全てSinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.から入手可能);Ru含有量≧37%である分析用の純粋な塩化ルテニウム[RuCl](GRIKIN Advanced Material Co., Ltdから入手可能);工業用製品である、アルミナ含有量64重量%、細孔容積0.31ml/gである擬ベーマイト(Shandong Company of Aluminum Corporation of China Limited製);分析用の純粋な36.5%濃度塩酸(Beijing chemical worksから入手可能);分析用の純粋な25~28%濃度アンモニア水溶液(Beijing chemical worksから入手可能);使用前に希釈して用いる、残部気体を窒素とする10体積%濃度一酸化炭素(Beijing AP BAIF gas Industrial Co., Ltd.より入手可能);工業用製品である、NaO含有量0.24重量%、Re含有量3.2重量%、Al含有量48.0重量%、平均粒径67μmである接触分解触媒(Cat-A、触媒名:CGP-1)(Sinopec catalyst Co., Ltd.より入手可能)を含んでいた。
〔実施例1.1〕
(1)2.62kgの擬ベーマイトを14.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに238mLの塩酸を加えて、15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄(Fe換算、以下同様)および100gの硝酸コバルト(Co換算、以下同様)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルを加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した(粒子の平均粒径:65μm、粒径40~80μmの粒子の量:60%、以下同様)。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-1.1を得た。
組成物S-1.1中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。
組成物S-1.1をXRD分析し、XRDスペクトルを図1に示した。図1に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-1.5のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する45.5°の回折ピークが存在した。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.1のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
留意されたいことには、この図は41°~50°の範囲におけるXRDスペクトルのみを示しており、主として、組成物中に存在するFeおよびCoの形態を示すために使用されたものである。41°~50°以外の範囲には、例えば、スピネル、Fe、Co等に対応する、2θ=31°、37°、59°、65°の回折ピークがあった。これらに関しては、本発明ではこれ以上説明しない。
〔実施例1.2〕
(1)2.56kgの擬ベーマイトを13.9kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに232mLの塩酸を加えて、15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、140gの硝酸鉄および60gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルを加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。500℃にて3時間処理し、組成物S-1.2を得た。
組成物S-1.2中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.2のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.2のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.2が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.2は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例1.3〕
(1)2.34kgの擬ベーマイトを12.7kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに212mLの塩酸を加えて、15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄および200gの硝酸コバルトを4000mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルを加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。650℃にて1時間処理し、組成物S-1.3を得た。
組成物S-1.3中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.3のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.3のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.3が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.3は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例1.4〕
(1)2.25kgの擬ベーマイトを12.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに204mLの塩酸を加えて、15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、200gの硝酸鉄および120gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルを加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-1.4を得た。
組成物S-1.4中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.4のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.4のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.4が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.4は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例1.5〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を空気に置換した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物S-1.5を得た。
組成物S-1.5中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.5をXRDにより分析した。XRDスペクトル(図1に示す)から、2θ=42.6°、44.2°、44.9°に明確な回折ピークがないことが分かり、これは、組成物S-1.5中のFeおよびCoの全てが、酸化物の形態で存在することを示した。
〔実施例1.6〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を50gおよび硝酸コバルトを150g使用した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物S-1.6を得た。
組成物S-1.6中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.6のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.6のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.6が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例1.7〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を150gおよび硝酸コバルトを50g使用した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物S-1.7を得た。
組成物S-1.7中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.7のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.7のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.7が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.7は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例1.8〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)をエタン/窒素混合気体(エタン濃度:10体積%)に置換した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物S-1.8を得た。
組成物S-1.8中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。組成物S-1.8のXRD評価結果は、実施例1.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.8のXRDスペクトル中には、AlおよびCoAlOに対応する約45.5°の回折ピークに加えて、約42.6°および約45.0°に明らかな回折ピークが存在した。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-1.8が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-1.5と比較すると、組成物S-1.8は、一酸化コバルトおよび単体コバルト対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔比較例1.1〕
金属酸化物ベースで、硝酸コバルトを同量の硝酸鉄で置換した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物D-1.1を得た。
組成物D-1.1中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。
〔比較例1.2〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を同量の硝酸コバルトで置換した以外は、実施例1.1を繰り返して、組成物D-1.2を得た。
組成物D-1.2中の各成分含有量の評価結果を、表1.1に示す。
〔比較例3〕
比較組成物を、US6800586に記載の方法に従って製造した。34.4gのγ-アルミナの乾燥微小球担体を秤量し、10.09gの硝酸セリウム、2.13gの硝酸ランタンおよび18mLの水から調製される溶液で含浸し、120℃で乾燥させ、600℃にて1時間焼成した。2.7gの硝酸銅および18mLの水から調製した溶液で再び含浸し、120℃で乾燥させ、600℃にて1時間焼成して、組成物D-3を得た。酸化物ベースで、組成物D-3は、組成物D-3の総重量を基準にして、12重量%の量のREおよび2.3重量%の量のCuO(ここで、REはランタニド金属元素を表す)を含んでいた。
Figure 0007114688000001
〔実施例2.1〕
(1)2.62kgの擬ベーマイトを14.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、238mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄(Fe換算、以下同様)および100gの硝酸コバルト(Co換算、以下同様)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。100gのMgOを360gの水に加えて10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した(平均粒径:65μm、粒径40~80μmの粒子の量:60%、以下同様)。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-2.1を得た。
組成物S-2.1中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。
組成物S-2.1をXRD分析し、XRDスペクトルを図2に示した。図2に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-2.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在した。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.2〕
(1)2.56kgの擬ベーマイトを13.9kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、232mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、140gの硝酸鉄および60gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。160gのMgOを480gの水に加えて10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。組成物S-2.2を得た。
組成物S-2.2中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.2のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.2のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.2が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.2は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.3〕
(1)2.34kgの擬ベーマイトを12.7kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、212mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄および200gの硝酸コバルトを4000mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。200gのMgOを600gの水に加えて10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。650℃にて1時間処理し、組成物S-2.3を得た。
組成物S-2.3中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.3のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.3のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.3が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.3は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.4〕
(1)2.25kgの擬ベーマイトを12.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、204mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、200gの硝酸鉄および120gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。240gのMgOを720gの水に加えて10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-2.4を得た。
組成物S-2.4中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.4のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.3のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.4が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.4は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.5〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を空気に置換した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物S-2.5を得た。
組成物S-2.5中の各成分含有量の評価結果を、表2.1に示す。組成物S-2.5をXRDにより分析した。XRDスペクトル(図2に示す)から、2θ=42.6°、44.2°、44.9°に明確な回折ピークがないことが分かり、これは、組成物S-2.5中のFeおよびCoの全てが、酸化物の形態で存在することを示した。
〔実施例2.6〕
金属酸化物ベースで、MgOを同量のCaOに置き換えた以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物S-2.6を得た。
組成物S-2.6中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.6のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.6のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.6が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.7〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を50gの量で使用し、硝酸コバルトを150gの量で使用した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物S-2.7を得た。
組成物S-2.7中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.7のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.7のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.7が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.7は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.8〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を150gの量で使用し、硝酸コバルトを50gの量で使用した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物S-2.8を得た。
組成物S-2.8中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.8のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.8のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.8が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.8は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例2.9〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、エタン/窒素混合気体(エタン濃度:10体積%)に置換した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物S-2.9を得た。
組成物S-2.9中の各成分含有量の評価結果を表2.1に示す。組成物S-2.9のXRD評価結果は、実施例2.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.9のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが左側にシフトしており、約45.0°の回折ピークは実質的に強くなっていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-2.9が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-2.5と比較すると、組成物S-2.9は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔比較例2.1〕
金属酸化物ベースで、硝酸コバルトを同量の硝酸鉄で置換した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物D-2.1を得た。
組成物D-2.1中の各成分含有量の評価結果を、表2.1に示す。
〔比較例2.2〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を同量の硝酸コバルトで置換した以外は、実施例2.1を繰り返して、組成物D-2.2を得た。
組成物D-2.2中の各成分含有量の評価結果を、表2.1に示す。
Figure 0007114688000002
〔実施例3.1〕
2.62kgの擬ベーマイトを14.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、238mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、60gの硝酸鉄(Fe換算、以下同様)、60gの硝酸コバルト(Co換算、以下同様)、および100gのKMnO(MnO換算、以下同様)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して第1溶液を得た。100gのMgOを300gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した(平均粒径:65μm、粒径40~80μmの粒子の量:60%、以下同様)。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-3.1を得た。
組成物S-3.1中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。
組成物S-3.1をXRD分析し、XRDスペクトルを図3に示した。図3に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-3.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOとMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在した。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.2〕
(1)2.53kgの擬ベーマイトを13.7kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、229mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄、60gの硝酸コバルト、および100gのKMnO(MnO換算)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して第1溶液を得た。160gのMgOを480gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。500℃にて3時間処理し、組成物S-3.2を得た。
組成物S-3.2中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.2のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.2のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.2が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.2は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.3〕
(1)2.09kgの擬ベーマイトを11.3kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、190mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄、200gの硝酸コバルト、および160gのKMnO(MnO換算)を4000mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して第1溶液を得た。200gのMgOを600gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。650℃にて1時間処理し、組成物S-3.3を得た。
組成物S-3.3中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.3のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.3のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.3が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.3は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.4〕
(1)2.09kgの擬ベーマイトを11.3kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、190mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、200gの硝酸鉄、120gの硝酸コバルト、および100gのKMnO(MnO換算)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをそれに加え、さらに15分間攪拌して第1溶液を得た。240gのMgOを720gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を100g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、組成物S-3.4を得た。
組成物S-3.4中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.4のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.4のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.4が、2θ=44.9°の回折ピーク(2θ=44.9°の回折ピークは、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する)を有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.4は、2θ=42.6°、44.2°の回折ピーク(2θ=42.6°、44.2°の回折ピークは、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する)を有していた。
〔実施例3.5〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を空気に置換した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.5を得た。
組成物S-3.5中の各成分含有量の評価結果を、表3.1に示す。組成物S-3.5をXRDにより分析した。XRDスペクトル(図3に示す)から、2θ=42.6°、44.2°、44.9°に明確な回折ピークがないことが分かり、これは、組成物S-3.5中のFeおよびCoの全てが、酸化物の形態で存在することを示した。
〔実施例3.6〕
金属酸化物ベースで、MgOを同量のCaOに置き換えた以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.6を得た。
組成物S-3.6中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.6のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.6のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなっており、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.6が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.7〕
金属酸化物ベースで、KMnOを同量のCeClに置き換えた以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.7を得た。
組成物S-3.7中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.7のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.7のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなっており、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.7が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.7は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.8〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を30gの量で使用し、硝酸コバルトを90gの量で使用した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.8を得た。
組成物S-3.8中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.8のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.8のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなっており、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.8が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.8は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.9〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を90gの量で使用し、硝酸コバルトを30gの量で使用した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.9を得た。
組成物S-3.9中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.9のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.9のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなっており、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.9が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.9と比較すると、組成物S-3.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例3.10〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、エタン/窒素混合気体(エタン濃度:10体積%)に置換した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物S-3.10を得た。
組成物S-3.10中の各成分含有量の評価結果を表3.1に示す。組成物S-3.10のXRD評価結果は、実施例3.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.10のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなっており、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-3.10が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。さらに、組成物S-3.5と比較すると、組成物S-3.10は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔比較例3.1〕
金属酸化物ベースで、硝酸コバルトを同量の硝酸鉄で置換した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物D-3.1を得た。
組成物D-3.1中の各成分含有量の評価結果を、表3.1に示す。
〔比較例3.2〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を同量の硝酸コバルトで置換した以外は、実施例3.1を繰り返して、組成物D-3.2を得た。
組成物D-3.2中の各成分含有量の評価結果を、表3.1に示す。
Figure 0007114688000003
〔実施例4.1〕
(1)2.62kgの擬ベーマイトを14.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、238mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄(Fe換算、以下同様)および100gの硝酸コバルト(Co換算、以下同様)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをこれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。100gのMgOを360gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した(平均粒径:65μm、粒径40~80μmの粒子の量:60%、以下同様)。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物を100g秤量し、700mLの水に加えた。次に、4.8mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)をこれに加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。この固体生成物を、80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃で4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-4.1を得た。
組成物S-4.1中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。
組成物S-4.1をXRD分析し、XRDスペクトルを図4に示した。図4に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-4.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在した。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.2〕
(1)2.56kgの擬ベーマイトを13.9kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、232mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、140gの硝酸鉄および60gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをこれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。160gのMgOを480gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。500℃にて3時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物を100g秤量し、700mLの水に加えた。次に、4.4mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)をこれに加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。この固体生成物を、100mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃で4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-4.2を得た。
組成物S-4.2中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.2のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.2のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.2が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.2は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.3〕
(1)2.34kgの擬ベーマイトを12.7kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、212mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄および200gの硝酸コバルトを4000mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをこれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。200gのMgOを600gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。650℃にて1時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物を100g秤量し、700mLの水に加えた。次に、4mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)をこれに加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。この固体生成物を、80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃で4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-4.3を得た。
組成物S-4.3中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.3のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.3のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.3が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.3は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.4〕
(1)2.25kgの擬ベーマイトを12.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、204mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、200gの硝酸鉄および120gの硝酸コバルトを3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、アルミナゲルをこれに加え、さらに15分間攪拌して、第1溶液を得た。240gのMgOを720gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物を100g秤量し、700mLの水に加えた。次に、5.2mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)をこれに加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。この固体生成物を、80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃で4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-4.4を得た。
組成物S-4.4中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.4のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.4のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.4が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.4は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.5〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を空気に置換した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物S-4.5を得た。
組成物S-4.5中の各成分含有量の評価結果を、表4.1に示す。組成物S-4.5をXRDにより分析した。XRDスペクトル(図4に示す)から、2θ=42.6°、44.2°、44.9°に明確な回折ピークがないことが分かり、これは、組成物S-4.5中のFeおよびCoの全てが、酸化物の形態で存在することを示した。
〔実施例4.6〕
ステップ(2)で、固体生成物を、80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスしなかった以外は、実施例4.1を繰り返した。その替わり、固体生成物を直ちに乾燥させた後、焼成して、組成物S-4.6を得た。
組成物S-4.6中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.6のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.6のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.6が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.7〕
金属酸化物ベースで、MgOを同量のCaOで置換した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物S-4.7を得た。
組成物S-4.7中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.7のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.7のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.7が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.7は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.8〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を50gの量で使用し、硝酸コバルトを150gの量で使用した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物S-4.8を得た。
組成物S-4.8中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.8のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.8のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.8が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.8は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.9〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を150gの量で使用し、硝酸コバルトを50gの量で使用した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物S-4.9を得た。
組成物S-4.9中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.9のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.9のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.9が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.9は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例4.10〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、エタン/窒素混合気体(エタン濃度:10体積%)に置換した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物S-4.10を得た。
組成物S-4.10中の各成分含有量の評価結果を表4.1に示す。組成物S-4.10のXRD評価結果は、実施例4.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.10のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在するだけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-4.10が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-4.5と比較すると、組成物S-4.10は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔比較例4.1〕
金属酸化物ベースで、硝酸コバルトを同量の硝酸鉄で置換した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物D-4.1を得た。
組成物D-4.1中の各成分含有量の評価結果を、表4.1に示す。
〔比較例4.2〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を同量の硝酸コバルトで置換した以外は、実施例4.1を繰り返して、組成物D-4.2を得た。
組成物D-4.2中の各成分含有量の評価結果を、表4.1に示す。
Figure 0007114688000004
〔実施例5.1〕
(1)2.62kgの擬ベーマイトを14.2kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、238mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、60gの硝酸鉄(Fe換算、以下同様)、60gの硝酸コバルト(Co換算、以下同様)、および100gのKMnO(MnO換算、以下同様)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、これにアルミナゲルを加え、さらに15分間攪拌して第1溶液とした。100gのMgOを300gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した(平均粒径:65μm、粒径40~80μmの粒子の量:60%、以下同様)。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物100gを秤量し、700mLの水に加えた。次に、4.8mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)を加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。固体生成物を80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃にて4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-5.1を得た。
組成物S-5.1中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。
組成物S-5.1をXRD分析し、XRDスペクトルを図5に示した。図5に示すように、炭素含有雰囲気下で処理していない組成物S-5.5のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在した。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.1のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.1が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.1は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.2〕
(1)2.53kgの擬ベーマイトを13.7kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、229mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄、60gの硝酸コバルト、および60gのKMnO(MnO換算)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、これにアルミナゲルを加え、さらに15分間攪拌して第1溶液とした。160gのMgOを480gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。500℃にて3時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物100gを秤量し、700mLの水に加えた。次に、4.4mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)を加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。固体生成物を100mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃にて4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-5.2を得た。
組成物S-5.2中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.2のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.2のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.2が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.2は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.3〕
(1)2.09kgの擬ベーマイトを11.3kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、190mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、100gの硝酸鉄、200gの硝酸コバルト、および160gのKMnO(MnO換算)を4000mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、これにアルミナゲルを加え、さらに15分間攪拌して第1溶液とした。200gのMgOを600gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。650℃にて1時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物100gを秤量し、700mLの水に加えた。次に、4mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)を加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。固体生成物を80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃にて4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-5.3を得た。
組成物S-5.3中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.3のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.3のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.3が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.3は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.4〕
(1)2.09kgの擬ベーマイトを11.3kgの脱イオン水に加え、分散させてスラリーを調製した。このスラリーに、190mLの塩酸を加えて15分間酸処理し、アルミナゲルを得た。金属酸化物ベースで、200gの硝酸鉄、120gの硝酸コバルト、および100gのKMnO(MnO換算)を3500mLの水に加え、完全に溶解するまで攪拌した。次に、これにアルミナゲルを加え、さらに15分間攪拌して第1溶液とした。240gのMgOを720gの水に加え、10分間攪拌した。次に、これを第1溶液に加え、さらに20分間攪拌してスラリーを得た。このスラリーを噴霧乾燥させた。噴霧乾燥によって得られた粒子を150g秤量し、管状加熱炉に移した。CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、100mL/分の流量で管状加熱炉に導入した。600℃にて1.5時間処理し、半製品組成物を得た。
(2)半製品組成物100gを秤量し、700mLの水に加えた。次に、5.2mLのRuCl溶液(金属元素ベースの質量含有率:12.5g/L)を加え、20分間攪拌し、濾過して固体生成物を得た。固体生成物を80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスし、100℃にて4時間乾燥させた後、400℃にて2時間焼成して組成物S-5.4を得た。
組成物S-5.4中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.4のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.4のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.4が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.4は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.5〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を空気に置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.5を得た。
組成物S-5.5中の各成分含有量の評価結果を、表5.1に示す。組成物S-5.5をXRDにより分析した。XRDスペクトル(図5に示す)から、2θ=42.6°、44.2°、44.9°に明確な回折ピークがないことが分かり、これは、組成物S-5.5中のFeおよびCoの全てが、酸化物の形態で存在することを示した。
〔実施例5.6〕
ステップ(2)で、固体生成物を、80mLのアンモニア水溶液(濃度:2mol/L)でリンスしなかった以外は、実施例5.1を繰り返した。その替わり、固体生成物を直ちに乾燥させた後、焼成して、組成物S-5.6を得た。
組成物S-5.6中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.6のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.6のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.6が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.6は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.7〕
金属酸化物ベースで、MgOを同量のCaOで置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.7を得た。
組成物S-5.7中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.7のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.7のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.7が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.7は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.8〕
金属酸化物ベースで、KMnOを同量のCeClで置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.8を得た。
組成物S-5.8中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.8のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.8のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.8が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.8は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.9〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を30gの量で使用し、硝酸コバルトを90gの量で使用した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.9を得た。
組成物S-5.9中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.9のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.9のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.9が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.9は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.10〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を90gの量で使用し、硝酸コバルトを30gの量で使用した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.10を得た。
組成物S-5.10中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.10のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.10のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.10が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.10は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔実施例5.11〕
CO/N混合気体(CO濃度:10体積%)を、エタン/窒素混合気体(エタン濃度:10体積%)で置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物S-5.11を得た。
組成物S-5.11中の各成分含有量の評価結果を表5.1に示す。組成物S-5.11のXRD評価結果は、実施例5.1と同様であった。炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.11のXRDスペクトル中には、MgOに対応する約43.0°の回折ピークと、Al、CoAlOおよびMgAlに対応する約45.0°の回折ピークと、が存在しただけでなく、約43.0°および約45.0°の回折ピークが実質的に強くなり、左側にシフトしていた。これは、炭素含有雰囲気下で処理した組成物S-5.11が、FeC(FeCおよびFe)および単体鉄に対応する2θ=44.9°の回折ピークを有していることに起因する。また、組成物S-5.5と比較すると、組成物S-5.11は、一酸化コバルトおよび単体コバルトに対応する2θ=42.6°、44.2°の回折ピークを有していた。
〔比較例5.1〕
金属酸化物ベースで、硝酸コバルトを同量の硝酸鉄で置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物D-5.1を得た。
組成物D-5.1中の各成分含有量の評価結果を、表5.1に示す。
〔比較例5.2〕
金属酸化物ベースで、硝酸鉄を同量の硝酸コバルトで置換した以外は、実施例5.1を繰り返して、組成物D-5.2を得た。
組成物D-5.2中の各成分含有量の評価結果を、表5.1に示す。
Figure 0007114688000005
〔試験例1〕
この試験例を用いて、実施例および比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の、好気性条件下での不完全な再生排煙中のCOおよびNOxの排出を低減させる効果を示す。
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を、上述の接触分解触媒(Cat-A)と混合し(COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量:COおよびNOxの排出を低減可能な組成物および接触分解触媒の総重量の2.2重量%)、100%蒸気雰囲気下で、800℃にて12時間エージングした。次いで、これらの接触分解反応-再生評価を行った。
接触分解反応-再生評価を、排煙中のNOxの還元をシミュレートする小型固定床装置(エージングされた触媒の導入量:10g、反応温度:650℃、供給ガスの体積流量:1500mL/分)で行った。供給ガスは、3.7体積%のCO、0.5体積%の酸素、800ppmのNH、および残部としてNを含有していた。気体生成物をオンライン赤外線分析計で分析して、反応後のNH、NOxおよびCOの濃度を得た。結果を表1.2~5.2に示す。
Figure 0007114688000006

Figure 0007114688000007
上記表中のデータから、接触分解(好気的条件下)の不完全な再生工程で使用された場合、COおよびNOx排出を低減可能な本発明の組成物は、比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物と比較して、CO、NHおよびNOxの排出を低減させる良好な性能を有していることが分かる。また、評価のときには、COおよびNOxの排出を低減可能なエージングされた組成物を用いた。COおよびNOxの排出を低減可能なエージングされた組成物は、依然としてCO、NHおよびNOxを除去する高い活性を達成した。従って、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、良好な水熱安定性を有していた。
〔試験例2〕
この試験例を用いて、実施例および比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の、嫌気性条件下での不完全な再生排煙中のCOおよびNOxの排出を低減させる効果を示す。
供給ガスが、3.7体積%のCO、0.5体積%の酸素、800ppmのNH、および残部としてNを含有していた以外は、試験例1を繰り返した。反応後のNH、NOxおよびCOの濃度を得た。結果を表1.3~3.3に示す。
Figure 0007114688000008
上記表中のデータから、嫌気性条件下で不完全な再生排煙を接触分解で処理するときに使用されても、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物と比較して、COおよびNHの排出を低減する良好な性能を有していることが分かる。また、評価のときには、COおよびNOxの排出を低減可能なエージングされた組成物を用いた。COおよびNOx排出を低減可能なエージングされた組成物は、依然としてCOおよびNHを除去する高い活性を達成した。従って、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、良好な水熱安定性を有していた。
上記表中のデータから、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、好気性条件下および嫌気性条件下の両方の不完全な再生に適しており、良好な水熱安定性を有していることが分かる。特に、炭素含有雰囲気下での好ましい焼成を採用した場合、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の性能をさらに向上させることができ、好ましい金属元素を採用した場合、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の性能をさらに向上させることができ、好ましいFeとCoの重量比を採用した場合、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の性能をさらに向上させることができた。
〔試験例3〕
この試験例を用いて、実施例および比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の、完全再生排煙中のCOおよびNOxの排出を低減させる効果および得られたFCC生成物の分布への影響を示す。
COおよびNOxの排出を低減可能な組成物を、上述の接触分解触媒(Cat-A)と混合し(COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量:COおよびNOxの排出を低減可能な組成物および接触分解触媒の総重量の0.8重量%)、100%蒸気雰囲気下で、800℃にて12時間エージングした。次いで、これらの接触分解反応-再生評価を行った。
接触分解反応-再生評価を、排煙中のNOxの還元をシミュレートする小型固定床装置(エージングされた触媒の導入量:10g、反応温度:500℃、触媒と油の比率:6)で行った。供給油の特徴を表4に示す。気体生成物をオンラインクロマトグラフィーにより分析して、分解気体の組成を得た。液体生成物をオフラインクロマトグラフィーにより分析して、ガソリン、ディーゼルおよび重油の収率を得た。
反応後、Nで10分間ストリッピングした後、インシチュ(in-situ)コークス燃焼により再生を行った(再生空気の流量:200mL/分、再生時間:15分間、再生の初温:反応温度に同じ)。再生工程中の排煙を回収した。再生後、CO赤外線分析計の積分値からコークスの収率を算出した。表4.5~5.5に示すように、全ての生成物の収率を標準化することによってFCC生成物の分布を得た。表中、変換率は、乾燥ガス、液化ガス、ガソリンおよびコークスの収率の合計を指す。排煙中のNOxおよびCOの濃度をTesto350pro排煙分析計で測定し、その結果を表4.6~5.6に示した。
Figure 0007114688000009
上記の表から、接触分解触媒と組み合わせてCOおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物を使用すると、FCC生成物中のコークスおよび乾燥ガスの収率が低くなったことが分かる。
Figure 0007114688000010
上記表中のデータから、接触分解法で使用した場合、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、比較例で提供されるCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物と比較して、COおよびNOxの排出を低減させる良好な性能を有していることが分かる。また、評価のときには、COおよびNOxの排出を低減可能なエージングされた組成物を用いた。COおよびNOx排出を低減可能なエージングされた組成物は、依然としてCOおよびNHを除去する高い活性を達成した。従って、COおよびNOxの排出を低減可能な本発明の組成物は、良好な水熱安定性を有していた。
以上、好ましい実施形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明は、上記の実施形態の具体的な細部に限定されるものではない。本発明の技術思想の範囲内で、本発明の実施形態に種々の簡単な変更を加えることができる。このような簡単な変更は、本発明の保護範囲内である。
上記の実施形態に記載された種々の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の好適な方法で組み合わせることができることに留意されたい。本発明は不必要な繰り返しを避けるために、可能な組み合わせについては詳細に説明しない。
さらに、本発明の実施形態のいかなる組み合わせも、それが本発明の趣旨から逸脱しない限り、考えられることができ、それは本発明の開示とみなされるべきである。

Claims (19)

  1. 無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素と、を含んでおり、
    上記第1金属元素は、第VIII族の非貴金属元素からなる群より選択され、
    上記第1金属元素は、FeおよびCoを含んでおり、
    FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.1~10)である、
    COおよびNOxの排出を低減可能な組成物であって、
    上記組成物におけるFeの少なくとも一部は、炭化鉄および/または単体鉄の形態で存在し、
    上記組成物におけるCoの少なくとも一部は、一酸化コバルトおよび/または単体コバルトの形態で存在する、
    組成物。
  2. 上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第2金属元素をさらに含んでおり、
    上記第2金属は、第IA族および/または第IIA族の金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
    上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の量は10~90重量%であり、
    上記第1金属元素の量は、酸化物ベースで0.5~50重量%であり、上記第2金属元素の量は0.5~20重量%である、
    請求項1に記載の組成物。
  3. 上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第3金属元素をさらに含んでおり、
    上記第3金属は、第IB族~第VIIB族の非貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
    上記組成物の総重量を基準とすると、上記第3金属元素の量は、酸化物ベースで0.5~20重量%である、
    請求項1または2に記載の組成物。
  4. 上記組成物は、上記無機酸化物担体に担持されている第4金属元素をさらに含んでおり、
    上記第4金属は、貴金属元素からなる群より選択される1種類以上であり、
    上記組成物の総重量を基準とすると、上記第4金属元素の量は、元素ベースで0.001~0.15重量%である、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
  5. 上記組成物は、無機酸化物担体と、当該無機酸化物担体に担持されている第1金属元素、第2金属元素、第3金属元素および第4金属元素と、を含んでおり、
    上記組成物の総重量を基準とすると、上記無機酸化物担体の量は50~90重量%であり、
    酸化物ベースで、上記第1金属元素の量は3~30重量%であり、上記第2金属元素の量は1~20重量%であり、上記第3金属元素の量は1~10重量%であり、
    元素ベースで、上記第4金属元素の量は0.005~0.1重量%である、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
  6. FeのCoに対する重量比は、酸化物ベースで1:(0.3~3)である、請求項1~5のいずれか1項に記載の組成物。
  7. 上記組成物のXRDパターンは、2θ=42.6°、44.2°、44.9°における回折ピークを有している、請求項1~6のいずれか1項に記載の組成物。
  8. 上記無機酸化物担体は、アルミナ、シリカ-アルミナ、ゼオライト、スピネル、カオリン、珪藻土、パーライトおよびペロブスカイトからなる群より選択される1種類以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載の組成物。
  9. 上記第2金属元素は、Na、K、MgおよびCaからなる群より選択される1種類以上であり、
    上記第3金属元素は、Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mnおよび希土類元素からなる群より選択される1種類以上であり、
    上記第4金属元素はPt、Ir、Pd、RuおよびRhからなる群より選択される1種類以上である、
    請求項1~8のいずれか1項に記載の組成物。
  10. 下記工程を含む、請求項1に記載の組成物の製造方法:
    (1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程であって、
    上記工程(1)における焼成は、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃にて0.1~10時間行う工程
  11. 下記工程を含む、請求項10に記載の方法:
    (1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程であって、
    上記工程(1)における焼成は、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃にて0.1~10時間行う工程
  12. 下記工程を含む、請求項10または11に記載の方法:
    (1)無機酸化物担体の前駆体、第1金属の前駆体、第2金属の前駆体、第3金属の前駆体および水を混合してスラリーを調製し、当該スラリーを噴霧乾燥させた後に焼成して、上記組成物を得る工程であって、
    上記工程(1)における焼成は、炭素含有雰囲気下で、400~1000℃にて0.1~10時間行う工程
  13. 下記工程をさらに含む、請求項10~12のいずれか1項に記載の方法:
    (2)工程(1)で得られた組成物を、第4金属元素の前駆体を含んでいる含浸溶液に含浸させて固体生成物を得た後、当該固体生成物を乾燥させる、および/または、当該固体生成物を第2焼成する工程。
  14. 上記無機酸化物担体は、アルミナであり、
    上記スラリーの調製前に、アルミナ前駆体を酸性解膠処理し、
    上記酸性解膠に使用する酸は塩酸であり、
    上記酸性解膠では、酸のアルミナに対する比率を(0.12~0.22):1とし、20~40分間解膠させる、
    請求項10~13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 工程(2)の上記含浸後、乾燥および/または第2焼成の前に、上記固体生成物をアルカリ処理する工程をさらに含み、
    上記アルカリ処理は、上記固体生成物とアルカリ性溶液とを混合してスラリーを調製する工程、または、上記固体生成物をアルカリ性溶液で洗浄する工程を含む、
    請求項13に記載の方法。
  16. 排煙の処理における、請求項1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
  17. 接触分解法の再生に由来する排煙の処理における、請求項1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物の使用。
  18. 炭化水素油を触媒と接触および反応させる工程と、上記接触および反応後の触媒を再生させる工程と、を含む流動接触分解法であって、
    上記触媒は、接触分解触媒と、COおよびNOxの排出を低減可能な組成物と、を含んでおり、
    上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物は、請求項1~9のいずれか1項に記載のCOおよびNOxの排出を低減可能な組成物である、
    流動接触分解法。
  19. 上記COおよびNOxの排出を低減可能な組成物の量は、上記触媒の総重量を基準とすると0.05~5重量%である、請求項18に記載の流動接触分解法。
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