JP3842086B2 - 重質炭化水素油の流動接触分解用触媒及び流動接触分解方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、重質炭化水素油の流動接触分解(以下、FCCと記すこともある)用触媒と、この触媒を用いる該油のFCC法に関し、特に該油中に含まれるニッケルやバナジウム等の触媒被毒金属を不活性化し、水素,コーク生成量が少なく、優れた分解活性,残油処理能を有し、オクタン価を下げることなくガソリン,LCO留分を高収率で得ることができる上に、これらの性能を長期間、高水準に維持することができる高耐久型のFCC触媒と、この触媒を用いるFCC法とに関する。
【0002】
【技術背景】
近年、炭化水素油の接触分解において、より低品質低価格な原料炭化水素油からのアップグレーディング化が求められている一方、原料炭化水素油の重質化傾向が一層強まってきている。
【0003】
重質な原料炭化水素油には、ニッケル、バナジウム等の金属分が多く含まれており、これらの金属分は、ほぼ全量が触媒に沈着する。
特に、バナジウムが触媒に沈着し蓄積すると、触媒の活性成分である結晶性アルミノシリケートゼオライトの結晶構造を破壊するため、著しい触媒の活性低下をもたらし、かつ水素とコークの生成量を増大させることが知られている。
一方、ニッケルは、触媒表面に沈着堆積して脱水素触媒反応を生起するため、水素とコ−クの生成量を増加させ、その結果、再生塔温度を上昇させる等の問題をもたらすことが知られている。
【0004】
原料炭化水素油に重質な残油分(常圧蒸留残査油,減圧蒸留残査油等)を多く用いた場合、これら金属の影響は更に大きくなる外、残油に含まれる硫黄化合物によって、触媒再生塔燃焼排ガス中のSOxが増加すると共に、生成油留分、特にガソリン中の硫黄濃度が増加するという問題がある。
また、残油処理量の増加は触媒メイクアップ量の増加につながり、触媒コスト増及び廃触媒の増加による環境負荷が問題となる。
【0005】
従来、触媒に沈着したバナジウム等の被毒金属を不活性化するために、塩基性化合物等をメタル不活性化剤として触媒中に含有させ、触媒の耐メタル性を向上させる技術も種々提案されている。例えば、アルカリ土類金属等の水溶性化合物をゼオライトや無機酸化物マトリックスにイオン交換する技術や、水不溶性酸化物(例えばドロマイト、セピオライト、アニオンクレイ等)を無機酸化物マトリックス中に含有させる技術がある(特開昭62−57652号、同63−182031号、特開平3−293039号等)。
【0006】
これらアルカリ土類金属化合物は、被毒金属を不活性化する効果を有するものの単独では分解能を持たないため、上記のように、メタル不活性化剤として分解能を有する無機酸化物マトリックス中に含有させて用いるが、この触媒では、接触分解反応中にアルカリ土類金属(特にマグネシウム化合物等)が低融点化合物となって移動し、その塩基性質により結晶性アルミノシリケートゼオライトの結晶構造を破壊するため、熱安定性を低下させる。
また、上記のように、アルカリ土類金属化合物を結晶性アルミノシリケートゼオライトにイオン交換して組込ませた触媒では、接触分解反応で得られるガソリン生成物のオクタン価(RON)が低下する等の問題がある。
更に、アニオンクレイ等を使用する場合は、天然物は希少なため触媒コストが高騰し、合成品も安価とは言えず、やはり触媒コストが高くなる。
【0007】
加えて、アルカリ土類金属化合物をメタル不活性化剤として無機酸化物マトリックス中に分散させる場合、その塩基性のため触媒スラリのpHが大きく変動し、触媒製造が困難になる。
特に、マグネシウム化合物は、アンモニアや硫安水溶液等を用いる触媒洗浄(触媒中のNa,K等のアルカリ金属除去)工程で溶出してしまうため、マグネシウムを含有させた触媒の洗浄が行い難く、触媒に混入することに問題がある。
【0008】
一方において、上記のバナジウム捕捉効果を示す触媒組成物の付加的な利点として、SOx結合能力が示されることがある(USP4889615等参照)。この能力は、再生塔からの排ガス中のSOxを低減し、生成油の硫黄分を低減するのに効果を示す。
特に、重質炭化水素油中には硫黄分が多く、これらの硫黄化合物は、コークと共に触媒に付着し、FCC装置の再生塔でSOxとなる。このSOxは、塩基性金属酸化物と反応して触媒中に捕捉され、ライザーでの反応で硫化水素に変換して分離回収でき、燃焼ガス中のSOx成分及び生成油中の硫黄分を減少させることが知られている。
【0009】
但し、触媒表面に蓄積するニッケルの場合、上記のメタル不活性化剤では不活性化効果が得られないことが多いため、特定のアンチモン化合物(有機アンチモン等)を原料炭化水素油中に供給して、触媒表面に沈着したニッケルを不活性化する技術が提案されている(特開昭63−63688号、特開平1−213399号等)。
しかし、アンチモン化合物は、FCC装置内のコントロールバルブ等に金属アンチモンデポジット(融点500〜700℃の低融点化合物)として蓄積する。
【0010】
【発明の目的】
以上の諸点を考慮し、本発明は、触媒活性を下げることなくメタル不活性化剤の導入が可能であり、原料油中に含まれる重質な原料炭化水素に含まれる触媒被毒金属を効率よく不活性化し、水素、コーク生成量が少なく、優れた分解活性、残油処理能を有し、オクタン価を低下させることなくガソリン、LCO留分を高収率で得ることができる上に、これらの性能を長期間、高水準に維持することができる高耐久型(基準触媒の2倍以上の寿命)のFCC触媒を提供することを目的とする。
【0011】
【発明の概要】
本発明者等は、上記の目的を達成するために検討を重ねた結果、特定の炭酸カルシウムをメタル不活性化剤として用いることにより、(a)原料油中に含まれるニッケルやバナジウム等の触媒被毒金属を効率よく不活性化できること、(b)水素,コーク選択性を低く抑え、オクタン価の低下を招くことなくガソリン,LCO留分を高収率で得ることができる上に、これらの性能を長期間に渡り高水準に維持することができること、を見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
【発明の概要】
本発明のFCC触媒は、上記の知見に基づいてなされたもので、平均粒子径が0.001〜30μmの炭酸カルシウムが、アルミナマトリックス中に乾燥基準で30〜70質量%分散し、平均粒子径が50〜90μm、嵩密度が0.3〜1.2g/ml、吸油量が0.1cc/g以上である触媒Cと、結晶性アルミノシリケートゼオライトを無機酸化物マトリックスに均一に分散してなる基準触媒Aとを含んでなることを特徴とする。
このとき、基準触媒Aと触媒Cとの重量比が99/1〜90/10であってもよい。
また、本発明のFCC法は、この混合触媒を使用することを特徴とする。
【0013】
本発明の触媒Cは、炭酸カルシウムを、アルミナマトリックス中に分散させて機械的強度を高めたものであって、触媒C単独では分解活性を有さず、基準触媒A等のようなFCC触媒に添加して使用する、いわゆるアディティブ型のFCC触媒である。
【0014】
また、炭酸カルシウムは、触媒Cの成分としてアルミナマトリックスと混合して使用され、平均粒子径が0.001〜30μm、より好ましくは0.1〜10μmの粒子状が適している。粒子経が30μmを上廻ると、最終的に得られる触媒Cの平均粒子径と同等になり、嵩密度、触媒強度等の関係で、FCC触媒として望ましくなく、0.001μm未満であると、取扱が困難となる。
【0015】
上記の炭酸カルシウムは、合成物でも天然物でもよく、また市販のものをそのままアルミナマトリックスと混合することができる。
炭酸カルシウムは、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムに比べて真比重が軽いため、触媒に仕上げた際に、嵩密度が上昇せず、触媒調製が容易である上、毒性がなく、取り扱いが容易で、安価に入手できるため最も好ましい。
【0016】
合成物は、例えば、次のようにして得ることができる。
炭酸カルシウムは、カルシウムの水溶性塩の水溶液をアルカリ炭酸塩水溶液に加え、アルカリ水溶液によりpHを微調整して、結晶性炭酸塩スラリを得る。
【0017】
上記の水溶性塩は、無機塩でも有機塩でもよく、これらの塩のカウンターイオンとしては、F - ,Cl - ,Br - ,I - ,NO 3 - ,CO 3 2- ,SO 4 2- ,PO 4 3- ,ClO 4 - ,BO 3 2- ,CH 3 COO - ,シュウ酸,サリチル酸等が使用でき、好ましくは安価なCl - ,NO 3 - ,SO 4 2- ,CO 3 2- である。
これらカウンターイオンの種類によっては、スラリ熟成過程でゲル中に酸イオンが包み込まれてしまい、完全な除去が困難な場合があり、製品触媒に悪影響を及ぼすことがある。焼成処理の際に揮発し易く、従ってこのような不都合のないNO 3 - 塩が最も好ましい。
【0018】
これらの水溶性塩の水溶液を加えるアルカリ炭酸塩水溶液は、アルカリイオン(カウンターカチオン)がNH 4 ,Na,Kの炭酸塩は一般には安価で入手し易いため好ましいが、熟成スラリを洗浄処理等を行わないで使用する場合、アルカリの種類によっては、熟成過程でゲル中にイオンが包み込まれて製品触媒に悪影響を及ぼすことがある。焼成処理の際に揮発し易く、従ってこのような不都合のないNH 4 塩が好ましい。
【0019】
上記のようにして得られる結晶性炭酸塩スラリ中の結晶を熟成するが、このときの熟成条件は、pH6〜14、温度0〜100℃が好ましく、熟成時間は任意でよい。
なお、一般に、結晶サイズ(粒子径)を大きくするには熟成時間が長いほどよく、小さくするには短くてよく、熟成温度が高いほど結晶性の高いものとなる。
前記した粒径の結晶粒子を得るためには、熟成時間0.5〜36時間、熟成温度50〜90℃、pH8〜11が適しており、このような条件で熟成して得られる結晶性のものであれば、本発明の触媒Cの成分として適している。
【0020】
結晶熟成後、結晶性炭酸塩スラリは、そのまま触媒Cの成分として使用することもできるが、アンモニア水やアンモニウム塩水溶液と水で洗浄し、触媒に悪影響を及ぼす金属等の不純物を除去後に使用することが望ましい。
なお、触媒Cの成分とする場合には、スラリを噴霧乾燥あるいは乾燥後ミル破砕等してFCC触媒粒子より小さい粒径にしたものを使用してもよいが、予め粒径を前述の大きさに調整しておき、これを使用することが触媒Cの調製時間を短縮する上で好ましい。
【0021】
また、結晶性炭酸塩は、熱処理によって、その塩基特性が大きく変化し、この塩基特性がメタル不活性化能に大きな影響を及ぼす。
本発明で使用する結晶性炭酸塩は、乾燥及び焼成処理は20〜900℃で行うことが可能であるが、メタル不活性化能を高めるためには、300〜800℃が好ましく、より好ましくは500〜700℃である。
【0022】
天然の炭酸塩は、鉱石、貝殻類、動物骨類が使用できる。
鉱石としては、方解石、氷州石、霰石、石灰岩、大理石、ホワイチング等が使用できる。
貝殻類や動物骨類としては、全てのものが使用でき、具体的には、鮑、蜆、蜊、蛤、牡蠣、ホタテ、サザエ等の殻類、牛、豚、馬、羊、鶏、魚等の骨類が例示できる。これらは、容易かつ安価に入手できる上、貝殻類を使用する場合には、触媒の摩耗強度を高くすることができると言う効果を得ることもできる。
これらの天然物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を適宜選択し、適宜の割合で混合使用することもできる。
【0023】
なお、貝殻類や骨類の場合、有機物や水分等が付着しており、洗浄、焼成の後、粉砕して使用することが好ましい。このときの焼成条件は、有機物や水分等を除去できる条件であればよく、300〜900℃で10分〜5時間程度、好ましくは500〜800℃で30分〜5時間程度が適している。
このような条件で焼成を行った貝殻類や骨類は、粉砕が比較的容易であり、そのままミルで粉砕してもよいし、あるいは水流等で一次粉砕を行った後、湿式ミルで二次粉砕を行ったり、ハンマーミル等で一次粉砕を行った後、乾式ミルで二次粉砕を行って、前述の平均粒子径とする。
【0024】
アディティブ型の触媒Cは、併用する基準触媒Aと同じ物性であることが望ましく、これら触媒の強度、粒子径、嵩密度が互いに異なると、これらの触媒が均一に混合せず、十分な触媒性能を発揮することができない場合がある。
これら触媒AおよびCの物性としては、FCC装置の種類や運転条件によって異なり一概には決められないが、FCC装置内で良好な流動性を得るためには、前述したように、一般に平均粒子径が50〜90μm、嵩密度が0.3〜1.2g/ml、吸油量が0.1cc/g以上とする。
【0025】
本発明の触媒Cは、上記の炭酸カルシウムを、アルミナマトリックス中に分散させてなり、FCC活性を有さないため、基準触媒A等のFCC活性を有するFCC触媒に添加して使用するアディティブ型の触媒である。
【0026】
触媒C中の上記の炭酸カルシウムの量は、乾燥基準で30〜70質量%である。30質量%未満では、メタル不活性化能やSOx吸着能が低く、70質量%より多くしても、効果の実質的な上昇は得られない上、相対的に無機酸化物の量が少なくなり、無機酸化物による粒子結合力の低下を招く。
【0027】
触媒Cにおける無機酸化物としては、アルミナを使用する。この無機酸化物には、カオリン、ハロイサイト、モンモリロナイト等の粘土を混合させることもできる。
特に、触媒Cとしては、無機酸化物としてのアルミナと組み合わせたものが、高い触媒被毒不活性化能が得られるためである。
【0028】
この触媒Cは、上記の無機酸化物に、上記の炭酸カルシウムを加えて均一に分散させ、得られる混合物スラリを常法通り噴霧乾燥し、得られる粒子を必要に応じて洗浄し、再び乾燥して、あるいは乾燥・焼成して製造することができる。
このとき、炭酸カルシウムの塩基性により無機酸化物あるいは必要に応じて配合する他の触媒成分と均一に混合することが困難な場合があり、この場合には、リン酸被覆やアルミナ被覆等によって炭酸カルシウムの塩基性を抑制することが好ましい。
【0029】
以上の触媒Cと併用する基準触媒Aは、無機酸化物からなるマトリックスに結晶性アルミノシリケートゼオライトを均一に分散させたものであって、従来の各種分解用触媒がいずれも使用できる。
この無機酸化物は、シリカ、シリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ−マグネシア、アルミナ−マグネシア、リン−アルミナ、シリカ−ジルコニア、シリカ−マグネシア−アルミナ等の通常の分解用触媒に使用される公知のものが使用できる。これらの無機酸化物には、カオリン、ハロイサイト、モンモリロナイト等の粘土を混合させることもできる。
また、結晶性アルミノシリケートゼオライトとしては、X型ゼオライト、Y型ゼオライト、β型ゼオライト、モルデナイト、ZSM型ゼオライト及び天然ゼオライト等を使用することができ、これは通常のFCC触媒の場合と同様、水素、アンモニウムあるいは多価金属から選ばれるカチオンでイオン交換された形で使用できる。
特に、Y型ゼオライトが好ましく、水熱安定性に優れるUSY型ゼオライトがより好ましい。
最も好ましくは、SiO 2 /Al 2 O 3 モル比5〜15、単位格子寸法24.50Å以上24.70Å未満、アルカリ金属含有量(酸化物換算)0.02重量%以上1重量%未満の安定化Yゼオライトを600〜1200℃、5〜300分間、空気又は窒素雰囲気下、安定化Yゼオライトの結晶化度低下率20%以下で焼成して得られ、バルクのSiO 2 /Al 2 O 3 モル比5〜15、ゼオライト骨格内Alの全Alに対するモル比0.3〜0.6、単位格子寸法24.45Å未満、アルカリ金属含有量(酸化物換算)0.02重量%以上1重量%未満、細孔分布において50Å付近と180Å付近に特徴的なピークを有し、100Å以上の細孔容積が全細孔容積の10〜40%、Yゼオライトの主要なX線回折パターンを有する、より水熱安定性に優れるヒートショック結晶性アルミノシリケートゼオライト(以下、HSゼオライト)(特許第2544317号公報参照)である。
【0030】
上記の無機酸化物、あるいはこれと粘土からなるマトリックスに分散させる結晶性アルミノシリケートゼオライトの量は、従来のFCC触媒では10〜50質量%、好ましくは20〜40質量%程度であるが、本発明の場合は、基準触媒Aと共に上記の触媒Cを使用する関係上、この触媒Cの混合比を考慮する必要がある。
すなわち、触媒A、Cの総量に対して、結晶性アルミノシリケートゼオライトの量が少なくとも10質量%、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは20〜40質量%が適している。
ゼオライトの量が10質量%未満であると、所望のFCC活性が得られず、50質量%より多くてもこのゼオライトの混合効果が飽和するため不経済となる。
なお、ゼオライトの所望の混合割合を得るためには、予め、FCC触媒中のゼオライト量を調整しておくことが好都合である。
【0031】
上記の基準触媒Aは、上記の無機酸化物に、上記の結晶性アルミノシリケートゼオライトを加えて均一に分散させ、得られた混合物スラリを常法通り噴霧乾燥し、得られた粒子を必要に応じて洗浄し、再び乾燥して、あるいは乾燥後に焼成して製造することができる。
【0032】
本発明のFCC法は、以上のアディティブ型触媒Cと、基準触媒Aとを組合せて使用して行うものである。
このとき触媒Cと、基準触媒Aとを組合せて使用する場合の、これら触媒の使用割合は、次を目安にして決定される。
触媒(A)と触媒(C)を組合せて使用する場合は、重量比で触媒(A)/触媒(C)が99.9/0.1〜50/50、好ましくは99.5/0.5〜80/20、より好ましくは99/1〜90/10が適している。アディティブ型触媒Cが全触媒量の半分以上を占める場合は、FCC活性やガソリン選択性が低下して、原料油を目的通りに接触分解することが困難になる。
【0033】
本発明のFCC法では、上記触媒A、Cを、それぞれ単独の触媒粒子として上記の使用割合で使用するか、あるいは予め上記の使用割合で混合した触媒粒子として使用し、これら触媒粒子に重質炭化水素油を原料油としてFCC条件下で接触させればよい。
このときの重質炭化水素油は、例えば、減圧軽油、常圧残油、減圧残油あるいはこれらのブレンド油等である。
【0034】
なお、本発明のFCC触媒は、ニッケルやバナジウム化合物、硫黄化合物の含有量が少ない重質炭化水素油を原料油に使用する場合でも有効であるが、該触媒の有利性が顕著に現れるのは、触媒被毒金属と硫黄化合物を多量に(例えば、S含有量が0.2質量%以上、金属含有量が50ppm(金属換算)以上)含有する低品位の重質炭化水素油を接触分解する場合であり、従って本発明のFCC法はこのような低品位の重質炭化水素油を原料油とする場合に顕著な効果を得ることができる。
【0035】
また、本発明のFCC法を実施するに際して、原料油に含まれる金属汚染物、硫黄化合物の量を勘案し、その量が多い場合は、基準触媒Aとアディティブ型触媒Cとの混合使用時におけるアディティブ型触媒Cの割合を増大させ、基準触媒Aの相対的な減少に伴って生ずるであろうFCC活性の低下を、基準触媒A中に分散させる結晶性アルミナシリケートゼオライトの増大によって補うこともできる。
【0036】
本発明におけるFCC条件としては、従来慣用されているFCC条件を採用することができ、このFCC条件の典型例は、次の通りである。
反応温度460〜540℃
WHSV4〜20hr -1
触媒/油比4〜12
【0037】
また、FCC法においては、一般に、コークの析出によって不活性化したFCC触媒をカーボンバーニングによって再生し、FCC反応に再使用するが、本発明のFCC触媒及びFCC法においても、従来の再生装置及び再生条件を使用して使用済みの基準触媒A及びアディティブ型触媒Cを再生し、再使用することができる。
この再生は、600〜750℃で行われるが、この再生の際に生成するSOxの捕捉において、本発明の触媒Cは優れた効果を示す。
【0038】
本発明の触媒Cは、原料油中のニッケルやバナジウム等の触媒被毒金属を不活性化し、水素、コーク生成量が低く、分解活性能や残油処理能に優れ、ガソリン、LCO留分を高収率で得ることができる上に、これらの性能を長期間、高水準に維持して触媒寿命を向上させることができる。しかも、SOx吸着量が高いため、FCC装置からの排ガスのSOx量を低減することができる。
【0039】
【実施例】
〔触媒調製〕
〔1〕2価金属又は2価及び3価金属からなる結晶性金属化合物の調製
比較例1
蒸留精製水1000ミリリットル(以下、ミリリットルをmL、リットルをLと記す)を入れたガラス製3Lビーカに、硫酸マンガン5水和物271.9gを溶解し、マグネットスターラを用いて15分間攪拌し、溶液Aを調製した。この溶液AはpH4.54であった。
蒸留精製水1000mLを入れたガラス製3Lビーカに、硫酸アルミニウム18水和物125gを溶解し、マグネットスターラを用いて15分間攪拌し、溶液Bを調製した。この溶液BはpH1.63であった。
ガラス製5Lビーカ中で溶液Aと溶液Bを混ぜて80℃に加熱し、マグネットスターラを用いて撹拌し、溶液Cを調製した。
蒸留精製水1000mLを入れたガラス製5Lビーカに、炭酸ナトリウム113.8gを溶解し、80℃に加熱してウルトラディスパーサを用いて15分間攪拌し、溶液Dを調製した。この溶液DはpH11.47であった。
溶液Dをウルトラディスパーサを用いて攪拌しながら、送液ポンプで溶液Cを徐々に加えた。このとき、アンモニア水をも加えて、混合溶液をpH9に保持した。
この混合溶液を撹拌しながら、80℃で3時間熟成させて、金属化合物を生成した。
【0040】
熟成終了後、該溶液をブフナーロートで濾過し、濾別されたスラリ(金属化合物)に80℃の蒸留精製水2Lを加えて攪拌し、濾過を繰り返すことによって2回洗浄した。
濾別されたスラリを100℃で約24時間乾燥し、金属化合物を得た。
乾燥後の金属化合物を、ミルで粒子径15μm以下に粉砕した。
これをMC−1(Mn−Al−CO 3 )とした。
【0041】
上記MC−1について、APS(平均粒子径)、SA(比表面積)を測定し、ICP装置で金属組成を確認した。この結果を表1に示す。なお、サンプルをICP測定するに際して、前処理として1100℃で2時間の焼成処理を行った。
また、XRD装置を用いて結晶構造を分析し、結果を図1に示す。
なお、図1において、XRD装置による分析結果は最上段に示し、中段にピークデータを、最下段にJCPDS−PDF(Joint Comittie on Power Diffraction Standards−Power Diffraction、粉末X線回折データを集めたデータバンク)のMn−Al−CO 3 データを示す。
図1から明らかなように、MC−1は、2価金属炭酸塩の結晶構造を示していることが判る。
【0042】
比較例2
比較例1において、2価金属をCa 2+ 、Sr 2+ 、Ba 2+ 、Sn 2+ にする場合は、比較例1の溶液Aに硫酸マンガンと等モルのこれらの金属の塩化物あるいは硝酸塩を用い、比較例1と同様な方法で調製した。
2価金属にCa 2+ 、Sr 2+ 、Ba 2+ 、Sn 2+ を用いた場合を、それぞれMC−2(Ca−Al−CO 3 )、MC−3(Sr−Al−CO 3 )、MC−4(Ba−Al−CO 3 )、MC−5(Sn−Al−CO 3 )とした。
【0043】
上記MC−2、MC−3、MC−4、MC−5について、APS、SAを測定し、ICP装置で金属組成を確認し、結果を表1に示す。
また、XRD装置を用いてMC−2〜4の結晶構造を分析し、結果を図2〜4に示す。なお、図2〜4の上中下段のデータは図1と同義である。図2〜4から明らかなように、MC−2〜4ともに2価金属炭酸塩の結晶構造を示していることが判る。
【0044】
比較例3
比較例1において、3価金属を他の金属種にするときは比較例1の溶液Bに硫酸アルミニウムと等モルの3価金属の硫酸塩あるいは硝酸塩を用い、比較例1と同様な方法で調製した。
3価金属にMn 3+ を用いた場合を、MC−6(Mn−Mn−CO 3 )とした。
【0045】
上記MC−6について、APS、SAを測定し、ICP装置で金属組成を確認し、結果を表1に示す。
【0046】
実施例1
関東化学社製の炭酸カルシウム試薬1級をMC−7(CaCO 3 )、ホタテと牡蠣の貝殻を700℃で2時間焼成後粉砕した粉末をそれぞれMC−8(CaCO 3 )、MC−9(CaCO 3 )とした。
上記MC−7、MC−8、MC−9について、APS、SAを測定し、ICP装置で金属組成を確認し、結果を表1に示す。
また、XRD装置を用いてMC−7〜9の結晶構造を分析し、結果を図5〜7に示す。なお、図5〜7の上中下段のデータは図1と同義である。図5〜7から明らかなように、MC−7〜9ともに2価金属炭酸塩の結晶構造を示していることが判る。
【0047】
【表1の1】
乾燥基準(質量%)
┌────────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ │ハイドロ │MC−1 │MC−2 │MC−3 │
│ │タルサイト│ │ │ │
├────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Al 2 O 3 │34.7 │18.58│34.63│24.53│
│MgO │60 │ − │ − │ − │
│Mn 2 O 3 │ − │77.32│ − │ − │
│CaO │ − │ − │63.81│ − │
│Sr 2 O 3 │ − │ − │ − │73.91│
│BaO │ − │ − │ − │ − │
│SnO 2 │ − │ − │ − │ − │
│Na 2 O │ − │ − │1.56 │1.56 │
│K 2 O │ − │ − │ − │ − │
├────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│APS(μm) │0.5 │2 │3.6 │1.3 │
│SA(m 2 /g) │150 │104 │27 │24 │
└────────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
【0048】
【表1の2】
乾燥基準(質量%)
┌────────┬─────┬─────┬─────┐
│ │MC−4 │MC−5 │MC−6 │
├────────┼─────┼─────┼─────┤
│Al 2 O 3 │15.61│10.03│ − │
│MgO │ − │ − │ − │
│Mn 2 O 3 │ − │ − │98.45│
│CaO │ − │ − │ − │
│Sr 2 O 3 │ − │ − │ − │
│BaO │84.03│ − │ − │
│SnO 2 │ − │89.89│ − │
│Na 2 O │0.36 │0.08 │ − │
│K 2 O │ − │ − │ − │
├────────┼─────┼─────┼─────┤
│APS(μm) │1.1 │1.6 │1.5 │
│SA(m 2 /g) │32 │53 │12 │
└────────┴─────┴─────┴─────┘
【0049】
【表1の3】
乾燥基準(質量%)
┌────────┬─────┬─────┬─────┐
│ │MC−7 │MC−8 │MC−9 │
├────────┼─────┼─────┼─────┤
│Al 2 O 3 │ − │0.4 │0.3 │
│MgO │ − │0.11 │0.1 │
│Mn 2 O 3 │ − │0.04 │0.06 │
│CaO │99.5 │96.11│92.45│
│Sr 2 O 3 │ − │0.1 │ − │
│BaO │ − │ − │ − │
│SnO 2 │ − │ − │ − │
│Na 2 O │ − │0.3 │0.35 │
│K 2 O │ − │0.06 │0.07 │
├────────┼─────┼─────┼─────┤
│APS(μm) │1.7 │2.7 │3.5 │
│SA(m 2 /g) │2 │5.9 │6.9 │
└────────┴─────┴─────┴─────┘
【0050】
〔2〕触媒の調製
例1
10質量%のSiO 2 を含むシリカヒドロゾル400gに、乾燥基準で、HSゼオライト64g、カオリンクレイ86gを加えて、混合スラリを得た。
この混合スラリを、平均粒径が68±5μmの粒子状となるように噴霧乾燥し、洗浄後、再乾燥して基準触媒Aを得た。
【0051】
この基準触媒Aをベース1とし、商業スケールで一回に100トン程度製造した基準触媒Aをベース2とし、主にアディティブ型触媒Cの評価対象として使用した。
これら基準触媒A(ベース2)について、APS、SA、ABD(かさ密度)、PV(細孔容積)を測定し、結果を表2に示す。
【0052】
例2
10質量%のSiO 2 を含むシリカヒドロゾル600gに、比較例1〜3、実施例1で調製した粒子径15μm以下の金属化合物を乾燥基準で40g加えて、混合スラリを得た。
この混合スラリを、その平均粒径が68±5μmになるように噴霧乾燥し、洗浄後、乾燥し、金属化合物が固定化されたアディティブ型触媒Cを得た。
金属化合物としてMC−1及び協和化学社製Hydrotalcite KW−2200を用いたアディティブ型触媒Cを、それぞれ触媒C1,Yとした。
触媒C1,Yについて、APS、SA、ABD、PVを測定し、結果を表2に示す。
また、ICP装置で金属組成を確認した結果、これら触媒には、乾燥基準で、金属化合物が約40質量%含有されていることが確認された。
【0053】
【表2の1】
┌────────────┬─────┬─────────┐
│触媒名 │ベース2 │Y │
├────────────┼─────┼─────────┤
│<アディティブ組成> │ │ │
│メタル不活性化剤 │ − │ハイドロタルサイト│
│バインダー │ − │シリカ │
│ゼオライト │ − │ − │
│マトリックス │ − │ − │
├────────────┼─────┼─────────┤
│<触媒物性> │ │ │
│APS(μm) │65 │67 │
│SA(m 2 /g) │189.2│83.2 │
│ABD(g/mL) │0.72 │0.64 │
│PV(mL/g) │0.15 │0.22 │
├────────────┼─────┼─────────┤
│<アディティブ混合比> │ │ │
│ベース2(質量%) │100 │90 │
│アディティブ型(質量%)│0 │10 │
└────────────┴─────┴─────────┘
【0054】
【表2の2】
┌────────────┬─────┐
│触媒名 │C1 │
├────────────┼─────┤
│<アディティブ組成> │ │
│メタル不活性化剤 │MC−1 │
│バインダー │シリカ │
│ゼオライト │ − │
│マトリックス │ − │
├────────────┼─────┤
│<触媒物性> │ │
│APS(μm) │67 │
│SA(m 2 /g) │97.6 │
│ABD(g/mL) │0.67 │
│PV(mL/g) │0.245│
├────────────┼─────┤
│<アディティブ混合比> │ │
│ベース2(質量%) │90 │
│アディティブ型(質量%)│10 │
└────────────┴─────┘
【0055】
例3
10質量%のAl 2 O 3 を含むアルミナヒドロゲルスラリ3kgに、比較例1〜3、実施例1で調製した粒子径15μm以下の金属化合物を、乾燥重量で、200g加え、このスラリを、平均粒径が68±5μmの粒子状となるように噴霧乾燥し、金属化合物が固定化されたアディティブ型触媒Cを得た。
この金属化合物として、MC−1,MC−2,MC−3,MC−4,MC−5,MC−6,MC−7,MC−8,MC−9を用いたアディティブ型触媒を、それぞれを触媒C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10とした。
触媒C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10について、APS、SA、ABD、PVを測定し、C3,C8,C9,C10については、触媒摩耗強度〔初期摩耗率(Initial Fine)《IFと略す》、平均摩耗量(Attrition Loss)《ALと略す》〕も測定し、結果を表3に示す。
また、ICP装置で金属組成を確認した結果、これら触媒には、乾燥基準で、金属化合物が約40質量%含有されていることが確認された。
【0056】
また、10質量%のAl 2 O 3 を含むアルミナヒドロゲルスラリ3kgを、平均粒径68±5μmの粒子状となるように噴霧乾燥し、得られた触媒をZとした。
触媒Zについて、APS、SA、ABD、PVを測定し、結果を表3に示す。
【0057】
【表3の1】
┌────────────┬─────┬─────┬─────┐
│触媒名 │ベース2 │Z │C2 │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ組成> │ │ │ │
│メタル不活性化剤 │ − │ − │MC−1 │
│バインダー種 │ − │アルミナ │アルミナ │
│ゼオライト │ − │ − │ − │
│マトリックス │ − │ − │ − │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<触媒物性> │ │ │ │
│APS(μm) │65 │69 │68 │
│SA(m 2 /g) │189.2│259 │205 │
│ABD(g/mL) │0.72 │0.54 │0.5 │
│PV(mL/g) │0.15 │0.652│0.715│
│IF │ − │ − │ − │
│AL │ − │ − │ − │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ混合比> │ │ │ │
│ベース2(質量%) │100 │90 │90 │
│アディティブ型(質量%)│0 │10 │10 │
└────────────┴─────┴─────┴─────┘
【0058】
【表3の2】
┌────────────┬─────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C3 │C4 │C5 │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ組成> │ │ │ │
│メタル不活性化剤 │MC−2 │MC−3 │MC−4 │
│バインダー種 │アルミナ │アルミナ │アルミナ │
│ゼオライト │ − │ − │ − │
│マトリックス │ − │ − │ − │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<触媒物性> │ │ │ │
│APS(μm) │64 │65 │68 │
│SA(m 2 /g) │184 │201 │174 │
│ABD(g/mL) │0.67 │0.67 │0.78 │
│PV(mL/g) │0.322│0.271│0.294│
│IF │17.87│ − │ − │
│AL │20.61│ − │ − │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ混合比> │ │ │ │
│ベース2(質量%) │90 │90 │90 │
│アディティブ型(質量%)│10 │10 │10 │
└────────────┴─────┴─────┴─────┘
【0059】
【表3の3】
┌────────────┬────┬────┐
│触媒名 │C6 │C7 │
├────────────┼────┼────┤
│<アディティブ組成> │ │ │
│メタル不活性化剤 │MC−5│MC−6│
│バインダー │アルミナ│アルミナ│
│ゼオライト │ − │ − │
│マトリックス │ − │ − │
├────────────┼────┼────┤
│<触媒物性> │ │ │
│APS(μm) │65 │67 │
│SA(m 2 /g) │186 │145 │
│ABD(g/mL) │0.84│0.7 │
│PV(mL/g) │0.28│0.23│
│IF │ − │ − │
│AL │ − │ − │
├────────────┼────┼────┤
│<アディティブ混合比> │ │ │
│ベース2(質量%) │90 │90 │
│アディティブ型(質量%)│10 │10 │
└────────────┴────┴────┘
【0060】
【表3の4】
┌────────────┬─────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C8 │C9 │C10 │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ組成> │ │ │ │
│メタル不活性化剤 │MC−7 │MC−8 │MC−9 │
│バインダー │アルミナ │アルミナ │アルミナ │
│ゼオライト │ − │ − │ − │
│マトリックス │ − │ − │ − │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<触媒物性> │ │ │ │
│APS(μm) │73 │69 │68 │
│SA(m 2 /g) │133 │176.7│192.5│
│ABD(g/mL) │0.78 │0.81 │0.83 │
│PV(mL/g) │0.201│0.207│0.195│
│IF │12.6 │6.63 │7.01 │
│AL │17.65│3.14 │2.87 │
├────────────┼─────┼─────┼─────┤
│<アディティブ混合比> │ │ │ │
│ベース2(質量%) │90 │90 │90 │
│アディティブ型(質量%)│10 │10 │10 │
└────────────┴─────┴─────┴─────┘
【0061】
〔3〕分析機器、分析条件等
上記の各分析に使用した機器、計算式等は次の通りである。
ICP(組成分析):Thermo Jarrell Ash社製
“IRIS Advantage”
APS(平均粒径):筒井理化学器械株式会社製
“ミクロ形電磁振動ふるい器 M−2型”
SA(比表面積):日本ベル株式会社製“BELSORP28”
(高精度全自動ガス吸着装置)
ABD(かさ密度):東京蔵持科学器械製作所製“かさ比重測定器”
(JISZ2504)
PV(細孔容積):島津社製“MICROMERITICS
AUTOPORE II 9220”
IF(初期摩耗率)*:
〔0〜12時間の微粒子(乾燥g)/試料量〕×100
AL(平均摩耗量)*:
〔12〜42時間の微粒子(乾燥g)/試料量〕×100
*初期摩耗率・平均摩耗量は、以下の要領の触媒摩耗強度試験により測定し、算出した。
触媒(試料)50gを500℃,5時間で処理し、水5gを添加し、この触媒を触媒管中に0.102m/秒の流速で流し、流し開始時から12時間経過した時点(0〜12時間)と、この後から42時間経過した時点(12〜42時間)とにおいて、触媒管中に存在する微粒子の量(乾燥g)をそれぞれ測定し、上記式に基づいて算出した。
XRD*機器:理学電機株式会社製“RINT2500V”
*XRD測定は、各触媒の100℃,24時間乾燥品を用い、以下の条件で測定を行った。
管電圧:50kV
管電流:300mA
走査モード:連続
スキャンスピード:2°/min
スキャンステップ:0.02°
測定範囲(2θ):5〜90°
発散,散乱スリット:1°
受光スリット:0.3mm
【0062】
〔4〕MAT活性試験
評価条件
例1〜3で得た触媒を、以下の模擬平衡化処理を施した後、ASTM(3907)基準の固定床マイクロ活性試験(Micro Activity Test)装置を用い、表4に示す性状の炭化水素油を用い、下記の試験条件で、FCC活性能及びメタル不活性化能を評価した。
【0063】
模擬平衡化処理条件:
各新触媒を室温から500℃まで30分間で昇温し、500℃で5時間保持して、焼成した。
この後、ナフテン酸ニッケル,ナフテン酸バナジウムを所定量(1000,2000質量ppm)含むシクロヘキサン溶液を各触媒に吸収させた。
100℃で乾燥後、再び、室温から500℃まで30分間で昇温し、500℃で5時間保持して、再焼成した。
次いで、各触媒を、流動状態で、空気雰囲気下で室温から800℃まで90分間で昇温し、800℃に到達後、100%スチーム雰囲気に切替え、6時間処理した。
このスチーム処理後の各触媒について、FCC活性能を評価した。
【0064】
各触媒のメタル不活性化能は、触媒へのニッケルとバナジウムの担持量を、それぞれ0,0質量ppm、1000,2000質量ppm,2000,4000質量ppm,3000,6000質量ppmにして評価した。
【0065】
【表4】
供試炭化水素油:減圧蒸留軽油
┌───────────────┬──────┬──────┐
│ │試料1 │試料2 │
├───────────────┼──────┼──────┤
│密度15℃g/cm 3 │0.8959│0.8819│
│減圧蒸留 IBP │319 │294 │
│ 5%℃ │362 │352 │
│ 10%℃ │383 │367 │
│ 20%℃ │406 │390 │
│ 30%℃ │421 │402 │
│ 40%℃ │433 │415 │
│ 50%℃ │446 │424 │
│ 60%℃ │460 │436 │
│ 70%℃ │481 │451 │
│ 80%℃ │509 │471 │
│ 90%℃ │566 │506 │
│ 95%℃ │ │531 │
│ 97%℃ │ │544 │
│ 終点℃ │605 │548 │
│ 全流出量% │93.5 │98.5 │
│ 残油量 % │6.5 │1.5 │
│ 減失量 % │0 │0 │
│流動点℃ │33 │35 │
│動粘度50℃mm 2 /S │34.54 │18.67 │
│窒素分(化学発光法)質量% │0.05 │0.02 │
│硫黄分(X線法)質量% │0.15 │0.01 │
│屈折率70nD │1.48 │1.47 │
│密度70℃g/cm3 │0.86 │0.84 │
│分子量(粘度換算法) │475 │402 │
│アスファルテン(UOP)質量%│0.38 │ │
│n−d−m(70℃)%CA │15.2 │12.8 │
│ %CN │14.6 │18.8 │
│ %CP │70.2 │68.4 │
│アリニン点(U字管法)℃ │95.4 │94.5 │
│動粘度75℃mm 2 /S │14.56 │8.77 │
│動粘度100℃mm 2 /S │7.67 │4.99 │
│塩基性窒素 質量% │ │0.0014│
│臭素価gBr 2 /100g │ │1.90 │
│水素分 質量% │ │13.03 │
│残留炭素分 質量% │1.25 │0.06 │
└───────────────┴──────┴──────┘
【0066】
試験条件:固定床
反応温度 :500℃
触媒/炭化水素油重量比:2.5,3.0,3.5
試験時間 :75秒
【0067】
〔5〕触媒の性能評価
例4
MC−1を含有するアディティブ型触媒C1をベース2触媒に10質量%物理混合し、模擬平衡化処理した後、MAT活性試験を行った。この結果を表31に示す。
【0068】
例5
ハイドロタルサイトKW−2200を含有するアディティブ型触媒Yをベース2触媒に10質量%物理混合し、模擬平衡化処理した後、MAT活性試験を行った。この結果を表31に併せて示す。
【0069】
【表31の1】
┌────────────────┬─────┬─────────┐
│触媒名 │ベース2 │Y │
│メタル不活性化剤名 │ │ハイドロタルサイト│
├────────────────┴─────┴─────────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │70.93│66.71 │
│1000/2000 │63.21│56.29 │
│2000/4000 │51.65│48.18 │
│3000/6000 │27.36│35.52 │
├────────────────┴─────┴─────────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=2000/4000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00 │
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.20 │0.29 │
│ C1〜2 │1.28 │1.30 │
│ LPG │12.06│12.08 │
│ GASO │43.47│43.36 │
│ LCO │24.76│24.67 │
│ HCO+ │15.24│15.33 │
│ COKE │2.99 │2.97 │
│ RON │88.43│88.35 │
└────────────────┴─────┴─────────┘
【0070】
【表31の2】
┌────────────────┬─────────┐
│触媒名 │C1 │
│メタル不活性化剤名 │MC−1 │
├────────────────┴─────────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────────┤
│触媒/油 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │
│0/0 │70.19 │
│1000/2000 │64.89 │
│2000/4000 │58.70 │
│3000/6000 │51.98 │
├────────────────┴─────────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=2000/4000(ppm)│
├────────────────┬─────────┤
│転化率(質量%) │60.00 │
│各成分の収率(質量%) │ │
│ H 2 │0.15 │
│ C1〜2 │1.23 │
│ LPG │12.56 │
│ GASO │43.59 │
│ LCO │26.57 │
│ HCO+ │13.43 │
│ COKE │2.47 │
│ RON │88.65 │
└────────────────┴─────────┘
【0071】
例6
MC−1,MC−2,MC−3,MC−4,MC−5,MC−6,MC−7,MC−8,MC−9を含有するアディティブ型触媒C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10を、それぞれベース2触媒に10質量%物理混合し、模擬平衡化処理した後、MAT活性試験を行った。この結果を表41に示す。
【0072】
例7
アディティブ型触媒Zを、ベース2触媒に10質量%物理混合し、模擬平衡化処理した後、MAT活性試験を行った。この結果を表41に併せて示す。
【0073】
【表41の1】
┌────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │ベース2 │Z │
│メタル不活性化剤名 │ │ │
├────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │67.71│67.29│
│1000/2000 │59.96│62.48│
│2000/4000 │48.77│53.43│
│3000/6000 │23.51│35.45│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.35 │0.43 │
│ C1〜2 │0.84 │0.96 │
│ LPG │12.50│11.61│
│ GASO │43.81│43.50│
│ LCO │27.97│29.34│
│ HCO+ │12.03│10.66│
│ COKE │2.50 │3.50 │
│ RON │89.37│89.41│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │ − │ − │
│ C1〜2 │ − │ − │
│ LPG │ − │ − │
│ GASO │ − │ − │
│ LCO │ − │ − │
│ HCO+ │ − │ − │
│ COKE │ − │ − │
│ RON │ − │ − │
└────────────────┴─────┴─────┘
【0074】
【表41の2】
┌────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C2 │C3 │
│メタル不活性化剤名 │MC−1 │MC−2 │
├────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │68.07│67.21│
│1000/2000 │66.62│65.68│
│2000/4000 │62.38│64.08│
│3000/6000 │61.03│61.99│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.20 │0.15 │
│ C1〜2 │0.83 │0.76 │
│ LPG │12.27│12.26│
│ GASO │44.78│44.97│
│ LCO │29.78│29.63│
│ HCO+ │10.22│10.37│
│ COKE │1.92 │1.86 │
│ RON │89.06│89.58│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.33 │0.36 │
│ C1〜2 │0.91 │0.91 │
│ LPG │12.93│12.62│
│ GASO │43.38│43.77│
│ LCO │27.79│26.68│
│ HCO+ │12.21│13.32│
│ COKE │2.45 │2.34 │
│ RON │89.52│89.81│
└────────────────┴─────┴─────┘
【0075】
【表41の3】
┌────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C4 │C5 │
│メタル不活性化剤名 │MC−3 │MC−4 │
├────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │67.33│67.80│
│1000/2000 │65.97│66.14│
│2000/4000 │63.89│63.83│
│3000/6000 │62.43│61.81│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.16 │0.15 │
│ C1〜2 │0.79 │0.85 │
│ LPG │12.28│12.08│
│ GASO │44.87│44.86│
│ LCO │29.91│29.69│
│ HCO+ │10.09│10.31│
│ COKE │1.90 │2.06 │
│ RON │89.33│89.30│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.32 │0.30 │
│ C1〜2 │0.87 │0.92 │
│ LPG │12.82│12.73│
│ GASO │43.64│43.67│
│ LCO │26.82│26.96│
│ HCO+ │13.18│13.04│
│ COKE │2.35 │2.38 │
│ RON │89.67│89.62│
└────────────────┴─────┴─────┘
【0076】
【表41の4】
┌────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C6 │C7 │
│メタル不活性化剤名 │MC−5 │MC−6 │
├────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │67.36│67.45│
│1000/2000 │64.81│63.49│
│2000/4000 │57.65│58.40│
│3000/6000 │43.18│50.22│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.22 │0.26 │
│ C1〜2 │0.81 │0.71 │
│ LPG │12.71│11.96│
│ GASO │44.02│44.93│
│ LCO │28.91│29.51│
│ HCO+ │11.09│10.49│
│ COKE │2.24 │2.14 │
│ RON │89.21│89.17│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │ − │ − │
│ C1〜2 │ − │ − │
│ LPG │ − │ − │
│ GASO │ − │ − │
│ LCO │ − │ − │
│ HCO+ │ − │ − │
│ COKE │ − │ − │
│ RON │ − │ − │
└────────────────┴─────┴─────┘
【0077】
【表41の5】
┌────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C8 │C9 │
│メタル不活性化剤名 │MC−7 │MC−8 │
├────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │3 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│0/0 │67.55│68.32│
│1000/2000 │65.74│66.09│
│2000/4000 │63.98│63.92│
│3000/6000 │61.54│62.07│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.14 │0.14 │
│ C1〜2 │0.78 │0.77 │
│ LPG │12.33│12.32│
│ GASO │44.89│44.96│
│ LCO │29.81│29.92│
│ HCO+ │10.21│10.13│
│ COKE │1.84 │1.76 │
│ RON │89.43│89.41│
├────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000(ppm) │
├────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.29 │0.30 │
│ C1〜2 │0.90 │0.91 │
│ LPG │12.58│12.69│
│ GASO │43.66│43.87│
│ LCO │28.09│27.97│
│ HCO+ │12.30│12.21│
│ COKE │2.18 │2.05 │
│ RON │89.75│89.67│
└────────────────┴─────┴─────┘
【0078】
【表41の6】
┌────────────────┬─────┐
│触媒名 │C10 │
│メタル不活性化剤名 │MC−9 │
├────────────────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├────────────────┬─────┤
│触媒/油 │3 │
│メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │
│0/0 │67.75│
│1000/2000 │65.92│
│2000/4000 │64.21│
│3000/6000 │61.84│
├────────────────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=1000/2000 │
│ (ppm)│
├────────────────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │
│ H 2 │0.15 │
│ C1〜2 │0.79 │
│ LPG │12.29│
│ GASO │44.90│
│ LCO │29.87│
│ HCO+ │10.28│
│ COKE │1.72 │
│ RON │89.38│
├────────────────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
│メタル担持量:Ni/V=3000/6000 │
│ (ppm)│
├────────────────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │
│ H 2 │0.31 │
│ C1〜2 │0.92 │
│ LPG │12.49│
│ GASO │43.91│
│ LCO │27.92│
│ HCO+ │12.12│
│ COKE │2.33 │
│ RON │89.52│
└────────────────┴─────┘
【0079】
〔6〕ベンチスケールプラント活性試験評価
反応器と触媒再生器とを備えた循環式流動床反応装置のベンチスケールプラントを使用し、触媒の活性評価試験を行った。
試験に先立ち、各触媒(ベース2,C3,C8,C9)は下記の循環式模擬平衡化を行った。
原料油は表5に示す脱硫減圧軽油を使用し、試験条件は下記の通りとした。
触媒/炭化水素油(重量比)=6,8,10,12の条件でそれぞれ行い、得られた結果を比較して評価した。
反応温度 :500℃
触媒/炭化水素油重量比:6,8,10,12
触媒循環量 :60g/分
【0080】
循環式模擬平衡化:
特開平11−179192号公報(特願平9−352940号)記載の方法と装置により、新触媒あるいは新触媒と金属付着触媒との混合触媒を、775℃に昇温し、50%空気、50%スチーム雰囲気下の焼成・スチーム処理(昇温・焼成・スチーム処理工程)を行った後、室温まで冷却し、この混合触媒に金属溶液を窒素ガスでアトマイジングして噴霧付着し、250℃で乾燥し、窒素ガスでストリッピングして溶媒蒸気を分離する(ストリッピング工程)操作を、6時間/1日で、繰り返し行い、これを10日間行った。
【0081】
標準条件:
ニッケル、バナジウムの平均担持量をそれぞれ2500,5000質量ppm、平均スチーム処理時間を20時間とする以外は、上記の循環式模擬平衡化と同じ条件で処理した。
触媒寿命2倍条件:
ニッケル、バナジウムの平均担持量をそれぞれ5000,10000質量ppm、平均スチーム処理時間を40時間とする以外は、標準条件と同じ条件で処理した。
なお、メタル源は、標準条件、触媒寿命2倍条件ともに、ミッチェル法と同様、ナフテン酸化合物を、トルエンで希釈して用いた。
【0082】
【表5】
供試炭化水素油:減圧蒸留軽油
┌───────────────┬──────┐
│密度15℃g/cm3 │0.9094│
│減圧蒸留 IBP │330 │
│ 5%℃ │366 │
│ 10%℃ │382 │
│ 20%℃ │406 │
│ 30%℃ │424 │
│ 40%℃ │443 │
│ 50%℃ │465 │
│ 60%℃ │488 │
│ 70%℃ │518 │
│ 80%℃ │553 │
│ 終点℃ │575 │
│ 全流出量% │85.0 │
│ 残油量 % │15.0 │
│ 減失量 % │0 │
│流動点℃ │20 │
│動粘度50℃mm 2 /S │56.22 │
│窒素分(化学発光法)質量% │0.089 │
│硫黄分(X線法)質量% │0.20 │
│屈折率70nD │1.487 │
│密度70℃g/cm 3 │0.8709│
│分子量(粘度換算法) │498 │
│アスファルテン(UOP)質量%│0.66 │
│n−d−m(70℃)%CA │16.6 │
│ %CN │16.0 │
│ %CP │67.4 │
│アリニン点(U字管法)℃ │95.1 │
│動粘度75℃mm 2 /S │− │
│動粘度100℃mm 2 /S │10.250│
│塩基性窒素 質量% │0.0181│
│臭素価gBr 2 /100g │5.4 │
│水素分 質量% │12.61 │
│残留炭素分 質量% │2.23 │
└───────────────┴──────┘
【0083】
【表6の1】
┌─────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │ベース2 │C2 │
│メタル不活性化剤名 │ │MC−2 │
├─────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │8 │8 │
│平均メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│2500/5000 │60.80│67.43│
│5000/10000 │40.10│66.50│
├─────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
├─────────────────────────────┤
│平均メタル担持量:Ni/V=2500/5000(ppm) │
│平均スチーム処理時間:20時間 │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.23 │0.14 │
│ C1〜2 │0.89 │0.87 │
│ LPG │10.93│10.95│
│ GASO │41.24│42.35│
│ LCO │21.37│22.98│
│ HCO+ │19.08│17.32│
│ COKE │6.26 │5.39 │
│ RON │88.80│88.79│
├─────────────────┴───────────┤
│平均メタル担持量:Ni/V=5000/10000(ppm)│
│平均スチーム処理時間:40時間 │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.31 │0.25 │
│ C1〜2 │0.73 │1.00 │
│ LPG │17.70│11.34│
│ GASO │35.86│41.65│
│ LCO │17.25│23.38│
│ HCO+ │20.25│16.26│
│ COKE │7.90 │6.12 │
│ RON │88.80│89.50│
└─────────────────┴─────┴─────┘
【0084】
【表6の2】
┌─────────────────┬─────┬─────┐
│触媒名 │C−8 │C−9 │
│メタル不活性化剤名 │MC−7 │MC−8 │
├─────────────────┴─────┴─────┤
│<転化率(質量%)> │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│触媒/油 │8 │8 │
│平均メタル担持量:Ni/V(ppm)│ │ │
│2500/5000 │67.52│67.21│
│5000/10000 │65.82│65.56│
├─────────────────┴─────┴─────┤
│<選択性(質量%)> │
├─────────────────────────────┤
│平均メタル担持量:Ni/V=2500/5000(ppm) │
│平均スチーム処理時間:20時間 │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.13 │0.13 │
│ C1〜2 │0.88 │0.87 │
│ LPG │10.82│10.79│
│ GASO │42.35│42.41│
│ LCO │23.21│22.93│
│ HCO+ │17.38│17.68│
│ COKE │5.23 │5.19 │
│ RON │88.78│88.79│
├─────────────────┴─────┴─────┤
│平均メタル担持量:Ni/V=5000/10000(ppm)│
│平均スチーム処理時間:40時間 │
├─────────────────┬─────┬─────┤
│転化率(質量%) │60.00│60.00│
│各成分の収率(質量%) │ │ │
│ H 2 │0.23 │0.22 │
│ C1〜2 │0.91 │0.92 │
│ LPG │10.90│11.12│
│ GASO │42.21│42.34│
│ LCO │23.12│23.46│
│ HCO+ │16.62│16.12│
│ COKE │6.01 │5.82 │
│ RON │89.34│89.45│
└─────────────────┴─────┴─────┘
【0085】
【発明の効果】
以上のように、本発明の触媒は、水素,コーク選択性を低く抑え、オクタン価を下げずにガソリン,LCO留分を高収率で得ることができることに加え、これらの性能を長期間、高水準に維持することができ、FCC触媒のメタル耐久寿命を大幅(基準触媒Aの3倍以上)に向上させることができる(現在の原料油の3倍以上もの量の金属を含む原料油を処理する場合において、現在の触媒すなわち基準触媒Aと同等の性能を得ることができる)。
また、この触媒を使用する本発明の方法は、低品質の重質炭化水素油を、低コストでFCC分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 MC−1(Mn−Al−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図2】 MC−2(Ca−Al−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図3】 MC−3(Sr−Al−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図4】 MC−4(Ba−Al−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図5】 MC−7(Ca−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図6】 MC−8(ホタテ貝殻Ca−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図7】 MC−9(牡蠣貝殻Ca−CO 3 )のXRDパターンを示す図である。
【図8】 ハイドロタルサイトのXRDパターンを示す図である。
Claims (3)
- 平均粒子径が0.001〜30μmの炭酸カルシウムが、アルミナマトリックス中に乾燥基準で30〜70質量%分散し、平均粒子径が50〜90μm、嵩密度が0.3〜1.2g/ml、吸油量が0.1cc/g以上である触媒Cと、
結晶性アルミノシリケートゼオライトを無機酸化物マトリックスに均一に分散してなる基準触媒Aとを
含んでなることを特徴とする重質炭化水素油の流動接触分解用触媒。 - 前記基準触媒Aと前記触媒Cとの重量比が99/1〜90/10であることを特徴とする請求項1記載の重質炭化水素油の流動接触分解用触媒。
- 請求項1または2記載の流動接触分解用触媒を使用することを特徴とする重質炭化水素油の流動接触分解方法。
Priority Applications (11)
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