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JP7710352B2 - Zeolite, method for producing said zeolite, and catalyst containing said zeolite - Google Patents
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JP7710352B2 - Zeolite, method for producing said zeolite, and catalyst containing said zeolite - Google Patents

Zeolite, method for producing said zeolite, and catalyst containing said zeolite

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JP7710352B2 JP2021167398A JP2021167398A JP7710352B2 JP 7710352 B2 JP7710352 B2 JP 7710352B2 JP 2021167398 A JP2021167398 A JP 2021167398A JP 2021167398 A JP2021167398 A JP 2021167398A JP 7710352 B2 JP7710352 B2 JP 7710352B2
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Description

本発明は、石油精製やペトロケミカル分野に用いる触媒の構成成分や吸着剤に用いて好適なゼオライトおよびその製造方法、ならびにそのゼオライトを用いた触媒に関する。 The present invention relates to a zeolite suitable for use as a catalyst component or adsorbent in the oil refining and petrochemical fields, a method for producing the same, and a catalyst using the zeolite.

近年の石油精製業界では、残渣油などの重質炭化水素油を接触分解の原料油として用いるケースが増加している。特に、残渣油などの重質炭化水素油の接触分解に使用して、バナジウムやニッケルに対する耐メタル性もあり、残渣油の分解能に優れ、水素、コークなどの生成量が少なく、ガソリンや灯軽油留分(LCO)の収率の高い触媒が求められている。 In recent years, the oil refining industry has seen an increase in the use of heavy hydrocarbon oils such as residual oil as feedstock for catalytic cracking. In particular, there is a demand for catalysts that can be used in the catalytic cracking of heavy hydrocarbon oils such as residual oil, that have metal resistance to vanadium and nickel, are excellent at decomposing residual oil, produce less hydrogen and coke, and produce a high yield of gasoline and kerosene fraction (LCO).

これらの問題については、プロセス面からの改良や流動接触分解触媒(以下、単にFCC触媒ともいう)の開発によりある程度解決策が提案されている。 Solutions to these problems have been proposed to some extent through process improvements and the development of fluid catalytic cracking catalysts (hereinafter simply referred to as FCC catalysts).

特許文献1には、フォージャサイト型ゼオライトのケイバン比が6以上であり、NaO量を0.5重量%以下範囲にて、骨格内(4配位)アルミニウム原子の数が25以上であることを特徴とする接触分解触媒が開示されている。特許文献1に開示された接触分解触媒は、高温のスチーム処理を受けても結晶構造が安定であり、ゼオライトのもつ本質的な接触分解反応活性が損なわれることがなく、耐水熱性に優れていることが報告されている。 Patent Document 1 discloses a catalytic cracking catalyst characterized in that the silica-alumina ratio of faujasite-type zeolite is 6 or more, the amount of Na 2 O is in the range of 0.5 wt % or less, and the number of aluminum atoms (four-coordinated) in the framework is 25 or more. It is reported that the catalytic cracking catalyst disclosed in Patent Document 1 has a stable crystal structure even when subjected to high-temperature steam treatment, does not lose the essential catalytic cracking reaction activity of zeolite, and has excellent hydrothermal resistance.

また、特許文献2には、細孔直径3.5~5nmの範囲の細孔容積が制御された超安定Y型ゼオライト(USYゼオライト)が開示されている。特許文献2に記載された超安定Y型ゼオライトは、単位格子定数(UD)が24.55Å以下、SiO/Al(モル比)が8以上、比表面積が400~900m/g、結晶度が95%以上であり、軽油、残油などの炭化水素油の水素化分解に使用できることが報告されている。 Patent Document 2 discloses ultrastable Y-type zeolite (USY zeolite) in which the pore volume is controlled to a pore diameter range of 3.5 to 5 nm. It is reported that the ultrastable Y-type zeolite described in Patent Document 2 has a unit lattice constant (UD) of 24.55 Å or less, a SiO 2 /Al 2 O 3 (molar ratio) of 8 or more, a specific surface area of 400 to 900 m 2 /g, and a crystallinity of 95% or more, and can be used for hydrocracking of hydrocarbon oils such as diesel and residual oil.

さらに、特許文献3には、脱アルミニウム処理Y型ゼオライトの骨格構造へアルミニウムが再挿入されたY型ゼオライトが開示されている。特許文献3に開示されたY型ゼオライトは、単位格子定数(UD)が24.25~24.60Å、一定の結晶化度や比表面積、細孔径を有し、骨格内(4配位)アルミニウム原子の割合が60%以上であることを特徴とし、優れた性能を示すことが報告されている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a Y-type zeolite in which aluminum has been reinserted into the framework structure of dealuminated Y-type zeolite. The Y-type zeolite disclosed in Patent Document 3 is characterized by a unit lattice constant (UD) of 24.25 to 24.60 Å, a certain degree of crystallinity, specific surface area, and pore size, and a proportion of aluminum atoms (four-coordinated) in the framework of 60% or more, and is reported to exhibit excellent performance.

特許文献4には、高芳香族炭化水素油原料を、水素化分解触媒と接触させて、高オクタン価のガソリン留分を得る高オクタン価ガソリン留分の製造方法が開示されている。特許文献4に開示された水素化分解触媒は、耐火性担体に特定の超安定Y型ゼオライトを含む担体を用いる触媒であり、UYSゼオライトの単位格子定数(UD)が24.40Å以下、SiO/Al(モル比)が25以上、結晶度が50%以上であることを特徴とする。特許文献4には、UYSゼオライトが水素化分解触媒としてガソリン留分の製造に有効であると報告されている。 Patent Document 4 discloses a method for producing a high octane gasoline fraction by contacting a highly aromatic hydrocarbon oil feedstock with a hydrocracking catalyst to obtain a high octane gasoline fraction. The hydrocracking catalyst disclosed in Patent Document 4 is a catalyst using a refractory carrier containing a specific ultrastable Y-type zeolite, and is characterized in that the unit lattice parameter (UD) of the UYS zeolite is 24.40 Å or less, the SiO2 / Al2O3 (molar ratio) is 25 or more, and the crystallinity is 50% or more. Patent Document 4 reports that UYS zeolite is effective as a hydrocracking catalyst for producing a gasoline fraction.

特許文献5には、フォージャサイト型ゼオライト、該フォージャサイト型ゼオライトを含む炭化水素接触分解用触媒が開示されている。特許文献5には、フォージャサイト型ゼオライトのSiO/Al(モル比)が4~8、固体NMRにおける骨格外(6配位)アルミニウムと骨格内(4配位)アルミニウムのピーク面積比が0.4~1.0、格子定数が24.40~24.65Åの範囲にあることを特徴とする接触分解触媒が報告されている。 Patent Document 5 discloses a faujasite-type zeolite and a catalyst for catalytic cracking of hydrocarbons containing the faujasite-type zeolite. Patent Document 5 reports a catalytic cracking catalyst characterized in that the faujasite-type zeolite has a SiO 2 /Al 2 O 3 (molar ratio) of 4 to 8, a peak area ratio of extraframework (six-coordinated) aluminum to intraframework (four-coordinated) aluminum in solid-state NMR of 0.4 to 1.0, and a lattice constant in the range of 24.40 to 24.65 Å.

特開平09-038499号公報Japanese Patent Application Publication No. 09-038499 特開2003-095643号公報JP 2003-095643 A 特開2006-150183号公報JP 2006-150183 A 特開2010-215736号公報JP 2010-215736 A 特開2012-140287号公報JP 2012-140287 A

今後は、さらに残渣油中に含まれる被毒物質であるバナジウムやニッケルの含有量が上がっていく傾向にあり、その状況下においても残渣油の分解活性を保持した流動接触分解触媒が求められている。前記従来の流動接触分解触媒では、十分な活性を得ることができないという課題がある。 In the future, the content of vanadium and nickel, which are poisonous substances contained in residual oil, is expected to increase further, and there is a demand for fluid catalytic cracking catalysts that can maintain residual oil cracking activity even under such circumstances. The problem with the conventional fluid catalytic cracking catalysts mentioned above is that they are unable to achieve sufficient activity.

本発明の目的は、石油精製やペトロケミカル分野に用いる触媒の構成成分や吸着剤に用いて好適なゼオライトおよび該ゼオライトの製造方法並びに該ゼオライトを含む触媒を提供することにある。特に流動接触分解触媒に用いて好適なゼオライトを提供する。 The object of the present invention is to provide a zeolite suitable for use as a catalyst component or adsorbent in the petroleum refining and petrochemical fields, a method for producing said zeolite, and a catalyst containing said zeolite. In particular, the present invention provides a zeolite suitable for use as a fluid catalytic cracking catalyst.

このような技術的背景のもと、発明者らは、重質留分(ボトム)に対する分解性に優れた流動接触分解触媒(以下、単に「FCC触媒」ともいう。)の改善について鋭意研究した結果、特定のフォージャサイト型ゼオライトを含有する流動接触分解触媒は、水熱安定性並びに耐金属被毒性が格段に優れた重質留分(ボトム)分解性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。 In light of this technical background, the inventors conducted extensive research into improving fluid catalytic cracking catalysts (hereinafter simply referred to as "FCC catalysts") that have excellent cracking properties for heavy fractions (bottoms), and discovered that fluid catalytic cracking catalysts containing specific faujasite-type zeolites exhibit heavy fraction (bottoms) cracking properties that are significantly superior in hydrothermal stability and resistance to metal poisoning, leading to the completion of the present invention.

本発明にかかるゼオライトは、
下記(a)~(c)の特徴を有するものである。
(a)フォージャサイト型ゼオライトである。
(b)アルミナの固体NMRで測定した4配位Alのスペクトルのピーク面積(P4Al)と6配位Alのスペクトルのピーク面積(P6Al)とのピーク面積比(P6Al)/(P4Al)が0.20~0.40の範囲にある。
(c)アンモニア昇温脱離法(NH-TPD法)により測定したアンモニア脱離量が、1.0~2.5mmol/gの範囲にある。
The zeolite according to the present invention is
It has the following characteristics (a) to (c).
(a) Faujasite-type zeolite.
(b) The peak area ratio (P 6Al )/(P 4Al ) of the peak area of the spectrum of tetracoordinated Al (P 4Al ) to the peak area of the spectrum of hexacoordinated Al (P 6Al ) measured by solid-state NMR of alumina is in the range of 0.20 to 0.40.
(c) The amount of ammonia desorption measured by ammonia temperature programmed desorption spectrometry (NH 3 -TPD method) is in the range of 1.0 to 2.5 mmol/g.

なお、本発明にかかるゼオライトについては、
(ア)前記フォージャサイト型ゼオライトが、超安定化Y型ゼオライト(USY)であること、
(イ)前記フォージャサイト型ゼオライトは、ゼオライトの格子定数が、24.40~24.60Åの範囲にあること、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
In addition, the zeolite according to the present invention is
(A) the faujasite-type zeolite is ultra-stable Y-type zeolite (USY);
(A) the faujasite-type zeolite has a zeolite lattice constant in the range of 24.40 to 24.60 Å;
This is thought to be a more preferable solution.

また、本発明にかかるゼオライトの製造方法は、上記いずれかのゼオライトを製造する方法であって、
(1)ゼオライトを準備する第一工程と、
(2)前記ゼオライトをアンモニウム塩の存在下で、酸処理した後に固液分離することにより、ゼオライトケーキを得る第二工程と、
(3)前記ゼオライトケーキからゼオライトを得る第三工程と、
を含むものである。
Further, a method for producing a zeolite according to the present invention is a method for producing any one of the above zeolites, comprising the steps of:
(1) a first step of preparing a zeolite;
(2) a second step of treating the zeolite with an acid in the presence of an ammonium salt, followed by solid-liquid separation to obtain a zeolite cake;
(3) a third step of obtaining zeolite from the zeolite cake;
It includes.

また、本発明にかかる触媒は、上記のいずれかのゼオライトを含むものである。 The catalyst according to the present invention contains any of the above zeolites.

以上説明したように、本発明で得られるゼオライトおよびその製造方法によれば、触媒に用いて、特に流動接触分解触媒に用いて、重質留分(ボトム)の分解性に優れ、分解活性が高く、しかも水素、ガスおよびコークの生成が少なく、ガソリンや灯軽油留分が高収率で得られ、水熱安定性並びに耐金属被毒性に優れた流動接触分解触媒を提供することができるようになる。また、本発明のゼオライトは、例えば、石油精製やペトロケミカル分野に用いる触媒の構成成分として、また吸着剤として用いることができる。 As described above, the zeolite obtained by the present invention and the method for producing the same can be used as a catalyst, particularly as a fluid catalytic cracking catalyst, to provide a fluid catalytic cracking catalyst that has excellent cracking ability for heavy fractions (bottoms), high cracking activity, produces little hydrogen, gas, and coke, produces gasoline and kerosene fractions in high yields, and has excellent hydrothermal stability and resistance to metal poisoning. The zeolite of the present invention can also be used as a catalyst component for use in oil refining and the petrochemical field, or as an adsorbent.

本発明のゼオライトは、まず流動接触分解触媒用途に開発した。 The zeolite of the present invention was first developed for use as a fluid catalytic cracking catalyst.

炭化水素の流動接触分解(FCC)触媒としては、多孔性無機酸化物、例えばシリカ-アルミナ、シリカ-ジルコニア、シリカ-マグネシア、さらにはシリカ-粘土をマトリックスとし、これに微細なゼオライトを分散含有せしめた触媒組成物が従来から知られている。しかし、一般にこの種の触媒組成物はゼオライトの細孔がマトリックス成分によって、特にマトリックス中のシリカ成分によって包封化されてしまうおそれがあり、この包封化が生起すると触媒としての性能が著しく低下してしまうおそれがある。 As catalysts for fluid catalytic cracking (FCC) of hydrocarbons, catalytic compositions have been known that use a porous inorganic oxide, such as silica-alumina, silica-zirconia, silica-magnesia, or even silica-clay, as a matrix in which fine zeolite is dispersed. However, in general, with this type of catalytic composition, there is a risk that the pores of the zeolite will be encapsulated by the matrix components, particularly the silica components in the matrix, and if this encapsulation occurs, there is a risk that the performance of the catalyst will be significantly reduced.

<ゼオライト>
本発明はマトリックス中に分散せしめられるゼオライトにより、分解活性、ガソリン選択性、水熱安定性並びに耐金属被毒性に優れた流動接触分解触媒を提供する。すなわち、本発明に係るFCC触媒は、特定のフォージャサイト型ゼオライトを分散状態で含有する。
<Zeolite>
The present invention provides a fluid catalytic cracking catalyst having excellent cracking activity, gasoline selectivity, hydrothermal stability and metal poisoning resistance by using zeolite dispersed in a matrix. That is, the FCC catalyst of the present invention contains a specific faujasite-type zeolite in a dispersed state.

本発明に用いるゼオライトとしては、フォージャサイト型ゼオライトであり、特に超安定化Y型ゼオライト(USY)は、耐水熱安定性に優れているので好適である。 The zeolite used in the present invention is a faujasite-type zeolite, and ultra-stable Y-type zeolite (USY) is particularly suitable because of its excellent hydrothermal resistance.

本発明のUSYゼオライトは、骨格中に4配位Al原子とともに、特定の割合で6配位Al原子を含む。このような、4配位Al原子、6配位Al原子の割合を本発明者らは、固体NMRを用いたピーク面積の比率で定義する。 The USY zeolite of the present invention contains a specific ratio of 6-coordinated Al atoms in addition to 4-coordinated Al atoms in the framework. The inventors define the ratio of such 4-coordinated Al atoms and 6-coordinated Al atoms as the ratio of peak areas using solid-state NMR.

すなわち、本発明のUSYゼオライト中のアルミナの固体NMRで測定した4配位Alのスペクトルのピーク面積(P4Al)と6配位Alのスペクトルのピーク面積(P6Al)とのピーク面積比(P6Al)/(P4Al)が0.20~0.40の範囲にあることを必要とする。ピーク面積比が前記比率の下限よりも小さいと、耐メタル性や耐水熱性が不充分となる場合があり、ピーク面積比が上記上限を超えると4配位Al(骨格中のAl原子)が少ないことを意味し、活性が不充分となる場合がある。 That is, the peak area ratio ( P6Al )/(P4Al) of the peak area of the spectrum of tetracoordinated Al (P4Al) to the peak area of the spectrum of hexacoordinated Al ( P6Al ) measured by solid-state NMR of the alumina in the USY zeolite of the present invention must be in the range of 0.20 to 0.40. If the peak area ratio is smaller than the lower limit of the ratio, the metal resistance and hydrothermal resistance may be insufficient, whereas if the peak area ratio exceeds the upper limit, this means that there is a small amount of tetracoordinated Al (Al atoms in the framework), and the activity may be insufficient.

本発明でゼオライト中に存在するアルミニウムの配位状態は、固体高分解能NMR(Nuclear Magnetic Resonance)装置(アジレント社製:VNS-600)を用いた。27Al MAS(Magic Angle Spinning)NMRスペクトル測定は、共鳴周波数156.29MHz、スピン速度20kHz、待ち時間0.1sec、積算回数128回の条件で室温にて測定した。なお、測定前にNHCl飽和水蒸気を含むデシケーター内に24時間以上置き、水を十分に吸着させた。また、外部標準として硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO・9HO)を用いた。 In the present invention, the coordination state of aluminum present in the zeolite was measured using a solid-state high-resolution NMR (Nuclear Magnetic Resonance) device (Agilent: VNS-600). 27Al MAS (Magic Angle Spinning) NMR spectrum measurement was performed at room temperature under the conditions of a resonance frequency of 156.29 MHz, a spin speed of 20 kHz, a waiting time of 0.1 sec, and an accumulation number of 128 times. Note that before the measurement, the sample was placed in a desiccator containing NH 4 Cl saturated water vapor for 24 hours or more to allow sufficient water adsorption. In addition, aluminum nitrate nonahydrate (Al(NO 3 ) 3.9H 2 O) was used as an external standard.

ゼオライトの組成分析は、蛍光X線分析装置 (PHILIPS社製:MagiX PRO)を用いて、ガラスビード法で測定した。
ゼオライトの格子定数の測定は、粉末X線回折装置(リガク社製:RINT-2100)を使用した。Cu-Kα線を用いて、格子定数の算出は管電圧30kV、管電流14mAの条件で行った。本発明のUSYゼオライトの格子定数は、24.40~24.60Åの範囲にあることが好ましい。この範囲の格子定数であれば、固体酸量が多く、活性も高い。格子定数が高すぎると耐水熱性、耐メタル性等が不充分となる場合があり、格子定数が低すぎると固体酸量が少なくなり、活性が不充分となる場合がある。
The composition of the zeolite was analyzed by a glass bead method using a fluorescent X-ray analyzer (MagiX PRO, manufactured by PHILIPS).
The lattice constant of the zeolite was measured using a powder X-ray diffractometer (Rigaku Corporation: RINT-2100). Using Cu-Kα radiation, the lattice constant was calculated under conditions of a tube voltage of 30 kV and a tube current of 14 mA. The lattice constant of the USY zeolite of the present invention is preferably in the range of 24.40 to 24.60 Å. If the lattice constant is in this range, the solid acid amount is large and the activity is high. If the lattice constant is too high, the hydrothermal resistance, metal resistance, etc. may be insufficient, and if the lattice constant is too low, the solid acid amount may be small and the activity may be insufficient.

比表面積の測定は、不活性ガス雰囲気下にて500℃で1時間の前処理を実施した試料粉末について、マウンテック社製MacSorb-1220を用いてNの吸着量及び脱離量を測定した。得られたNの脱離量から、BET1点法に基づいて比表面積を算出した。 The specific surface area was measured by measuring the amount of adsorption and desorption of N2 on a sample powder that had been pretreated at 500°C for 1 hour in an inert gas atmosphere using MacSorb-1220 manufactured by Mountech Co., Ltd. The specific surface area was calculated from the amount of desorption of N2 obtained based on the BET single point method.

アンモニア脱離量は、アンモニア昇温脱離法(NH-TPD法)により測定した。即ち、マイクロトラックベル社製BELCAT-B(登録商標)を使用し、測定セル中に試料0.2gを入れ、500℃で1時間排気処理を行い、その後温度を100℃にし、100℃にて0.5時間アンモニアガスを導入して吸着した。次いで、100℃にて0.5時間再度排気処理を行なった後、毎分50mlのHeガス流通下、100℃から毎分10℃で700℃まで昇温しながら温度上昇にともなって脱離するアンモニア量を計測した。アンモニア脱離量は、1.0~2.5mmol/gの範囲にある必要がある。アンモニア脱離量が下限未満であると分解活性が不充分であり、一方、上限を超えるとコーク生成量が増加し、ガソリン選択性が低下する場合がある。 The amount of ammonia desorption was measured by ammonia temperature programmed desorption method (NH 3 -TPD method). That is, using BELCAT-B (registered trademark) manufactured by Microtrackbell, 0.2 g of sample was placed in a measurement cell, and exhaust treatment was performed at 500°C for 1 hour, after which the temperature was increased to 100°C, and ammonia gas was introduced and adsorbed at 100°C for 0.5 hours. Next, exhaust treatment was performed again at 100°C for 0.5 hours, and then the amount of ammonia desorbed with the increase in temperature was measured while increasing the temperature from 100°C to 700°C at 10°C per minute under a flow of He gas at 50 ml per minute. The amount of ammonia desorption must be in the range of 1.0 to 2.5 mmol/g. If the amount of ammonia desorption is less than the lower limit, the cracking activity is insufficient, while if it exceeds the upper limit, the amount of coke produced increases and gasoline selectivity may decrease.

本発明のゼオライトは、上記の流動接触分解用途以外に、例えば、石油精製やペトロケミカル分野の接触分解や水素化処理などに用いる触媒の構成成分として、また分子篩や気相又は液相中で有機物質などを分離する吸着剤として用いることができる。 In addition to the above-mentioned fluid catalytic cracking applications, the zeolite of the present invention can be used, for example, as a catalyst component for catalytic cracking and hydrotreating in the petroleum refining and petrochemical fields, as a molecular sieve, or as an adsorbent for separating organic substances in the gas or liquid phase.

<ゼオライトの製造方法>
(1)ゼオライトを準備する第一工程
NaY型ゼオライトとしては、従来公知のNaY型ゼオライトを用いることができる。本発明で用いるNaY型ゼオライトのSiO/Alモル比は3~6、さらには4~6の範囲にあることが好ましい。
<Method of manufacturing zeolite>
(1) First step of preparing zeolite As the NaY type zeolite, a conventionally known NaY type zeolite can be used. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the NaY type zeolite used in the present invention is preferably in the range of 3 to 6, more preferably 4 to 6.

アンモニウムイオン交換は、アンモニウム塩水溶液にNaY型ゼオライトを分散させ、NHY型ゼオライトを得る。従来公知の方法でイオン交換できる。アンモニウム塩の使用量はNaY型ゼオライト(NaO・Al・nSiO:nはSiO/Alモル比)1モルに対して0.6~3モル、さらには1~2モル使用することが好ましい。アンモニウム塩の使用量が少ないと、所定のイオン交換率が達成できず、Na残存量が多くなるために、次工程以降にてNHY型ゼオライトの結晶性が大きく低下する場合がある。イオン交換時の温度は特に制限はないが、常温~100℃、さらには50~95℃の範囲にあることが好ましい。 Ammonium ion exchange is performed by dispersing NaY zeolite in an aqueous ammonium salt solution to obtain NH 4 Y zeolite. Ion exchange can be performed by a conventional method. The amount of ammonium salt used is preferably 0.6 to 3 moles, more preferably 1 to 2 moles, per mole of NaY zeolite (Na 2 O.Al 2 O 3.nSiO 2 : n is the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio). If the amount of ammonium salt used is small, the desired ion exchange rate cannot be achieved, and the amount of Na remaining increases, which may significantly reduce the crystallinity of NH 4 Y zeolite in the next step or later. There is no particular limit to the temperature during ion exchange, but it is preferably in the range of room temperature to 100°C, more preferably 50 to 95°C.

NHY型ゼオライトは、従来公知の方法で550~750℃で加熱処理することができる。例えば、マッフル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。また、加熱時にスチームを供給してもよく、あるいは予め水分を含んだNHY型ゼオライトを用いてもよく、スチームの存在下で加熱処理することで、格子定数を調整できる。 NH 4 Y-type zeolite can be heat-treated at 550 to 750° C. by a conventionally known method. For example, a muffle furnace, a rotary kiln, etc. can be used. Steam may be supplied during heating, or NH 4 Y-type zeolite that has already contained moisture may be used. By heat-treating in the presence of steam, the lattice constant can be adjusted.

(2)ゼオライトをアンモニウム塩の存在下で、酸処理した後に固液分離することにより、ゼオライトケーキを得る第二工程
加熱処理したゼオライトは、骨格外アルミニウムを除去する目的で、温度が40~100℃の範囲で酸溶液処理することができる。この工程における酸溶液は、酸を含む溶液であって、硫酸、塩酸、硝酸といった従来公知の無機酸を含む。また、骨格外アルミニウムを除去できる酸であれば、クエン酸や酢酸等の有機酸を用いてもよい。
(2) A second step of treating the zeolite with an acid in the presence of an ammonium salt, followed by solid-liquid separation to obtain a zeolite cake. The heat-treated zeolite can be treated with an acid solution at a temperature in the range of 40 to 100° C. in order to remove extraskeletal aluminum. The acid solution in this step is a solution containing an acid, and includes conventionally known inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid. In addition, organic acids such as citric acid and acetic acid may be used as long as they are capable of removing extraskeletal aluminum.

この工程における酸溶液には、アンモニウムイオンを含む塩を添加してもよい。このように、アンモニウムイオンが存在する酸溶液を用いて酸処理を行うと、アルミニウムのカウンターカチオンであるNaがより除去されやすくなる。 The acid solution in this step may contain a salt containing ammonium ions. When the acid treatment is carried out using an acid solution containing ammonium ions, Na + , which is a counter cation of aluminum, is more easily removed.

酸処理後の酸溶液とゼオライトは、濾過等の方法で固液分離することでゼオライトケーキを得ることができる。この時に分離したゼオライトには酸溶液に由来する成分が残留することがあるため、分離したゼオライトを再度水に懸濁する、濾布上で温水を掛ける等の洗浄処理を行うことが好ましい。 After the acid treatment, the acid solution and zeolite can be separated into solid and liquid by filtration or other methods to obtain a zeolite cake. Since the separated zeolite may contain residual components derived from the acid solution, it is preferable to perform a washing process such as suspending the separated zeolite again in water or pouring warm water over the filter cloth.

また、濾液中に溶解アルミノシリケートが含まれることから、収率や性能等の観点から、固形分を凝集し、回収してもよい。前記濾液に凝集剤を添加し、濾液から溶解アルミノシリケートを含む沈殿物を得る。回収した溶解アルミノシリケートは、濾過等の方法で固液分離した後、再度水に懸濁する、濾布上で温水を掛ける等の洗浄処理を行うことで溶解アルミノシリケートケーキを得る。また、溶解アルミノシリケートケーキを得る際、シックナーのようなスラリーを濃縮し、沈降する装置を用いてもよい。例えば、実機としてシックナーを用い、凝集剤を添加した濾液を濃縮沈降し、そのままオリバーフィルター等の濾過装置に混合し、洗浄することができる。 In addition, since the filtrate contains dissolved aluminosilicate, the solids may be aggregated and collected from the viewpoint of yield, performance, etc. A flocculant is added to the filtrate, and a precipitate containing dissolved aluminosilicate is obtained from the filtrate. The collected dissolved aluminosilicate is subjected to solid-liquid separation by a method such as filtration, and then suspended again in water or washed by pouring hot water over the filter cloth to obtain a dissolved aluminosilicate cake. In addition, when obtaining the dissolved aluminosilicate cake, a device for concentrating and settling a slurry such as a thickener may be used. For example, a thickener may be used as the actual device, and the filtrate to which a flocculant has been added is concentrated and settled, and the concentrated and settled filtrate can be mixed as is in a filtration device such as an Oliver filter and washed.

凝集剤はポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸第二鉄等の無機凝集剤、ポリアクリル酸エステル系やポリアクリルアミド系等の有機高分子凝集剤が好ましく、両者を組み合わせて使用しても良い。有機高分子凝集剤は、カチオン性やアニオン性、ノニオン性、両性の少なくとも1種類以上用いることができる。 The flocculant is preferably an inorganic flocculant such as polyaluminum chloride or polyferric sulfate, or an organic polymer flocculant such as a polyacrylic acid ester or polyacrylamide, or a combination of the two may be used. At least one of the following organic polymer flocculants may be used: cationic, anionic, nonionic, or amphoteric.

(3)前記ゼオライトケーキからゼオライトを得る第三工程
前記ゼオライトケーキは、温度80℃以上、400℃以下の範囲で乾燥させて、ゼオライトを得ることができる。さらに、必要に応じてこのゼオライトを大気雰囲気下において、温度400℃以上、900℃以下の範囲で焼成してもよい。
(3) A third step of obtaining zeolite from the zeolite cake The zeolite cake can be dried at a temperature in the range of 80° C. to 400° C. to obtain zeolite. Furthermore, the zeolite may be calcined at a temperature in the range of 400° C. to 900° C. in the air as required.

本発明のゼオライトを含む触媒として、流動接触分解触媒を例に説明する。
― 流動接触分解触媒 -
本発明に係る流動接触分解触媒は、シリカまたはアルミナを含むバインダー成分と上記で調製したゼオライト(以下、単にゼオライトともいう。)とを含むマトリックスと、活性アルミナおよび金属捕捉剤から選ばれた少なくとも1種を含む添加物と、を含むものであり、さらに希土類金属酸化物を含んでもよい。これらのゼオライトは通常の接触分解触媒に使用される場合と同様に、水素、アンモニウムおよび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される。
A fluid catalytic cracking catalyst will be taken as an example of the catalyst containing the zeolite of the present invention.
- Fluid catalytic cracking catalyst -
The fluid catalytic cracking catalyst according to the present invention comprises a matrix containing a binder component containing silica or alumina and the above-prepared zeolite (hereinafter also simply referred to as zeolite), and an additive containing at least one selected from activated alumina and a metal capture agent, and may further contain a rare earth metal oxide. These zeolites are used in a form ion-exchanged with a cation selected from hydrogen, ammonium and polyvalent metals, as in the case of being used in ordinary catalytic cracking catalysts.

本発明における希土類金属酸化物の前駆体としては、一般に市販されている希土類金属の炭酸塩、塩酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩等を使用することができる。 As the precursor of the rare earth metal oxide in the present invention, commercially available rare earth metal carbonates, hydrochlorides, nitrates, oxalates, etc. can be used.

本発明に係る流動接触分解触媒は、通常の接触分解触媒と同様に多孔性無機酸化物マトリックスが使用される。多孔性無機酸化物マトリックスには、珪酸ナトリウム等のケイ酸塩やシリカゾルなどのシリカ系バインダーや塩基性塩化アルミニウム、アルミナゾル、アルミナゲルなどのアルミナ系バインダーを用いることができる。また、添加物として、カオリン、ハロイサイト、モンモリロナイトなどの粘土鉱物、活性アルミナ、シリカ―アルミナ、シリカ―マグネシア、アルミナ―マグネシア、シリカ―マグネシア―アルミナなどの固体酸を有するマトリックス、二酸化マンガン、カルシウムアルミネート、水酸化アルミニウム、希土類金属酸化物(例えば、炭酸ランタンなど)などの金属捕捉剤などを併用して含有することができる。 The fluid catalytic cracking catalyst according to the present invention uses a porous inorganic oxide matrix, as in the case of a normal catalytic cracking catalyst. For the porous inorganic oxide matrix, silicate such as sodium silicate, silica-based binders such as silica sol, and alumina-based binders such as basic aluminum chloride, alumina sol, and alumina gel can be used. In addition, as additives, clay minerals such as kaolin, halloysite, and montmorillonite, matrices having solid acids such as activated alumina, silica-alumina, silica-magnesia, alumina-magnesia, and silica-magnesia-alumina, and metal capture agents such as manganese dioxide, calcium aluminate, aluminum hydroxide, and rare earth metal oxides (e.g., lanthanum carbonate) can be used in combination.

本発明の流動接触分解触媒は、前記ゼオライトと好ましくは前記希土類金属酸化物とが前記多孔性無機酸化物マトリックス中に分散してなることを特徴とするものである。該流動接触分解触媒では、前述のゼオライトは触媒基準で好ましくは、5~50質量%、さらに好ましくは10~40質量%の範囲で含有するものである。また、前述の希土類金属酸化物を含む場合には触媒基準で酸化物換算(RE)としては0.5質量%以上、好ましくは0.8質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上含有し、最大で20質量%以下、好ましくは18質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下の範囲で含有し、前述の多孔性無機酸化物マトリックス中に均一に分散していることが望ましい。 The fluid catalytic cracking catalyst of the present invention is characterized in that the zeolite and preferably the rare earth metal oxide are dispersed in the porous inorganic oxide matrix. In the fluid catalytic cracking catalyst, the zeolite is preferably contained in an amount of 5 to 50 mass%, more preferably 10 to 40 mass%, based on the catalyst. When the rare earth metal oxide is contained, it is preferably contained in an amount of 0.5 mass% or more, preferably 0.8 mass% or more, more preferably 1.0 mass% or more, calculated as oxide (RE 2 O 3 ) based on the catalyst, and is preferably contained in an amount of up to 20 mass%, preferably up to 18 mass%, more preferably up to 15 mass%, and is uniformly dispersed in the porous inorganic oxide matrix.

該ゼオライトの含有量が5質量%未満では、得られる触媒の分解活性が低くなることがあり、一方、50質量%より多い場合には分解活性が高すぎて水素、ガスおよびコークの生成が増加するためにガソリン収率が低くなることがある。また、前記希土類金属酸化物の前駆体の含有量がREとして0.5質量%未満では所望の効果が得られず、一方、20質量%より多い場合には触媒組成物の耐摩耗性(Attr.Res.)が低下することがある。また、該流動接触分解触媒では、前述の多孔性無機酸化物マトリックスを30~90質量%、好ましくは30~85質量%の範囲で含んでいることが望ましい。なお、該触媒組成物の各成分は、合計が100質量%となるようにそれぞれの範囲内で決められる。 If the content of the zeolite is less than 5% by mass, the cracking activity of the resulting catalyst may be low, while if it is more than 50% by mass, the cracking activity may be too high, resulting in increased production of hydrogen, gas, and coke, resulting in a low gasoline yield. If the content of the rare earth metal oxide precursor is less than 0.5% by mass as RE 2 O 3, the desired effect may not be obtained, while if it is more than 20% by mass, the wear resistance (Attr.Res.) of the catalyst composition may decrease. In addition, the fluid catalytic cracking catalyst preferably contains the porous inorganic oxide matrix in the range of 30 to 90% by mass, preferably 30 to 85% by mass. Each component of the catalyst composition is determined within its respective range so that the total is 100% by mass.

― 流動接触分解触媒の製造方法 -
前述の流動接触分解触媒は、その製造方法として、前述の多孔性無機酸化物マトリックス前駆物質である、塩基性塩化アルミニウムに前記ゼオライトを加えて均一に分散させた混合物スラリーを以下の工程で噴霧乾燥および洗浄することによって製造する方法を例に挙げて説明する。シリカ系バインダーを用いた場合、条件が異なることがあるので、その場合は括弧書きで記載することとする。
- Manufacturing method of fluid catalytic cracking catalyst -
The above-mentioned fluid catalytic cracking catalyst is produced by adding the above-mentioned zeolite to basic aluminum chloride, which is the above-mentioned porous inorganic oxide matrix precursor, and dispersing the mixture in a uniform manner, followed by spray drying and washing in the following steps. When a silica-based binder is used, the conditions may be different, and in that case, they will be described in parentheses.

<混合スラリー取得工程>
バインダー成分およびゼオライトを含むマトリックスと、活性アルミナおよび金属捕捉剤から選ばれた少なくとも1種を含む添加物と、を含む混合スラリーを得る工程を混合スラリー取得工程とする。
ここで得られる混合スラリーは、その後の噴霧乾燥工程に適応するために固形分濃度が25~50質量%の範囲で調整することが好ましい。固形分濃度が、25質量%未満では、触媒の嵩密度の低下や耐摩耗性の悪化があり、50質量%超えでは、混合スラリーの粘度上昇により噴霧乾燥が困難になる場合がある。
<Mixed slurry obtaining step>
The step of obtaining a mixed slurry containing a matrix including a binder component and zeolite, and an additive including at least one selected from activated alumina and a metal capture agent is referred to as a mixed slurry obtaining step.
The mixed slurry obtained here is preferably adjusted to have a solid content in the range of 25 to 50% by mass in order to be suitable for the subsequent spray drying step. If the solid content is less than 25% by mass, the bulk density of the catalyst decreases and the abrasion resistance deteriorates, whereas if it exceeds 50% by mass, the viscosity of the mixed slurry increases, making spray drying difficult.

<前駆体取得工程>
前記混合スラリー取得工程で得られた混合スラリーを噴霧乾燥することにより流動接触分解触媒の前駆体を得る工程を前駆体取得工程とする。
本工程での噴霧乾燥の条件は、スプレー出口温度が200~250℃(シリカ系バインダーを用いたときは、出口温度は155~215℃)の範囲であることが好ましい。出口温度が、200℃未満では触媒を洗浄した後に粒子形状を保つことが困難となり、耐摩耗性が悪化し、一方、250℃超えでは洗浄した後の粒子形状は保てるものの、乾燥速度が速くなるため触媒粒子に割れなどが発生しやすくなり、かえって耐摩耗性が悪化する場合がある。
<Precursor acquisition process>
The step of obtaining a precursor of a fluid catalytic cracking catalyst by spray-drying the mixed slurry obtained in the mixed slurry obtaining step is referred to as a precursor obtaining step.
The conditions for spray drying in this step are preferably a spray outlet temperature in the range of 200 to 250° C. (when a silica-based binder is used, the outlet temperature is 155 to 215° C.) If the outlet temperature is less than 200° C., it becomes difficult to maintain the particle shape of the catalyst after washing, and the abrasion resistance deteriorates, while if the outlet temperature exceeds 250° C., although the particle shape after washing can be maintained, the drying speed becomes faster, making the catalyst particles more susceptible to cracking, and the abrasion resistance may worsen instead.

<洗浄ケーキ1取得工程>
前記前駆体取得工程で得られた流動接触分解触媒の前駆体を、pH5.5~7.5の範囲(シリカ系バインダーを用いたときは、pHは2.5~3.5)、40~70℃の水溶液に懸濁させた後、濾別を行い、必要に応じて、さらに温水洗浄して濾別を行い、洗浄ケーキ1を得る工程を洗浄ケーキ1取得工程とする。
本工程で懸濁時に用いる水溶液には、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウムのナトリウム塩を含む水溶液であることが好ましく、水溶液のpHが所望の範囲内になるように調整して用いることが好ましい。また、水酸化ナトリウムの場合は、硫酸アンモニウムを同時に用いることが好ましい。
<Process for obtaining washed cake 1>
The fluid catalytic cracking catalyst precursor obtained in the precursor obtaining step is suspended in an aqueous solution having a pH in the range of 5.5 to 7.5 (when a silica-based binder is used, the pH is 2.5 to 3.5) at 40 to 70° C., and then filtered. If necessary, the resulting mixture is further washed with hot water and filtered to obtain a washed cake 1. This process is referred to as a washed cake 1 obtaining step.
The aqueous solution used for the suspension in this step is preferably an aqueous solution containing a sodium salt such as sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, or sodium hydroxide, and is preferably used after adjusting the pH of the aqueous solution to be within a desired range. In addition, in the case of sodium hydroxide, it is preferable to use ammonium sulfate simultaneously.

水溶液の温度は、40℃より低いと、バインダー成分由来の残存塩素量が増加するため流動接触分解装置を腐食する可能性が高くなり、一方、70℃より高いとバインダー成分の加水分解が起こりやすくなり、耐摩耗性が悪化する場合がある。(シリカ系バインダーを用いたときは、洗浄時の水溶液の温度は特に限定する必要はないが、50~70℃の範囲で行うことが好ましい。) If the temperature of the aqueous solution is lower than 40°C, the amount of residual chlorine derived from the binder component increases, which may corrode the fluid catalytic cracking unit, while if it is higher than 70°C, hydrolysis of the binder component may occur more easily, which may worsen the wear resistance. (When using a silica-based binder, the temperature of the aqueous solution during washing does not need to be particularly limited, but it is preferable to wash in the range of 50 to 70°C.)

さらに、洗浄時の前駆体の固形分と水溶液との割合は、溶解性不純物やろ過性の観点から質量比で固形分/水溶液=1/3~1/15の範囲で行うことが好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of soluble impurities and filterability, it is preferable that the ratio of the solid content of the precursor to the aqueous solution during washing is in the range of solid content/aqueous solution = 1/3 to 1/15 by mass.

<洗浄ケーキ2取得工程>
前記洗浄ケーキ1取得工程で得られた洗浄ケーキ1を、乾燥して洗浄ケーキ2を得る工程を洗浄ケーキ2取得工程とする。乾燥前に、水中に懸濁させた後、必要に応じて、希土類元素のRE前駆体を含む水溶液を添加・撹拌し、濾別を行いさらに温水洗浄することが好ましい。
<Process for obtaining washed cake 2>
The step of obtaining a washed cake 2 is a step of drying the washed cake 1 obtained in the step of obtaining a washed cake 1 to obtain a washed cake 2. Before drying, it is preferable to suspend the washed cake 1 in water, add an aqueous solution containing a RE2O3 precursor of a rare earth element as necessary, stir the suspension, filter, and further wash the suspension with hot water.

<加熱乾燥工程>
前記洗浄ケーキ2取得工程で得られた洗浄ケーキ2を、80~600℃の温度範囲で乾燥機やマッフル炉、ロータリーキルン等、一般的な方法で加熱することにより本発明の流動接触分解触媒を得る工程を加熱乾燥工程とする。また、空気や水蒸気等、任意の条件で実施してもよい。80℃未満では乾燥が不十分となり使用時の触媒の物性や性能が悪化するおそれがあり、一方、600℃を超えると活性成分の凝集等により性能が低下するおそれがある。
<Heat drying process>
The step of obtaining the fluid catalytic cracking catalyst of the present invention by heating the washed cake 2 obtained in the washed cake 2 obtaining step in a temperature range of 80 to 600°C by a general method such as a dryer, a muffle furnace, or a rotary kiln is referred to as the heat drying step. The heat drying step may be performed under any conditions such as air or steam. If the temperature is less than 80°C, the drying may be insufficient, and the physical properties and performance of the catalyst during use may be deteriorated, whereas if the temperature exceeds 600°C, the performance may be reduced due to aggregation of the active components.

本発明の流動接触分解触媒は、従来の炭化水素油流動接触分解法に使用でき、従来の流動接触分解条件が採用可能である。また、本発明の触媒組成物は、任意の従来の炭化水素油供給原料油の流動接触分解に使用できるが、耐水熱性に優れており、特にニッケルやバナジウムなどを含む重質炭化水素油の流動接触分解に好適に使用される。 The fluid catalytic cracking catalyst of the present invention can be used in conventional fluid catalytic cracking of hydrocarbon oils, and conventional fluid catalytic cracking conditions can be adopted. In addition, the catalyst composition of the present invention can be used in the fluid catalytic cracking of any conventional hydrocarbon oil feedstock oil, but has excellent hydrothermal resistance and is particularly suitable for use in the fluid catalytic cracking of heavy hydrocarbon oils containing nickel, vanadium, etc.

本発明のゼオライトは上記の流動接触分解触媒のほか、水素化分解、異性化などの石油精製用の触媒、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の石油化学合成用の触媒、ファインケミカルズ合成用の触媒としても好適に用いることができる。 The zeolite of the present invention can be suitably used not only as the above-mentioned fluid catalytic cracking catalyst, but also as a catalyst for oil refining such as hydrocracking and isomerization, a catalyst for the petrochemical synthesis of xylene, ethylbenzene, cumene, etc., and a catalyst for the synthesis of fine chemicals.

以下に実施例を示し、本例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(実施例1)
・超安定化Y型のゼオライトNo.1の調製
NaY型ゼオライトとして、SiO/Al(モル比)が5.2、格子定数が2.466nm、比表面積が720m/g、Naの含有量がNaO換算で13.0質量%のものを用いた。NaY型ゼオライト50.0kgを60℃の温水500Lに加え、さらに硫酸アンモニウム14.0kgを加えて懸濁液を得た。この懸濁液を70℃で1時間撹拌し、濾過した。濾過により得られた固体を60℃の温水で洗浄した。次いで、この固体を60℃の温水500Lに硫酸アンモニウム14.0kgを溶解した硫酸アンモニウム溶液で洗浄し、さらに、60℃の水500Lで洗浄し、洗浄ケーキを得た。得られた洗浄ケーキを130℃で20時間乾燥して、NaY型ゼオライトに含まれるNaの約65質量%がアンモニウムイオン(NH )でイオン交換したY型ゼオライト(NHY)を得た。このNHY型ゼオライトのNa含有量はNaO換算で4.5質量%であった(第一工程)。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
- Preparation of ultra-stabilized Y-type zeolite No. 1 As the NaY-type zeolite, one having a SiO 2 /Al 2 O 3 (molar ratio) of 5.2, a lattice constant of 2.466 nm, a specific surface area of 720 m 2 /g, and a Na content of 13.0 mass% in terms of Na 2 O was used. 50.0 kg of NaY-type zeolite was added to 500 L of hot water at 60 ° C., and 14.0 kg of ammonium sulfate was further added to obtain a suspension. This suspension was stirred at 70 ° C. for 1 hour and filtered. The solid obtained by filtration was washed with hot water at 60 ° C. Next, this solid was washed with an ammonium sulfate solution in which 14.0 kg of ammonium sulfate was dissolved in 500 L of hot water at 60 ° C., and further washed with 500 L of water at 60 ° C. to obtain a washed cake. The washed cake was dried at 130° C. for 20 hours to obtain Y-type zeolite (NH 4 Y) in which about 65% by mass of the Na contained in the NaY-type zeolite was ion-exchanged with ammonium ions (NH 4 + ). The Na content of this NH 4 Y-type zeolite was 4.5% by mass in terms of Na 2 O (first step).

このNHY型ゼオライト40kgを、飽和水蒸気雰囲気中にて670℃で1時間焼成した。得られた焼成粉末を60℃の温水400Lに加え、25%の硫酸でpH2.5~4.5に調整し、次いで硫酸アンモニウム49.0kgを加え、90℃で1時間撹拌した。得られたスラリーを濾過し、次いで60℃の温水200Lで洗浄し、洗浄ケーキ(1)を得た(第二工程)。
得られた洗浄ケーキ(1)を60℃の温水400Lに加え、60℃で10分間撹拌した。得られたスラリーを濾過し、次いで60℃の温水200Lで洗浄し、洗浄ケーキ(2)を得た。次いで、洗浄ケーキ(2)を130℃で20時間乾燥して、超安定化Y型(以下、「USY」という)のゼオライトNo.1を得た(第三工程)。USYのゼオライトNo.1の性状を表1に示す。
本実施例では、収率向上も意図して凝集剤を使用する工程で行ったが、凝集剤を使用しない場合は、収率の低下は見られるものの、得られるゼオライトの物性は、ほぼ差異がないことを確認している。
40 kg of this NH 4 Y-type zeolite was calcined in a saturated steam atmosphere at 670° C. for 1 hour. The calcined powder obtained was added to 400 L of hot water at 60° C., and the pH was adjusted to 2.5 to 4.5 with 25% sulfuric acid. Then, 49.0 kg of ammonium sulfate was added and stirred for 1 hour at 90° C. The resulting slurry was filtered and then washed with 200 L of hot water at 60° C. to obtain a washed cake (1) (second step).
The obtained washed cake (1) was added to 400 L of hot water at 60° C. and stirred at 60° C. for 10 minutes. The obtained slurry was filtered and then washed with 200 L of hot water at 60° C. to obtain washed cake (2). Next, the washed cake (2) was dried at 130° C. for 20 hours to obtain ultra-stable Y-type (hereinafter referred to as “USY”) zeolite No. 1 (third step). The properties of USY zeolite No. 1 are shown in Table 1.
In this example, a flocculant was used in the process with the intention of improving the yield. However, when a flocculant is not used, a decrease in yield is observed, but it has been confirmed that there is almost no difference in the physical properties of the obtained zeolite.

・流動接触分解触媒No.1の調製
流動接触分解触媒では、USYのゼオライトNo.1をさらに830℃で30分間焼成したものを使用した。
これに、水ガラス(SiO換算で17.5質量%に調整した3号水ガラス)と硫酸(濃度25質量%に調整したもの)を同時に連続的に加えて、12.5質量%のSiOを含むシリカヒドロゾルを調製した。このシリカヒドロゾル4000gに、カオリン891.4g(固形分濃度:85.54質量%)、活性アルミナ粉末580.3g(固形分濃度:84質量%)、硫酸にてpHを3.9に調整したUSYゼオライトスラリー2272.7g(固形分濃度:33質量%)を加え、混合スラリーを調製した。
この混合スラリーを液滴として入口温度が250℃、出口温度が150℃の噴霧乾燥機で噴霧乾燥を行い、平均粒子径が70μmの乾燥粒子を得た。得られた噴霧乾燥粒子を質量で10倍量の温水(60℃)に懸濁し、脱水濾過した。次いで、質量で10倍量の温水(60℃)を掛水した後、さらに懸濁し、希土類金属(セリウムおよびランタンの塩化物を含む)塩化物の水溶液と接触させて、REとして2.0質量%となるようにイオン交換処理した後、ケーキを回収し、雰囲気温度150℃に保持した乾燥機にて10時間乾燥し、流動接触分解触媒No.1を得た。流動接触分解触媒No.1の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. 1 For the fluid catalytic cracking catalyst, USY zeolite No. 1 was further calcined at 830° C. for 30 minutes and used.
Water glass (No. 3 water glass adjusted to 17.5% by mass in terms of SiO 2 ) and sulfuric acid (adjusted to a concentration of 25% by mass) were added simultaneously and continuously to prepare a silica hydrosol containing 12.5% by mass of SiO 2. 891.4 g of kaolin (solid content concentration: 85.54% by mass), 580.3 g of activated alumina powder (solid content concentration: 84% by mass), and 2272.7 g of USY zeolite slurry (solid content concentration: 33% by mass) whose pH was adjusted to 3.9 with sulfuric acid were added to 4000 g of this silica hydrosol to prepare a mixed slurry.
The mixed slurry was made into droplets and spray-dried in a spray dryer with an inlet temperature of 250°C and an outlet temperature of 150°C, to obtain dried particles with an average particle size of 70 μm. The obtained spray-dried particles were suspended in 10 times the amount of hot water (60°C) by mass and dehydrated and filtered. Next, 10 times the amount of hot water (60°C) was poured on the mixture, and the mixture was further suspended and contacted with an aqueous solution of rare earth metal chlorides (including chlorides of cerium and lanthanum) to perform ion exchange treatment so that the RE 2 O 3 content was 2.0 mass%, and then the cake was collected and dried for 10 hours in a dryer maintained at an atmospheric temperature of 150°C to obtain fluid catalytic cracking catalyst No. 1. The catalyst composition and catalyst properties of fluid catalytic cracking catalyst No. 1 are shown in Table 2.

(実施例2)
・超安定化Y型のゼオライトNo.2の調製
実施例1で得られたNHY型ゼオライト40kgを、飽和水蒸気雰囲気中にて590℃で1時間焼成した以外は、実施例1と同様にしてUSYのゼオライトNo.2を得た。USYのゼオライトNo.2の性状を表1に示す。
・流動接触分解触媒No.2の調製
USYゼオライトとしてUSYゼオライトのNo.2を使用した以外は、実施例1と同様にして流動接触分解触媒No.2を得た。流動接触分解触媒No.2の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
Example 2
Preparation of Ultrastable Y-Type Zeolite No. 2 USY zeolite No. 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 40 kg of the NH 4 Y-type zeolite obtained in Example 1 was calcined in a saturated steam atmosphere at 590° C. for 1 hour. The properties of USY zeolite No. 2 are shown in Table 1.
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. 2 Fluid catalytic cracking catalyst No. 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that USY zeolite No. 2 was used as the USY zeolite. The catalyst composition and catalyst properties of fluid catalytic cracking catalyst No. 2 are shown in Table 2.

(実施例3)
・超安定化Y型のゼオライトNo.3の調製
実施例1で得られたNHY型ゼオライト40kgを、飽和水蒸気雰囲気中にて695℃で1時間焼成した以外は、実施例1と同様にしてUSYのゼオライトNo.3を得た。USYのゼオライトNo.3の性状を表1に示す。
・流動接触分解触媒No.3の調製
USYゼオライトとしてUSYのゼオライトNo.3を使用した以外は、実施例1と同様にして流動接触分解触媒No.3を得た。流動接触分解触媒No.3の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
Example 3
Preparation of Ultrastable Y-Type Zeolite No. 3 USY zeolite No. 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 40 kg of the NH 4 Y-type zeolite obtained in Example 1 was calcined in a saturated steam atmosphere at 695° C. for 1 hour. The properties of USY zeolite No. 3 are shown in Table 1.
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. 3 Fluid catalytic cracking catalyst No. 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that USY zeolite No. 3 was used as the USY zeolite. The catalyst composition and catalyst properties of fluid catalytic cracking catalyst No. 3 are shown in Table 2.

(比較例1)
・超安定化Y型のゼオライトのNo.R1の調製
実施例1で得られた洗浄ケーキ(1)を130℃で20時間乾燥してUSYのゼオライトNo.R1を得た。USYのゼオライトNo.R1の性状を表1に示す。
・流動接触分解触媒No.R1の調製
USYゼオライトとしてUSYのゼオライトNo.R1を使用した以外は、実施例1と同様にして流動接触分解触媒No.R1を得た。流動接触分解触媒No.R1の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
(Comparative Example 1)
Preparation of Ultra-stable Y-type Zeolite No. R1 The washed cake (1) obtained in Example 1 was dried at 130° C. for 20 hours to obtain USY Zeolite No. R1. The properties of USY Zeolite No. R1 are shown in Table 1.
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. R1 Fluid catalytic cracking catalyst No. R1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that USY zeolite No. R1 was used as the USY zeolite. The catalyst composition and catalyst properties of fluid catalytic cracking catalyst No. R1 are shown in Table 2.

(比較例2)
・超安定化Y型のゼオライトのNo.R2の調製
実施例1で得られたNHY型ゼオライト40kgを、飽和水蒸気雰囲気中にて500℃で1時間焼成した。得られた焼成粉末を60℃の温水400Lに加え、25%の硫酸でpH2.5~4.5に調整し、次いで硫酸アンモニウム49.0kgを加え、90℃で1時間撹拌した。得られたスラリーを濾過し、次いで60℃の温水200Lで洗浄し、洗浄ケーキ(4)を得た。次いで、洗浄ケーキ(4)を130℃で20時間乾燥して、USYのゼオライトNo.R2を得た。USYのゼオライトNo.R2の性状を表1に示す。
・流動接触分解触媒No.R2の調製
USYゼオライトとしてUSYのゼオライトNo.R2を使用した以外は、実施例1と同様にして流動接触分解触媒No.R2を得た。流動接触分解触媒No.R2の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
(Comparative Example 2)
Preparation of ultra-stable Y-type zeolite No. R2 40 kg of NH 4 Y-type zeolite obtained in Example 1 was calcined at 500°C for 1 hour in a saturated steam atmosphere. The calcined powder obtained was added to 400 L of hot water at 60°C, and the pH was adjusted to 2.5 to 4.5 with 25% sulfuric acid. Then, 49.0 kg of ammonium sulfate was added and stirred at 90°C for 1 hour. The resulting slurry was filtered and then washed with 200 L of hot water at 60°C to obtain a washed cake (4). The washed cake (4) was then dried at 130°C for 20 hours to obtain a USY zeolite No. R2. The properties of the USY zeolite No. R2 are shown in Table 1.
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. R2 Fluid catalytic cracking catalyst No. R2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that USY zeolite No. R2 was used as the USY zeolite. The catalyst composition and catalyst properties of fluid catalytic cracking catalyst No. R2 are shown in Table 2.

(比較例3)
・超安定化Y型のゼオライトのNo.R3の調製
実施例1同様に、NHY型ゼオライト40kgを、飽和水蒸気雰囲気中にて670℃で1時間焼成した。得られた焼成粉末を60℃の温水400Lに加え、次いで硫酸アンモニウム49.0kgを加え懸濁液を得た。この懸濁液を90℃で1時間攪拌し、ろ過した。ろ過により得られた固体を60℃の温水200Lで洗浄した。次いで、この固体を130℃で20時間乾燥した。得られた乾燥粉末を飽和水蒸気雰囲気中にて750℃で2時間、水蒸気雰囲気下で焼成し、USYのゼオライトNo.R3を得た。USYのゼオライトNo.R3の性状を表1に示す。
・流動接触分解触媒No.R3の調製
USYゼオライトとしてUSYのゼオライトNo.R3を使用した以外は、実施例1と同様にして流動接触分解触媒No.R3を得た。ただし、830℃で30分間の追加焼成は実施せずに使用した。流動接触分解触媒No.R3の触媒組成および触媒性状を表2に示す。
(Comparative Example 3)
- Preparation of ultra-stable Y-type zeolite No. R3 As in Example 1, 40 kg of NH 4 Y-type zeolite was calcined in a saturated steam atmosphere at 670 ° C for 1 hour. The calcined powder obtained was added to 400 L of hot water at 60 ° C, and then 49.0 kg of ammonium sulfate was added to obtain a suspension. This suspension was stirred at 90 ° C for 1 hour and filtered. The solid obtained by filtration was washed with 200 L of hot water at 60 ° C. Then, this solid was dried at 130 ° C for 20 hours. The obtained dried powder was calcined in a saturated steam atmosphere at 750 ° C for 2 hours under a steam atmosphere to obtain USY zeolite No. R3. The properties of USY zeolite No. R3 are shown in Table 1.
Preparation of Fluid Catalytic Cracking Catalyst No. R3 Fluid catalytic cracking catalyst No. R3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that USY zeolite No. R3 was used as the USY zeolite. However, the catalyst was used without additional calcination at 830°C for 30 minutes. The catalyst composition and properties of fluid catalytic cracking catalyst No. R3 are shown in Table 2.

[触媒活性評価試験]
各発明例、比較例の触媒について、ACE-MAT(Advanced Cracking Evaluation Micro Activity Test)を用いて触媒の性能評価試験を行った。ただし、これらの性能評価試験を行う前に、前記のようにして得られた触媒を予め雰囲気温度600℃にて2時間焼成した。その後、所定量のニッケルオクチル酸塩およびバナジウムオクチル酸塩を焼成した触媒粒子に沈着させた。次いで、雰囲気温度110℃で乾燥し、雰囲気温度600℃で1.5時間焼成した後、種々の水蒸気雰囲気下で熱処理を施し、触媒の擬平衡化処理を行った。前処理条件を表3に示す。条件No.S1を標準とし、ニッケルおよびバナジウムを沈着させた条件No.S2およびスチーミング焼成温度を高温とした条件No.S3を用いた。
[Catalyst activity evaluation test]
For each of the catalysts of the invention examples and comparative examples, a catalyst performance evaluation test was performed using ACE-MAT (Advanced Cracking Evaluation Micro Activity Test). However, before performing these performance evaluation tests, the catalyst obtained as described above was previously calcined at an atmospheric temperature of 600°C for 2 hours. Thereafter, a predetermined amount of nickel octylate and vanadium octylate was deposited on the calcined catalyst particles. Next, the catalyst was dried at an atmospheric temperature of 110°C and calcined at an atmospheric temperature of 600°C for 1.5 hours, and then heat-treated in various water vapor atmospheres to perform a pseudo-equilibrium treatment of the catalyst. The pretreatment conditions are shown in Table 3. Condition No. S1 was used as the standard, and condition No. S2 in which nickel and vanadium were deposited and condition No. S3 in which the steaming calcination temperature was high were used.

活性評価試験における運転条件は以下の通りである。
原料油:原油の脱硫常圧残渣油(DSAR)+脱硫減圧軽油(DSVGO)(50+50)
触媒/通油量の質量比(C/O):5.00
反応温度:520℃
1)転化率=100-(LCO+HCO)
2)ガソリンの沸点範囲:30~216℃
3)LCOの沸点範囲:216~343℃(LCO:Light Cycle Oil)
4)HCOの沸点範囲:343℃+(HCO:Heavy Cycle Oil)
The operating conditions in the activity evaluation test were as follows.
Feedstock: Desulfurized atmospheric residue of crude oil (DSAR) + desulfurized vacuum gas oil (DSVGO) (50+50)
Mass ratio of catalyst/through oil (C/O): 5.00
Reaction temperature: 520°C
1) Conversion rate = 100 - (LCO + HCO)
2) Boiling point range of gasoline: 30 to 216°C
3) Boiling point range of LCO: 216 to 343°C (LCO: Light Cycle Oil)
4) Boiling point range of HCO: 343°C+ (HCO: Heavy Cycle Oil)

触媒へのニッケルおよびバナジウムに対する耐メタル性試験結果を表4に示す。いずれの実施例も比較例よりもメタル処理後の転化率やガソリン収率が高く、転化率の保持率が高いため、耐メタル性に優れた触媒であると評価できる。 The results of the metal resistance test for nickel and vanadium on the catalyst are shown in Table 4. All of the examples had higher conversion rates and gasoline yields after metal treatment than the comparative examples, and the retention rate of the conversion rate was high, so the catalysts can be evaluated as having excellent metal resistance.

触媒への耐水熱性試験結果を表5に示す。いずれの発明例もスチーミング焼成温度を上げても比較例よりも転化率が高く保持されており、耐水熱性に優れた触媒であると評価できる。 The results of the hydrothermal resistance test of the catalyst are shown in Table 5. In all of the invention examples, the conversion rate remained higher than in the comparative examples even when the steaming calcination temperature was increased, and the catalysts can be evaluated as having excellent hydrothermal resistance.

Claims (4)

ルミナの固体NMRで測定した4配位Alのスペクトルのピーク面積(P4Al)と6配位Alのスペクトルのピーク面積(P6Al)とのピーク面積比(P6Al)/(P4Al)が0.20~0.40の範囲にあり、
ンモニア昇温脱離法(NH-TPD法)により測定したアンモニア脱離量が、1.0~2.5mmol/gの範囲にあるフォージャサイト型ゼオライト
the peak area ratio (P 6Al )/(P 4Al ) of the peak area of the spectrum of tetracoordinated Al (P 4Al ) to the peak area of the spectrum of hexacoordinated Al (P 6Al ) measured by solid-state NMR of alumina is in the range of 0.20 to 0.40;
A faujasite-type zeolite having an ammonia desorption amount in the range of 1.0 to 2.5 mmol/g as measured by an ammonia temperature programmed desorption method (NH 3 -TPD method).
子定数が、24.40~24.60Åの範囲にある、請求項1に記載のフォージャサイト型ゼオライト。 2. The faujasite-type zeolite according to claim 1 , wherein the lattice constant is in the range of 24.40 to 24.60 Å. オライトを準備する工程と
記ゼオライトをアンモニウム塩の存在下で酸処理した後、固液分離し、第一ゼオライトケーキを得る工程と
前記第一ゼオライトケーキを水に懸濁し懸濁液を得る工程と、
前記懸濁液を固液分離し、第二ゼオライトケーキを得る工程と、
前記第二ゼオライトケーキを80~400℃で乾燥させる工程と、を備えるフォージャサイト型ゼオライトの製造方法。
Providing a zeolite ;
a step of treating the zeolite with an acid in the presence of an ammonium salt , followed by solid- liquid separation to obtain a first zeolite cake ;
suspending the first zeolite cake in water to obtain a suspension;
subjecting the suspension to solid-liquid separation to obtain a second zeolite cake;
and drying the second zeolite cake at 80 to 400°C .
求項1に記載のフォージャサイト型ゼオライトを含む触媒。 A catalyst comprising the faujasite-type zeolite of claim 1 .
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