JPH0815555B2 - Alkane isomerization catalyst with platinum enriched in the surface layer - Google Patents
Alkane isomerization catalyst with platinum enriched in the surface layerInfo
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- JPH0815555B2 JPH0815555B2 JP3056269A JP5626991A JPH0815555B2 JP H0815555 B2 JPH0815555 B2 JP H0815555B2 JP 3056269 A JP3056269 A JP 3056269A JP 5626991 A JP5626991 A JP 5626991A JP H0815555 B2 JPH0815555 B2 JP H0815555B2
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、とりわけアルカン異性
化法の用途の炭化水素の転化に有用な、改良された触媒
粒子に関するものである。特に表面層の白金成分、なら
びに多孔質の耐熱性酸化物で担持されたフリーデル・ク
ラフツのハロゲン化金属成分で構成される改良型の触媒
粒子に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to improved catalyst particles useful in the conversion of hydrocarbons, especially for use in alkane isomerization processes. In particular, it relates to an improved catalyst particle composed of a platinum component of the surface layer and a Friedel-Crafts metal halide component supported by a porous refractory oxide.
【0002】[0002]
【従来の技術】軽ナフサの共重合は、石油精製業者の貯
蔵ガソリンの高品位化によって次第に重要性を増しつつ
あるプロセスである。ガソリンからの四エチル鉛アンチ
ノック剤の除去が普遍化され、高性能内燃エンジンの需
要が高まるに従って、ガソリン貯蔵所における“オクタ
ン価”つまり耐ノック性能の必要性が増している。鉛除
去を開始した初期の時点で、精製業者は主として、接触
改質法および液体触媒による分解工程によって製品の
“オクタン価”を増やすことに依存していた。これらの
比較的安価な高品位化の方法を選んで大いに活用してき
たわけだが、近年は比較的低オクタンで高ナフサの成分
の高品位化に注目してきている。BACKGROUND OF THE INVENTION Copolymerization of light naphtha is a process of increasing importance due to the refinement of stored gasoline by petroleum refiners. As the removal of tetraethyl lead anti-knock agents from gasoline has become universal and the demand for high performance internal combustion engines has increased, the need for "octane" or anti-knock performance in gasoline stores has increased. In the early days of lead removal initiation, refiners relied primarily on increasing the "octane number" of the product through catalytic reforming processes and liquid catalyzed cracking processes. These relatively inexpensive high-quality methods have been selected and utilized to a great extent, but in recent years, attention has been paid to the high quality of relatively low octane and high naphtha components.
【0003】軽アルカンの異性化のための触媒およびプ
ロセス技術は、既に良く知られた技術である。しかし近
年の関心の拡大から同技術は著しい発展を遂げた。触媒
およびプロセス技術の発展は運転温度の低下を導き、製
品のオクタンは、異性体の平衡によって好影響を受けて
いる。安定運転に必要な水素の量が著しく減少した結
果、主として水素の再循環システムの必要性が排除され
たことによってコストの大幅な削減をもたらした。前記
の両技術の発展によって先行技術が気相の運転であった
のとは対照的に、異性化の反応原料において液体が支配
的になってきた。The catalyst and process technology for the isomerization of light alkanes is already well known. However, due to the growing interest in recent years, the technology has made remarkable progress. Advances in catalyst and process technology have led to lower operating temperatures, and the product octane is favorably affected by isomer equilibrium. The significant reduction in the amount of hydrogen required for stable operation resulted in a significant cost savings, primarily by eliminating the need for a hydrogen recycle system. The development of both of the above technologies has led to the predominance of liquids in the isomerization reaction feed, as opposed to the gas phase operation of the prior art.
【0004】分解および水素添加−脱水素の二元機能を
示す触媒は、石油精製および石油化学業界において、炭
化水素の改質および異性化に対して広く適用されてい
る。これらの触媒は一般に、無機酸化物、ゼオライトま
たはハロゲンにより付与される分解機能と、白金族成分
により通常付与される水素添加−脱水素化の機能を有す
る。異性化において有用な触媒は、長期にわたり望まし
い変換効率を実現し、高価な白金族金属成分を有効に活
用するために、その分解と水素添加−脱水素の両機能が
適切にバランスするように配合されなければならない。
異性化法における触媒の性能は、典型的にはその活性、
選択性および安定性により評価される。活性とは、反応
物質を指定された反応条件において要求される製品異性
体に異性化する触媒の能力である。安定性とは、触媒の
寿命期間中における活性および選択性の変化の速度であ
る。触媒の低安定性の主因は、触媒の表面にコークス
(高分子量で水素が欠如し、炭素を含有する材料)が生
成することである。従って異性化技術に携わる研究者
は、高い活性および安定性を有し、しかも同時にコーク
スの生成を抑制するか、またはコークスの存在により大
きく左右されない触媒の開発という課題に臨まなければ
ならない。Catalysts that exhibit the dual functions of cracking and hydrogenation-dehydrogenation are widely applied in the petroleum refining and petrochemical industries for hydrocarbon reforming and isomerization. These catalysts generally have the decomposition function imparted by inorganic oxides, zeolites or halogens, and the hydrogenation-dehydrogenation function normally imparted by platinum group components. A catalyst useful in isomerization is formulated so as to achieve a desired conversion efficiency for a long period of time and effectively utilize an expensive platinum group metal component so that both its decomposition and hydrogenation-dehydrogenation functions are appropriately balanced. It must be.
The performance of the catalyst in the isomerization process is typically determined by its activity,
Evaluated by selectivity and stability. Activity is the ability of the catalyst to isomerize the reactants to the required product isomers at the specified reaction conditions. Stability is the rate of change of activity and selectivity over the life of the catalyst. The main reason for the low stability of the catalyst is the formation of coke (a high molecular weight, hydrogen-deficient, carbon-containing material) on the surface of the catalyst. Therefore, researchers involved in isomerization technology must face the challenge of developing catalysts that have high activity and stability, while at the same time suppressing coke formation or being largely independent of the presence of coke.
【0005】同技術の研究者は近年、既に述べた異性化
温度の低下および液体反応物質の高比率化という傾向に
付随する形で、上記の目的を満すコスト効率の良い触媒
の開発という問題に直面している。白金族金属成分およ
びフリーデル・クラフツのハロゲン化金属成分を含み、
耐火性の無機酸化物の担体を用いた異性化触媒に関して
は、既によく知られた技術である。たとえば米国特許2,
900,425(Blochほか)は、アルミナ、白金族金属および
フリーデル・クラフツのハロゲン化金属から成る触媒を
特徴とする異性化法について記述している。塩化アルミ
ニウムは、アルミナ−白金の複合体上に昇華されてい
る。Blochほかは表面層の白金族金属の解明を行なって
いないが、白金族金属とアルミナとを合成する別法につ
いては、触媒粒子の生成に先立ってすべて実施されてい
る。同時に異性化法を説明する米国特許2,924,629(Don
aldson)、該当触媒について説明する2,999,074(Bloch
ほか)、および触媒の製造法を説明する3,031,419も参
照されたい。これらはいずれも、表面層の白金族の金属
成分については解明していない。米国特許3,963,643(G
ermanasほか)は、白金族金属をアルミナと合成させ、
その合成物をフリーデル・クラフツのハロゲン金属およ
びポリハロゲン化合物と反応させることによるパラフィ
ンの異性化法において重要な触媒の製造方法について説
明している。Germanasほかは、表面層の白金族金属は別
として、“アルミナへの白金の均一な分散を助長するた
めに、アルミナを塩酸で酸処理した塩化白金酸水溶液に
含浸させるのが通例であり、……”(第2段49−53行)
と指摘している。触媒粒子中の白金族金属成分の層形成
については、先行の技術によって既に解明されている。
米国特許3,259,589(Michaiko)3,388,077(Hoekstra)
および3,931,054(Lester)は、触媒粒子内にVIII族金
属または白金の内表面層を形成するための触媒の調製法
を説明している。また米国特許3,367,888(Hoekstra)
はVIII族金属を担体の外表面に蒸着させるための触媒の
調製法を、米国特許3,651,167(deRosset)は表面に含
浸処理を施したVIII族金属またはアルミナから成る触媒
を特徴とする水素添加法についてそれぞれ説明してい
る。さらに米国特許3,897,368(Ohara)および4,431,75
0(McGinnis)は貴金属または白金族金属を担体表面に
高濃度で蒸着させる触媒調製法を明らかにし、米国特許
4,520,223は脱水素法において有効な表面に含浸処理を
施した貴金属触媒の調製法を示している。米国特許4,71
6,143(Imai)および4,786,625(Imaiほか)は、表面に
含浸処理を施した白金から成る触媒を明らかにしている
が、同時に同触媒が異性化のような望ましくない副反応
を低減させることを示している。米国特許4,556,646(B
ezman)は、貴金属の均一な径方向の分布を示す触媒に
ついて説明し、触媒の基剤へのパラジウムの浸透が少な
いと水添分解反応におけるコークスの発生が増大するこ
とを明らかにしている。なお以上の特許はいずれも、現
行触媒のフリーデル・クラフツのハロゲン金属の基本成
分の解明を行っていない。Researchers in the art have recently been concerned with the development of a cost-effective catalyst that fulfills the above-mentioned objectives, accompanied by the tendency to lower the isomerization temperature and increase the ratio of liquid reactants. Face to face. Including platinum group metal components and Friedel Crafts metal halide components,
The isomerization catalyst using a refractory inorganic oxide carrier is a well-known technique. For example, US Patent 2,
900,425 (Bloch et al.) Describes an isomerization process featuring catalysts consisting of alumina, platinum group metals and Friedel-Crafts metal halides. Aluminum chloride has been sublimed onto the alumina-platinum composite. Bloch et al. Have not elucidated the platinum group metals in the surface layer, but other methods of synthesizing platinum group metals and alumina have all been performed prior to catalyst particle formation. At the same time, US Patent 2,924,629 (Don
aldson), 2,999,074 (Bloch
Et al.) And 3,031,419, which describes a method for making catalysts. None of these have clarified the platinum group metal component of the surface layer. US Patent 3,963,643 (G
ermanas et al.) synthesize platinum group metals with alumina,
It describes a method for producing a catalyst which is important in the paraffin isomerization process by reacting the compound with Friedel-Crafts halogen metal and polyhalogen compounds. Other than Germanas et al., Apart from the platinum group metal in the surface layer, it is customary to impregnate alumina with an aqueous chloroplatinic acid solution that has been acid-treated with hydrochloric acid in order to promote uniform dispersion of platinum in alumina. … ”(2nd line 49-53)
I have pointed out. Layer formation of platinum group metal components in catalyst particles has already been elucidated by prior art.
US Patent 3,259,589 (Michaiko) 3,388,077 (Hoekstra)
And 3,931,054 (Lester) describe a method for preparing a catalyst for forming an inner surface layer of a Group VIII metal or platinum within the catalyst particles. US Patent 3,367,888 (Hoekstra)
Describes a method for preparing a catalyst for depositing a Group VIII metal on the outer surface of a support, and US Pat. No. 3,651,167 (deRosset) describes a hydrogenation method featuring a catalyst comprising a Group VIII metal or alumina with an impregnated surface. Each is explained. Furthermore, US Patents 3,897,368 (Ohara) and 4,431,75
0 (McGinnis) clarified a catalyst preparation method in which a precious metal or a platinum group metal was vapor-deposited on a support surface at a high concentration, and US Patent
4,520,223 shows a method for preparing a precious metal catalyst whose surface is impregnated, which is effective in the dehydrogenation method. U.S. Patent 4,71
6,143 (Imai) and 4,786,625 (Imai et al.) Show a catalyst consisting of surface-impregnated platinum, but at the same time show that it reduces unwanted side reactions such as isomerization. There is. US Patent 4,556,646 (B
ezman) described a catalyst with a uniform radial distribution of the noble metal and found that less permeation of palladium into the catalyst base increased coke generation in the hydrocracking reaction. It should be noted that none of the above patents elucidates the basic components of the current catalyst Friedel-Crafts halogen metal.
【0006】従って20年余にわたる先行技術の歴史の中
で、耐熱性の無機酸化物の担体中でフリーデル・クラフ
ツのハロゲン金属と表面層の白金族金属成分を結合させ
ることを目的とした現行触媒粒子の個々の成分に関する
低減は何ら行なわれていない。触媒効果は予測不可能で
あるという事実に合致して、この触媒粒子の驚くべき利
点が近代のとくに液相の異性化工程の分野で明確に観察
されている。Therefore, in the history of the prior art for more than 20 years, the current aim is to combine the halogen metal of Friedel-Crafts and the platinum group metal component of the surface layer in a carrier of a heat-resistant inorganic oxide. No reduction is made with respect to the individual components of the catalyst particles. Consistent with the fact that the catalytic effect is unpredictable, the surprising advantages of this catalyst particle have been clearly observed in the field of modern, especially liquid phase isomerization processes.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、とり
わけ異性化可能な炭化水素の異性化に有用な新規の触媒
粒子を作ることである。すなわちその目的は、異性化可
能な炭化水素、とりわけ分子1個に4〜7個の炭素原子
を有するアルカンを異性化するための方法を提供するこ
とである。The object of the present invention is to make new catalyst particles which are particularly useful for the isomerization of isomerisable hydrocarbons. Thus, the object is to provide a process for isomerizing isomerisable hydrocarbons, especially alkanes having 4 to 7 carbon atoms per molecule.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は無機酸化物の担
体にフリーデル・クラフツのハロゲン金属および表面層
の白金族金属を有する触媒粒子が、C5/C6のナフサ流
のオクタン価を高めるために驚くべき効果を示すという
発見に基いており、従って主な目的はこの発見を最大に
有効活用する触媒系およびその処理法を提供することで
ある。According to the present invention, catalyst particles having a Friedel-Crafts halogen metal and a platinum group metal in the surface layer on an inorganic oxide carrier enhance the octane number of a C 5 / C 6 naphtha stream. Therefore, it is based on the finding that it exhibits a surprising effect, and the main purpose is therefore to provide a catalyst system and its treatment which maximizes this finding.
【0009】本発明の一般的な実施例は、耐熱性の無機
酸化物の担体上にフリーデル・クラフツのハロゲン金属
と表面層の白金族金属成分を複合させたものから成る触
媒粒子であり、この際個々の粒子において白金族金属
は、表面層の濃度が中核部の濃度の1.5倍以上である。
耐熱性の無機酸化物の担体としてはアルミナが、フリー
デル・クラフツのハロゲン金属としては塩化アルミナ
が、また表面層の白金族成分としては白金がそれぞれ推
奨される。好適な実施例として、有機ポリハロゲン成分
を触媒粒子に添加する。その際、四塩化炭素の使用が特
に推奨される。別の観点で見ると、本発明は、白金族金
属成分の表面含浸処理、蒸着およびフリーデル・クラフ
ツ金属成分の無機酸化物担体への昇華により現行触媒を
調製する方法として推奨される。A general embodiment of the present invention is a catalyst particle comprising a composite of a Friedel-Crafts halogen metal and a platinum group metal component of the surface layer on a heat-resistant inorganic oxide support, At this time, the concentration of the platinum group metal in each particle is 1.5 times or more the concentration of the surface core layer.
Alumina is recommended as the carrier for the heat-resistant inorganic oxide, alumina chloride is recommended as the Friedel-Crafts halogen metal, and platinum is recommended as the platinum group component of the surface layer. In the preferred embodiment, an organic polyhalogen component is added to the catalyst particles. The use of carbon tetrachloride is especially recommended. Viewed from another perspective, the present invention is recommended as a method of preparing current catalysts by surface impregnation of platinum group metal components, vapor deposition and sublimation of Friedel-Crafts metal components to an inorganic oxide support.
【0010】好適なプロセス実施例として、異性化可能
な炭化水素がこの触媒粒子を用いて異性化される。好適
な原料はC4−C7のアルカンで構成される。以上に加え
て他の目的および実施例は後述の発明の詳細の中で明ら
かにされる。In a preferred process embodiment, isomerizable hydrocarbons are isomerized using the catalyst particles. Suitable materials are composed of alkanes C 4 -C 7. In addition to the above, other objects and embodiments will be made clear in the details of the invention described later.
【0011】先ず本発明に使用される耐熱性の無機酸化
物の担体に関して言えば、その物質は、多孔質、吸着質
で表面積が25〜500m2/gの大きい表面積を有する担体
が好ましい。またこの多孔質の担体は、組成の均一性と
炭化水素の転化のプロセスに使用させる条件に対する相
対的な耐熱性を必要とされる。ここで言う“組成の均一
性”とは、担体が層を形成せず、組成に起因する元素の
濃度こう配がなく完全に均質な組成を持つことを意味す
る。従って、もし担体が二種類以上の耐熱物質の混合物
であれば、担体の全体にわたってこれらの物質の相当量
が一定かつ均一である。本発明の範囲内には、炭化水素
転化用の二元機能触媒として慣用されてきた、下記(1)
〜(7)に述べるような担体物質を包含させることを意図
するものである。(1) アルミナ、二酸化チタン、二酸
化ジルコン、二酸化クロム、酸化亜鉛、マグネシヤ、酸
化トリウム、酸化ホウ素、シリカ−アルミナ、シリカ−
マグネシウム、酸化クロム−アルミナ、アルミナ−酸化
ホウ素、シリカ−酸化ジルコニウムなどのような耐火
(熱)性の無機酸化物。(2) セラミックス、磁器、ボ
ーキサイト。(3) 合成品ならびに天然産を含めたシリ
カまたは、シリカゲル、炭化けい素、粘土およびけい酸
塩、これらのうちには、アタパルカス粘土、けいそう
土、フラー土、カオリンなどのように、酸処理可能のも
のも、そうでないものも有る。(4) カチオンで交換可
能な位置を占める一種以上のアルカリ金属を有する水素
型または非酸型のXゼオライト、Yゼオライト、モルデ
ン・フッ石、Lゼオライトなどの結晶性ゼオライト系の
けい酸アルミニウム。(5) りん酸アルミニウム、シリ
コ・アルミニウムりん酸塩、などの非ゼオライト系の分
子ふるい。(6) MgAl2O4,FeAl2O4,ZnAl2O4,CaAl2O4
などのスピネル類、およびMO-Al2O3の分子式を有する他
の同様な化合物(ここでMは原子価が2の金属)。(7)
上記のグループのうちの一種以上の物質の組合わせ。First, regarding the heat-resistant inorganic oxide carrier used in the present invention, the substance is preferably a carrier having a large surface area of 25 to 500 m 2 / g which is porous and adsorbate. The porous carrier is also required to have compositional homogeneity and relative heat resistance to the conditions used in the process of hydrocarbon conversion. The term "composition homogeneity" as used herein means that the carrier does not form a layer, has no concentration gradient of elements due to the composition, and has a completely homogeneous composition. Thus, if the carrier is a mixture of two or more refractory substances, the substantial amount of these substances will be constant and uniform throughout the carrier. Within the scope of the present invention, the following (1), which has been commonly used as a bifunctional catalyst for hydrocarbon conversion,
It is intended to include a carrier material as described in (7). (1) Alumina, titanium dioxide, zirconium dioxide, chromium dioxide, zinc oxide, magnesia, thorium oxide, boron oxide, silica-alumina, silica-
Refractory (heat) inorganic oxides such as magnesium, chromium oxide-alumina, alumina-boron oxide, silica-zirconium oxide and the like. (2) Ceramics, porcelain, bauxite. (3) Synthetic products and silica including natural products, silica gel, silicon carbide, clays and silicates, among which acid treatment such as attaparcus clay, diatomaceous earth, fuller's earth, kaolin, etc. Some are possible and some are not. (4) Crystalline zeolite-based aluminum silicates such as hydrogen-type or non-acid-type X zeolite, Y zeolite, mordenite, and L zeolite having one or more alkali metals occupying cation-exchangeable positions. (5) Non-zeolitic molecular sieves such as aluminum phosphate, silico-aluminum phosphate, etc. (6) MgAl 2 O 4 , FeAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , CaAl 2 O 4
And other similar compounds having a molecular formula of MO—Al 2 O 3 (where M is a metal with a valence of 2). (7)
A combination of one or more substances from the above groups.
【0012】本発明に使用するのに望ましい耐熱性の無
機酸化物はアルミナである。好適なアルミナ物質は、γ
−,η−,θ−、アルミナとして知られる結晶性のアル
ミナで、なかでもγ−とη−のアルミナが最良の結果を
与える。好ましい耐熱性無機酸化物は、約0.3から約1.0
1g/ccの見掛けのかさ密度を有し、またその表面積の
特性では、気孔の平均径が約20〜300Å、気孔の容積が
約0.1〜1cc/g、また表面積は約100から約500m2/g
のものである。特に好適なアルミナはチーグラーの米国
特許2,892,858に記述されているようなチーグラーの高
級アルコール合成反応の副産物として、米国特許3,852,
190および4,012,313においてその特性が解明された。単
純化のために、以下では、このようなアルミナを“チー
グラーのアルミナ”として引用する。チーグラーのアル
ミナは、現在“Catapal”の商標で、Vista Chemical Co
mpanyから、また、“Pural”の商標でCondea Chemie GM
BHから入手可能である。この物質は、極めて高純度の疑
似ベーマイトの粉末であり、高温焼成によって、高純度
のγ-アルミナを生成することが示された。The preferred refractory inorganic oxide for use in the present invention is alumina. A suitable alumina material is γ
-, Η-, θ-, crystalline alumina known as alumina, of which γ- and η-alumina give the best results. A preferred heat resistant inorganic oxide is about 0.3 to about 1.0.
It has an apparent bulk density of 1 g / cc, and its surface area characteristics are such that the average diameter of pores is about 20-300Å, the volume of pores is about 0.1-1 cc / g, and the surface area is about 100 to about 500 m 2 / g
belongs to. A particularly preferred alumina is US Patent 3,852, as a by-product of the Ziegler higher alcohol synthesis reaction as described in Ziegler US Patent 2,892,858.
Its properties were elucidated in 190 and 4,012,313. For simplicity, such alumina is referred to below as "Ziegler's alumina". Ziegler Alumina is now a trademark of "Catapal" under the name Vista Chemical Co.
from mpany and also under the trademark "Pural" Condea Chemie GM
Available from BH. This material is an extremely high-purity pseudo-boehmite powder and has been shown to produce high-purity γ-alumina upon high temperature calcination.
【0013】このアルミナ粉末は触媒担体の成型技術に
習熟した者が知っている技術によって、適切な触媒物質
に成形することが出来る。例えば球形の担体粒子は、こ
のチーグラーアルミナから次の方法によって成形され
る。(1) このアルミナ粉末を、適当な解こう用の酸お
よび水との反応によってアルミナ・ゾルに変化させた
後、生成したゾルとゲル化剤の混合物を油浴中に投入し
てアルミナ・ゲルの球形粒子を生成させる。これは既知
の方法によって容易にγ−アルミナの担体物質に変化さ
せることが出来る。(2) 既成の方法で粉末を押出し成
型の後これをスピニング盤で球形粒子になるまで転造
し、その後、乾燥焼成して、望ましい球形の担体物質粒
子を生成させる。(3) 粉末を適当な解こう剤で湿らせ
た後、粉末粒子を所望の寸法の球形物質に転造する。こ
のアルミナ粉末は、必要に応じて、ロッド、ピル、ペレ
ット、錠剤、果粒、押出品ならびにこれに類似の形状の
技術に習熟した者に知られる他の形状、様式の担体物質
に触媒物質の成型技術の従業者によく知られた方法によ
って成形が可能である。This alumina powder can be molded into a suitable catalyst substance by a technique known to those skilled in the art of molding catalyst carriers. For example, spherical carrier particles are formed from this Ziegler alumina by the following method. (1) This alumina powder is converted into an alumina sol by reaction with an appropriate deflocculating acid and water, and then the resulting mixture of sol and gelling agent is put into an oil bath to form an alumina gel. To produce spherical particles. This can be easily converted into a γ-alumina carrier material by known methods. (2) The powder is extruded by an existing method, molded, and then rolled into a spherical particle by a spinning machine, and then dried and calcined to generate a desired spherical carrier material particle. (3) After moistening the powder with a suitable peptizer, the powder particles are rolled into a spherical material of the desired size. This alumina powder can be used as a carrier material for rods, pills, pellets, tablets, granules, extrudates, and other shapes and modalities known to those skilled in the art of similar shapes, if desired, as catalyst material. It can be molded by a method well known to those skilled in the molding technology.
【0014】本発明に適した担体物質として好適な形態
は、円筒形の押出品で、直径は約0.75mmから3.3mmで、
とりわけ、約1.6mm径が望ましい。その長さ対直径の比
率は、およそ1:1から5:1でとくに2:1が望まし
い。担体物質の押出成形品は、通常アルミナ粉末を水な
らびに硝酸、酢酸、硝酸アルミニウムなどのような適当
な解こう剤と共に、押出可能なドウ(練粉)が生成され
るまで混合することによって調製される。このドウを生
成させるのに添加する水量は、通常、500℃での燃焼損
失(LOI)を補給するのに、十分な45〜65質量%で、
とりわけこの中で55質量%が望ましい。一方、酸の添加
比率は、通常、混合物に使用される揮発物を含まないア
ルミナ粉末の2〜7質量%を供給すれば十分であり、と
くに3〜4質量%が望ましい。このようにして生成した
ドウを適当な寸法の金型により押出して成形粒子を得
る。押出成形品を約150から200℃の温度で乾燥し、次
に、約450から約800℃の温度で0.5から10時間焼成して
耐熱性の無機酸化物の望ましい形状に仕上げる。この際
耐熱性の無機酸化物が、約0.6から約1g/ccの見掛け
のかさ密度ならびに約150から280m/g(望ましくは0.
3から0.8cc/gの気孔容積において185から235m/g)
の表面積を有する、かなり純粋なγ-アルミナで構成さ
れることが望ましい。A preferred form of carrier material suitable for the present invention is a cylindrical extrudate having a diameter of about 0.75 mm to 3.3 mm,
Especially, a diameter of about 1.6 mm is desirable. The length to diameter ratio is approximately 1: 1 to 5: 1, with 2: 1 being particularly desirable. Extrudates of carrier material are usually prepared by mixing alumina powder with water and a suitable peptizer such as nitric acid, acetic acid, aluminum nitrate, etc. until an extrudable dough is formed. It The amount of water added to produce this dough is usually 45-65% by weight, sufficient to make up for the loss of combustion (LOI) at 500 ° C.
Above all, 55% by mass is desirable. On the other hand, the addition ratio of the acid is usually sufficient to supply 2 to 7% by mass of the volatile-free alumina powder used in the mixture, and particularly preferably 3 to 4% by mass. The dough thus produced is extruded through a die of appropriate size to obtain shaped particles. The extrudate is dried at a temperature of about 150 to 200 ° C and then calcined at a temperature of about 450 to about 800 ° C for 0.5 to 10 hours to form the desired shape of the refractory inorganic oxide. At this time, the heat-resistant inorganic oxide has an apparent bulk density of about 0.6 to about 1 g / cc and about 150 to 280 m / g (desirably, about 0.
(185 to 235 m / g at a pore volume of 3 to 0.8 cc / g)
It is desirable to be composed of fairly pure γ-alumina, having a surface area of.
【0015】この触媒の不可欠な要素は、表面層の白金
族の金属成分である。白金族、すなわち白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムおよびインジウ
ムのうち、パラジウムが好ましい成分であり、白金がと
くに好適である。白金族金属の混合物も、本発明の範囲
内に属する。この成分は、最終的な触媒複合物の内部
で、酸化物、硫化物、ハロゲン化物、オキシ・ハロゲン
化物などの化合物として、また、一種以上の他の複合物
の成分と化学的に結合して、または、単体金属として存
在する場合がある。最良の結果はこの成分のほとんどす
べてが、元素の状態で存在する場合に得られる。この成
分は、最終的な触媒複合物内に、触媒として有効な任意
の量に存在し得るが、比較的少量の方が望ましい。実
際、表面層の白金族金属成分は元素の基準で計算して通
常、最終的な触媒の0.01から2質量%を含有する。触媒
が約0.05から1質量%の白金を含有する時に卓越した結
果が得られる。An integral part of this catalyst is the platinum group metal component of the surface layer. Of the platinum group, namely platinum, palladium, rhodium, ruthenium, osmium and indium, palladium is the preferred component, with platinum being particularly preferred. Mixtures of platinum group metals are also within the scope of the invention. This component is chemically bound within the final catalyst composite, as a compound such as an oxide, sulfide, halide, oxyhalide, etc., and chemically bound to one or more other composite components. Or, it may exist as a single metal. Best results are obtained when almost all of this constituent is present in the elemental state. This component may be present in the final catalyst composite in any catalytically effective amount, but relatively small amounts are desirable. In fact, the platinum group metal component of the surface layer usually contains 0.01 to 2% by weight of the final catalyst, calculated on an elemental basis. Excellent results are obtained when the catalyst contains about 0.05 to 1% by weight of platinum.
【0016】本発明の触媒の本質的な特長は、各触媒粒
子の表面層に白金族の金属成分が濃縮されていることで
ある。本発明を明確にする意味で、表面層の成分は、そ
の微少な層内に触媒粒の中核部に比べて最低1.5倍の濃
度を有する。出来れば、白金族金属の表面層の濃度は、
中核部における濃度の少なくとも約2倍であることが望
ましい。下記に例示するように、表面層は、100または1
50ミクロンの厚みであり、中核部は、容積の50%、また
は粒径の50%である。しかし他の数量的な基準をそれに
よって排除するものではない。ここに言う“層”(Laye
r)は、本質的に一様な厚みを有する触媒粒子の層(Str
atum)のことである。また“表面層”(Surface Laye
r)は、粒子の表面に接する触媒粒子の層を指す。“直
径”は、触媒粒子の中心を通過する最短の寸法で定義さ
れ、例えば、この寸法は押出成形品の円筒形の直径とな
る。下記に述べる実施例において、白金の濃度は触媒粒
子の表面から中心に向って、またはその半径に沿って、
測定されている。“中核部”は、本発明においては、触
媒粒子の容積または直径の、それぞれ50%を占有する同
心的な円筒形の部分として定義される。本発明の好適な
押出成形品として例示されるように、中核部は、粒子の
表面、端部を除外した同心的な円筒形の部分である。表
面層の成分としての白金族金属成分の特色は、触媒担体
の表面と内部の白金族金属成分のこう配を形成させるこ
とにある。白金族金属成分の濃度は、触媒粒子の表面か
ら中心に進行するに従って低減する。触媒粒子内部の白
金族金属成分の実際のこう配は、触媒調製の際に使用さ
れる製法によって変化する。しかし、実質的に大部分の
白金属成分は、触媒粒子の中核部の内側よりも外側に存
在する。前述したように、触媒の表面層の白金族金属成
分の濃度は、触媒粒子の中核部の濃度の少くても1.5
倍、望ましくは2倍である。白金族金属成分の濃度こう
配は走査型電子顕微鏡(SEM)によって定量される。
SEMのデータはアルミナの水準に関連した金属の分布
の断面図に基づいて触媒ピル内の一点におけるおよその
金属含有率を示す。個々の分析の結果はゼロ点に基づく
ものではないので、分布曲線を積分することは不可能
で、全体の曲線が上下に移動して解釈に誤差をもたらす
ことも有る。しかし、このデータは金属の分布の相対的
な比較を行なうのに有用である。The essential feature of the catalyst of the present invention is that the platinum group metal component is concentrated on the surface layer of each catalyst particle. For the purposes of defining the invention, the components of the surface layer have a concentration of at least 1.5 times the concentration in the core of the catalyst grains in the fine layer. If possible, the concentration of the platinum group metal surface layer is
Desirably at least about twice the concentration in the core. As illustrated below, the surface layer may be 100 or 1
It is 50 microns thick and the core is 50% of the volume or 50% of the particle size. However, it does not exclude other quantitative criteria. “Layer” here (Laye
r) is a layer (Str) of catalyst particles having an essentially uniform thickness.
atum). Also, “Surface Layer”
r) refers to the layer of catalyst particles in contact with the surface of the particles. "Diameter" is defined as the shortest dimension that passes through the center of the catalyst particle, eg, this dimension is the cylindrical diameter of the extrudate. In the examples described below, the concentration of platinum is from the surface of the catalyst particles towards the center or along its radius,
Being measured. The "core" is defined in the present invention as a concentric cylindrical portion which occupies 50% of the volume or diameter of the catalyst particles, respectively. As illustrated as a preferred extruded product of the present invention, the core portion is a concentric cylindrical portion excluding the surface and ends of the particles. A feature of the platinum group metal component as a component of the surface layer is to form a gradient of the platinum group metal component on the surface and inside of the catalyst carrier. The concentration of the platinum group metal component decreases as it progresses from the surface of the catalyst particles to the center. The actual gradient of the platinum group metal component inside the catalyst particles will vary depending on the process used in preparing the catalyst. However, substantially most of the white metal component exists outside the inside of the core of the catalyst particles. As described above, the concentration of the platinum group metal component in the surface layer of the catalyst is at least 1.5 in the central part of the catalyst particles.
It is twice, preferably twice. The concentration gradient of the platinum group metal component is quantified by a scanning electron microscope (SEM).
The SEM data show the approximate metal content at one point in the catalyst pill based on a cross-sectional view of the metal distribution related to the level of alumina. Since the results of the individual analyzes are not based on the zero point, it is not possible to integrate the distribution curve, and the whole curve may move up and down, causing errors in the interpretation. However, this data is useful for making relative comparisons of metal distributions.
【0017】この驚くべき性能の改善に対する理由は十
分に理解されていないが、本発明の触媒を主として液相
の工程に応用することが一つの要素であると思われる。
C4−C7アルカンの異性化に必要な操業温度は、本発明
のような改良された触媒によって、以前より低下する。
また、フィード流中の水素の割合も、後で討議するよう
に最近の異性化装置において、著しく低下している。温
度の低下も気体の比率の低下も、共に液体の反応物質の
割合の増加をもたらす。液体反応物質にとっては触媒内
部の拡散径路の長さがより重要と思われるので表面層の
金属成分によって、触媒の位置への接近の点で多大の便
宜が与えられる。この考え方は、既存の技術に関連する
気相異性化工程の場合には、表面層の白金族金属成分か
ら同様な利益を受けないと言う証拠によって支持され
る。The reason for this surprising performance improvement is not fully understood, but it appears that one application of the catalysts of the present invention primarily to liquid phase processes.
Operating temperature necessary for isomerization of C 4 -C 7 alkane by improved catalyst as in the present invention, lower than before.
Also, the proportion of hydrogen in the feed stream has dropped significantly in modern isomerization units, as will be discussed later. Both a decrease in temperature and a decrease in the proportion of gas lead to an increase in the proportion of liquid reactants. Since the length of the diffusion path inside the catalyst appears to be more important for liquid reactants, the metal components of the surface layer provide a great deal of convenience in approaching the location of the catalyst. This notion is supported by the evidence that in the case of gas phase isomerization processes associated with existing technology, the platinum group metal components of the surface layer do not receive similar benefits.
【0018】本発明の触媒に白金族の金属成分を配合さ
せるのには、触媒の各粒子の金属成分濃度が粒子の中核
部の最低1.5倍になるような表面層の組成をもたらすの
に適した方法を採用すればよい。最良の結果は、白金族
の金属成分を表面に含浸させた場合に得られる。白金族
の成分を表面に含浸させるのには、可溶性で分解性の白
金族成分の複化合物の溶液を用いる低濃度酸による含浸
法が推奨される。通常、この含浸工程で使用される溶媒
は、所望の分解性の複化合物の溶解能力に基づいて選択
され、それは低濃度の酸で好ましくは水溶液である。低
濃度の酸の意味する通り、含浸溶液は通常、規定度2以
下である。塩酸溶液は好適であるが硝酸の類も使用可能
である。本発明の触媒を調製するのに使用される代表的
な白金族の化合物は塩化白金酸、クロロ白金酸アンモニ
ウム、臭化白金酸、二塩化白金、四塩化白金水和物、白
金二塩化カルボニルの二塩化物、二ニトロ、二アミノ白
金、塩化パラジウム、塩化パラジウム・2水和物、硝酸
パラジウムなどである。塩化白金酸は、とりわけ好まし
い白金化合物のソースとして好まれる。表面層の白金成
分は、塩酸および硝酸のような無機の強酸が無くても塩
化白金酸溶液から触媒上に含浸させることが出来る。Incorporating a platinum group metal component into the catalyst of the present invention is suitable for providing a surface layer composition such that the metal component concentration of each particle of the catalyst is at least 1.5 times the core of the particle. You may adopt the method. Best results are obtained when the surface is impregnated with a platinum group metal component. In order to impregnate the surface with the platinum group component, a low concentration acid impregnation method using a solution of a soluble and decomposable complex compound of the platinum group component is recommended. Usually, the solvent used in this impregnation step is selected on the basis of the ability to dissolve the desired degradable complex compound, which is a low concentration of acid, preferably an aqueous solution. As implied by the low concentration of acid, the impregnating solution usually has a normality of 2 or less. A hydrochloric acid solution is preferred, but nitric acids can also be used. Representative platinum group compounds used to prepare the catalysts of the present invention include chloroplatinic acid, ammonium chloroplatinate, bromoplatinic acid, platinum dichloride, platinum tetrachloride hydrate and platinum carbonyl dichloride. Examples include dichloride, dinitro, diaminoplatinum, palladium chloride, palladium chloride dihydrate, and palladium nitrate. Chloroplatinic acid is preferred as a source of particularly preferred platinum compounds. The platinum component of the surface layer can be impregnated onto the catalyst from a chloroplatinic acid solution without the presence of strong inorganic acids such as hydrochloric acid and nitric acid.
【0019】白金族の成分は配合した白金族金属成分の
複化合物が耐熱性酸化物の担体に引付けられて、白金族
金属が主として触媒の外表面に保持されることによって
表面含浸される。希望する白金族成分ならびに耐熱性の
無機酸化物の担体との複合体として知られる化合物が、
本発明の触媒の調製に使用できる。白金族金属および耐
熱性の無機酸化物担体と複合させて白金族金属成分を含
浸させる際に、多座配位子が非常に有用であることが判
明している。多座配位子は、酸化物担体に対して強力に
結合することが出来る1個以上の付加物を含有する化合
物である。このような付加物には、通常、カルボン酸、
アミノ基、チオール基、りん族、または、極性の大きい
他の化学的成分が含まれる。また、多座配位子が白金族
金属成分への高い親和性を有する−SHまたはPR
2(ここでRは炭化水素)のような官能基を含有し、そ
の上、金属酸化物担体に強力に吸着されるカルボン酸ま
たは同様な成分から成るもう一つの官能基を含有するこ
とが、本発明の一つの観点である。この多座配合子の好
ましい特性は、白金族の金属と強く結合する一方で、担
体に対しても迅速かつ強固に結合することによって白金
族の金属成分が触媒粒子を貫通しないことが効果的に保
証されることである。有用な多座配位子の数ある中の幾
つかの例としては、チオ・リンゴ酸、チオ乳酸、メルカ
プト・プロピオン酸、チオ二酢酸、チオグリコール酸、
チオ・プロピオン酸、が含まれる。この触媒が白金族の
金属成分の効果を改善することが知られている他の金属
成分を含有することも、本発明の範囲に含まれている。
この様な金属の改質剤には、レニウム、すず、ゲルマニ
ウム、鉛、コバルト、ニッケル、インジウム、ガリウ
ム、亜鉛、ウラニウム、ジスプロシウム、タリウム、お
よびこれらの混合物が含まれる。このような金属改質剤
の触媒的に有効な量を、技術的に公知な方法で触媒に配
合させることが出来る。この複合体は、フリーデル・ク
ラフツのハロゲン化金属に添加するに先立って乾燥、焼
成される。この乾燥は、約100から300℃の温度で実施さ
れ、それに続いて約375から600℃の温度で空気または酸
素雰囲気中で約0.5から10時間にわたって、金属成分
を、十分に酸化物に転化させるために酸化焼成する。望
ましい実施例では、焼成した複合体を、その後、類似の
温度で同様な時間、水素による還元の工程にかける。The platinum group component is surface-impregnated by the compounded platinum group metal component compound being attracted to the heat-resistant oxide carrier, and the platinum group metal being retained mainly on the outer surface of the catalyst. A compound known as a complex with a desired platinum group component and a heat-resistant inorganic oxide carrier is
It can be used to prepare the catalyst of the present invention. It has been found that polydentate ligands are very useful in complexing platinum group metals and heat resistant inorganic oxide supports and impregnating platinum group metal components. A polydentate ligand is a compound that contains one or more adducts that can strongly bind to the oxide support. Such adducts typically include carboxylic acids,
It includes amino groups, thiol groups, phosphorus groups, or other highly polar chemical moieties. Further, the multidentate ligand has a high affinity for the platinum group metal component —SH or PR.
Containing a functional group such as 2 (where R is a hydrocarbon), as well as another functional group consisting of a carboxylic acid or similar component that is strongly adsorbed to the metal oxide support, This is one aspect of the present invention. The preferable property of this multidentate compound is that it strongly binds to the platinum group metal, but also that the platinum group metal component does not penetrate the catalyst particles by binding quickly and firmly to the carrier. It is guaranteed. Some examples of useful polydentate ligands are: thio-malic acid, thiolactic acid, mercapto-propionic acid, thiodiacetic acid, thioglycolic acid,
Thio-propionic acid is included. It is also within the scope of this invention that the catalyst contains other metal components known to improve the effectiveness of platinum group metal components.
Such metal modifiers include rhenium, tin, germanium, lead, cobalt, nickel, indium, gallium, zinc, uranium, dysprosium, thallium, and mixtures thereof. A catalytically effective amount of such a metal modifier can be incorporated into the catalyst by methods known in the art. The composite is dried and calcined prior to addition to the Friedel-Crafts metal halide. This drying is carried out at a temperature of about 100 to 300 ° C., followed by sufficient conversion of the metal components to oxides at a temperature of about 375 to 600 ° C. in an air or oxygen atmosphere for about 0.5 to 10 hours. In order to oxidize and fire. In the preferred embodiment, the calcined composite is then subjected to a reduction step with hydrogen at similar temperatures and for similar times.
【0020】本発明の触媒のもつ一つの不可欠な成分は
フリーデル・クラフツのハロゲン化金属である。フリー
デル・クラフツ型に適合するハロゲン化金属には、塩化
アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化第二鉄、臭化第
二鉄、塩化亜鉛、およびこれに類似の化合物が含まれ、
このうち、アルミニウムのハロゲン化物、とりわけ塩化
アルミニウムが、通常、最良の結果を与える。一般に、
この成分は、この種のハロゲン化金属を添加する慣用の
方法によって本発明の触媒に配合することが可能であ
る。しかし、米国特許No.2,999,074に発表された推奨さ
れる方法に従って、担体の表面に対して昇華させる場合
に、通常、最良の結果が得られる。複合体がフリーデル
・クラフツのハロゲン化金属の成分によって含浸される
望ましい方法の際に耐熱性の無機酸化物中に、化学的に
結合した水酸基が存在するために、フリーデル・クラフ
ツのハロゲン化金属と担体の水酸基との間の反応が起こ
る。例えば、塩化アルミニウムは好適なアルミナ担体中
の水酸基と反応してAl…O…AlCl2の形の活性中心を生成
し、これが触媒作用を高める。塩化物イオンおよび水酸
イオンは、担体中で、同様な位置を占めるので、サイト
での塩化物の数が少ない場合にはフリーデル・クラフツ
のハロゲン化金属との相互作用のためにさらに水酸イオ
ンのサイトが供給されるであろう。従って、担体の塩化
物含有率が0.1から10質量%の低い範囲の場合に一層活
性能力の高いフリーデル・クラフツ型の品種が得られる
可能性がある。フリーデル・クラフツのハロゲン化金属
は、昇華したフリーデル・クラフツのハロゲン化金属が
焼成した担体の水酸基と化合するような条件下で昇華さ
せて複合体上に含浸させることが出来る。通常、この反
応に伴って、無機酸化物の担体と反応するフリーデル・
クラフツのハロゲン化金属の1モル当り約0.5から2.0モ
ルの塩化水素が除去される。約184℃で昇華する塩化ア
ルミニウムを昇華させる際に、適した含浸温度は、約19
0から700℃の範囲、さらに望ましくは、約200から600℃
の範囲にある。この昇華は、大気圧または加圧の下でそ
れに、水素または軽パラフィン系の炭化水素または、そ
の両方などの稀釈用の気体の存在下で実施が可能であ
る。フリーデル・クラフツのハロゲン化金属の含浸は、
回分式に行なわれるが、複合体の含浸法として望ましい
のは、昇華したAlCl3の蒸気を、水素などの搬送気体と
の混合物として複合体の層に浸透させることである。こ
の方法は、塩化アルミニウムを連続的に析出して反応さ
せ、また、発生するHClを除去する。複合体と結合する
フリーデル・クラフツのハロゲン化金属の量は、フリー
デル・クラフツのハロゲン化金属を含まない複合体に対
して約1から15質量%の範囲にわたっている。昇華した
フリーデル・クラフツのハロゲン化金属を含む最終的な
複合体から未反応のフリーデル・クラフツのハロゲン化
金属を除去するために、複合体を、フリーデル・クラフ
ツのハロゲン化金属の昇華温度以上の温度で、複合体か
らすべてのフリーデル・クラフツのハロゲン化金属の未
反応分を除去するのに十分な時間、処理する。AlCl3の
場合、約400から600℃の温度と約1から48時間で十分で
ある。One of the essential components of the catalyst of the present invention is the Friedel-Crafts metal halide. Friedel-Crafts type compatible metal halides include aluminum chloride, aluminum bromide, ferric chloride, ferric bromide, zinc chloride, and similar compounds,
Of these, aluminum halides, especially aluminum chloride, usually give the best results. In general,
This component can be incorporated into the catalysts of the present invention by conventional methods of adding such metal halides. However, best results are usually obtained when subliming to the surface of a carrier according to the recommended method published in US Pat. No. 2,999,074. Halogenation of Friedel-Crafts due to the presence of chemically bonded hydroxyl groups in the refractory inorganic oxide during the preferred method in which the complex is impregnated with the Friedel-Crafts metal halide component. The reaction between the metal and the hydroxyl groups of the support takes place. For example, aluminum chloride reacts with the hydroxyl groups in a suitable alumina support to form active centers in the form of Al ... O ... AlCl 2 , which enhances catalysis. Chloride and hydroxide ions occupy similar positions in the carrier, so that when the number of chlorides at the site is low, more hydroxide ions will form due to interaction with Friedel-Crafts metal halides. The site will be served. Therefore, when the chloride content of the carrier is in the low range of 0.1 to 10% by mass, it is possible to obtain a Friedel-Crafts type variety having a higher activity. The Friedel-Crafts metal halide can be sublimed and impregnated onto the composite under conditions such that the sublimed Friedel-Crafts metal halide will combine with the hydroxyl groups of the calcined support. Usually, Friedel, which reacts with the inorganic oxide carrier, accompanies this reaction.
About 0.5 to 2.0 moles of hydrogen chloride are removed per mole of Krafts metal halide. When subliming aluminum chloride that sublimes at about 184 ° C, a suitable impregnation temperature is about 19
0 to 700 ° C range, more preferably about 200 to 600 ° C
Is in the range. This sublimation can be carried out at atmospheric pressure or under pressure in the presence of a diluting gas such as hydrogen or light paraffinic hydrocarbons, or both. Friedel Crafts' metal halide impregnation
Although performed batchwise, the preferred method of impregnating the composite is to allow sublimed AlCl 3 vapor to penetrate the composite layers as a mixture with a carrier gas such as hydrogen. According to this method, aluminum chloride is continuously deposited and reacted, and generated HCl is removed. The amount of Friedel-Crafts metal halide bound to the composite ranges from about 1 to 15% by weight, based on the Friedel-Crafts metal halide-free composite. In order to remove unreacted Friedel-Crafts metal halide from the final complex containing sublimed Friedel-Crafts metal halide, the complex was subjected to the sublimation temperature of Friedel-Crafts metal halide. Treat at the above temperature for a time sufficient to remove all unreacted Friedel-Crafts metal halide from the complex. For AlCl 3 , temperatures of about 400 to 600 ° C. and about 1 to 48 hours are sufficient.
【0021】このようにして得たフリーデル・クラフツ
のハロゲン化金属を含有する複合体を、炭化水素の転化
に使用するに先立って、事実上水を含まない、また炭化
水素を含まない還元工程に付けることは、本発明の範囲
内に含まれる。この工程の狙いは白金族の成分が、それ
ぞれの金属に還元され、その金属成分が、担体全体に微
細な状態で分散されることを確実にすることにある。こ
の工程では、事実上純粋で乾燥した(H2O:20容積ppm以
下)水素を還元剤として使用することが望ましい。この
還元剤は約425から650℃の温度、約0.5から2時間を含
めて事実上、白金族成分のすべてをその金属元素の状態
に還元するのに有効な条件で複合体と接触する。もし、
プラントを事実上水を含ませない状態に予備乾燥する事
前の手段が採られ、その上実質的に水分および炭化水素
を含まない水素を使用すれば、この還元処理は、そのま
ま、スタート・アップの操作手順の一部として実施可能
である。今回の触媒任意成分として有機のポリハロゲン
成分がある。この実施例において、フリーデル・クラフ
ツのハロゲン化金属を含有する複合体を、少なくとも2
個の塩素原子を含有し、メチレンのハロゲン化物、ハロ
ホルム、メチルハロホルム、四塩化炭素、二ハロゲン化
硫黄、ハロゲン化硫黄。ハロゲン化チオニル。四ハロゲ
ン化チオカルボニルから成るグループから選択されるポ
リハロゲン化合物と接触させて処理する。適当なポリハ
ロゲン化合物には、このように塩化メチレン、クロロホ
ルム、四塩化炭素などが含まれる。いずれの場合にもポ
リハロゲン化合物には、同一の炭素原子と結合する最低
2個の塩素原子が含まれなければならない。推奨される
ポリハロゲン化合物は四塩化炭素である。複合体はポリ
ハロゲン化合物と窒素、空気、酸素などの非還元性の気
体で希釈された状態で、接触することが望ましい。複合
体に対して、最低0.1質量%の化合状態のハロゲンを添
加するためには、約100から600℃の温度で約0.2から5
時間、適正に接触させるのが、有効な方法である。フリ
ーデル・クラフツのハロゲン化金属を配合させる以前
に、無機酸化物の担体を先ず、ポリハロゲン化合物で処
理する場合、触媒の性能の改善は、さほど期待されな
い。The Friedel-Crafts metal halide-containing composite thus obtained is subjected to a substantially water-free and hydrocarbon-free reduction step prior to its use in the conversion of hydrocarbons. Included within the scope of the present invention. The aim of this step is to ensure that the platinum group components are reduced to their respective metals and that the metal components are finely dispersed throughout the carrier. In this process, it is desirable to use virtually pure and dry (H 2 O: 20 ppm by volume or less) hydrogen as a reducing agent. The reducing agent is contacted with the composite under conditions effective to reduce virtually all of the platinum group component to its metallic state, including temperatures of about 425 to 650 ° C. for about 0.5 to 2 hours. if,
If a prior measure is taken to pre-dry the plant in a virtually water-free state, and with hydrogen that is substantially free of water and hydrocarbons, this reduction process will be used as is. It can be implemented as part of the operating procedure. An organic polyhalogen component is used as an optional component of this catalyst. In this example, at least 2 composites containing Friedel-Crafts metal halide were prepared.
Contains methylene chloride atoms, methylene halides, haloforms, methylhaloforms, carbon tetrachloride, sulfur dihalides, sulfur halides. Thionyl halide. Treated with a polyhalogen compound selected from the group consisting of thiocarbonyl tetrahalide. Suitable polyhalogen compounds thus include methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride and the like. In each case, the polyhalogen compound must contain at least two chlorine atoms bonded to the same carbon atom. The recommended polyhalogen compound is carbon tetrachloride. The complex is preferably contacted with the polyhalogen compound in a state diluted with a non-reducing gas such as nitrogen, air or oxygen. In order to add at least 0.1% by mass of compound halogen to the complex, it is necessary to add about 0.2 to 5 at about 100 to 600 ° C.
Proper contact for time is an effective method. If the inorganic oxide support is first treated with a polyhalogen compound prior to incorporating the Friedel-Crafts metal halide, the improvement in catalyst performance is less than expected.
【0022】本発明の触媒には、追加のハロゲン成分が
含まれる。ハロゲン成分は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ
素、または、これらの混合物のいずれかである。このう
ち、塩素は好ましい成分である。このハロゲン成分は一
般に、無機酸化物の担体と化合状態で存在する。本発明
にとって必須ではないが、このハロゲン成分は触媒全体
に、良好に分散しているのが望ましい。ハロゲン成分の
含有率は、元素の基準で計算して、最終の触媒の0.2以
上から約15質量%である。ハロゲン成分は、無機酸化物
の担体の調製時か、触媒成分の配合時、またはその前後
か、のいずれかの時点で触媒に配合させることができ
る。例えば、望ましいアルミナ担体物質を形成させるの
に使用されるアルミナ・ゾルにハロゲンが含有され、少
くともそのハロゲンの一部が、最終の触媒に寄与してい
る可能性がある。ハロゲン成分(またはその一部)は他
の触媒成分を担体に配合する際に、−例えば、塩化白金
酸を使用して白金成分を含浸させる際に−触媒に添加す
ることができる。また、ハロゲン成分(またはその一
部)は他の触媒成分を担体に配合する前後に、ハロゲ
ン、または、ハロゲンを含有する溶液、懸濁液、分散液
を触媒に接触させることによって、触媒に添加させるこ
ともできる。ハロゲンを含有する適当な化合物には、ハ
ロゲンを含有する酸、例えば塩酸がある。さらに別な方
法として、ハロゲン成分(またはその一部)は、触媒の
再生工程において、ハロゲンを含有する化合物、溶液、
懸濁液、分散液を触媒に接触させることによって、触媒
に配合させることが可能である。The catalyst of the present invention contains an additional halogen component. The halogen component is either fluorine, chlorine, bromine, iodine, or a mixture thereof. Of these, chlorine is the preferred component. This halogen component is generally present in a combined state with the inorganic oxide support. Although not essential to the invention, it is desirable that this halogen component be well dispersed throughout the catalyst. The content of halogen component is from 0.2 or more to about 15% by mass of the final catalyst, calculated on the basis of elements. The halogen component can be added to the catalyst either at the time of preparing the carrier of the inorganic oxide, at the time of adding the catalyst component, or before or after that. For example, the alumina sol used to form the desired alumina support material may contain halogen, at least some of which contributes to the final catalyst. The halogen component (or part thereof) can be added to the catalyst when the other catalyst component is incorporated into the support-for example when impregnating the platinum component with chloroplatinic acid. The halogen component (or a part thereof) is added to the catalyst by bringing the halogen or a solution, suspension, or dispersion containing the halogen into contact with the catalyst before and after blending the other catalyst component with the catalyst. You can also let it. Suitable halogen containing compounds are halogen containing acids such as hydrochloric acid. Alternatively, the halogen component (or part thereof) may be a halogen-containing compound, solution,
It is possible to mix with the catalyst by bringing the suspension and the dispersion into contact with the catalyst.
【0023】本発明の工程においては、分解可能な炭化
水素の供給原料を、水素と混合して、炭化水素の異性化
の反応帯において、前記の種類の触媒粒子の層と接触さ
せる。この接触は、触媒を、固定層、移動層、流動層の
各システム、または回分式の工程で実施可能である。高
価な触媒の摩損の危険性、および運転上の利点の見地か
ら、固定層のシステムを採用するのが望ましい。このシ
ステムにおいては、水素の濃い気体および供給原料を適
当な加熱方法で所望の反応温度に予熱した後、前記の特
性を有する触媒粒子の固定層を含む異性化の反応帯に流
入させる。異性化反応帯は、単一の反応器内にあるか、
または各反応帯の入口で所望の異性化温度を保持する適
切な手段を備えた2基以上の別個の反応器内にある。2
基以上の反応器を並べる方法は、個々の反応器の温度を
制御することによって、異性化の改善を可能にし、また
工程を休止することなく、触媒を一部交換する目的から
も望ましい。反応物質は、触媒粒子の層に対して、上方
から、下方から、または半径方向への、いずれの流れの
様式によっても接触させることができる。また、反応物
質は、触媒粒子との接触時に液相、気液の混合相、気相
のいずれでも良いが、本発明をとりわけ液相の工程に適
用することにより、卓越した結果が得られる。本発明の
工程への供給原料に適合する異性化可能の炭化水素のグ
ループの中で各分子に4〜7個の炭素原子を有するアル
カン(C4−C7)が望ましい。これらは石油精製または
合成燃料の生産からの直留の軽ナフサ、軽質天然ガソリ
ン、軽質の改質ガソリン、芳香族抽出からの軽質ラフィ
ネイト分解軽ナフサ、正ブタン濃縮物、フィールド・ブ
タンなどの流れの中に含まれている。とりわけ望ましい
供給原料は、高濃度の低オクタン・ノルマルパラフィン
と共にC5およびC6のバラフィン50%以上を含有する軽
直留ナフサである。この供給原料は、異性化によりオク
タン価の向上の効果を特に受けやすい。直留の軽ナフサ
および他の供給原料も、ナフテン、芳香族、オレフィン
およびC6より重い炭化水素を含有する。水素の消費
量、分解反応、反応熱、および触媒の活性を効率的に制
御するためにオレフィンの含有率を最大10%に、またC
6よりも重い炭化水素を20%までに制限すべきである。
この種の高塩化物の白金アルミナ触媒は硫黄および酸素
含有化合物に対してきわめて敏感なことが一般に知られ
ている。従って供給原料はこれらの化合物をあまり含ん
でいてはならず、硫黄の濃度は一般に0.5ppm以下でなけ
ればならない。原料中の硫黄の存在は、白金毒によって
触媒を一時的に不活性化する作用がある。触媒の活性
は、高温の水素によって触媒化合物から硫黄を除去する
か、または流入する原料の硫黄の濃度を0.5ppm以下に下
げて炭化水素が触媒上に吸着した硫黄を脱離することに
よって回復が可能である。水分は、高活性の塩化物を触
媒から除去して不活性の水酸化アルミニウムに置換する
ことによって触媒を永続的に不活性化する機能を有す
る。従って水、および分解して水を生成する酸素化物は
ごく低濃度でのみ許容される。そのためには、供給源料
中酸素化物の濃度を通常0.1ppm未満に制限する必要があ
る。硫黄は水素化処理によって供給原料の流れから除去
できる。炭化水素の流れから硫黄および水分を除去する
ための吸収システムは、先行技術の熟練者には公知であ
る。水素を異性化可能な炭化水素原料と混和して、水素
と炭化水素原料とのモル比が約0.01:5となるようにす
る。水素は、全量工程外から供給されるか、または反応
排出液から分離した後に原料として再回収された水素に
よって補充される。この水素中には軽質炭化水素、なら
びに窒素やアルゴンのような少量の不活性気体が存在す
る可能性がある。工程外から供給される水素からは、先
行技術で公知の吸収システムを用いて水分を除去するこ
とが望ましい。異性化反応では水素の正味の消費はない
が、一般的にはクラッキング、不均化ならびに芳香族お
よびオレフィン族物質の飽和などのいろいろな副反応に
おいて水素が消費される。こうした水素の消費は通常、
炭化水素の供給原料に対するモル比で約0.03から0.1に
およぶ触媒の安定性を向上し、供給原料の組成の変動を
補償することによって転化反応を維持して同時に触媒粒
子の働きを妨害する炭化質化合物(通例コークスと呼ば
れる)の生成を抑制するために、消費を補う必要量を上
回る水素を反応領域において保持する。好適な実施例で
は、反応排出液中の水素と炭化水素のモル比は、0.05:
1またはそれ未満である。一般に0.05またはそれ未満の
モル比では反応排出液から原料への水素の再循環を必要
としない。コークス生成の抑制に要する水素の量は、溶
存水素の水準以上にはならないで済むことが知られてい
る。正常状態の反応排出液では、溶液中の水素の量は通
常約0.02:1から0.01:1未満の比率である。良好な安
定性と転化を図るために必要な消費を補充する必要量を
上回る水素の量は、異性化反応帯の排出液の測定で、水
素と炭化水素との比率が0.01:1から0.05:1未満の範
囲にある。溶解水素および過剰水素の分を加えて排出液
中の炭化水素と水素との比率で0.05:1であればほとん
どの供給原料に対してこれらの要求を満足する。本発明
の触媒粒子は、排出液の水素と炭化水素とのモル比が0.
05:1未満の主として液相の工程において優れた結果を
示す。反応器の温度は通常、約40から250℃の範囲にあ
る。平衡はノルマルアルカンよりも相対的に高濃度のイ
ソアルカンに有利に働くので、一般には低い反応温度の
方が望ましい。低温は最高濃度の高オクタン、高分岐の
イソアルカンを含有する平衡混合物に有利に働くので、
C5およびC6のアルカンから成る原料混合物が主として
C5およびC6アルカンである場合、約40から150℃の範
囲の温度が望ましい。相当量のブタンの異性化が望まれ
る場合には、触媒の活性を保持するために、約140から2
25℃の範囲のより高温の反応温度が要求される。反応の
運転圧力は一般に1から100気圧の範囲で、20から35気
圧の範囲が好適である。毎時の液空間速度は、触媒の容
量当りの異性化炭化水素の毎時供給量で約0.25から約12
の範囲で、なかでも約0.5から5/時が望ましい。ま
た、異性化法は、少量の有機塩化物の助触媒の存在を必
要とする。炭化水素の供給に伴って低水準の活性塩化物
が絶えず触媒粒子から放出されているので、この有機塩
化物の助触媒は、触媒粒子中に高水準の活性のある塩化
物を保持するのに寄与する。混合原料中の助触媒の濃度
は30から300質量ppmに保持されている。好適な助触媒化
合物は四塩化炭素である。他の適切な助触媒化合物のご
く一例として、二塩化プロピル、塩化ブチル、クロロホ
ルムなどの酸素を含まない分解性の有機塩化物が挙げら
れる。一部が塩化水素に変換する可能性のある有機塩化
物が存在すれば、反応物を乾燥する必要性が強まる。炭
化水素原料および水素が上記の通り乾燥している限り
は、少量の塩化水素の存在による逆の影響はない。特に
好適と考えられる軽ナフサ供給原料からの異性化製品
は、低オクタンのノルマル・パラフィンおよび中オクタ
ンのメチルヘキサン、ならびに望ましい最高オクタンの
イソペンタンおよびジメチルブタンを含有する。同法で
得た液体製品の比較的低オクタンの部分を異性化反応の
ため分離および再循環を目的とする工程にかけること
は、本発明の適用範囲内である。一般に低オクタンのノ
ルマルパラフィンは、最終製品のオクタン価を高めるた
めに分離、回収される。低分岐のC6およびC7のパラフ
ィンも、回収分離の困難な少量の炭化水素と共に分離、
回収される。この分離を実現するための技術は公知であ
り、これには分別蒸溜法および分子ふるい吸着法などが
含まれる。本発明の触媒およびプロセスは、再循環なし
でも先行技術の適用時以上に希望する製品への高い転化
率を実現することによって前記した再循環の魅力は削減
される。本発明の触媒およびプロセスを説明するために
以下に実例を挙げる。これらの諸例は、説明のための実
施例として提示するものであり、これによって請求の範
囲を限定するものと解釈してはならない。In the process of the present invention, a crackable hydrocarbon feedstock is mixed with hydrogen and contacted with a bed of catalyst particles of the type described above in the reaction zone of hydrocarbon isomerization. This contact can be carried out with the catalyst in a fixed bed, moving bed, fluidized bed system, or in a batch process. It is desirable to employ a fixed bed system in view of the risk of attrition of expensive catalysts and operational advantages. In this system, the hydrogen rich gas and feedstock are preheated to the desired reaction temperature by a suitable heating method and then flowed into an isomerization reaction zone containing a fixed bed of catalyst particles having the above characteristics. The isomerization reaction zone is in a single reactor,
Or in two or more separate reactors equipped with appropriate means to maintain the desired isomerization temperature at the entrance of each reaction zone. Two
The method of arranging more than one reactor is desirable for the purpose of allowing the isomerization to be improved by controlling the temperature of each reactor, and also for the purpose of partially replacing the catalyst without stopping the process. The reactants can be contacted with the bed of catalyst particles by any mode of flow, from above, from below, or radially. The reaction substance may be in a liquid phase, a gas-liquid mixed phase, or a gas phase at the time of contact with the catalyst particles, but when the present invention is applied to the liquid phase process, excellent results can be obtained. Alkanes having 4 to 7 carbon atoms in each molecule in the group of isomerizable hydrocarbons compatible with the feed to the process of the present invention (C 4 -C 7) is preferable. These include streams of straight-run light naphtha from petroleum refining or synthetic fuel production, light natural gasoline, light reformed gasoline, light raffinate cracking light naphtha from aromatic extraction, positive butane concentrate, field butane, etc. Included in. A particularly desirable feedstock is light straight run naphtha containing greater than 50% C 5 and C 6 paraffins with high concentrations of low octane normal paraffins. This feedstock is particularly susceptible to octane number improvement due to isomerization. Straight run light naphtha and other feedstocks also contain naphthenes, aromatics, olefins and hydrocarbons heavier than C 6 . Up to 10% olefin content and C for efficient control of hydrogen consumption, cracking reaction, heat of reaction, and catalyst activity
Hydrocarbons heavier than 6 should be limited to 20%.
It is generally known that high chloride platinum alumina catalysts of this kind are very sensitive to sulfur and oxygen containing compounds. Therefore, the feedstock should be free of these compounds and the concentration of sulfur should generally be below 0.5 ppm. The presence of sulfur in the raw material acts to temporarily deactivate the catalyst due to platinum poison. The activity of the catalyst can be recovered by removing sulfur from the catalyst compound with high temperature hydrogen or by reducing the concentration of sulfur in the inflowing raw material to 0.5 ppm or less to remove the sulfur adsorbed on the catalyst by hydrocarbons. It is possible. Moisture has the function of permanently deactivating the catalyst by removing highly active chloride from the catalyst and replacing it with inert aluminum hydroxide. Therefore, water and oxygenates that decompose to form water are only tolerated at very low concentrations. To that end, it is necessary to limit the concentration of oxygenates in the source material to usually less than 0.1 ppm. Sulfur can be removed from the feed stream by hydrotreating. Absorption systems for removing sulfur and moisture from hydrocarbon streams are known to those skilled in the art. Hydrogen is mixed with an isomerizable hydrocarbon feedstock such that the molar ratio of hydrogen to hydrocarbon feedstock is about 0.01: 5. Hydrogen is supplied entirely from the outside of the process, or is supplemented by hydrogen recovered as a raw material after being separated from the reaction effluent. Light hydrocarbons as well as small amounts of inert gases such as nitrogen and argon may be present in this hydrogen. It is desirable to remove water from the hydrogen supplied from outside the process using an absorption system known in the prior art. There is no net consumption of hydrogen in the isomerization reaction, but it is generally consumed in various side reactions such as cracking, disproportionation and saturation of aromatic and olefinic materials. Such hydrogen consumption is usually
Carbides that improve the stability of the catalyst by a hydrocarbon to feed molar ratio ranging from about 0.03 to 0.1 and compensate for variations in feedstock composition to maintain the conversion reaction and at the same time interfere with the function of catalyst particles. In order to suppress the formation of compounds (commonly called coke), more hydrogen than necessary to supplement consumption is retained in the reaction zone. In a preferred embodiment, the molar ratio of hydrogen to hydrocarbon in the reaction effluent is 0.05:
1 or less. Generally, molar ratios of 0.05 or less do not require the recycling of hydrogen from the reaction effluent to the feed. It is known that the amount of hydrogen required to suppress coke formation does not have to exceed the level of dissolved hydrogen. In a normal state reaction effluent, the amount of hydrogen in the solution is usually in a ratio of about 0.02: 1 to less than 0.01: 1. The amount of hydrogen above the amount required to replenish the consumption needed for good stability and conversion is measured in the effluent of the isomerization reaction zone, and the ratio of hydrogen to hydrocarbon is 0.01: 1 to 0.05: It is in the range of less than 1. If the ratio of hydrocarbon to hydrogen in the effluent is 0.05: 1 with the addition of dissolved hydrogen and excess hydrogen, these requirements are met for most feedstocks. The catalyst particles of the present invention have a effluent hydrogen to hydrocarbon molar ratio of 0.
Excellent results mainly in liquid phase processes with a ratio of less than 05: 1. The reactor temperature is usually in the range of about 40 to 250 ° C. Lower reaction temperatures are generally preferred because equilibrium favors relatively higher concentrations of isoalkanes over normal alkanes. Since low temperatures favor equilibrium mixtures containing the highest concentrations of high octane, highly branched isoalkanes,
When the raw material mixture consisting of alkanes C 5 and C 6 are primarily C 5 and C 6 alkanes, temperatures in the range of about 40 to 0.99 ° C. is preferred. If a significant amount of butane isomerization is desired, about 140 to 2 to maintain the activity of the catalyst.
Higher reaction temperatures in the range of 25 ° C are required. The operating pressure of the reaction is generally in the range of 1 to 100 atm, preferably 20 to 35 atm. Hourly liquid hourly space velocities range from about 0.25 to about 12 isomerized hydrocarbons per hour feed volume of catalyst.
The range of about 0.5 to 5 / hour is preferable. Also, the isomerization process requires the presence of small amounts of organic chloride cocatalysts. Since low levels of active chloride are constantly released from the catalyst particles with the feed of hydrocarbons, this organic chloride co-catalyst has been shown to retain high levels of active chloride in the catalyst particles. Contribute. The concentration of the co-catalyst in the mixed raw material is maintained at 30 to 300 mass ppm. The preferred cocatalyst compound is carbon tetrachloride. Only a few other suitable cocatalyst compounds are oxygen-free decomposable organic chlorides such as propyl dichloride, butyl chloride, chloroform. The presence of organic chlorides, some of which may be converted to hydrogen chloride, increases the need to dry the reaction. As long as the hydrocarbon feed and hydrogen are dry as described above, the presence of small amounts of hydrogen chloride will not have the opposite effect. Isomerization products from light naphtha feedstocks that are considered particularly suitable contain low octane normal paraffins and medium octane methylhexane, as well as the desired highest octane isopentane and dimethylbutane. It is within the scope of the present invention to subject the relatively low octane portion of the liquid product obtained in the same process to a step aimed at separation and recycling for the isomerization reaction. Generally, low-octane normal paraffin is separated and recovered to increase the octane number of the final product. Low-branch C 6 and C 7 paraffins are separated along with a small amount of hydrocarbons that are difficult to recover and separate,
Be recovered. Techniques for achieving this separation are well known and include fractional distillation methods and molecular sieve adsorption methods and the like. The catalyst and process of the present invention reduces the above-mentioned recycle appeal by achieving higher conversions to the desired product than when applying the prior art without recycle. The following examples are provided to illustrate the catalysts and processes of the present invention. These examples are presented as illustrative examples and should not be construed as limiting the scope of the claims.
【0024】実例1 本触媒の利点を実証するために先行技術の制御触媒を調
製した。白金と基材の比率が約0.9対1の素練リベース
の材料を得るために、先行技術の押出しアルミナ・ベー
ス(粒径:約1600ミクロン)を3.5%塩化白金酸、2%
塩酸、および3.5%硝酸(いずれも質量%)の溶液中
に、容量比率が溶液9対ベース10になるように真空含浸
させた。得られた混合物に約1時間の冷間圧延を施し、
蒸発乾固させた。次にこの複合物を酸化させ、1Mの塩
酸溶液と525℃、45cc/時の割合で2時間接触させて塩
化物の含有率を調節した。その後これを565℃の電解水
素中で約2時間還元処理したところ、質量%で白金約0.
25に対し塩化物約1の割合で含有した。塩化アルミニウ
ムを水素で昇華させた後に触媒を昇華した塩化アルミニ
ウムに550℃で約45分間接触させることにより、活性塩
化物を質量%で約5.5の水準まで含浸させる処理を行っ
た。この触媒を“触媒A”と命名した。同触媒は、およ
そ白金0.247対塩化物5.5(質量%)の割合で含有してい
た。 Example 1 A prior art controlled catalyst was prepared to demonstrate the benefits of this catalyst. In order to obtain a masticated rebase material with a platinum to substrate ratio of about 0.9 to 1, 3.5% chloroplatinic acid, 2% of prior art extruded alumina base (particle size: about 1600 microns) was used.
It was vacuum impregnated in a solution of hydrochloric acid and 3.5% nitric acid (both by mass) so that the volume ratio was 9 solution to 10 base. Cold rolling the resulting mixture for about 1 hour,
Evaporated to dryness. Next, this composite was oxidized and contacted with a 1 M hydrochloric acid solution at 525 ° C. at a rate of 45 cc / hour for 2 hours to adjust the content of chloride. After that, this was subjected to reduction treatment in electrolytic hydrogen at 565 ° C for about 2 hours.
The content of chloride was about 1 to 25. After sublimating aluminum chloride with hydrogen, the catalyst was contacted with sublimed aluminum chloride at 550 ° C. for about 45 minutes to impregnate the active chloride to a level of about 5.5% by mass. This catalyst was named "Catalyst A". The catalyst contained approximately 0.247 of platinum and 5.5 (mass%) of chloride.
【0025】実例2 表面層の白金の効果を評価する目的で、触媒Aとほぼ同
水準の白金を含有する“触媒B”を本発明に従って調製
した。触媒Bの調製は、実例Iの触媒Aに使用したのと
同一の先行技術による押出しアルミナ・ベースから行っ
た。押出したベースを3.5%(質量%)の塩化白金酸溶
液(白金の担体への均一な浸透を防ぐ目的で有効濃度の
塩酸および硝酸は含まない)に塩化白金酸9対ベース10
の容量比率で蒸着含浸させて触媒Bを調製した。その結
果得られた混合物に約1時間の冷間圧延処理を施し蒸発
乾固させた。次にこの混合物を酸化させ1Mの塩酸溶液
と525℃、45cc/時の割合で2時間接触させて塩化物の
含有量を調製した。その後これを565℃の電解水素中で
約2時間還元処理したところ、質量%で白金約0.25に対
し塩化物約1の割合で含有した。塩化アルミニウムを水
素で昇華させた後に触媒を昇華した塩化アルミニウムに
550℃で約45分間接触させることにより、活性塩化物を
質量%で約5.5の水準まで含浸させる処理を行った。こ
の触媒Bは、およそ白金0.242対塩化物5.8(質量%)の
割合で含有していた。 Example 2 "Catalyst B" containing approximately the same level of platinum as catalyst A was prepared according to the present invention for the purpose of evaluating the effect of platinum in the surface layer. The preparation of Catalyst B was done from the same prior art extruded alumina base used for Catalyst A of Example I. The extruded base was added to 3.5% (mass%) chloroplatinic acid solution (containing no effective concentration of hydrochloric acid and nitric acid to prevent uniform penetration of platinum into the carrier), and chloroplatinic acid 9 to base 10
A catalyst B was prepared by vapor deposition impregnation at a volume ratio of. The resulting mixture was cold rolled for about 1 hour and evaporated to dryness. Next, this mixture was oxidized and contacted with a 1 M hydrochloric acid solution at 525 ° C. at a rate of 45 cc / hour for 2 hours to adjust the content of chloride. Then, when this was subjected to reduction treatment in electrolytic hydrogen at 565 ° C. for about 2 hours, it contained about 1% of chloride to about 0.25% by mass of platinum. After subliming aluminum chloride with hydrogen, the catalyst is sublimed into aluminum chloride.
A treatment of impregnating the active chloride to a level of about 5.5% by mass was performed by contacting at 550 ° C. for about 45 minutes. This catalyst B contained approximately 0.242 of platinum and 5.8 (mass%) of chloride.
【0026】実例3 触媒に必要とされる白金に対して表面層の白金が与える
影響を評価するために、白金の含有量を触媒Aの約半分
の水準にして本発明に従い“触媒C”を調製した。触媒
Cの調製は、実例Iの触媒Aに使用したのと同一の先行
技術による押出しアルミナ・ベースから行った。触媒C
を、押出したベース3.5%(質量%)の塩化白金酸溶液
(有効濃度の塩酸および硝酸は含まない)に塩化白金酸
9対ベース10の容量比率で蒸着含浸させて調製した。そ
の結果得られた混合物に約1時間の冷間圧延処理を施
し、蒸発乾固させた。次にこの混合物を酸化させ、1M
の塩酸溶液と525℃、45cc/時の割合で2時間接触させ
て塩化物の含有率を調節した。その後これを565℃の電
解水素中で約2時間還元処理したところ、質量%で白金
約0.125に対し塩化物約1の割合で含有した。塩化アル
ミニウムを水素で昇華させた後に触媒をその昇華した塩
化アルミニウムに550℃で約45分間接触させることによ
り、活性塩化物を質量%で約5.5の水準まで含浸させる
処理を行った。この触媒Cは、およそ白金0.129対塩化
物5.5%(質量%)の割合で含有していた。 Example 3 In order to evaluate the effect of platinum in the surface layer on the platinum required for the catalyst, the "catalyst C" was used according to the present invention with the platinum content being about half that of catalyst A. Prepared. The preparation of catalyst C was done from the same prior art extruded alumina base used for catalyst A of Example I. Catalyst C
Was prepared by vapor deposition impregnation of a 3.5% (mass%) extruded chloroplatinic acid solution (without effective concentrations of hydrochloric acid and nitric acid) in a volume ratio of 9 chloroplatinic acid to 10 bases. The resulting mixture was cold rolled for about 1 hour and evaporated to dryness. The mixture is then oxidized to 1M
The content of chloride was adjusted by contacting with the hydrochloric acid solution of (2) at 525 ° C at a rate of 45 cc / hour for 2 hours. Thereafter, when this was subjected to reduction treatment in electrolytic hydrogen at 565 ° C. for about 2 hours, it contained about 0.125 mass% of platinum and about 1 chloride. After subliming aluminum chloride with hydrogen, the catalyst was contacted with the sublimed aluminum chloride at 550 ° C. for about 45 minutes to impregnate active chloride to a level of about 5.5% by mass. This catalyst C contained approximately 0.129 of platinum and 5.5% (mass%) of chloride.
【0027】実例4 触媒粒子A,BおよびCを走査型電子顕微鏡(SEM)
により評価した。この解析の目的は、触媒粒子A,B,
Cの半径上における白金の分布の確認である。信頼性の
ある平均データを導くために、AおよびB粒子を各々6
個ずつ、またC粒子を3個評価した。上記の通りSEM
のデータは、アルミナの含有水準と金属分布図の関係に
基づいて触媒粒子内の任意の点におけるおおよその金属
含有量を示す。このデータは金属分布の相対的な比較を
行うために有用である。図1に、触媒粒子の表面から中
心まで800ミクロンの半径上における白金の水準の相対
的な分布を個々の粒子の容量の50%を占める中核部の平
均濃度の関数として表す。触媒Aは比較的均一な白金の
分布を示し、触媒の範囲内の変動は表面層と中核部の間
ではさほど認められなかった。触媒BおよびCは明らか
に、表面層において比較的高い白金濃度を示し、表面近
くの白金濃度は触媒粒子の中心近傍の最大約2.5倍であ
った。本発明および先行技術の両者に基づく触媒の差違
を定量化するために、100ミクロンおよび150ミクロンの
表面層における白金濃度を中核部の白金濃度の関数とし
て、図1で示したデータから算出した。他に触媒粒子の
容量の50%の中核部(押出品の両端は“表面層”と考え
る)および粒子径の50%の中核部を考慮した。表面層お
よび中核部における濃度の比率は以下の通りである。 以下余白 触媒A 触媒B 触媒C 100 − ミクロン表面層: 50% − 容量中核部 1.26 1.88 1.67 50% − 径中核部 1.31 2.02 1.87 150 − ミクロン表面層: 50% − 容量中核部 1.27 1.55 1.70 50% − 径中核部 1.32 1.66 1.91 Example 4 Catalyst Particles A, B and C were Scanned Electron Microscope (SEM)
It was evaluated by. The purpose of this analysis is to obtain catalyst particles A, B,
It is a confirmation of the distribution of platinum on the radius of C. 6 A and B particles each to derive a reliable average data
Each C particle and 3 C particles were evaluated. SEM as above
Data show the approximate metal content at any point within the catalyst particles based on the relationship between the content level of alumina and the metal distribution diagram. This data is useful for making relative comparisons of metal distributions. FIG. 1 shows the relative distribution of platinum levels over a radius of 800 microns from the surface of the catalyst particles to the center as a function of the average concentration of the core which accounts for 50% of the volume of the individual particles. The catalyst A showed a relatively uniform distribution of platinum, and the variation within the range of the catalyst was not so much observed between the surface layer and the core. Catalysts B and C clearly showed a relatively high platinum concentration in the surface layer, with the platinum concentration near the surface being up to about 2.5 times near the center of the catalyst particles. In order to quantify the differences between the catalysts according to both the invention and the prior art, the platinum concentration in the 100 micron and 150 micron surface layers was calculated from the data shown in Figure 1 as a function of the core platinum concentration. In addition, a core portion of 50% of the volume of the catalyst particles (both ends of the extruded product are considered as "surface layers") and a core portion of 50% of the particle diameter were considered. The ratio of the concentrations in the surface layer and the core is as follows. Margin Catalyst A Catalyst B Catalyst C 100-micron surface layer: 50% -volume core 1.26 1.88 1.67 50% -diameter core 1.31 2.02 1.87 150-micron surface layer: 50% -volume core 1.27 1.55 1.70 50%- Diameter core 1.32 1.66 1.91
【0028】実例5 異性化に使用する際の触媒A,B,Cの相対的な性能を
試験した。それぞれの触媒試験に対して同一の供給原
料、つまり以下の組成(質量%)を有する水素化処理し
た直留ナフサを用いた。 一過性の異性化試験を450psig,1.0/時液空間速度、対
炭化水素のモル比0.3および連続温度の条件下で実施し
た。結果を全ペンタンに占めるイソペンタンの製品質量
比、および全ヘキサンに占める2,2-ジメチルブタン
(“2,2-DMB”)の質量比の曲線として図2に示
す。これらの比は、触媒の性能試験としてはオクタン価
測定値よりも感度の高い数値であり、製品中でオクタン
価の最も高いイソペンタンおよびジメチルブタン異性体
の濃度を製品オクタン測定の再現精度が低いのとは対照
的に、高い精度で示すものである。 Example 5 The relative performance of catalysts A, B and C when used for isomerization was tested. The same feedstock was used for each catalyst test, ie hydrotreated straight run naphtha having the following composition (wt%): A transient isomerization test was conducted under conditions of 450 psig, 1.0 hourly liquid hourly space velocity, 0.3 molar ratio of hydrocarbon to hydrocarbon, and continuous temperature. The results are shown in FIG. 2 as a curve of the mass ratio of isopentane in the total pentane and the mass ratio of 2,2-dimethylbutane (“2,2-DMB”) in the total hexane. These ratios are higher in sensitivity than the measured octane number as a catalyst performance test, and it is said that the reproducibility of isooctane and dimethylbutane isomers, which have the highest octane number in the product, is low in the reproducibility of the measured octane. In contrast, it shows a high degree of accuracy.
【0029】触媒AおよびBの相対的な性能の比較によ
り、表面層の白金の利点が示される。触媒Bは最高オク
タンの異性体に対して1〜2%の利点を表し、他者に較
べて低い温度(より好ましい平衡が得られる)で濃度が
ピークに達する。表面層白金濃度の低い触媒Cでさえ高
い白金濃度に制御された触媒Aに較べて有利に働き、従
って本発明が異性化法において費用のかさむ白金の所要
量を減少させることが実証される。結果は以下のように
要約される。 レサーチ法ピーク純粋オクタン 反応器出口ピーク温度(℃) 触媒A 82.7 149 触媒B 83.0 132 触媒C 82.8 138 リサーチ法オクタンのピーク温度は、リサーチ法オクタ
ンにある他の製品異性体の影響に起因して、前述の異性
体C5およびC6が達する温度とは必ずしも一致しない。
しかし、触媒の性能に関する結論は一貫している。A comparison of the relative performance of catalysts A and B
Thus, the advantages of surface layer platinum are demonstrated. Catalyst B is the best
It represents a 1-2% advantage over the tan isomer and is superior to others.
At all low temperatures (more favorable equilibrium is obtained)
Reach the peak. Even the catalyst C with low surface layer platinum concentration is high
Compared with catalyst A whose platinum concentration is controlled,
Therefore, the present invention requires expensive platinum in the isomerization method.
It is demonstrated to reduce the amount. The result is as follows
To be summarized.Research method Peak pure octane Reactor outlet peak temperature (℃) Catalyst A 82.7 149 Catalyst B 83.0 132 Catalyst C 82.8 138 Research method octane peak temperature
Due to the influence of other product isomers in the
Body CFiveAnd C6Does not necessarily match the temperature reached by.
However, the conclusions regarding catalyst performance are consistent.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように本発明の触媒はアル
カンの異性化法において費用のかさむ白金の所要量を減
少させる有用な触媒およびその触媒を使用した方法であ
る。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the catalyst of the present invention is a useful catalyst for reducing the amount of platinum required which is expensive in the isomerization method of alkane, and a method using the catalyst.
【図1】本発明の触媒粒子の白金濃度こう配を示す。FIG. 1 shows the platinum concentration gradient of the catalyst particles of the present invention.
【図2】表面層に白金を濃縮させた触媒粒子を用いた軽
ナフサ流の異性化で生成した異性体の分布を、均一に分
散した白金を含有する触媒粒との対比を示す。FIG. 2 shows the distribution of isomers produced by the isomerization of a light naphtha stream using platinum-enriched catalyst particles in the surface layer, in comparison with catalyst particles containing uniformly dispersed platinum.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク アール.フォード アメリカ合衆国,60089 イリノイ,バッ ファロゥ グロゥブ,クラレット ドライ ブ 414番地 (72)発明者 シー.ディビッド ロウ アメリカ合衆国,60532 イリノイ,ライ ル,トロウブリッジ ウェイ 2342番地 (72)発明者 フランク エイチ.アダムズ アメリカ合衆国,84121 ユタ,ソルト レイクシティ,サウス 2200 イースト 6590番地 (56)参考文献 特公 昭38−132(JP,B1) 服部 英、他4名著「新しい触媒化学」 (昭63−4−15)三共出版 P.145 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Mark Earl. Ford United States, 60089 Illinois, Buffalo Grove, Claret Drive 414 (72) C. Inventor. David Row United States, 60532 Illinois, Rail, Troubridge Way 2342 (72) Frank H. Inventor. Adams United States, 84121 Utah, Salt Lake City, South 2200 East 6590 (56) References Japanese Patent Publication Sho 38-132 (JP, B1) Hattori Ei and 4 others "New Catalytic Chemistry" (sho 63-4-15) Sankyo Publishing P. 145
Claims (2)
のハロゲン化金属と元素の基準で0.01から2質量%の白
金族金属成分を含む耐熱性の無機酸化物の担体の組合せ
から構成されるアルカン異性化用触媒粒子において、触
媒粒子の表面層における白金族金属成分の濃度が、触媒
粒子の中核部の白金族金属成分濃度の値の少なくとも1.
5倍であり、なお、この表面層の深さは150ミクロンで、
また中核部の直径は、触媒粒子の体積直径の50%である
ことを特徴とするアルカン異性化用触媒。1. A combination of 1 to 15% by weight of Friedel-Crafts metal halide and a refractory inorganic oxide support containing 0.01 to 2% by weight, based on the element, of the platinum group metal component. In the alkane isomerization catalyst particles, the concentration of the platinum group metal component in the surface layer of the catalyst particles is at least 1.
5 times, the depth of this surface layer is 150 microns,
Further, the diameter of the core portion is 50% of the volume diameter of the catalyst particles, which is an alkane isomerization catalyst.
素の基準で0.01から2質量%の白金成分を含むアルミナ
の組合せから構成されるアルカン異性化用触媒粒子にお
いて触媒粒子の表面層における白金濃度が、その中核部
の白金濃度の値の少なくとも1.5倍であり、この表面層
の深さは150ミクロンで、また中核部の直径は触媒粒子
の体積直径の50%であることを特徴とするアルカン異性
化用触媒。2. In an alkane isomerization catalyst particle composed of a combination of 1 to 15% by mass of aluminum chloride and alumina containing 0.01 to 2% by mass of platinum component based on the element, the platinum concentration in the surface layer of the catalyst particle. Is at least 1.5 times the value of the platinum concentration in the core, the depth of this surface layer is 150 microns, and the diameter of the core is 50% of the volume diameter of the catalyst particles. Isomerization catalyst.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056269A JPH0815555B2 (en) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Alkane isomerization catalyst with platinum enriched in the surface layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056269A JPH0815555B2 (en) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Alkane isomerization catalyst with platinum enriched in the surface layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146681A JPH05146681A (en) | 1993-06-15 |
| JPH0815555B2 true JPH0815555B2 (en) | 1996-02-21 |
Family
ID=13022370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056269A Expired - Fee Related JPH0815555B2 (en) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Alkane isomerization catalyst with platinum enriched in the surface layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815555B2 (en) |
-
1991
- 1991-02-06 JP JP3056269A patent/JPH0815555B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 服部英、他4名著「新しい触媒化学」(昭63−4−15)三共出版P.145 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05146681A (en) | 1993-06-15 |
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