日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite News Letter 10(3): 121-132 (1993)
doi:10.20731/zeoraito.10.3.121

解説解説

高活性ゼオライト系脱硫触媒の開発Development of highly active zeolite-based hydrodesulfurization catalysts

室蘭工業大学Department of Applied Chemistry,Muroran Institute of Technology ◇ Mizumoto-Cho 27-1,Muroran-shi, Hokkaido 050, Japan

発行日:1993年9月1日Published: September 1, 1993
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ゼオライトは結晶性アルミノシリケートであり,その結晶構造・表面性質および触媒作用は,他の物質系に比べて著しく明らかにされている。したがって,ゼオライトをベースとする触媒開発では,分子・原子レベルでの触媒設計が可能である。一方,脱硫反応の研究は近年の地球環境改善のための高活性脱硫触媒を開発するためにも極めて重要である。

著者らは,新規の高活性ゼオライト系脱硫触媒を開発するために,(1)脂肪族チオールの脱硫化水素反応に有効なゼオライト触媒の活性点と反応機構,(2)チオフェンの水素化脱硫反応に有効なゼオライト触媒の活性点と反応機構,などを系統的に検討した。この結果,脂肪族チオールの脱硫化水素反応には,HYおよび金属イオン交換Y型ゼオライト(MeY)が有効であり,これらのゼオライトの酸点が活性点として作用することを明らかにした。また,チオフェンの水素化脱硫反応には水素還元したMeY(Me0Y)が有効であり,Me0Y上のB酸点と金属が協同的に作用することを明らかにした。

これらのゼオライト上での有機硫黄化合物の脱硫反応に関する系統的な研究から,強いブレンステッド酸性を有するゼオライト担体に高い水素化能を有する金属を高分散させた触媒が高い脱硫活性を示すという基本的な考え方が得られた。この考え方をさらに進め,次世代型の高活性ゼオライト系脱硫触媒として,USYゼオライトに貴金属であるRhを担持したRh/USY系脱硫触媒を開発することができた。

Zeolites are aluminosilicate crystallines and their crystal structure, surface nature and catalytic properties, etc. are well defined in comparison with other solid materials. By these reasons, the catalyst design based on molecular or atomic levels is possible for the development of zeolite-based highly active catalysts. On the other hand, the invesigation of catalytic desulfurization is an important subject for the development of highly active hydrodesulfurization catalysts to produce enviromental friendly super clean fuels.

The authors have systematically investigated the active sites and reaction mechanisms in the dehydrosulfurization of aliphatic thiols and hydrodesulfurization of thiophene over various zeolites in order to develop highly active zeolite-based hydrodesulfurization catalysts. We revealed that the acid sites of HY and MeY zaolites act as the active site for the dehydrosulfrization of alliphatic thios. In the hydrodesulfurization of thiophene over zeolites, the reduced MeY zeolites (Me0Y) were effective for the hydrodesulfurization of thiophene and both Brönsted acid sites and metal particles on Me0Y zeilites act as active sites for the hydrodesulfurization of thiophene. From our systematic studies concerning these catalytic desulfurization reactions over zeolites, a general rule was derived that the combination of strong Brönsted acid sites and highly dispersed metal particles with high ability for hydrogenation on zeolites provide high catalytic activity for the hydrodesulfurization of organic sulfur compounds. On the basis of this rule for the development of highly active hydrodesulfurization catalysts, we could develop much more active Rh/USY catalyst than commercial CoMo/Al2O3 catalyst as second generation highly active zeolite-based hydrodesulfurization catalysts.

Key words: Catalyst development; Zeolites; High activity; Hydrodesulfurization; Thiol; Thiophene

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