BR102016026121B1 - Peneira molecular scm-10, processo para sua produção, composição e uso - Google Patents

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Abstract

peneira molecular scm-10, processo para a sua produção e seu uso. a presente invenção refere-se a uma peneira molecular scm-10, um processo para a sua produção e seu uso. a peneira molecular possui uma composição química empírica como ilustrada pela fórmula "o primeiro óxido · o segundo óxido", em que a relação molar do primeiro óxido para o segundo óxido é menor do que 40, o primeiro óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em sílica e dióxido de germânio, o segundo óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio. a peneira molecular possui um padrão de xrd específico, e pode ser utilizada como um adsorvente ou um catalisador para converter um composto orgânico.

Description

Campo Técnico
[0001] A presente invenção refere-se a uma peneira molecular SCM-10, a um processo para a sua produção e seu uso.
Técnica Antecedente
[0002] Na indústria, os materiais inorgânicos porosos têm sido amplamente utilizados como catalisadores e portadores de catalisador. Estes materiais porosos geralmente incluem materiais porosos amorfos, peneiras moleculares cristalinas e materiais em camadas modificados. A diferença de minutos na estrutura entre qualquer um de dois materiais pode indicar diferença significativa em propriedades como desempenho catalítico e capacidade de adsorção entre eles e ainda diferença nos parâmetros disponíveis utilizados para caracterizá- los, tais como morfologia, área de superfície específica ou tamanho de poro.
[0003] A estrutura de uma peneira molecular é especificamente confirmada pelo padrão de raios X por difração (XRD), enquanto que o padrão de raios X por difração (XRD) é determinado por raios X por difração de pó com uma fonte de raios α de Cu-K e um filtro de Ni. As peneiras moleculares diferentes possuem diferentes padrões de XRD de caracterização. As peneiras moleculares conhecidas, como zeólito tipo A, zeólita tipo Y, peneira molecular MCM-22 e assim por diante, possuem seus padrões de XRD de caracterização, respectivamente.
[0004] Ao mesmo tempo, duas peneiras moleculares, se compartilharem o mesmo padrão de XRD característico, mas compreendendo uma combinação diferente de elementos estruturais, serão identificadas como peneiras moleculares diferentes. Por exemplo, a peneira molecular TS-1 (US 4410501) e a peneira molecular ZSM-5 (US3702886), compartilham o mesmo padrão de XRD característico, mas compreendem uma combinação diferente de elementos estruturais. Especificamente, a peneira molecular TS-1 compreende Si e Ti como elementos estruturais, que apresentam uma capacidade de oxidação catalítica, enquanto que a peneira molecular ZSM-5 compreende Si e Al como os elementos estruturais, apresentando uma capacidade catalítica acídica.
[0005] Além disso, duas peneiras moleculares, se compartilharem o mesmo padrão de XRD característico e a mesma combinação de elementos estruturais, mas com diferentes quantidades relativas dos elementos estruturais, também serão identificadas como diferentes peneiras moleculares. Por exemplo, o zeólito X (US2882244) e o zeólito Y (US3130007), compartilham o mesmo padrão de XRD característico e a mesma combinação de elementos estruturais (Si e Al), mas com diferentes quantidades relativas de Si e Al. Especificamente, o zeólito X possui uma relação molar Si/Al de menos do que 1,5, enquanto que o zeólito Y possui uma relação molar Si/Al maior do que 1,5.
Sumário da Invenção
[0006] Os presentes inventores, com base na técnica anterior,encontraram uma nova peneira molecular tendo a estrutura SFE, e ainda identificaram as suas propriedades benéficas.
[0007] Especificamente, esta invenção refere-se aos seguintes aspectos. 1. Uma peneira molecular SCM-10 tendo uma composição química empírica como ilustrada pela Fórmula "o primeiro óxido • o segundo óxido", em que a relação molar do primeiro óxido para o segundo óxido é menor do que 40, de preferência na faixa de 3 a menos do que 40, mais preferivelmente de 5 a 30, o primeiro óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em sílica e dióxido de germânio, de preferência sílica, o segundo óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, de preferência óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, mais preferivelmente óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e alumina, mais preferivelmente óxido de boro, e a peneira molecular na forma calcinada possui um padrão de raios X por difração como substancialmente ilustrado na seguinte tabela,
Figure img0001
Figure img0002
a:±0,3°, b: alterado com 2θ. 2. A peneira molecular SCM-10 de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, em que o padrão de raios X por difração ainda inclui picos de difração de raios X como substancialmente ilustrados na seguinte tabela,
Figure img0003
a:±0,3°, b: alterado com 2θ. 3. Um processo para a produção de uma peneira molecular SCM-10, incluindo uma etapa de cristalização de uma mistura que compreende uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, um modelo orgânico e água para obter a peneira molecular e, opcionalmente, uma etapa de calcinação da peneira molecular obtida, em que o modelo orgânico é selecionado de um composto representado pela seguinte Fórmula (A), um sal de amônio quaternário deste e seu hidróxido de amônio quaternário, de preferência 4-dimetilamino piridina,
Figure img0004
em que R1 e R2 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada um independentemente representando uma alquila C1-8, preferivelmente uma alquila C1-4, mais preferivelmente uma alquila C12. 4. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, em que a mistura não contém uma fonte alcalina. 5. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, em que a mistura não contém uma fonte de flúor. 6. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, em que a mistura possui um pH = 6 a 14, de preferência pH = 7 a 14, mais preferivelmente de 8 a 14, mais preferivelmente de 8,5 a 13,5, mais preferivelmente de 9 a 12, mais preferivelmente de 9 a 11. 7. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, em que a primeira fonte de óxido é pelo menos aquela selecionada do grupo que consiste em uma fonte de silício e uma fonte de germânio, de preferência uma fonte de silício, a segunda fonte de óxido é pelo menos aquela selecionada do grupo que consiste em uma fonte de alumínio, uma fonte de boro, uma fonte de ferro, uma fonte de gálio, uma fonte de titânio, uma fonte de terras raras, uma fonte de índio e uma fonte de vanádio, de preferência uma fonte de boro ou uma combinação de uma fonte de boro e a pelo menos uma selecionada do grupo consistindo em uma fonte de alumínio, uma fonte de ferro, uma fonte de gálio, uma fonte de titânio, uma fonte de terras raras, uma fonte de índio e uma fonte de vanádio, mais preferivelmente uma fonte de boro ou uma combinação de uma fonte de boro e uma fonte de alumínio, mais preferivelmente uma fonte de boro, a relação molar entre a primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido), a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido), o modelo orgânico e a água é 1:(0,025-1/3):(0,01-1,0):(4-50), preferivelmente 1:(1/30-1/3):(0,02-0,9):(4-40), mais preferivelmente 1:(1/30-1/5):(0,04- 0,8):(4-30), com a condição de que a relação molar da primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido) para a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido) é menor do que 40, de preferência menor do que 30. 8. Uma composição de peneira molecular SCM-10, compreendendo a peneira molecular SCM-10 de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes ou uma peneira molecular SCM-10 produzida de acordo com o processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes e um aglutinante. 9. Uso da peneira molecular SCM-10 de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes, uma peneira molecular SCM- 10 produzida de acordo com o processo de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes ou a composição de peneira molecular SCM-10 de acordo com qualquer um dos aspectos precedentes como um adsorvente ou um catalisador para a conversão de um composto orgânico. 10. Uso de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que o catalisador para converter um composto orgânico é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em um catalisador de isomerização de alcano, um catalisador para a alquilação entre olefinas e aromáticos, um catalisador de isomerização de olefinas, um catalisador de craqueamento de nafta, um catalisador para a alquilação entre álcoois e aromáticos, um catalisador de hidratação de olefinas e um catalisador de desproporção aromático.
Efeitos técnicos
[0008] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 possui a estrutura SFE, mas com uma composição química que nunca foi obtida neste campo anteriormente.
Descrição das Figuras
[0009] A Fig. 1 ilustra o padrão de raios X por difração (XRD) da peneira molecular produzida no Exemplo 1.
Modo Específico para Realizar esta Invenção
[0010] Esta invenção será descrita com detalhes em seguida com referência às seguintes modalidades específicas. No entanto, deve ser observado que o escopo de proteção desta invenção não deve ser interpretado como limitado a estas modalidades específicas, mas de preferência determinado pelas reivindicações anexas.
[0011] Todos os documentos aqui citados, incluindo qualquer patente contradita de referência ou relacionada, são aqui incorporados por referência na sua totalidade, a menos que expressamente excluídos ou limitados de outro modo. A citação de qualquer documento não é uma admissão de que é da técnica anterior com respeito a qualquer invenção aqui divulgada ou reivindicada ou que sozinha, ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensina, sugere ou divulga qualquer tal invenção.
[0012] Além disso, na medida em que qualquer significado ou definição de um termo neste documento entre em conflito com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado por referência, o significado ou definição atribuída a esse termo neste documento deverá regulamentar.
[0013] No contexto deste relatório descritivo, uma peneira molecular, antes que qualquer outro material (por exemplo, modelos orgânicos) que não água e íons metálicos que foi introduzido nos seus poros durante a sua produção seja removido dos poros, é referida como "precursor ".
[0014] No contexto deste relatório descritivo, os dados de XRD da peneira molecular, w, m, s, vs indicam a intensidade de um pico de difração, com w referindo-se a fraco, m a médio, s a forte, vs a muito forte, os quais são bem conhecidos neste campo. Em geral, w representa um valor de menos do que 20; m representa um valor de 20 a 40; s representa um valor de 40 a 70; vs representa um valor maior do que 70.
[0015] No contexto deste relatório descritivo, a estrutura da peneira molecular é confirmada pelo padrão de raios X por difração (XRD), enquanto que o padrão de raios X por difração (XRD) é determinado pelos raios X por difração de pó com uma fonte de raio α de Cu-K e um filtro de Ni. Antes da determinação, o estado cristalino da amostra de teste é observado sob microscópio eletrônico de varredura (SEM), para confirmar que ali apresenta apenas um tipo de cristal, o que indica que a peneira molecular como a amostra de teste se apresenta como uma fase pura, e depois a determinação de XRD é conduzida sobre isso, de modo a garantir que não existe nenhum pico de interferência de outro cristal no padrão de XRD.
[0016] No contexto deste relatório descritivo, por área superficial específica, refere-se à área total por unidade de massa de uma amostra, incluindo a área de superfície interna e a área de superfície externa. Um material não poroso possui apenas área de superfície externa, como cimento Portland ou algum pó mineral de argila, enquanto que um material poroso possui uma área de superfície externa e uma área de superfície interna, como fibra de amianto, diatomita ou peneiras moleculares. Em um material poroso, a área de superfície de poros tendo um diâmetro de menos de 2 nm é referida como área de superfície interna, enquanto que a área de superfície obtida mediante a subtração da área de superfície interna da área de superfície total é referida como área de superfície externa. A área de superfície externa por unidade de massa de uma amostra é referida como área de superfície específica externa.
[0017] No contexto deste relatório descritivo, por volume de poro,refere-se ao volume de poros por unidade de massa de um material poroso (por exemplo, uma peneira molecular). Por volume de poro total, refere-se ao volume de todos os poros (geralmente envolvendo apenas os poros tendo um diâmetro de poro de menos do que 50 nm) por unidade de massa de uma peneira molecular. Por volume de microporo, refere-se ao volume de todos os microporos (geralmente referidos por poros tendo um diâmetro de poro de menos do que 2 nm) por unidade de massa de uma peneira molecular.
[0018] A presente invenção refere-se a uma peneira molecular SCM-10. A peneira molecular SCM-10 possui a estrutura SFE, mas com uma composição química que nunca foi obtida neste campo anteriormente.
[0019] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 possui uma composição química empírica como ilustrada pela Fórmula "o primeiro óxido • o segundo óxido". Sabe-se que uma peneira molecular às vezes (especialmente de forma imediata após a sua produção) irá conter uma certa quantidade de água, no entanto, esta invenção não especifica ou identifica quanto esta quantidade pode ser, visto que a presença ou a ausência de água substancialmente não alterará o padrão de XRD da presente peneira molecular. Neste contexto, a composição química empírica atualmente representa uma composição química anidra desta peneira molecular. Além disso, é óbvio que a composição química empírica representa a composição química estrutural da peneira molecular.
[0020] De acordo com a presente invenção, na peneira molecular SCM-10, a relação molar do primeiro óxido para o segundo óxido é geralmente menor do que 40, de preferência na faixa de 3 a menos do que 40, mais preferivelmente de 5 a 30.
[0021] De acordo com a presente invenção, na peneira molecular SCM-10, o primeiro óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em sílica e dióxido de germânio, preferivelmente sílica.
[0022] De acordo com a presente invenção, na peneira molecular SCM-10, o segundo óxido é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, preferivelmente óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, mais preferivelmente óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e alumina, mais preferivelmente óxido de boro.
[0023] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro óxido é sílica, e o segundo óxido é óxido de boro.
[0024] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o primeiro óxido é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em sílica e dióxido de germânio, e o segundo óxido é óxido de boro.
[0025] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o primeiro óxido é sílica, e o segundo óxido é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em óxido de boro e alumina.
[0026] De acordo com uma modalidade da presente invenção, se múltiplos óxidos forem utilizados em combinação, a relação molar em ter cada um de dois óxidos é geralmente de 1 a 99,6:99 a 0,4, preferivelmente de 33 a 99,5:67 a 0,5, mais preferivelmente de 50 a 99:50 a 1, mais preferivelmente de 60 a 99:40 a 1, mais preferivelmente de 66 a 98:34 a 2, mais preferivelmente de 66 a 97:34 a 3.
[0027] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular na forma calcinada possui um padrão de raios X por difração como substancialmente ilustrado na seguinte tabela,
Figure img0005
a:±0,3°.
[0028] Além disso, o padrão de raios X por difração ainda inclui picos de difração de raios X como substancialmente ilustrados na seguinte tabela,
Figure img0006
a:±0,3°.
[0029] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 possui uma área superficial específica (pelo método BET) de 250 a 600 m2/g, de preferência de 280 a 450 m2/g.
[0030] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 possui um volume de microporo (pelo método t-plot) de 0,05 a 0,25 cm3/g, de preferência de 0,08 a 0,18 cm3/g.
[0031] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 possui um tamanho de poro (pelo método de adsorção de Argônio) de 0,6 a 0,73 nm, de preferência de 0,62 a 0,68 nm.
[0032] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-10 pode ser produzida de acordo com o seguinte processo. Em vista disso, a presente invenção refere-se ainda a um processo para a produção da peneira molecular SCM-10, incluindo uma etapa de cristalização de uma mistura que compreende uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, um modelo orgânico e água (referido como a mistura) sob condições de cristalização para se obter a peneira molecular (em seguida referida como a etapa de cristalização).
[0033] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, o modelo orgânico pode ser um composto representado pela seguinte Fórmula (A), um sal de amônio quaternário deste ou seu hidróxido de amônio quaternário, de preferência 4-dimetilamino piridina.
Figure img0007
[0034] De acordo com a presente invenção, na Fórmula (A), R1 e R2 podem ser idênticos ou diferentes entre si, cada um independentemente representa uma alquila C1-8, de preferência uma alquila C1-4, mais preferivelmente uma alquila C1-2, o mais preferível ambos metila.
[0035] De acordo com a presente invenção, como o sal de amônio quaternário do composto representado pela Fórmula (A), pode ser exemplificado uma estrutura de nitrogênio quaternário (N+) obtida pela ligação adicional de uma alquila C1-8 (preferivelmente uma alquila C1-4, mais preferivelmente uma alquila C1-2 ou metila) ao átomo de N além dos grupos R1 e R2. Como contra-íon do nitrogênio quaternário, pode ser exemplificado um íon de halo como Br-, mas não limitativo.
[0036] De acordo com a presente invenção, como o hidróxido de amônio quaternário do composto representado pela Fórmula (A), pode ser exemplificado uma estrutura de nitrogênio quaternário (N+) obtida pela ligação adicional de uma alquila C1-8 (de preferência uma alquila C1-4, mais preferivelmente uma alquila C1-2 ou metila) ao átomo de N além dos grupos R1 e R2. Como contra-íon do nitrogênio quaternário, um íon de hidroxila (OH-) é necessário.
[0037] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, a etapa de cristalização pode ser conduzida de acordo com qualquer maneira conhecida neste campo, pode ser exemplificado um modo em que a primeira fonte de óxido, a segunda fonte de óxido, o modelo orgânico e a água são misturados em relações predeterminadas, e depois a mistura obtida é deixada cristalizar de forma hidrotérmica sob as condições de cristalização.
[0038] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, as condições de cristalização incluem: uma temperatura de cristalização de 140 a 210 graus Celsius, de preferência de 150 a 190 graus Celsius, mais preferivelmente de 160 a 180 graus Celsius, uma duração de cristalização de 10 h a 10 dias, de preferência de 1 a 7 dias, mais preferivelmente de 1 a 5 dias, mais preferivelmente de 1 a 3 dias.
[0039] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, a primeira fonte de óxido é pelo menos aquela selecionada do grupo que consiste em uma fonte de silício e uma fonte de germânio, de preferência uma fonte de silício.
[0040] De acordo com a presente invenção, no processo para aprodução da peneira molecular, a segunda fonte de óxido é pelo menos aquela selecionada do grupo que consiste em uma fonte de alumínio, uma fonte de boro, uma fonte de ferro, uma fonte de gálio, uma fonte de titânio, uma fonte de terras raras, uma fonte de índio e uma fonte de vanádio, de preferência uma fonte de boro ou uma combinação de uma fonte de boro e pelo menos uma selecionada do grupo que consiste em uma fonte de alumínio, uma fonte de ferro, uma fonte de gálio, uma fonte de titânio, uma fonte de terras raras, uma fonte de índio e uma fonte de vanádio, mais preferivelmente uma fonte de boro, uma combinação de uma fonte de boro e uma fonte de alumínio, mais preferivelmente uma fonte de boro.
[0041] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, como a primeira fonte de óxido, qualquer fonte de óxido correspondente conhecida neste campo para este propósito pode ser utilizada. Por exemplo, se o primeiro óxido for sílica, como a primeira fonte de óxido (fonte de silício), pode ser exemplificado ácido silícico, sílica gel, sol de sílica, silicato de sódio ou tetralcoxissilano. Se o primeiro óxido for dióxido de germânio, como a primeira fonte de óxido (fonte de germânio), pode ser exemplificado tetralcóxi germânio, dióxido de germânio, nitrato de germânio. Como a primeira fonte de óxido, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer relação entre eles pode ser utilizado.
[0042] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, como a segunda fonte de óxido, qualquer fonte de óxido correspondente conhecida neste campo para este propósito pode ser utilizada, incluindo, mas não limitado a estes, óxidos, alcóxidos, oxometalatos, acetatos, oxalatos, sais de amônio, sulfatos e nitratos do metal correspondente no segundo óxido. Por exemplo, se o segundo óxido for alumina, como a segunda fonte de óxido (fonte de alumínio), pode ser exemplificado hidróxido de alumínio, aluminato de sódio, sais de alumínio, alcóxidos de alumínio, caulim ou montmorillonita. Como sais de alumínio, pode ser exemplificado sulfato de alumínio, nitrato de alumínio, carbonato de alumínio, fosfato de alumínio, cloreto de alumínio ou alume. Como alcóxidos de alumínio, podem ser exemplificados isopropóxido de alumínio, etóxido de alumínio, butóxido de alumínio. Se o segundo óxido for óxido de boro, como a segunda fonte de óxido (fonte de boro), pode ser exemplificado ácido bórico, sal de borato, bórax, trióxido de diboro. Se o segundo óxido for óxido de ferro, como a segunda fonte de óxido (fonte de ferro), pode ser exemplificado nitrato férrico, cloreto férrico, óxido de ferro. Se o segundo óxido for óxido de gálio, como a segunda fonte de óxido (fonte de gálio), pode ser exemplificado nitrato de gálio, sulfato de gálio, óxido de gálio. Se o segundo óxido for óxido de titânio, como a segunda fonte de óxido (fonte de titânio), pode ser exemplificado tetralcóxido de titânio, titânia, nitrato de titânio. Se o segundo óxido for óxidos de terras raras, como a segunda fonte de óxido (fonte de terras raras), pode ser exemplificado óxido de lantânio, óxido de neodímio, óxido de ítrio, óxido de cério, nitrato de lantânio, nitrato de neodímio, nitrato de ítrio, sulfato de amônio cérico. Se o segundo óxido for óxido de índio, como a segunda fonte de óxido (fonte de índio), pode ser exemplificado cloreto de índio, nitrato de índio, óxido de índio. Se o segundo óxido for óxido de vanádio, como a segunda fonte de óxido (fonte de vanádio), pode ser exemplificado cloreto de vanádio, metavanadato de amônio, vanadato de sódio, dióxido de vanádio, sulfato de vanadila. Como a segunda fonte de óxido, um tipo ou um mistura de dois ou mais tipos em qualquer relação entre eles pode ser utilizado.
[0043] De acordo com uma modalidade da presente invenção,para a primeira fonte de óxido, se múltiplas fontes de óxido forem utilizadas em combinação, a relação molar entre cada uma de duas fontes de óxido é geralmente 1-99,6:99-0,4, preferivelmente 3399,5:67-0,5, mais preferivelmente 50-99:50-1, mais preferivelmente 6099:40-1, mais preferivelmente 66-98:34-2, mais preferivelmente 6697:34-3.
[0044] De acordo com uma modalidade da presente invenção,para a segunda fonte de óxido, se múltiplas fontes de óxido forem utilizadas em combinação, a relação molar entre cada uma de duas fontes de óxido é geralmente 1-99,6:99-0,4, preferivelmente 3399,5:67-0,5, mais preferivelmente 50-99:50-1, mais preferivelmente 6099:40-1, mais preferivelmente 66-98:34-2, mais preferivelmente 6697:34-3.
[0045] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, a partir do ponto de facilitar a obtenção da peneira molecular da presente invenção, a mistura não contém uma fonte alcalina. Como a fonte alcalina, pode ser exemplificada substâncias alcalinas exceto a primeira fonte de óxido, a segunda fonte de óxido e o modelo orgânico, especificamente pode ser exemplificado qualquer fonte alcalina convencionalmente utilizada neste campo para alcalinizar o sistema de reação, mais especificamente pode ser exemplificado metal alcalino contendo álcali inorgânico ou metal terroso alcalino como o cátion, especialmente NaOH e KOH. Neste documento, por “não contém uma fonte alcalina”, significa não intencionalmente ou de propósito introduzir na mistura uma fonte alcalina.
[0046] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para a produção de uma peneira molecular, a partir do ponto de facilitar a obtenção da peneira molecular da presente invenção, a mistura não contém uma fonte de flúor. Como a fonte de flúor, pode ser exemplificada fluoreto ou uma solução aquosa deste, especialmente HF. Neste artigo, por “não contém uma fonte de flúor”, não intencionalmente ou de propósito introduzir na mistura uma fonte de flúor.
[0047] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para a produção de uma peneira molecular, a partir do ponto de facilitar a obtenção da peneira molecular da presente invenção, pelo menos no início da etapa de cristalização, preferivelmente em toda a etapa de cristalização, a mistura é controlada no pH = 6 a 14, preferivelmente pH = 7 a 14, mais preferivelmente de 8 a 14, mais preferivelmente de 8,5 a 13,5, mais preferivelmente de 9 a 12.
[0048] De acordo com a presente invenção, no processo para a produção da peneira molecular, a relação molar entre a primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido), a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido), o modelo orgânico e água é 1:(0,025-1/3):(0,01- 1,0):(4-50), preferivelmente 1:(1/30-1/3):(0,02-0,9):(4-40), mais preferivelmente 1:(1/30-1/5):(0,04-0,8):(4-30), com a condição de que a relação molar da primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido) para a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido) é menor do que 40, preferivelmente menor do que 30.
[0049] De acordo com esta invenção, no processo, após a conclusão da etapa de cristalização, qualquer método de separação convencionalmente conhecido neste campo pode ser utilizado para isolar uma peneira molecular da mistura de reação obtida como o produto final, por meio do qual se obtém a peneira molecular da presente invenção. Como o método de separação, pode ser exemplificado um método em que a mistura de reação obtida é filtrada, lavada e secada. Aqui, a filtração, lavagem e secagem podem ser conduzidas de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo. Especificamente, como a filtração, pode ser exemplificada um método de sucção simples que filtra a mistura de reação obtida. Quanto à lavagem, pode ser exemplificado um método de lavagem com água deionizada. Quanto à temperatura de secagem, pode ser exemplificada uma temperatura de 40 a 250 graus Celsius, preferivelmente uma temperatura de 60 a 150 graus Celsius, quanto à duração de secagem, pode ser exemplificada uma duração de 8 a 30 h, preferivelmente uma duração de 10 a 20 h. A secagem pode ser conduzida sob a pressão normal ou uma pressão reduzida.
[0050] De acordo com esta invenção, no processo, se necessário, a peneira molecular obtida pode ser calcinada de modo a remover o modelo orgânico e qualquer água deste, através do qual se obtém uma peneira molecular calcinada (isto é, a peneira molecular na forma calcinada), a qual corresponde igualmente à peneira molecular da presente invenção. A calcinação pode ser conduzida de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo, por exemplo, a temperatura de calcinação é geralmente de 300 a 800 graus Celsius, preferivelmente de 400 a 650 graus Celsius, enquanto que a duração da calcinação é geralmente de 1 a 10 h, preferivelmente de 3 a 6 h. Além disso, a calcinação é geralmente conduzida sob uma atmosfera contendo oxigênio, por exemplo, sob a atmosfera de ar ou sob a atmosfera de oxigênio.
[0051] De acordo com a presente invenção, as peneiras moleculares obtidas podem ser utilizadas em qualquer forma física, por exemplo, pó, particulado ou um produto moldado (por exemplo, tira, trevo). Estas formas físicas podem ser obtidas de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo, sem qualquer limitação específica.
[0052] A peneira molecular de acordo com esta invenção pode ser combinada com outro material, através do qual se obtém uma composição de peneira molecular. Como estes outros materiais, podem ser exemplificados um material ativo e um material não ativo. Como material ativo, pode ser exemplificado os zeólitos sintetizados e os zeólitos naturais, como material não ativo (geralmente referido como aglutinante), podem ser exemplificados argila, terra branca, sílica gel e alumina. Tal como estes outros materiais, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer relação entre eles pode ser utilizado. Quanto à quantidade destes outros materiais, qualquer quantidade convencional utilizada neste campo pode ser utilizada, sem qualquer limitação específica.
[0053] A peneira molecular ou a composição de peneira molecular da presente invenção pode ser utilizada como um adsorvente, por exemplo, que deve ser utilizada em uma fase gasosa ou líquida para isolar pelo menos um componente de uma mistura feita de múltiplos componentes. Deste modo, uma parte ou substancialmente todo o pelo menos um componente pode ser isolado da mistura. Especificamente, pode ser exemplificada uma maneira em que a peneira molecular ou a composição de peneira molecular é produzida para entrar em contato com a mistura, por meio da qual seletivamente adsorve este componente.
[0054] A peneira molecular ou a composição de peneira molecular da presente invenção pode ser diretamente ou depois de tratada ou convertida (por exemplo, após a troca iônica) de uma maneira convencionalmente utilizada neste campo com respeito a uma peneira molecular utilizada como um catalisador para converter um composto orgânico (ou como um componente catalítico ativo deste). Especificamente, de acordo com a presente invenção, por exemplo, os reagentes podem ser produzidos para conduzir uma reação predeterminada na presença do catalisador para converter um composto orgânico para obter o produto planejado. Como a reação predeterminada, pode ser exemplificada a isomerização de parafinas normais, alquilação de fase líquida entre benzeno e etileno para produzir benzeno de etila, alquilação de fase líquida entre benzeno e propeno para produzir benzeno de iso-propila, isomerização de buteno, reação de craqueamento de nafta, alquilação de benzeno com etanol, hidratação com cicloexeno, desproporção de tolueno para produzir p-xileno, alquilação de tolueno com metanol para produzir p- xileno ou desproporção de naftaleno de iso-propila para produzir 2,6- di(isoladamente-propil) naftaleno. Em vista disso, como o catalisador para a conversão de um composto orgânico, pode ser exemplificado um catalisador de isomerização de alcano, um catalisador para a alquilação entre olefinas e aromáticos, um catalisador de isomerização de olefina, um catalisador de craqueamento de nafta, um catalisador para a alquilação entre álcoois e aromáticos, um catalisador de hidratação de olefina ou um catalisador de desproporção aromático.
EXEMPLO
[0055] Os seguintes exemplos ilustram em vez de limitar a invenção.
Exemplo 1
[0056] 10,995 g do modelo orgânico 4-dimetilamino piridina, 54,0 g de água, 1,879 g de ácido bórico, 22,5 g de sol de sílica (contendo SiO2 40 % em peso) foram misturados até que homogêneos, para se obter uma mistura com uma relação (relação molar) de: SiO2/B2O3= 10 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,6 H2O/SiO2 = 25 e depois carregados em um reator de aço inoxidável, sob agitação em 175 graus Celsius cristalizados durante 3 dias, após conclusão da cristalização, filtrados, lavados, secados para se obter um precursor de peneira molecular, e depois o precursor foi a 650 graus Celsius com ar calcinado durante 6 horas para se obter uma peneira molecular.
[0057] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 1, e o padrão de XRD foi como ilustrado na Fig.1.
[0058] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 297 m2/g, um volume de microporo de 0,11 cm3/g.
[0059] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 16,2. Tabela 1
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Exemplo 2
[0060] 36,651 g do modelo orgânico 4-dimetilamino piridina, 45 g de água, 3,488 g de dióxido de germânio, 3,34 g de ácido bórico, 75 g de sol de sílica (contendo SiO2 40 % em peso) foram misturados até que homogêneos, para se obter uma mistura com uma relação (relação molar) de: (SiO2+GeO2)/B2O3 = 20 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,6 H2O/SiO2= 10 e depois carregados em um reator de aço inoxidável, sob agitação a 180 graus Celsius cristalizados durante 2 dias, após conclusão da cristalização, filtrados, lavados, secados, para se obter uma peneira molecular na forma sintetizada.
[0061] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 2 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0062] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 342 m2/g, um volume de microporo de 0,12 cm3/g.
[0063] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 25,2. Tabela 2
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Exemplo 3
[0064] 109,95 g do modelo orgânico 4-dimetilamino piridina, 540 g de água, 9,394 g de ácido bórico, 3,939 g de hidróxido de alumínio, 225,0 g de sol de sílica (contendo SiO2 40 % em peso) foram misturados até que homogêneos, para se obter uma mistura com uma relação (relação molar) de: SiO2/(B2O3+Al2O3) = 15 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,6 H2O/SiO2 = 25 e depois carregados em um reator de aço inoxidável, sob agitação a 170 graus Celsius cristalizados durante 3 dias, após conclusão da cristalização, filtrados, lavados, secados, e depois o precursor foi a 650 graus Celsius com ar calcinado durante 6 horas para se obter uma peneira molecular.
[0065] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 3 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0066] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 321 m2/g, um volume de microporo de 0,13 cm3/g.
[0067] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3= 25,2, SiO2/Al2O3 = 63,0. Tabela 3
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Exemplo 4
[0068] Semelhante ao Exemplo 2, exceto que SiO2/GeO2 = 19,2,(SiO2+GeO2)/B2O3 = 35,2, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,8, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 70 horas.
[0069] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 4 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0070] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 297 m2/g, um volume de microporo de 0,11 cm3/g.
[0071] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 35,2. Tabela 4
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Exemplo 5
[0072] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que SiO2/B2O3 = 27, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,3, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 3 dias.
[0073] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 5 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0074] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 343 m2/g, um volume de microporo de 0,13 cm3/g.
[0075] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 31,5. Tabela 5
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Exemplo 6
[0076] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que SiO2/B2O3 = 20, 4- dimetilamino piridina /SiO2 = 0,2, H2O/SiO2 = 30, a 170 graus Celsius cristalizados durante 80 horas.
[0077] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 6 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0078] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 347 m2/g, um volume de microporo de 0,12 cm3/g.
[0079] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 28,0. Tabela 6
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Exemplo 7
[0080] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que SiO2/B2O3 = 10, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,4, H2O/SiO2 =17,5, a 170 graus Celsius cristalizados durante 2 dias.
[0081] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 7 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0082] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 357 m2/g, um volume de microporo de 0,13 cm3/g.
[0083] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 14,2. Tabela 7
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Exemplo 8
[0084] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que SiO2/B2O3 = 5, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,5, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 66 horas.
[0085] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 8 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0086] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 342 m2/g, um volume de microporo de 0,12 cm3/g.
[0087] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 12,1. Tabela 8
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Exemplo 9
[0088] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que SiO2/B2O3 = 35, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,36, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 3 dias.
[0089] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 9 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0090] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 331 m2/g, um volume de microporo de 0,12 cm3/g.
[0091] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 39,5. Tabela 9
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Exemplo 10
[0092] Semelhante ao Exemplo 3, exceto que sulfato de alumínio foi utilizado como a fonte de alumínio, SiO2/(Al2O3+B2O3) = 20, 4- dimetilamino piridina /SiO2 = 0,4, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 3 dias.
[0093] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 10 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0094] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 288 m2/g, um volume de microporo de 0,09 cm3/g.
[0095] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3= 35,2, SiO2/Al2O3 = 63,3. Tabela 10
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Exemplo 11
[0096] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que HF foi adicionado como a fonte de flúor, SiO2/B2O3 = 15, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,5, F/SiO2 = 0,4, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 60 horas.
[0097] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 11 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[0098] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 318 m2/g, um volume de microporo de 0,10 cm3/g.
[0099] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 21,2. Tabela 11
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Exemplo 12
[00100] Semelhante ao Exemplo 1, exceto que titanato de tetra-n- butila foi adicionado como a fonte de titânio, SiO2/B2O3 = 10, SiO2/TiO2 = 30, 4-dimetilamino piridina /SiO2 = 0,8, H2O/SiO2 = 25, a 170 graus Celsius cristalizados durante 3 dias.
[00101] Os dados de XRD da peneira molecular resultante foram listados na tabela 12 enquanto que o padrão de XRD é semelhante à Fig.1.
[00102] A peneira molecular resultante possui uma área superficial específica de 335 m2/g, um volume de microporo de 0,10 cm3/g.
[00103] Se determinada pela espectroscopia de emissão atômica de plasma indutivamente acoplado (ICP), a amostra depois de calcinada possui SiO2/B2O3 = 16,2, SiO2/TiO2 = 39,1. Tabela 12
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Exemplo 13
[00104] 30 g da peneira molecular produzida no Exemplo 3 naforma de pó foram trocados ionicamente por uma solução aquosa de nitrato de amônio (com uma concentração de 1 mol/L) durante 4 vezes, filtrados e secados a 110 graus Celsius, calcinados a 500 graus Celsius com ar durante 6 horas. Depois, 1,5 g da peneira molecular calcinada foi carregado em um reator de aço inoxidável de 100 ml, nele ainda introduzindo 35 g de naftaleno de iso-propila e o reator foi fechado. A 250 °C, sob agitação de 200 rpm, a reação foi conduzida durante 48 horas. Após a conclusão da reação, o sistema foi esfriado até à temperatura ambiente, após isolamento centrífugo do pó de peneira molecular, o produto de reação foi analisado em um cromatógrafo de gás Agilent 19091N-236, indicando uma conversão de naftaleno de iso-propila de 26,82 % e uma seletividade total para o produto planejado 2,6-di(isopropil) naftaleno e 2,7-di(isopropil) naftaleno de 74,88 %.

Claims (10)

1. Peneira molecular SCM-10, caracterizada pelo fato de que apresenta uma composição química empírica como ilustrada pela Fórmula "o primeiro óxido • o segundo óxido", em que a relação molar do primeiro óxido para o segundo óxido é menor do que 40, de preferência na faixa de 3 a menos do que 40, mais preferivelmente de 5 a 30, o primeiro óxido é sílica, o segundo óxido é óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumina e óxido de titânio, mais preferivelmente óxido de boro ou uma combinação de óxido de boro e alumina, mais preferivelmente óxido de boro, e a peneira molecular na forma calcinada possui um padrão de raios X por difração como substancialmente ilustrado na seguinte tabela,
Figure img0029
a:±0,3°, b: alterado com 2θ.
2. Peneira molecular SCM-10 de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o padrão de raios X por difração inclui ainda picos de difração de raios X como substancialmente ilustrados na seguinte tabela,
Figure img0030
a:±0,3°, b: alterado com 2θ.
3. Processo para a produção de uma peneira molecular SCM-10, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma etapa de cristalização de uma mistura que compreende uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, um modelo orgânico e água para obter a peneira molecular e, opcionalmente, uma etapa de calcinação da peneira molecular obtida, em que o modelo orgânico é selecionado de um composto representado pela seguinte Fórmula (A), um sal de amônio quaternário deste e seu hidróxido de amônio quaternário, de preferência 4-dimetilamino piridina,
Figure img0031
em que R1 e R2 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada um independentemente representando uma alquila C1-2; e em que a primeira fonte de óxido é uma fonte de silício a segunda fonte de óxido é uma fonte de boro ou uma combinação de uma fonte de boro e pelo menos uma selecionada do grupo que consiste em uma fonte de alumínio e uma fonte de titânio, mais preferivelmente uma fonte de boro ou uma combinação de uma fonte de boro e uma fonte de alumínio, mais preferivelmente uma fonte de boro, e a relação molar entre a primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido), a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido), o modelo orgânico e a água é 1:(0,025-1/3):(0,01-1,0):(4-50), com a condição de que a relação molar da primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido) para a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido) é menor do que 40, de preferência menor do que 30.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura não contém uma fonte alcalina.
5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura não contém uma fonte de flúor.
6. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura possui um pH = 6 a 14, de preferência pH = 7 a 14, mais preferivelmente de 8 a 14, mais preferivelmente de 8,5 a 13,5, mais preferivelmente de 9 a 12, mais preferivelmente de 9 a 11.
7. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a relação molar entre a primeira fonte de óxido (como o primeiro óxido), a segunda fonte de óxido (como o segundo óxido), o modelo orgânico e a água é 1:(1/30-1/3):(0,02-0,9):(4-40), mais preferivelmente 1:(1/30-1/5):(0,04-0,8):(4-30).
8. Composição de peneira molecular SCM-10, caracterizada pelo fato de que compreende a peneira molecular SCM- 10 como definida na reivindicação 1 ou uma peneira molecular SCM- 10 produzida de acordo com o processo como definido na reivindicação 3, e um aglutinante.
9. Uso da peneira molecular SCM-10 como definida na reivindicação 1, de uma peneira molecular SCM-10 produzida de acordo com o processo como definido na reivindicação 3, ou da composição de peneira molecular SCM-10 como definida na reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ser como um adsorvente ou um catalisador para a conversão de um composto orgânico.
10. Uso de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o catalisador para converter um composto orgânico é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em um catalisador de isomerização de alcano, um catalisador para a alquilação entre olefinas e aromáticos, um catalisador de isomerização de olefinas, um catalisador de craqueamento de nafta, um catalisador para a alquilação entre álcoois e aromáticos, um catalisador de hidratação de olefinas e um catalisador de desproporção aromático.
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