DE2246554A1 - Zeolith, dessen herstellung und dessen verwendung - Google Patents
Zeolith, dessen herstellung und dessen verwendungInfo
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Description
PATENTAN WA LTS H O RO
HOMSEN - TlEDTKE - ÖÜHLING
München: Frankfurt/M.:
Dipl.-Chem. Dr. D.Thomson Dip).-Ing. W. Weinkauff
Dipl.-Ing. H. Tiedtke (FuchthoM 71)
Dipl.-Chem. G. Bühl ing
Dipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers
8000 München 2
Imperial Chemical Industries Limited
London(Großbritannien)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung synthetischer kristalliner Zeolithe, und insbesondere auf einen neuen Zeolith, welcher nachstehend als
Zeolith AGl bezeichnet sei.
Kristalline Zeolithe mit Molekularsiebeigenschaften
können bereitet werden, indem man Siliciumdioxyd, Aluminium-Oxyd und ausgewählte Alkalihydroxyde in vorbestimmten Mengen
in einem wäßrigen Medium miteinander reagieren läßt und danach den erforderlichen Zeolith aus dem Reaktionsgemisch auskristallisiert. Sie bestehen aus einem riesigen anionischen Netzwerk
389816/1033
Mündlich· Aliraden, insbesondere durch Telefon. MdQrIm schriftlicher Betätigung
Postscheck (IMMiMn) Kto. 11 «74 Dresdner Bank (Manchen) KIa. ·«■»*·
. 2 _ ■ 2746554
von AlO.- und SiO.-Tetraedern, welche über Sauerstoffatome
4 4
miteinander verbunden sind. Die entstehenden honigwabenähnlichen Gerüste enthalten Hohlräume und verbindende Kanäle, welche
fähig sind, Wasser oder andere Moleküle angemessener Gestalt oder Größe in Zwischenräumen einzuschließen. Die negative Ladung
des Gerüstes ist neutralisiert durch ausgleichende Kationen wie Natrium, Kalium oder Kalzium. Diese Kationen sind beweglich
und können gegen andere Kationen leicht ionenausgetauscht v/erden, beispielsweise durch einfache Berührung mit wäßrigen Lösungen.
Es wird angenommen, daß der erfindungsgemäße Zeolith AGl verwandt ist mit dem Zeolith L, welcher in den britischen
Patentschriften 9o9 264, 1 o23 283 und 1 2o2 511 beschrieben ist; gemäß welchen es erforderlich ist, bei der Herstellung des
Zeoliths L kolloidales Siliciumdioxyd (ein Silikasol, bestehend aus etwa 3o% bewässertem Siliciumdioxyd, dispergiert in Wasser)
zu verwenden.
Die USA-Patentschrift 3 298 78o beschreibt die Herstellung von Zeolith UJ (welches Kaliumzeolith L ist) durch ein Verfahren,
bei welchem der Siliciumbetrag entweder als Kaliumsilikat oder Kieselsäure eingeführt werden kann, wobei in allen Beispielen
ein Silikat der Zusammensetzung K2O:3,28 SiO2:29,7 H2O verwendet
wird, überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß bei Verwendung
eines hochsiliziumhaltigen Wasserglases der Zusammensetzung M~O:nSiO9:yH O (wobei η >
3,5 und vorzugsweise etwa 3,9 oder
309816/1033 ' ■
» *> mm
4,ο 1st, und M entweder K oder Na oder ein Gemisch aus K und
Na 1st) , entweder als einzige oder überwiegende Siliziumquelle,
über einen sehr weiten Bereich der Reaktionsteilnehmerzusammensetzungen. Zeolith AGl erhalten wird. Dieser Bereich an Reaktionsteilnehmerzusammensetzungen überlappt vollständig die Bezirke
der Synthese von Zeolith L und Zeolith UJ und umfaßt einen viel breiteren Synthesebezirk, wie in den Figuren 1 und
2 der anliegenden Zeichnungen veranschaulicht ist. Unter Verwendung hochsiliciumhaltigen Wasserglases ist der Synthesebezirk
von Zeolith AGl A + B + C. Der Bezirk A entspricht dem Synthesebezirk
von Zeolith L und Bezirk B dem Synthesebezirk von Zeolith UJ (Kalium L).
Der allgemeine Synthesebezirk von Zeolith AGl ist auch viel breiter als für Zeolith L oder Zeolith UJ, wie in Figur 2
veranschaulicht ist, wo der Bezirk D (efgh) dem Zeolith AGl und Bezirk E (abcd) dem Zeolith L und Zeolith UJ entspricht.
Zwei Sätze an Röntgenstrahlen-Beugungsdaten an zwei Proben von Zeolith AGl, welche bemerkenswert im Einklang stehen,
sind mit den Daten an Zeolith L und Zeolith UJ in Tabelle I verglichen. Die Daten werden unter Anwendung von Kupfer KiX Strahlung
erhalten und die d-Abstände und Intensitäten erhält man von
Blattschreibern. Die relativen Intensitäten loo I/Io für die
Zeolithe L und UJ werden in gewöhnlicher Weise bestimmt, indem man die stärkste Spitze Io wählt. Jedoch für Proben von
Zeolith AGl ist die Spitze des höchsten d-Abstandest5,8 sehr
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diffus und klein, verglichen mit den entsprechenden Spitzen für L und UJ. Daher wurde die Spitze bei a/3,9a, welche für
alle die Zeolithe ähnlich ist, als interne Norm genommen und die Daten für die beiden Proben an Zeolith AGl wurden auf dieser
Basis normalisiert. Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß, sowohl die überwiegende Diskrepanz beim d-Abstand λ*15,8Α ist,
viele untergeordnete Variationen und einige Auslassungen in den
Mustern der beiden Proben des Zeoliths AGl in den Spalten I und
I einerseits vorliegen, verglichen mit den Mustern der Zeolithe L und UJ in den Spalten III und IV andererseits.
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relative | _ | 13 | 5 | - 5 | - | Spalte II] | relativ« | 10 | 28 | - | 17 | [ | loo ] | ■ / | 100 | 18 | Vo*J | 2246554 | loo I/Io* | |
Intensi tät |
17 | 3 | Kalium/Na- |
Intensi
tät |
10 | 7 | 35 | 23 | 15,8 | 6 | 16 | / | / / | |||||||
36,9* | 13 | 3 | Tabelle I | trium-Zeolith trium-L | 37,5» | 7 | _ | 17 | 7,89 | 14 | 6 | 16,17 | 100 | |||||||
— | 29 | 8 | Röntgenstrahlendaten | AGl | - | - | 31f5 | brit. Patent | 7,49 | 16 | - | _ | Spalte IV | - | ||||||
8,5 | 20 | Spalte II | 24Γ | 9o9 264 | 5,98 | - | 10 | 7,57 | Kalium-DJ | .15 | ||||||||||
9f5 | 9,5 | Kalium/Na- | (Versuch 16 | _ | - | - | 10 | 6,05 | USA-Patent | 17 | ||||||||||
215 | der Tab. III) | 28 | 3 d(A) | - | 30 | 10 | 5,86 | 3 298 78o | 6 | |||||||||||
Spalte I | 6 | I5f5 | d(A) | 18,5 | 4t 57 | 13 | - | _ ' I | ||||||||||||
Kalium- | 24 | r | 4,39 | 19 | 4,61 | 26 | ||||||||||||||
zeolith AGl | 7 | _ | 15,78 | 6 | 4,33 | 35 | 4,41 | d(A) | 7 | |||||||||||
(Versuch 3 der | 5 | _ | — | 3,91 | 13 | - | - | |||||||||||||
Tabelle III) | 31 | 7,50 | 5 | 3,78 | 18 | 3,93 | 31 | |||||||||||||
6,00 | 4 | 3,66 | 23 | - | ||||||||||||||||
d(A) | 5,86 | 12 | 3,48 | 23 | 3766 | 12 | ||||||||||||||
- | 3,26 | 48 | 3,48 | .16 | ||||||||||||||||
4,59 | 3,17 | 27 | 3,28 | 3 | ||||||||||||||||
X5f85 | 4,40 | 3,07 | 14 | 3.19 | 22 | |||||||||||||||
- | - | 3rO2 | 2,91 27 | 3,07 | 17 | |||||||||||||||
7,53 | 3T91 | 2,65 | — | - | ||||||||||||||||
6t00 | 2.62 | 2,91 | 22 | |||||||||||||||||
- | 3,65 | 2,53 | 2,66 | IT | ||||||||||||||||
3,47 | 2,63 | 9 | ||||||||||||||||||
5,75 | 3,27 | 2,45 | 2,51 | 4 | ||||||||||||||||
4,61 | 3,18 | 2,42 | 2,48 | |||||||||||||||||
' 4,40 | 3,07 | 2,19 | - | l " | ||||||||||||||||
4,35 | _ | 2,42 | 6 | |||||||||||||||||
2t91 | 2,20 | 10 | ||||||||||||||||||
2,65 | ||||||||||||||||||||
_ | ||||||||||||||||||||
2,50 | ||||||||||||||||||||
2,46 | ||||||||||||||||||||
2,42 | ||||||||||||||||||||
2,19 | ||||||||||||||||||||
3,93 | ||||||||||||||||||||
_ | ||||||||||||||||||||
3T66 | ||||||||||||||||||||
3,48 | ||||||||||||||||||||
3t27 | ||||||||||||||||||||
3,186 | ||||||||||||||||||||
3,07 | ||||||||||||||||||||
3,01 | ||||||||||||||||||||
2,91 | ||||||||||||||||||||
2,65 | ||||||||||||||||||||
■HP. | ||||||||||||||||||||
2,49 | ||||||||||||||||||||
2,46 | ||||||||||||||||||||
2,42 | ||||||||||||||||||||
2,19 | ||||||||||||||||||||
Die relativen Intensitäten loo I/lo werden in normaler Weise
bestimmt durch Auswählen der stärksten Spitze Io. Jedoch alle erfindungsgemäBen Zeolithe AGl besitzen eine sehr diffuse
Spitze bei 15,8, verglichen mit den Spitzen, welche in der britischen Patentschrift 9o9 264 und in der USA-Patentschrift
3 298 78o aufgezeichnet sind. Die Gründe für diese Unstimmigkeit
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sind nicht bekannt. Die Spitze bei 3,92 + scheint für alle Zeolithe übereinstimmend zu sein. Daher wurde diese als interne
Norm genommen und alle Daten für die erfindungsgemäßen Zeolithe AGl auf dieser Basis normalisiert.
In Tabelle II sind die Adsorptionsdaten für Zeolithe AGl, L und UJ verglichen. Zeolith AGl besitzt ein viel höheres
Fassungsvermögen für Aromaten als Zeolithe L oder UJ, obgleich die Fassungsvermögen für·Triethylamin und Wasser nicht wesentlich
größer sind.
Zeolith
Adsorptives Fassungsvermögen % (Gew./Gew.) bei 25°C
Cumen* Triäthylamin* Wasser* PFTB+ TEB°
AGl Vers. | 3* | 35,3 | 3o,4 | 15,6 | 5,0 | 6,ο |
Zeolith UJ | 25,ο | 29,5 | 15,ο | 2,ο | keines | |
AGl Vers. | 16 | 34,5 | 29,6 | 14,6 | 8,ο | lo,o |
Zeolith L | 25,3 | 26,8 | 14,6 | 2,5 | 2,6 |
Die Versuchszahlen beziehen sich auf Tabelle III
für gesättigten Dampf bei 14 mm
Perfluortributylamin p/po = o,8 für eine Stunde
Triäthylbenzol p/po = o,6 für vier Stunden
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Die Unstimmigkeit zwischen den Zeolithen der Typen AGl
und L kann möglicherweise eingeschätzt werden unter Bezugnahme auf die Beobachtungen von R.M. Barrer in Z. für Krist. 128» S.
352 bis 37o (1969). Wenn er auch die Struktur von Zeolith L bestimmt, so ist er sich doch im klaren, daß die Chabazitfamilie
der Zeolithe größer ist als bisher angenommen und in vier verwandte Familien von Zeolithen unterteilt werden kann, wobei
Zeolith L derzeitig das einzig bekannte Glied von Barrer's
zweiter Familie der Zeolithe ist. Barrer ist sich bewußt, daß die Chabazitfamilie aus mindestens 41 Gliedern bestehen könnte.
Gegenwärting sind nur 9 dieser theoretischen Strukturen auf natürliche oder synthetische Zeolithe bezogen worden. Viele der
noch unbekannten Zeolithe besitzen Strukturen nahezu gleich wie benachbarte Familienglieder hinsichtlich ähnlicher Konstanten
und ähnlicher freier Durchmesser von Hauptkanälen. Darüberhinaus sind solche benachbarten Glieder tatsächlich aufgebaut
unter verschiedener Aufschichtung identischer oder ähnlicher primärer Baueinheiten. Bis zur gegenwärtigen Zeit ist es üblich
gewesen, Zeolithe zu identifizieren, indem man bloß die chemischen
Zusammensetzungen feststellt und Röntgenstrahlen-Pulverdaten angibt.
Da ausserdem ganz unterschiedliche Strukturen, gegründet
auf die Aufschichtung bzw. Stapelung identischer oder ähnlicher Bausteine in unterschiedlicher Weise, ähnliche Zelleneinheitskonstanten
und daher ähnliche d-Abstände besitzen würden, ist es nicht mehr möglich, Zeolithe der Chabazitfamilie lediglich auf
der Bais von Rontgenstrahlendaten zu charakterisieren. Bemer-
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kenswerte strukturelle Unterschiede könnten in solchen Fällen nur demonstriert werden durch Unterschiede in den Eigenschaften,
beispielsweise durch Unterschiede im Ionenaustauschverhalten oder in den Absorptionsfassungsvermögen, welche grundlegende
strukturelle Unterschiede widerspiegeln können, beispielsweise Unterschiede in Größe und Gestalt des Hohlraums.
Die einzige wahlweise Maßnahme zum Demonstrieren struktureller Unterschiede würde in mühevoller und sehr eingehender Strukturanalyse
bestehen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zeoliths geschaffen, welcher die Stufen des Reagierens
mindestens einer Aluminiumkomponente, mindestens einer Siliciumkomponente
und mindestens einer Alkalikomponente in einem wäßrigen Medium umfaßt, wobei die einzige oder überwiegende SiIiciumkomponente
ein Wasserglas mit einem molaren Verhältnis SiO2/M2O von mindestens 3,5 ist, wobei M gleich K, Na oder ein
Gemisch von K und Na ist, um ein Reaktionsgemisch mit oxydmolaren
Verhältnissen in einem der folgenden Bereiche:
Bereich 1 SiO2Al2O3 7 -0!4
K2O + Na2O/SiO2 ο,25 -o,85
O + Na2O α,75 - l,o
H2O/K2O + Na2O 25 - I60
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Bereich 3
Na2O/SiO2
Na2O/SiO2
14 | 2o |
O,25 - | o,85 |
o,5 - | l,o |
25 | I60 |
2o - | 4o |
o,25 - | l,o |
o,4 - | 1,O |
25 | I60 |
zu ergeben, und Auskristallisieren eines Zeolithe aus dem Reaktionsgemisch. Die Alkalikomponente ist zumindest teilweise in
der Siliciumkomponente enthalten, doch kann sie auch in der
Aluminiumkomponente und/oder als Alkalihydroxyd anwesend sein. Im allgemeinen kann die Reaktion im Temperaturbereich von 5o
bis 15o°C durchgeführt werden und die Kristallisation sollte vorzugsweise unter bewegungslosen Bedingungen in einem Thermostatgefäß bei im wesentlichen konstanter Temperatur durchgeführt
werden,(Vorheriges Altern des Reaktionsgemisches bei bis zu 500C für 2 bis 60 Stunden kann von Nutzen sein)· Das Wasserglas
besitzt vorzugsweise ein molares Verhältnis SiO2ZH2O von etwa
3,9 oder 4,o. Wenn das Wasserglas nicht die einzige Siliciumkomponente ist, so kann bzw. können die restlichen (untergeordneten) Siliciumkomponenten kolloidales Siliciumdioxyd, Kiesel-.
säure, hochdisperses festes Siliciumdioxyd undZoder rauchförmiges Siliciumdioxyd (nur als Beispiele angegeben) sein. Die
Aluminiumkomponente kann beispielsweise Aluminiumoxyd sein, doch
ist sie vorzugsweise eines oder mehrere Alkalialuminate oder
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- Io -
ein Gemisch solcher. Der Rest des Reaktionsgemisches kann aus Natrium- und/oder Kaliumhydroxyd und Wasser nach Bedarf
bestehen. Die Reihenfolge des Vermischens der Reaktionsteilnehmer
ist nicht kritisch, doch ist es bevorzugt, die Aluminiumkomponente
(n) zu den Siliciumkomponente (n) hinzuzusetzen. Typisch für die Bereitung des Zeoliths AGl nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist folgendes. Ausführungsbeispiel (dessen
Einzelheiten und Ergebnisse in Versuch 3 der Tabelle III zusammengestellt sind), doch ist nicht beabsichtigt, mit diesem Beispiel
über den Rahmen der Erfindung etwas auszusagen:
Ein Kaliumaluminat der Zusammensetzung 1,3 K-O^1^0;
2O wird bereitet, indem man Aluminiumoxydtrihydrat in heißem
konzentrierten wäßrigen Kaliumhydroxyd auflöst. Diese Lösung
läßt man abkühlen und eine Probe davon (22 ,o g) verdünnt man mit 2oo ecm Wasser. Diese verdünnte Lösung wird als Lösung A
bezeichnet. Nun verdünnt man 298,33 g eines Kaliumwasserglases (K3O:3,9 SiO- : 42,6 H3O) mit 17 8,5 ecm Wasser und es werden
5,3 g KOH , aufgelöst in loo ecm Wasser, eingerührt. Die Lösung
A wird nun zu der Silikatlösung bei Raumtemperatur unter stürmischem Bewegen hinzugesetzt. Das Reaktionsgemisch erhitzt man
dann in einem abgeschlossenen Glasbehälter 12o Stunden bei 95 C. Am Ende dieser Zeitspanne werden die abgesetzten Feststoffe
von der Mutterlauge durch Filtration abgetrennt und den festen
Kuchen wäscht man bis zu einem pH von etwa Io und trocknet dann
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bei etwa 12o C. Die Röntgenstrahlenanalyse zeigt, daß das Produkt
Kaliumzeolith AGl ist, welches die d-Abstände und relativen Intensitäten besitzt, die in Tabelle I dargelegt sind.
Die Erfindung ist ferner veranschaulicht unter Bezugnahme auf die in Tabelle III zusammengestellten Versuche, welche den sehr
weiten Bereich und die Mengeanteile der Komponenten der Reaktionsteilnehmerzusammensetzungen
zeigt, welcher zur Bereitung von Zeolith AGl angewandt werden kann, vorausgesetzt, daß hochsiliciumhaltiges
Wasserglas verwendet wird.
Die Tabelle III zeigt, daß unter im wesentlichen identischen Reaktionsbedingungen und unter Verwendung von Reaktionsgemischen von im wesentlichen den gleichen molaren Zusammensetzungen,
nur diejenigen Reaktionen Zeolith AGl ergeben, bei denen hochsiliciumhaltiges Wasserglas (mit molarem Verhältnis
SiO2/M_O von mindestens 3,5, vorzugsweise von etwa 3,9 oder,4)
verwendet wird; die Verwendung kolloidalen Siliciumdioxyds ergibt Zeolith über nur einen engen Bereich an Reaktionsgemischzusammensetzungen.
Die Zeolithprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche molare Zusammensetzungen im Bereich 1,o5+ o,3
M2O : Al3O3 : 4,o —» 7,5 SiO» (auf wasserfreier Basis), wo M
= K, Na oder K + Na ist, aufweisen können, besitzen gute thermische
und hydrothermische Stabilität, und wenn sie, falls erforderlich, dem Ionenaustausch unterworfen und geeignet aktiviert
sind, ergeben sie sehr brauchbare Adsorptionsmittel und Katalysatoren. Die Kaliurn-/Natriumzeolithprodukte, welche nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren bereitet wurden, adsorbieren große Mengen Wasser, Cumen, Triäthylamin, Perfluortributylamin, Tri-
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äthylbenzol (siehe Tabelle II) ,- wenn sie bei Temperaturen, von
15o bis 5oo°C entwässert sind. Ihre sorptiven Eigenschaften zeigen an, daß die Eingänge.zu den primären Kanälen des Zeolithgerüstes
mindestens loA betragen. Gute KohlenwasserstoffUmwandlungseigenschaften
zeigen sich durch Sorten dieser Zeolithprodukte, bei denen der Austausch seltener Erden stattgefunden hat.
Beispielsweise wurde der Zeolith des Versuchs 3 drei aufeinanderfolgenden Aufschlämmungs-Ionenaustauschungen von einer Stunde
mit o,3-n Lösung handelsüblichen Cerchlorids (mit einem Gehalt an 7o% Chlorid seltener Erde) unterworfen unter jedesmaliger
Anwendung der theoretischen Menge seltener Erde, welche erforderlich ist, um vollständigen Austausch der Alkalikationen zu
ergeben. Uberschüßiges Chlorid wurde zwischen den Austauschstadien
ausgewaschen. Schließlich wurde das gewaschene Produkt bei 12o°C getrocknet und 2 Stunden bei 6oo°C aktiviert. Der Zeolith
wurde dann zu 3,17 mm Pellets verformt und diese wurden 17 Stunden bei 65o C und 1 Atmosphäre wasserdampfbehandelt.
Das Produkt wurde dann auf Leistungsfähigkeit bei der Cumencrackung getestet. Bei der LHSV (flüssigkeitsmäßige stündliche
Raumgeschwindigkeit) 5 und 45o°C wurde gefunden, daß die Ausbeute an Benzol nach 6 Minuten 62,5% beträgt, was zeigt, daß der Katalysator
ausgezeichnete katalytische Crackungs- und Dealkylierungseigenschaften
besitzt.
Die Erfindung schafft ferner einen neuen Zeolith AGl mit
mit einer molaren Zusammensetzung im Bereich 1,o5+ o,3 M2O :
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3O3 : 4,ο—>7,5 SiO (auf wasserfreier Basis), wobei M Natrium
oder Kalium (oder ein Gemisch von diesen) ist, mit einem Röntgenstrahlen-Pulverbeugungsmuster, wie es im wesentlichen in
den Spalten I und II der Tabelle I dargelegt ist, wobei der Zeolith
fähig ist, mindestens 3% (Gew/Gew.) Perfluortributylamin
zu adsorbieren. Zeolith AGl kann, als Ergebnis seiner einzigartigen doppelten Porenstruktur,_ brauchbar sein, viele Flüssigkeits-
und/oder Gasgemische zu trennen, beispielsweise Xylolisomere,
Aromten von Paraffinen und Isoparaffinen, Entfernen von Schwefelverbindungen
aus Paraffinen und Aromten. Zeolith AGl ist auch ein gutes Trocknungsmittel zum Tieftrocknen von Gas- und Flüssigkeitsströmen.
Im allgemeinen können die Kationen von Zeolith AGl ersetzt werden durch irgendwelche Kationen von Metallen der Gruppen
IA, IB, II, III (einschließlich der seltenen Erden), der Gruppe VIIA (einschließlich Mangan), der Gruppe VIII (einschließlich
Edelmetalle), und Blei und Wismut. Der Austausch wird Vorzugs-' weise durch einfachen Kontakt in wäßriger Lösung durchgeführt.
Die Säure-bzw. Wasserstofform von Zeolith AGl kann bereitet werden
durch Reagierenlassen der Alkaliform mit einem weiten Be
reich an sauren Verbindungen (nämlich irgendeiner Quelle an Wasserstof fionen), oder indem man zuerst ein Ammonium- oder Alkyl-
oder Arylammoniumzeolith AGl durch Ionenaustausch bereitet, wo nach Zersetzung, vorzugsweise in Luft, durch Erhitzen folgt, sodaß
sich Wasserstoff-AGl ergibt. Wenn gewünscht, können aus Zeolith
AGl bereitete Katalysatoren mit anderen Materialien, welche
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entweder inert oder katalytisch aktiv sind, in eine anorganische
Matrix einverleibt werden. Die Matrix kann anwesend sein einfach als Bindemittel, um die kleinen Zeolith AGl-Partikel (o,o5 bis
Io u) zusammenzuhalten! oder sie kann als Verdünnungsmittel
zugesetzt werden, um das Ausmaß der Umwandlung bei einem Prozess zu steuern, welcher unter Verwendung von Zeolithen auf AGl-Basis
sonst mit zu hoher Geschwindigkeit fortschreiten kann, was zu Katalysatorverschmutzung als Ergebnis übermäßiger Koksbildung
führt. Zu typischen anorganischen Verdünnungsmitteln zählen kaolinische Tone, Bentonite, Montmorillonite, Sepidit,
Attapulgit, Bleicherde, synthetische poröse Materialien wie SiO -Al3O3, SiO2-ZrO3, SiO2-ThO2, SiO-BeO, SiO2-TiO3 oder irgendwelche
Kombinationen dieser Oxyde. Ein wirksamer Weg des Vermischens von Zeolith AGl mit solchen Verdünnungsmitteln besteht darin, angemessene wäßrige Aufschlämmungen in einer Mischdüse
zu vermischen und dann die Aufschlämmung trocken zu sprühen. Es können auch andere Wege des Vermischens angewandt werden.
'" ·
Erdalkaliformen, Formen der seltenen Erden und Säureformen
des Zeolithe AGl können weiter dem Austausch unterworfen oder mit Hydrierungs/Dehydrierungskomponenten wie Ni, Co,
Pt, Pd,Re, Rh imprägniert werden. Gute Hydrocrackungs-und Reformierungskatalysatoren
können auf diese Weise aus Zeolith AGl bereitet werden, vorausgesetzt, daß sein K3O und/oder Na2O-Gehalt
auf weniger als 3 Gewichtsprozent herabgesetzt ist.
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K)
Pt ro
O
+ Z
IO
ο co oo
Q O (0 (te ft η-
H-UQ Γ*
Versuch Typ des verwendeten | Silicate | Zusammensetzung des Rea | K2O/ JkLO/ | 0,55 | k-t Reaktions- Produktanalyse | H20/J | Zeit | Temp. | Röntgen | Fassung | 25,o | SiO2/ | 1 | 6,2 |
Nr. | tionsgemisches | K20+Ha2C 01O2 | 0,55 | J bedingungen | M2O* | Std. | °c | strahlen | vermögen | 35,3 | Al2O | |||
SiO/ | 0,55 | für Cumen | ||||||||||||
Al2O3 | 1,0 | o,55 | 100 | 144 | 95 | amorph >il,o | ||||||||
Kolloidales Siliciumdi- | IfO | 100 | 144 | 95 | Zeolith UJ | 6,2 | ||||||||
1 |
oxyd
K2O:3,15 SiO2:22,5H2O |
14 | I7O | 0,55 | 100 | 120 | 95 | Zeolith A31 | 6.2 | |||||
2 | K2O:3,9 SiO2:42,6H2O | 14 | IfO | 0,55 | 75 | 168 | 95 | Zeolith UJ | ^lL $ 0 | |||||
3 | K,O:3,15 Si0_:22,5Ho0 | 14 | 0,55 | + amorph | ||||||||||
4 | 14 | 1,0 | 0,55 | 75 | 168 " | Zeolith AGl | ||||||||
K2O:3,9 SiO2:42,6 H3O | 1,0 | 100 | 24* | Zeolith AGl | ||||||||||
5 | K2O:3,9 SiO2:42,6 H3O | 14 | 1,0 | 0,82 | 100 | 24 | Phillipsit | |||||||
6 | Kolloidales Siliciumdi- oxyd kolüdales Si Heat und Na- |
14 | 100 | Qg | Phillipsit+ | |||||||||
7 | triummetasilicat | 14 | T ' | 0,31 | XWw | 7° | 95, | Chabazit | — | |||||
δ | 0,4 | 150 | Zeolith AGH | |||||||||||
K-0:3,o SiO_:42,6 H-O | 14 | 1,0 | 0,4 | 60 | 120 | 150 | etwas | ά 4,0 | ||||||
η λ | 95 | Phillipsit | ||||||||||||
9 | Na2O:4,o SiO2:43 H2O | 14 | 0,8 | 0,4 | 31 | 24, | S J | Zeolith AGl | 7,2 | |||||
K2O:3,9 SiO3:42,6 H3O | 0,51 | 0,4 | 55 | 144 | Zeolith AGl | |||||||||
Io | kolloidales Siliciumdi- oxyd kolloidales Siliciumdi- |
8,75 | or5i | 0,4 | 55 | 144 | 95 | amorph | 25,3 | |||||
11 | oxyd + Natriuinmetasilicat | 28 | 0,55 | 72 | Zeolith L+ | 34,5 | ||||||||
12 | K2O:3,9 SiO2:42,6 H3O | 28 | 0,51 | o,55 | 72 | 135 | Erionit | iit | ||||||
13 | kolloidales Siliciumdioxyd | 28 | of5i | 41 | 72- | 95 . | Zeolith AGl | |||||||
K3O:3,9 SiO3:42,6 H3O | 28 | 0,51 | 41 | 168 | 95 | Zeolith L | ||||||||
14 | Na20:4,0 SiO. :43 H 2° | .28 | IfO | 80 | 120 | Zeolith AGl | ||||||||
15 | 30 | ot5 | 52 | 95 |
Zeolith AGM
Spur Phillips |
|||||||||
16 | 40 | 95 | ||||||||||||
17 | 55 | |||||||||||||
95 | ||||||||||||||
95 | ||||||||||||||
Ul
cn
Claims (10)
- Patentansprüchel.\ Verfahren zur Herstellung eines Zeolithe, bei welchem mindestens eine Aluminiumkomponente, mindestens eine Siliciumkomponente und mindestens eine Alkalikomponente in einem wäßrigen Medium umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als einzige oder überwiegende Siliciumkomponente ein Wasserglas verwendet, welches ein molares Verhältnis SiO2/M2O von mindestens 3,5, vorzugsweise von etwa 3,9 bis 4,0 aufweist,wobeiMgüädi K, Na oder ein Gemisch von K und Na ist/ um ein* Reaktionsgemisch mit oxydmolaren Verhältnissen in einem der folgenden Bereiche:
Bereich 1 HgO/fcgO + Na2O 7-14 SiO2Ai2O3 0,75-1,0 K2O + Na2O/SiO2 25 - 160 Bereich 2 K20/k20 + Na2O 14 - 20 HgO/KgO + Na2O 0,25-0,85 I SiO2Al2O3 .0,5 - ΐ,ο K2O + Na2O/SiO2 25 - 160 Bereich 3 !LO/K 0 + Na9O
CC C20-40 0,25-ljO 25 - 160 09816/1033zu ergeben, und daß man aus dem Reaktionsgemisch einen Zeollth auskristallisiert. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion Im Temperaturbereich von 50 bis 150°C durchführt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallisation unter Bedingungen der Bewegungslosigkeit bei Im wesentlichen konstanter Temperatur durchführt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Reaktion das Reaktionsgemisch 2 bis 60 Stunden bei bis zu 50°C altert.
- 5. Zeollth AGl hergestellt nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine molare Zusammensetzung im Bereich 1,05 * 0,3 M3O:Al3O3J4,0 —} 7,5 SiO3 (auf wasserfreier Grundlage) besitzt, wobei M Natrium oder Kalium (oder ein Gemisch beider) ist, und er ein Röntgenstrahllen-Pulverbeugungsmuster aufweist, wie es im wesentlichen In nachstehenden Spalten I und II:309816/1033Spalte Irelative Intensitätd(A)Spalte IIrelative Intensität
15 I78 37I VJl 7 150 10 6 foo 10 VJl ,86 7 4 ,59 28 4 ,40 7 3 ,91 35 3 ^65 17 3 ,47 23 3 27 17 3 18 31, 5 3 Jo7 24 2 91 28 CVJ & 18, vji CVJ Ϊ50 6 (M ,46 VJi 1 CVJ ί42 4 CVJ 12 dargelegt ist, und er in der Lage ist, mindestens 3% (Gew./Gew.) Perfluorbutylamin zu adsorbieren. - 6. Zeolith AGl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in kationenausgetauschter Form vorliegt, wobei die Kationen des Zeoliths AGl durch irgendwelche Kationen der Metalle der Gruppen IA, IB, II, III (einschließlich der seltenen Erden), der Gruppe VIIA (einschließlich Mangan), der Gruppe VIII (einschließlich Edelmetallen), sowie von Blei und Wismut ersetzt sind.309816/1033
- 7. Zeolith AGl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er in Säure*- bzw. Wasserstofform vorliegt, wobei die Kationen des Zeoliths AGl durch Wasserstoff ersetzt sind.
- 8. Verfahren zur Herstellung der Säure- bzw. Wasserstoff orm des Zeoliths AGl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst durch Ionenaustausch eine Ammoniumoder Alkyl- oder Arylammoniumform des Zeoliths AGl bereitet und daß man danach diese durch Erhitzen zersetzt, vorzugsweise in Luft, damit sich die Säure- oder Wasserstofform des Zeoliths AGl ergibt.
- 9. Verwendung des Zeoliths AGl nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder einer seiner kationenausgetauschten Form nach Anspruch 6 oder 7, einverleibt in eine anorganische Matrix, als Katalysator.
- 10. Verwendung erdalkalihaltiger, seltene Erden enthaltender und/oder saurer Formen von Zeolith AGl nach den vorherqehenden ATepü±enwelche ferner mit Hydrierungs/Dehydrierungskomponenten wie Ni, Co, Pt, Pd, Re, Rh ausgetauscht sind, als Hydrocrackungs- und/oder Reformierungskatalysator.309816/1033Le e rs e i t e
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