JP4777260B2 - カバサイトタイプ分子篩、その合成、及びオキシジネートをオレフィンへ変換することにおけるそれらの使用 - Google Patents
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Description
一の側面において、本発明はCHAフレームワークタイプを有する結晶物質の合成方法に属する。この方法は、
a)前記反応混合物が更にAEIフレームワークタイプを含む結晶物質の種を含むことを特徴とする、CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質を形成する能力を有する反応混合物を形成する工程と、及び
b)前記反応混合物から、CHAフレームワークタイプを含む前記結晶物質を回収する工程とを含む。
(n)X2O3:YO2
式中、Xはアルミニウム、ホウ素、鉄、インジウム、及び/又はガリウム等の三価元素、Yはケイ素、スズ、チタニウム及び/又はゲルマニウム等の四価元素及びNは0乃至0.01未満、例えば、約0.0005乃至約0.007、具体的には、約0.0008乃至約0.005の、モル関係を含む組成物を有する結晶物質を合成する方法に属する。この方法は、
(a)CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質を形成する能力を有する、水の供給源、四価元素Yの酸化物の供給源、任意で三価元素Yの酸化物の供給源、前記細孔性結晶物質の合成を導くための有機誘導試薬及びCHA以外のフレームワークタイプを有する結晶物質の種を含む反応混合物を調製する工程と、
(b)CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質の結晶を形成するのに十分な条件下において、前記反応混合物を維持する工程と、及び
(c)(b)から前記結晶物質を回収する工程を含む。
(n)X2O3:YO2
式中、Xは三価元素、Yは四価元素及びNは0乃至0.01未満のモル関係を含む組成物を有する細孔性結晶物質に属する。前記物質の結晶は、4ミクロン以下、具体的には約0.5乃至4ミクロンの平均直径を有する。
(n)X2O3:YO2
式中、Xは三価元素、Yは四価元素及びNは0乃至0.01未満のモル関係を含む組成物を有する細孔性結晶物質に属する。前記物質の結晶は、双晶である。
本発明は、カバサイト−タイプフレームワークを有する結晶物質特に、高シリカゼオライトの合成方法及びこの物質の小さい細孔性の形態に関係する。更に、本発明は、オキシジェネート、特にメタノールを、オレフィン特にエチレン及びプロピレンへ変換するための工程にこの物質を使用することにも関係する。
(n)X2O3:YO2
式中、Xはアルミニウム、ホウ素、鉄、インジウム、及び/又はガリウム等の三価元素、Yはケイ素、スズ、チタニウム及び/又はゲルマニウム等の四価元素及びnは0乃至0.01未満、例えば、約0.0005乃至約0.007、具体的には、約0.0008乃至約0.005の、モル関係を含む組成物を有する。ハロゲン化物含有化合物をこの物質の合成に用いる場合、本発明のAEIフレームワークタイプ結晶物質はか焼形態において、通常、重量に対して約1乃至約100ppm、例えば、約5乃至約50ppm、具体的には約10乃至20ppmのハロゲン化物、好ましくはフッ化物を含む。
23.5mg/mlのAl(NO3)3・9H2O水溶液の0.818mlを15.674mlの0.5379モルのN,N,N−トリ−メチル−1−アダマンチルアンモニウム水酸化物の水溶液、(TMAA+OH−)に添加し、次いで、テトラエチルオルトケイ酸塩の4mlを添加した。全てのテトラエチルオルトケイ素が完全に加水分解されるまで室温の密閉コンテナ内で得られた混合物を攪拌した。得られた透明な溶液に48wt%のフッ化水素酸溶液の0.390mlを添加し、直ちにスラリーを生成した。このスラリーを更に攪拌によりホモジナイズし、濃密なスラリーが得られるまで、水及びエタノールのエバポレーションのために空気に曝した。更なる水をこのスラリー混合物から静的条件においてエバポレートし、以下のモル組成を有する4650mgの乾燥固形ゲルを得た。
SiO2:0.00143Al2O3:0.5TEAA:0.6F:5.0H2O
実施例1の工程を23.5mg/mlのAl(NO3)3・9H2O水溶液を0.716mlに減らして行い、以下のモル組成を有する乾燥ゲル固形物を得た
SiO2:0.00125Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O
実施例1の方法を23.5mg/mlのAl(NO3)3・9H2O水溶液を0.636ml(実施例3)、0.572ml(実施例4)、0.520ml(実施例5)、及び0,478ml(実施例6)に減らして行い、以下のモル組成を有する乾燥ゲル固形物を得た
SiO2:0.00111Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O 実施例3
SiO2:0.00100Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O 実施例4
SiO2:0.00091Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O 実施例5
SiO2:0.00083Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O 実施例6
前述のように、各乾燥ゲル固形文を2等分し、一方の乾燥ゲル固形分にのみ0.2wt%のAEIの種を添加して結晶化を行った。得られた合成物を表2にまとめた。
実施例1の種合成から合成された物質は、30000psig(2.07×105kPa)の圧力でペレットにされ、粉砕され、80及び125μmの間の篩にかけられた。サイズ調製された2の分離サンプルを21mg乃至22mgの間で量りとり、100μmのシリコンカーバイトの90mgと混合した。これらの混合物を石英フリットで底が密閉されている内径1.9mmのチューブに充填した。このチューブは加熱された反応ブロックの中に密閉され、熱反応ブロックの中に入れ、有機テンプレートを効果的に除去するために流れている空気のしたで、2時間、540℃において触媒をか焼した。か焼された触媒は、約100の重量空間速度、及び40psia(276kPa)のメタノール分圧でN2中に85%のメタノールを含む混合物に、540℃において6分間曝された。メタノールが反応している間、反応器の廃液が収集され、ガスクロマトグラフィーによる解析のため、所定の時間間隔で貯蔵された。メタノール反応の後、触媒は、沈殿したコークを消散させるために、約90分間、550℃で窒素中に50%の酸素を含む気体流れに曝した。反応器の廃液は、コークの沈殿の量を決定するために赤外分光法を用いて一酸化炭素及び二酸化炭素の両方を定量した。
実施例4の種及び非種合成の両方の合成物質は、それぞれ30000psig(2.07×105kPa)の圧力でペレットにされ、粉砕され、80及び125μmの間の篩にかけられた。サイズ調製された2の分離サンプルを21mg乃至22mgの間で量りとり、100μmのシリコンカーバイトの90mgと混合した。これらの混合物を石英フリットで底が密閉されている内径1.9mmのチューブに充填した。このチューブは加熱された反応ブロックの中に密閉され、熱反応ブロックの中に入れ、有機テンプレートを効果的に除去するために流れている空気のしたで、2時間、540℃において触媒をか焼した。か焼された触媒は、約100の重量空間速度、及び40psia(276kPa)のメタノール分圧でN2中に85%のメタノールを含む混合物に、540℃において6分間曝された。メタノールが反応している間、反応器の廃液が収集され、ガスクロマトグラフィーによる解析の時間間隔で貯蔵された。メタノール反応の後、触媒は、沈殿したコークを消散させるために、約90分間、550℃で窒素中に50%の酸素を含む気体流れに曝した。反応器の廃液は、コークの沈殿の量を決定するために一酸化炭素及び二酸化炭素の両方を定量を伴う赤外分光法により解析された。
実施例1の工程は、5のファクターにより増加された試薬の量を用いて繰り返した。エタノール及び大部分の水をエバポレートした後、乾燥ゲルのベースに基づいて0.2wt%のLEVの量において、2000年2月10日に刊行された国際公開公報00/06494に従って調整されたLEVの種(乾燥レビナイト含量11wt%、Si/Al=7)を攪拌しながら添加した。更に水をエバポレーションにより除去し、以下のモル組成を有する乾燥ゲル固形物を得た
SiO2:(1/1200)Al2O3:0.5TMA:0.6F:5.0H2O
このゲルを2等分し、それらを23mlのテフロンを裏打ちしたパールボンブ(Parr−Bomb)の中に入れ、185℃で65時間加熱した。X線回折は固形生成物が純粋なカバサイトであることを示し、元素分析はこのカバサイトのSi/Alが228であることを示した。
Claims (24)
- CHAフレームワークタイプを有する結晶物質を合成する方法であって、
(a)CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質を形成することができる反応混合物を形成する工程であって、前記反応混合物がAEIフレームワークタイプを含む前記結晶物質の種を更に含む工程、及び
(b)CHAフレームワークタイプを含む前記結晶物質を前記反応混合物から回収する工程とを含む方法。 - CHAフレームワークタイプを有し、かつそのか焼及び無水状態で、以下のモル関係:
(n)X2O3:YO2
(式中、Xは三価元素であり、Yは四価元素であり、及びnは0乃至0.01未満である。)を含む組成を有する結晶物質を合成する方法であって、
前記方法が、
(a)水の供給源、四価元素Yの酸化物の供給源、CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質の形成を導くため有機誘導試薬、及び
CHA以外のフレームワークタイプを有する結晶物質の種を含む、CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質を形成することができる反応混合物を調製する工程と、
(b)CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質の結晶を形成するのに十分な条件下で前記反応混合物を維持する工程と、及び
(c)(b)から前記結晶物質を回収する工程とを含む場合、又は、
前記方法が、
(a)水の供給源、四価元素Yの酸化物の供給源、三価元素Xの酸化物の供給源、CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質の形成を導くため有機誘導試薬、及び、CHA以外のフレームワークタイプを有する結晶物質の種を含む、CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質を形成することができる反応混合物を調製する工程と、
(b)CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質の結晶を形成するのに十分な条件下で前記反応混合物を維持する工程と、及び
(c)(b)から前記結晶物質を回収する工程とを含む場合と、
とを含み、
前記種が、AEI、LEV又はOFFフレームワークタイプを有する結晶物質を含むことを特徴とする方法。 - 前記有機誘導試薬が、多環系アミン又はアンモニウム化合物を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記多環系アミン又はアンモニウム化合物が、三環系又は四環系アミン又はアンモニウム化合物を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記有機誘導試薬が、N−アルキル−3−キヌクリジノール、N,N,N−トリ−アルキル−1−アダマンチルアンモニウム化合物、N,N,N−トリアルキル−エキソアミノノルボルナン又はこれらの組み合わせである請求項2乃至4のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記有機誘導試薬が、N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウム化合物を含むことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記nが、0.0005乃至0.007であることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記nが、0.0008乃至0.005であることを特徴とする請求項2乃至7に記載のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、以下のモル組成
H2O/YO2 1乃至20
ハロゲン化物/YO2 0乃至2
R/YO2 0.01乃至2、及び
X2O3/YO2 0乃至0.1
(ここで、Rは有機誘導試薬)を有することを特徴とする請求項2乃至8のいずれか1請求項に記載の方法。 - 前記反応混合物が、以下のモル組成
H2O/YO2 1乃至10
ハロゲン化物/YO2 0.01乃至1
R/YO2 0.1乃至1
X2O3/YO2 0乃至0.01
(ここでRは有機誘導試薬)を有することを特徴とする請求項2乃至9のいずれか1請求項に記載の方法。 - 前記Xが、アルミニウム、ボロン、鉄、インジウム、ガリウム、又はこれらの組み合わせであり、前記Yが、ケイ素、スズ、チタン、ゲルマニウム又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項2乃至10のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記Yが、ケイ素であることを特徴とする請求項2乃至11のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記Xが、アルミニウムであることを特徴とする請求項2乃至12のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記nが0であることを特徴とする請求項2乃至12のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記種が、AEIフレームワークタイプを有するアルミノケイ酸塩又はケイ酸塩を含むことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記種が、液体媒体中のコロイド懸濁液として前記反応混合物に添加されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、重量比で0.01ppm乃至10,000ppmの前記種を含むことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、重量比で100ppm乃至5,000ppmの前記種を含むことを特徴とする請求項1乃至17に記載の方法。
- 前記反応混合物が、ハロゲン化物又はハロゲン化物含有化合物も含むことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1請求項に記載の方法。
- 前記反応混合物が、フッ化物又はフッ化物含有化合物も含むことを特徴とする請求項1乃至請求項19に記載の方法。
- CHAフレームワークタイプを有する前記結晶物質が、4ミクロン以下の平均直径を有する結晶から成ることを特徴とする請求項1乃至請求項20に記載の方法。
- CHAフレームワークタイプを有する前記結晶性物質が、0.5乃至4ミクロンの平均直径を有する結晶から成ることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1請求項に記載の方法。
- CHAフレームワークタイプを有する前記結晶性物質が、フレームワークのリンを実質的に含まないことを特徴とする請求項1乃至22に記載の方法。
- オキシジェネート変換条件下で有機オキシジネート化合物を、請求項1乃至23のいずれか1請求項に記載の方法により製造された結晶物質を含む結晶と接触させる工程を含むオレフィンを製造する方法。
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