BR112016006685B1 - Peneira molecular, processo para produção, composição e uso desta - Google Patents
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Abstract
peneira molecular, processo para produção, composição e uso desta a presente invenção se refere a uma peneira molecular que tem um padrão de difração xrd e uma estrutura em camada específica. como comparado à peneira molecular da técnica anterior, a peneira molecular de acordo com a presente invenção exibe desempenhos catalíticos melhorados e bom desem-penho de regeneração e vida útil. a peneira molecular pode ser produzida com um procedimento simplificado, sob condições de operação moderadas, com menor consumo de material e energia e menos reações colaterais, com uma alta pureza do produto em baixo custo e um alto rendimento. a peneira molecular de acordo com a presente invenção é especialmente adequada para uso como adsorvente ou um catalisador.
Description
[001] A presente invenção se refere a uma peneira molecular, especialmente a uma peneira molecular SCM-1 ou peneira molecular SCM-2 da família MWW. A presente invenção se refere ainda a um processo para produção destas peneiras moleculares e uso desta como um adsorvente ou um catalisador.
[002] A peneira molecular MCM-22 tem uma estrutura topológica MWW, e dois conjuntos de sistemas de poro de anel com dez membros independentes que não se comunicam entre si, um dos quais compreende poros sinusoidais bidimensionais tendo uma seção cruzada de formato aproximadamente elíptico com uma dimensão de poro de 4,1 Âx5,1 Â, o outro do qual compreende super cadeias de anel de doze membros de formato aproximadamente cilíndrico com um tamanho de 7,1 Âx7,1 Âx18,2 Â, cuja super cadeia comunica com a parte externa através de uma abertura de anel de dez membros levemente distorcida (4,0 Âx5,5 Â). Além disso, a peneira molecular MCM-22 tem semi super cadeias de anel de doze membros em formato de arredondado côncavo localizadas na superfície externa do cristal.
[003] Com base no estudo da estrutura da peneira molecular MCM-22 por meio de microscópio eletrônico de alta resolução e difração em pó de raios X síncrotron, foi descoberto que há alguma diferença significante na estrutura entre um pó precursor de peneira molecular MCM-22 sem remoção dos modelos por meio de calcinação (MCM-22(P)) e uma peneira molecular MCM22 após a calcinação (MCM-22(C)). Após a comparação dos parâmetros de rede desta, foi descoberto que a MCM-22(P) e MCM-22(C) compartilham o mesmo parâmetro de rede a(b), ambos sendo 1,427 nm, enquanto a MCM- 22(C) tem um parâmetro de rede c de 2,52 nm, e MCM-22(P) tem um parâmetro de rede c de 2,68 nm. Os mesmos parâmetros de rede a(b) indicam que a estrutura em camada já formada com a MCM-22(P) não muda durante a calcinação. Com base nisto, o mecanismo sob o qual uma MCM-22(P) é convertida em uma MCM-22(C) por calcinação para remover os modelos é deduzido como: primeiro de tudo, os modelos entre as diferentes camadas se dissolvem e decompõem em temperaturas elevadas, e ao mesmo tempo, grupos de silanol (Si-OH) são formados na superfície da estrutura em camada, e então, os grupos de Si-OH na superfície se desidratam por condensação em ligações Si-O-Si, em que conectam as estruturas em camadas adjacentes em uma estrutura de múltiplas camadas.
[004] A peneira molecular MCM-22 geralmente se apresenta como um floco ou morfologia de placa fina, com um tamanho de cerca de 2μm, uma espessura de mais de 10 a dezenas de nm. Após o estudo do cristal da peneira molecular MCM-22 por transmissão de microscópio eletrônico, é descoberto que o cristal em floco da peneira molecular MCM-22 tem uma estrutura de multicamada feita conectando números de “estrutura de camada de construção elementar” tendo uma espessura de aproximadamente 2,5 nm com ligações de ponte de oxo. Dependendo da espessura do cristal da peneira molecular, a estrutura multicamada pode ser feita de diferentes números de estrutura de camada de construção elementar, geralmente mais de 5, ou mesmo até 10 ou mais.
[005] Na estrutura multicamada da peneira molecular MCM-22, os dois conjuntos de poro de anel de dez membros localizado dentro da estrutura em camada e entre duas estruturas de camada de construção elementar adjacentes respectivamente, estabelecendo uma restrição estrita na difusão molecular, enquanto as semi super cadeias de anel de doze membros localizadas na superfície do cristal facilitam a difusão molecular. Na verdade, quando a peneira molecular MCM-22 é usada para catalisar uma reação de alquilação na fase líquida de benzeno e etileno, a reação é descoberta ocorrendo somente nas semi super cadeias em formato arredondado côncavo na superfície do cristal, enquanto os poros de anel de dez membros dentro e entre a estrutura em camada são inacessíveis para a reação.
[006] Para tornar mais efetivo o uso destes poros de anel de dez membros de uma peneira molecular MCM-22 entre diferentes camadas, e para expor o máximo possível de super cadeias de anel de doze membros dentro da sua estrutura, por exemplo, o documento de patente WO9717290 desenvolveu um processo compreendendo dilatação da MCM-22(P), e então ultrasonicação da MCM-22(P), para destruir a interação entre diferentes estruturas em camada de construção elementar onde aparecem as estruturas de camada de construção elementar, de forma a obter uma peneira molecular ITQ-2 tendo somente uma estrutura de camada única de construção elementar (também chamada de estrutura de camada única). Esta peneira molecular ITQ-2 foi identificada como uma peneira molecular nova tendo uma estrutura topológica MWW neste campo. Devido a esta estrutura em camada única específica, a peneira molecular ITQ-2 tem uma espessura de cristal de aproximadamente somente 2,5 nm. Como comparado com a peneira molecular MCM-22, a peneira molecular ITQ-2 é retida com somente os poros de anel de dez membros dentro da camada, enquanto os poros de anel de dez membros compreendendo super cadeias de anel de doze membros cilíndricos entre camadas adjacentes são totalmente destruídas, em que a super cadeia é dividida em duas semi super cadeias de modelo arredondado côncavo e fornecidas totalmente abertas. Então, a peneira molecular ITQ-2 é significativamente melhorada com sua área de superfície específica externa (geralmente cerca de 700m2g-1 vs. somente aproximadamente 100m2g-1 para uma peneira molecular MCM-22), não mostrando restrição à difusão molecular, onde exibe desempenhos de difusão significativamente superiores como comparado à peneira molecular MCM-22.
[007] No entanto, a peneira molecular ITQ-2 tem somente uma estrutura topológica MWW de camada única, que indica que a estrutura tridimensional do material MWW foi totalmente destruída dividindo uma super cadeia completa cilíndrica em duas semi super cadeias em formato arredondado côncavo, levando à transformação do centro ácido B dentro da super cadeia em um centro ácido L (IR study of the acidity of ITQ-2, an “all-surface” zeolitic system, Journal of Catalysis, 214 (2003), pp.191-199).
[008] Especificamente, o centro ácido da peneira molecular ITQ-2 é principalmente um ácido L, que é similar à propriedade ácida de uma material mesoporoso. Considerando o fato de que a peneira molecular ITQ-2 tem uma área de superfície específica comparável àquela de um material mesoporoso, a peneira molecular ITQ-2 pode agir mais como um material mesoporoso que uma peneira molecular micro porosa cristalina. Por estas razões, para a peneira molecular ITQ-2, devido à destruição da sua estrutura micro porosa, a peneira molecular ITQ-2 exibe desempenhos de difusão e adsorção comparáveis a um material mesoporoso, e é privada de propriedades, tipicamente associadas a uma peneira molecular micro porosa cristalina, tal como estabilidade térmica, estabilidade hidrotérmica ou seletividade de formato catalítico. Em vista disso, a peneira molecular ITQ-2 é efetiva na conversão de um reagente (isto é, tendo uma alta capacidade de conversão de reagente) em uma reação que é mais tolerável à intensidade do centro ácido ou severamente restrita pela difusão molecular, mas ineficaz na geração seletiva de um produto desejado (isto é, tendo pouca seletividade do produto). Por exemplo, em uma reação de alquilação na fase líquida entre benzeno e etileno, que é uma reação com necessidade de ácido fortes ou de força média como o catalisador, devido a sua acidez mais fraca, como comparado à peneira molecular MCM-22, a peneira molecular ITQ-2 é menos aplicável a esta reação. Ao contrário, a reação de rearranjo Beckmann da oxima de ciclohexanona para produzir caprolactama é uma reação típica de restrita por difusão. Nesta reação, a oxima de ciclohexanona é maior em dimensão molecular que as aberturas do anel de dez membros da peneira molecular MCM-22, enquanto o produto da caprolactama é ainda muito maior, por este motivo, a reação ocorre principalmente nas semi super cadeias de anel de doze membros de formato arredondado côncavo na superfície externa do cristal. Neste aspecto, como comparado a peneira molecular MCM-22, a peneira molecular ITQ-2 tem semi super cadeias de anel de doze membros muito mais abertas, assim exibindo desempenhos catalíticos significativamente superiores que a peneira molecular MCM-22.
[009] Além disso, a peneira molecular ITQ-2 deve ser produzida de uma maneira bastante complicada, necessariamente envolvendo pelo menos etapas de produção de um precursor de peneira molecular MCM-22, e dilatação e tratamento de ultrasonicação do precursor da peneira molecular MCM-22 assim produzido. Neste contexto, o processo para produzir a peneira molecular ITQ-2 sofre do problema de grande consumo de material e energia. Além disso, as condições de dilatação são tão severas que a estrutura cristalina da peneira molecular são severamente destruídas na maioria dos casos, levando a uma grande perda de silício na fase líquida, e como uma consequência, é muito difícil para a peneira molecular ITQ-2 ter um rendimento de mais de 50%. Além disso, durante a produção da peneira molecular ITQ-2, um agente de dilatação como brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB) precisa ser usado. Este agente de dilatação também age como um surfactante, que leva à organização de espécies de silício na fase líquida em torno da sua micela em um material mesoporoso e então isolamento da fase líquida, e é ainda misturado na peneira molecular ITQ-2 produzida, onde reduz a pureza da peneira molecular ITQ-2. Um material mesoporoso tem uma área específica muito maior que uma peneira molecular micro porosa, e esta contaminação pelo material mesoporoso como uma impureza pode aumentar a área de superfície específica total e a área de superfície específica externa do produto final. No entanto, devido a sua natureza não cristalina, o material mesoporoso é caracterizado por uma estabilidade hidrotérmica ruim e ainda pouca resistência a ambos o ácido e alcalino. Infelizmente, a técnica anterior falha em desenvolver qualquer processo para remover efetivamente estes materiais mesoporosos da peneira molecular ITQ-2 produzida até agora. Devido à presença inevitável destes materiais mesoporosos como a impureza, os desempenhos catalíticos da peneira molecular ITQ-2 foram significativamente comprometidos.
[010] No uso prático, adicionalmente aos bons desempenhos catalíticos (incluindo a capacidade de conversão do reagente e a seletividade do produto), a peneira molecular é ainda solicitada a ter bom desempenho de regeneração. Devido a sua estrutura de uma única camada e a contaminação inevitável pelo material mesoporoso como impureza, se a peneira molecular ITQ-2 deve ser regenerada de uma maneira convencional, por exemplo, por meio de calcinação em temperaturas elevadas, grupos de Si-OH e Al-OH na sua superfície desidratarão por condensação, seguida pela sinterização e fusão da estrutura de armação da peneira molecular, levando a ocultação e bloqueio dos poros e perda dos centros ativos, resultando na redução significante dos seus desempenhos catalíticos e impossível de ser recuperada para o mesmo nível de um catalisador puro.
[011] Devido a estes problemas, a peneira molecular ITQ-2 é conhecida há quase 20 anos desde o primeiro relatório sobre esta, e observou-se altos desempenhos destas por muitas pesquisadores, no entanto, falham em serem usadas de forma comercial até agora.
[012] Portanto, ainda há a necessidade de uma peneira molecular nova, que mostra uma capacidade de conversão de reagente comparável à peneira molecular ITQ-2 mesmo para uma reação restrita de por difusão típica, e é privada dos problemas associados à peneira molecular ITQ-2.
[013] Os presentes inventores, com base na técnica anterior, descobriram que, se uma combinação do modelo orgânico específico é introduzida no processo para produzir uma peneira molecular, uma peneira molecular nova (aqui incluindo uma peneira molecular SCM-1 e uma peneira molecular SCM-2) pode ser produzida de uma maneira simplificada, que mostra uma capacidade de conversão do reagente pelo menos comparável à peneira molecular ITQ-2 da técnica anterior para uma reação severamente restrita por difusão, e é privada dos problemas associados à peneira molecular ITQ-2.
[014] Especificamente, a presente invenção se refere aos seguintes aspectos. 1. Peneira molecular, caracterizada por compreender uma composição química empírica como ilustrado pela fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido”, em que a proporção por molar do primeiro óxido para o segundo oxido é 20-2000, preferencialmente 25-200, o primeiro óxido é um ou mais selecionado do grupo consistindo de sílica e óxido germânico, preferencialmente sílica, o segundo óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos terrosos raros, óxido de índio e óxido de vanádio, preferencialmente alumina, e a peneira molecular tem um padrão de difração de raios X como ilustrado substancialmente na tabela a seguir:
[015] 2. A peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que o padrão de difração de raios X inclui ainda os picos de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir
[016] 3. Peneira molecular, caracterizada por compreender uma composição química empírica como ilustrado pela fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido” ou a fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido • um modelo orgânico • água”, em que a proporção por molar do primeiro óxido para o segundo oxido é 20-2000, preferencialmente 25-200, a proporção de peso do modelo orgânico para o primeiro óxido é 0,03-0,38, preferencialmente 0,070,27, a proporção de peso de água para o primeiro óxido é 0-0,15, preferencialmente 0,02-0,11, o primeiro óxido é um ou mais selecionado do grupo consistindo de sílica e óxido germânico, preferencialmente sílica, o segundo óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos terrosos raros, óxido de índio e óxido de vanádio, preferencialmente alumina, e a peneira molecular tem um padrão de difração de raios X como ilustrado substancialmente na tabela a seguir:
[017] 4. A peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que o padrão de difração de raios X inclui ainda os picos de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir
[018] 5. A peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que o volume do poro total (por meio do método BET) não é menos que 0,5cm3 / g, preferencialmente 0,55-0,90cm3 / g, a área de superfície específica total (por meio do método BET) não é menos que 450m2 / g, preferencialmente 480-680m2 / g, a área da superfície específica externa (por meio do método BET) não é menos que 185m2 / g, preferencialmente 200400m2 / g, e a área de superfície específica externa para não menos que 40%, preferencialmente 45-65% da área de superfície específica total.
[019] 6. A peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, tendo uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 85%, mais preferencialmente pelo menos 90%, mais preferencialmente pelo menos 95%, mais preferencialmente pelo menos 99% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM).
[020] 7. Processo para produção de uma peneira molecular, incluindo uma etapa de condições sob cristalização, contatando uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, uma fonte alcalina, um modelo orgânico, uma fonte de halogênio opcional e água, para obter uma peneira molecular, e opcionalmente, uma etapa de calcinação da peneira molecular obtida, em que o modelo orgânico é a combinação de um primeiro modelo orgânico e um segundo modelo orgânico, a razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico é 0,1-5,0, preferencialmente 0,3-3,5, mais preferencialmente 0,4-1,5, o primeiro modelo orgânico é um ou mais de um C5-15 aza-cicloalcano monocíclico (preferencialmente, C6-10 cicloalcano , por exemplo, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclononano e ciclodecano), preferencialmente um ou mais de um C5-15 monoaza, diaza, ou triaza cicloalcano monocíclico (preferencialmente C6-10 cicloalcano, por exemplo, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclononano e ciclodecano), mais preferencialmente um ou mais composto monocíclico saturado cujo esqueleto do anel é feito de R2 (com o R3 número de n) (com o número de m), em que R1 e R2 pode cada um ser selecionado independentemente a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado, preferencialmente cada um independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio e metil, mais preferencialmente hidrogênio, R3 representa hidrogênio, o valor numérico n representa um número inteiro de 4 a 12, preferencialmente um número inteiro de 5 a 8, o valor numérico m representa um número inteiro de 1 a 3, preferencialmente de 1 ou 2, mais preferencialmente um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo de hexametileneimina (tendo uma proporção C/N de 6), piperidina (tendo uma proporção C/N de 5), 2-metilpiperidina (tendo uma proporção C/N de 5) e homopiperazina (tendo uma proporção C/N de 2,5),
[021] o segundo modelo orgânico é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de uma aza-areno e um composto representado pela formula a seguir (I), na fórmula (I), R4, R5 e R6 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-12 aquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico e um C5-12 cicloalquenil monocíclico, com a condição que (1) no máximo um de R4, R5 e R6 represente hidrogênio, e (2) pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja C5-12 cicloalquil monocíclico ou o C5-12 cicloalquenil monocíclico, mais preferencialmente pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja C5-12 cicloalquil monocíclico, o composto representado pela fórmula (I) é mais preferencialmente um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de N,N-dietil ciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 10), diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 12) e N-metil diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 13), o aza-areno é um ou mais de um C6-20 aza-areno (preferencialmente C6-14 areno, especialmente benzeno, naftaleno, antraceno e fenantreno), em cada átomo de nitrogênio constituindo o esqueleto do anel deste, opcionalmente existindo ainda um grupo substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-12 alquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico, um C5-12 cicloalquenil monocíclico e um C6-20 aril, o aza-areno é preferencialmente um ou mais de um C6-20 monoaza, diaza ou triaza areno (preferencialmente C6-14 areno, especialmente benzeno, naftaleno, antraceno e fenantraceno), mais preferencialmente um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de quinolina (tendo uma proporção C/N de 9), quinolina N-fenil (tendo uma proporção C/N de 15), piridina N-ciclohexil (tendo uma proporção C/N de 11) e 6-metilquinolina (tendo uma proporção C/N de 9).
[022] 8. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que o aza-cicloalcano monocíclico tem uma proporção C/N de mais de 2, mais preferencialmente 2,5 ou mais, o composto representado pela fórmula (I) tem uma proporção C/N de 10 ou mais, 12 ou mais ou 13 ou mais, e o aza-areno tem uma proporção C/N de 9 ou mais, 10 ou mais ou 11 ou mais.
[023] 9. O processo de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, em que a razão molar entre a primeira fonte de óxido (calculada como o primeiro óxido), a segunda fonte de oxido (calculada como o segundo óxido), a fonte alcalina, o modelo orgânico, a fonte de halogênio e água é 1 : (0,0005-0,05) : (0,01-0,3) : (0,05-1,4) : (0-0,5) : (5-100), preferencialmente 1 : (0,005-0,04) : (0,05-0,2) : (0,2-1,0) : (0-0,3) : (10-40), as condições de cristalização incluem: uma temperatura de cristalização de 140-180 graus Celsius, preferencialmente 145-170 graus Celsius, uma duração de cristalização de 1-6 dias, preferencialmente 2-5 dias, e a condição de calcinação inclui: uma temperatura de calcinação de 300-800 graus Celsius, preferencialmente 400-650 graus Celsius, uma duração de calcinação de 1-10h, preferencialmente de 3-6h.
[024] 10. Uma composição de peneira molecular, compreendendo a peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores ou a peneira molecular produzida em linha com o processo de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, e um ligante.
[025] 11. Uso da peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores, a peneira molecular produzida em linha com o processo de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores ou a composição da peneira molecular de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores como um adsorvente, uma catalisador de alquilação, um catalisador de hidratação de olefina, um catalisador de hidrocraqueamento ou um catalisador de isomerização da olefina.
[026] A Figura 1 ilustra o padrão de difração de raios X (XRD) da peneira molecular SCM-1 produzida no Exemplo I-1 e peneira molecular MCM-22 produzida no Exemplo Comparativo I-1. De acordo com a Figura 1, há picos de respectivamente no padrão XRD da peneira molecular SCM-1 como comparado com aquela da peneira molecular MCM-22, enquanto não há nenhum pico de difração no valor do espaçamento d de 30,00Â, 8,83Â, 6,00Â, 4,92Â, 4,64Â, 3,20 Â, 3,10 Â ou 3,00 Â, e há sobreposição dos picos de difração através da faixa do valor de espaçamento d de
[027] A Figura 2 ilustra o padrão de difração de raios X (XRD) da peneira molecular SCM-2 produzida no Exemplo II-1 e peneira molecular MCM-22 produzida no Exemplo Comparativo II-1. De acordo com a Figura 2, no padrão XRD da peneira molecular SCM-2, como comparado com aquele da peneira molecular MCM-22, há picos de difração óbvios nos valores do espaçamento d enquanto não há nenhum pico de difração no valor do espaçamento d de 30,00 Â, 6,00Â, 4,92Â, 4,64Â, 3,20 Â, 3,10 Â ou 3,00 Â.
[028] A Figura 3a ilustra a imagem TEM da seção cruzada de um cristal de floco da peneira molecular SCM-1 produzida no Exemplo I-1, em que a face tendo o menor tamanho do cristal de floco foi observada para uma fácil medição da espessura do cristal de floco; a Figura 3b ilustra a imagem TEM da seção cruzada de um cristal de floco da peneira molecular MCM-22 produzida no Exemplo Comparativo I-1, em que a ace tendo o menor tamanho do cristal de floco foi observada pela fácil medição da espessura do cristal de floco. De acordo com a Figura 3a, a peneira molecular SCM-1 é feita de duas estruturas de camada de construção elementar, cada tendo uma estrutura topológica MWW típica, com uma espessura de somente aproximadamente 5 nm no total. De acordo com a Figura 3b, a peneira molecular MCM-22 tem estrutura multicamada, com um número de camada de mais de 5 e uma espessura de aproximadamente 20 nm no total. Efeitos Técnicos
[029] A peneira molecular de acordo com a presente invenção tem a estrutura topológica MWW, mas é significativamente diferente de uma peneira molecular MCM-22 ou um peneira molecular ITQ-2 em termos de estrutura da camada, como ilustrado pelo seu padrão de difração XRD específico.
[030] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, tem uma estrutura de camada de construção elementar “dupla” específica, que expõe o máximo possível das semi super cadeias do anel de doze membros da estrutura topológica MWW, e ao mesmo tempo, retém os poros de anel de dez membros compreendendo super cadeias de anel de doze membros cilíndricos entre diferentes camadas, onde exibem em uma reação catalítica ambas uma alta capacidade de conversão do reagente (isto é, alta conversão do agente), e uma alta seletividade do produto e uma boa estabilidade.
[031] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, mesmo para uma reação severamente restrita pela difusão (por exemplo, a reação de rearranjo Beckmann da oxima de ciclohexanona), ainda exibe uma capacidade de conversão do reagente ainda melhor ou pelo menos comparável como comparado a uma peneira molecular ITQ-2.
[032] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, tem uma estrutura de armação estável, e é robusta na resistência à deposição de carbono, isto é, menor tendência à deposição de carbono em uma reação catalítica, onde tem vida útil significativamente mais longa como comparada a um peneira molecular ITQ-2.
[033] A peneira molecular de acordo com a presente invenção pode ser regenerada por calcinação em temperaturas elevadas após perder a atividade, e seus desempenhos catalíticos podem ser facilmente recuperados para o mesmo nível de um catalisador puro por meio desta regeneração, em que exibe o desempenho de regeneração desejável ou desempenho de reciclagem.
[034] O processo para produzir uma peneira molecular de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo procedimento de produção simplificado, disponibilidade imediata das matérias-primas, menor número de etapa da operação, condições moderadas de operação, e assim menos consumo de material e energia, e portanto é muito mais adequado para aplicação industrial.
[035] O processo para produzir uma peneira molecular de acordo com a presente invenção é caracterizado por menos números de etapa da operação e menos perda de material, resultando em uma produção de peneira molecular de mais de 80%, preferencialmente 90% ou mais, ou ainda aproximadamente 100%.
[036] O processo para produzir uma peneira molecular de acordo com a presente invenção é caracterizado por um sistema de cristalização simples, condições de cristalização moderada, um procedimento de cristalização médio, um procedimento de cristalização controlável e simples, de forma que um produto de peneira molecular desejado com uma pureza relativamente superior possa ser obtido sem a preocupação de impurezas prejudiciais.
[037] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, quando observada com o microscópio eletrônico de transmissão TEM, apresenta como cristais de floco tendo uma espessura uniforme (com uma espessura média de aproximadamente 5 nm) com um teor de não cristal (como impurezas) muito baixo (preferencialmente 10% ou menos, ainda 1% ou menos) assume uma pureza de cristal extremamente alta, em que facilita um desenvolvimento total dos seus desempenhos catalíticos.
[038] Na peneira molecular de acordo com a presente invenção, a área de superfície externa específica é não menos que 40% da área de superfície específica total, que é significativamente mais alta que no caso de uma peneira molecular MCM-22 (geralmente aproximadamente 20%), em que exibe uma capacidade de conversão de reagente significativamente superior com relação a uma peneira molecular MCM-22.
[039] A peneira molecular de acordo com a presente invenção mostra uma capacidade de catalisação ácida desejável com desempenhos catalíticos superiores, especialmente para uma reação de alquilação na fase líquida do benzeno e etileno ou uma reação de alquilação na fase líquida de benzeno e propileno.
[040] A peneira molecular de acordo com a presente invenção quando usada na catalisação de uma reação de alquilação do benzeno, somente uma temperatura de reação relativamente inferiorizada é necessária com uma alta conversão do reagente e uma alta seletividade de produto, com uma operação estável. Modo Específico para Realização da Presente Invenção
[041] A presente invenção será descrita em detalhes aqui com referência às realizações específicas a seguir. No entanto, deve ser observado que o escopo de proteção da presente invenção não deve ser construído como limitado a estas realizações específicas, mas ao invés disso, determinada pelas reivindicações anexas.
[042] Cada documento citado aqui, incluindo qualquer referência cruzada ou patente ou pedido de patente relacionados, é aqui incorporado como referência na sua totalidade exceto se expressamente excluído ou limitado de outra maneira. A citação de qualquer documento não é uma admissão de que a técnica anterior com relação a qualquer invenção revelada ou reivindicada aqui sozinha ou em combinação com qualquer outra referência ou referências, ensina, sugere ou revela qualquer tal invenção.
[043] Além disso, para a extensão de qualquer significado ou definição de um termo neste documento discorda com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado como referência, o significado ou definição atribuído àquele termo neste documento deve prevalecer.
[044] No contexto do presente relatório descritivo, o termo “halo” ou referências similares à flúor, cloro, bromo ou iodo.
[045] No contexto deste relatório descritivo, como um C1-4 alquil linear ou ramificado, pode ser exemplificado metil, etil, propil, enquanto um C2-4 alquenil linear ou ramificado, pode ser exemplificado vinil, alil ou propenil.
[046] No contexto deste relatório descritivo, uma peneira molecular antes de qualquer (por exemplo, modelos orgânicos ou halogênio) além da água e íons de metal que tenha sido preenchido em seus poros durante a produção deste é removido dos poros, é referido como “precursor”.
[047] No contexto deste relatório descritivo, por área de superfície específica total se refere a 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 tem somente a área de superfície externa, como cimento Portland ou algum pó de mineral de argila, enquanto um material poroso tem a área de superfície externa e a área de superfície interna, como a fibra de asbestos, diatomita ou peneiras moleculares. Em um material poroso, a área de superfície dos poros tendo um diâmetro de menos de 2 nm é referida como uma área de superfície interna, enquanto a área de superfície obtida pela subtração na área da superfície interna da área de superfície total é referida como a área de superfície externa. A área de superfície externa por unidade de massa de uma amostra é referida como uma área de superfície específica externa.
[048] No contexto deste relatório descritivo, volume de poro significa o volume dos poros por unidade de massa de um material poroso (por exemplo, uma peneira molecular). Volume de poro total significa o volume de todos os poros (geralmente envolvendo somente poros tendo um diâmetro de poro de menos de 50 nm) por unidade de massa de uma peneira molecular. Volume de microporo significa o volume de todos os microporos (geralmente se refere aos poros tendo um diâmetro de poro de menos de 2 nm) por unidade de massa de uma peneira molecular.
[049] No contexto deste relatório descritivo, nos dados XRD da peneira molecular w, m, s, vs indicam a intensidade de um pico de difração, com w se referindo a fraco, m a médio, s a forte, vs a muito forte, que são todos bem conhecidos neste campo. Em geral, w representa um valor de menos de 20; m representa um valor de 20-40; s representa um valor de 40-70; vs representa um valor de mais de 70.
[050] Exceto se especificado de outra maneira, porcentagens, partes ou proporções ou similares mencionados neste relatório descritivo são todos com base no peso.
[051] De acordo esta primeira realização da presente invenção é relacionada a peneira molecular SCM-1. Esta peneira molecular SCM-1 tem uma composição química empírica como ilustrada pela fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido”. É conhecido que algumas vezes uma peneira molecular (especialmente imediatamente após a produção desta) conterá uma certa quantidade de água, no entanto, a presente invenção não especifica ou identifica quanto pode ser esta quantidade, uma vez que a presença ou ausência de água não mudará substancialmente o padrão XRD da presente peneira molecular. Neste contexto, a composição química empírica usualmente representa uma composição química de anidro desta peneira molecular. Além disso, é obvio que a composição química empírica representa a composição química estrutural da peneira molecular SCM-1.
[052] De acordo com a primeira realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-1, a razão molar do primeiro óxido para o segundo óxido é geralmente 20-2000, preferencialmente 25-200.
[053] De acordo com a primeira realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-1, o primeiro óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de sílica (SiO2) e óxido germânico, em que é dada preferência à sílica.
[054] De acordo com a primeira realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-1, o segundo óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de alumina (Al2O3), óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos terrosos raros, óxido de índio e óxido de vanádio, em que é dada preferência para alumina.
[055] De acordo com a primeira realização da presente invenção, a peneira molecular SCM-1 tem um padrão de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir.
[056] De acordo com a primeira realização da presente invenção, o padrão de difração de raios X da peneira molecular SCM-1 inclui ainda os picos de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir
[057] De acordo com a primeira realização da presente invenção, a peneira molecular SCM-1 tem uma estrutura cristalina nova completamente diferente e distinta daquela de muitos outros materiais (especialmente uma peneira molecular MCM-22) e alguns materiais multicamadas. Como ilustrado pelo seu padrão XRD, como mencionado acima, no padrão XRD da peneira molecular SCM-1, há picos de difração óbvios nos valores do espaçamento d de 21,04Á e 9,10Á, enquanto não há nenhum pico de difração no valor do espaçamento d de 30,00Á, 8,83Á, 6,00Á, 4,92Á, 4,64Á, 3,20 Á, 3,14 Á ou 2,99 Á, e há sobreposição dos picos de difração através da faixa do valor de espaçamento d de 4,20Á a 3,67Á.
[058] De acordo com a primeira realização da presente invenção, o volume de poro total da peneira molecular SCM-1 é geralmente não menos que 0,5cm3 / g, preferencialmente 0,55-0,90cm3 / g, em que o volume do microporo é geralmente não menos que 0,06cm3 / g, preferencialmente 0,08-0,20cm3 / g.
[059] De acordo com a primeira realização da presente invenção, a área de superfície específica total da peneira molecular SCM-1 é geralmente não menos que 450m2 / g, preferencialmente 480-680m2 / g.
[060] De acordo com a primeira realização da presente invenção, a área de superfície específica externa da peneira molecular SCM-1 é geralmente não menos que 185m2 / g, preferencialmente 200-400m2 / g, e a área de superfície específica externa é geralmente não menos que 40%, preferencialmente 45-65% da área de superfície específica total.
[061] De acordo com a primeira realização da presente invenção, como ilustrado por seu padrão XRD, a peneira molecular SCM-1 tem uma estrutura de armação topológica MWW.
[062] De acordo com a primeira realização da presente invenção, se observado com o microscópio eletrônico de transmissão (TEM), pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 85%, mais preferencialmente pelo menos 90%, mais preferencialmente pelo menos 95%, mais preferencialmente pelo menos 99% de cristais da peneira molecular SCM-1 são cristais de floco tendo uma espessura de aproximadamente 5 nm (por exemplo, 5 ± 0,8nm), em que se apresentam como uma peneira molecular cristalina quase pura. Desta forma, na peneira molecular SCM-1, não cristais (como impurezas) são contidos em um teor muito mais baixo, por exemplo, com um teor de não cristal de geralmente 20% ou menos, preferencialmente 15% ou menos, mais preferencialmente 10% ou menos, mais preferencialmente 5% ou menos, ainda mais preferencialmente 1% ou menos.
[063] De acordo com uma segunda realização da presente invenção é relacionada a peneira molecular SCM-2. A peneira molecular SCM-2 tem uma composição química empírica (ou uma composição química estrutural) como ilustrada pela fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido”. Em geral, imediatamente após a produção desta, a peneira molecular SCM-2 pode conter ainda um modelo orgânico e água na sua composição (geralmente contida ou preenchida nos poros). Neste contexto, a peneira molecular SCM-2 pode ter geralmente uma composição química empírica como ilustrada pela fórmula “um primeiro óxido • um segundo óxido • um modelo orgânico • água”.
[064] De acordo com a segunda realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-2, a razão molar do primeiro óxido para o segundo óxido é geralmente 20-2000, preferencialmente 25-200.
[065] De acordo com a segunda realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-2, a proporção de peso do modelo orgânico para o primeiro óxido é geralmente 0,03-0,38, preferencialmente 0,07-0,27.
[066] De acordo com a segunda realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-2, a proporção de peso da água para o primeiro óxido é geralmente 0-0,15, preferencialmente 0,02-0,11.
[067] De acordo com a segunda realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-2, o primeiro óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de sílica e óxido germânico, em que é dada preferência à sílica.
[068] De acordo com a segunda realização da presente invenção, na peneira molecular SCM-2, o segundo óxido é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos terrosos raros, óxido de índio e óxido de vanádio, em que é dada preferência para alumina.
[069] De acordo com a segunda realização da presente invenção, a peneira molecular SCM-2 tem um padrão de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir.
[070] De acordo com a segunda realização da presente invenção, o padrão de difração de raios X da peneira molecular SCM-2 inclui ainda preferencialmente os picos de difração de raios X como substancialmente ilustrado na tabela a seguir
[071] De acordo com a segunda realização da presente invenção, a peneira molecular SCM-2 tem uma estrutura cristalina nova completamente diferente e distinta daquela de muitos outros materiais (especialmente uma peneira molecular MCM-22) e alguns materiais multicamadas. Como ilustrado pelo padrão XRD, como mencionado acima, no padrão XRD da peneira molecular SCM-2, há picos de difração óbvios nos valores do espaçamento d de aproximadamente 13,84Á e 9,27Á, enquanto não há nenhum pico de difração no valor do espaçamento d de 30,00Á, 8,83Á, 6,00Á, 5,54Á, 4,92Á, 4,25 Á, 3,75 Á, 3,20 Á ou 3,14 Á.
[072] De acordo com a segunda realização da presente invenção, o volume de poro total da peneira molecular SCM-2 é geralmente não menos que 0,5cm3 / g, preferencialmente 0,55-0,90cm3 / g, em que o volume do microporo é geralmente não menos que 0,06cm3 / g, preferencialmente 0,08-0,20cm3 / g.
[073] De acordo com a segunda realização da presente invenção, a área de superfície específica total da peneira molecular SCM-2 é geralmente não menos que 450m2 / g, preferencialmente 480-680m2 / g.
[074] De acordo com a segunda realização da presente invenção, a área de superfície específica externa da peneira molecular SCM-2 é geralmente não menos que 185m2 / g, preferencialmente 200-400m2 / g, e a área de superfície específica externa é geralmente não menos que 40%, preferencialmente 45-65% da área de superfície específica total.
[075] De acordo com a segunda realização da presente invenção, como o modelo orgânico, podem ser exemplificados aqueles descritos aqui em conexão com o processo para produção de uma peneira molecular de acordo com a presente invenção. Especificamente, o modelo orgânico é geralmente a combinação de um primeiro modelo orgânico e um segundo modelo orgânico.
[076] De acordo com a presente invenção, na combinação, a razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico é geralmente 0,1-5,0, preferencialmente 0,3-3,5, mais preferencialmente 0,41,5.
[077] De acordo com a presente invenção, o primeiro modelo orgânico pode ser um aza-cicloalcano monocíclico. O termo “aza-cicloalcano monocíclico” deve ser entendido de uma maneira convencional na química orgânica, por exemplo, e pode se referir a um composto obtido pela substituição de um átomo de carbono no anel do cicloalcano monocíclico por um átomo de nitrogênio, mais especificamente, monoaza-ciclohexano (piperidina) ou 1,4-diaza-cicloheptano (homopiperazina). Como o aza- cicloalcano monocíclico, pode ser exemplificado um monoaza, diaza ou triaza-cicloalcano monocíclico. Como o cicloalcano, pode ser exemplificado um C5-15 cicloalcano, em que é dada preferência a um C6-10 cicloalcano, especificamente, por exemplo, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclononano e ciclodecano. Além disso, em cada átomo de carbono constituindo o esqueleto do anel do aza-cicloalcano monocíclico, pode existir ainda opcionalmente um substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado. Como o aza-cicloalcano monocíclico, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[078] De acordo com a presente invenção, como o aza-cicloalcano monocíclico, pode ainda ser exemplificado um composto monocíclico R1 C— I saturado cujo esqueleto do anel é feito de ( com o número de n no R3 total) (com o número de m no total). Aqui, R1 e R2 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado, preferencialmente cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio e metil, mais preferencialmente hidrogênio, e R3 representa hidrogênio. O valor numérico n representa um número inteiro de 4 a 12, preferencialmente um número inteiro de 5 a 8. O valor numérico m representa um número inteiro de 1 a 3, preferencialmente 1 ou 2. Como o composto monocíclico saturado, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada...
[079] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no aza-cicloalcano monocíclico ou o composto monocíclico saturado, a proporção do número total de átomos de carbono constituindo o esqueleto do anel (isto é, não incluindo o átomo de carbono do substituinte (por exemplo, o mencionado R1 e R2), se houver) para o número total de átomos de nitrogênio constituindo o esqueleto do anel (isto é, a proporção C/N é geralmente maior que 2, preferencialmente 2,5 ou mais).
[080] De acordo com a presente invenção, como o primeiro modelo orgânico, especificamente pode ser exemplificada a hexametilenimina (tendo uma proporção C/N de 6), piperidina (tendo uma proporção C/N de 5), 2-metilpiperidina (tendo uma proporção C/N de 5) e homopiperazina (tendo uma proporção C/N de 2,5).
[081] De acordo com a presente invenção, o segundo modelo orgânico é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de uma aza-areno e um composto representado pela formula a seguir (I).
[082] De acordo com a presente invenção, na fórmula (I), R4, R5 e R6 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-12 alquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico e um C5-12 cicloalquenil monocíclico. Como o C1-12 alquil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C1-10 alquil linear ou ramificado, um C1-6 alquil linear ou ramificado ou um C1-4 alquil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o metil, etil, propil e butil. Como o C2-12 alquenil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C2-10 alquenil linear ou ramificado, um C2-6 alquenil linear ou ramificado ou um C2-4 alquenil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o vinil, propenil, alil e butenil. Como o C5-12 cicloalquil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquil monocíclico ou um C6-8 cicloalquil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentil, ciclohexil, cicloheptil, ciclooctil, ciclononil e ciclodecil, em que é dada preferência para ciclohexil e cicloheptil. O cicloalquil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C14 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado. Como o C5-12 cicloalquenil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquenil monocíclico ou um C6-8 cicloalquenil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentenil, ciclopentadienil, ciclohexenil, ciclohexadienil, cicloheptenil, cicloheptatrienil, ciclooctenil, ciclooctatetraenil, ciclononenil e ciclodecenil. O cicloalquenil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C14 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado.
[083] De acordo com a presente invenção, na fórmula (I), o Requisito (1) é que um no máximo de R4, R5 e R6 represente hidrogênio, e o Requisito (2) é que pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja selecionado a partir de C5-12 cicloalquil monocíclico e o C5-12 cicloalquenil monocíclico. Como o Requisito (2), é mais preferível que pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja o C5-12 cicloalquil monocíclico.
[084] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no composto representado pela fórmula (I), a proporção do número total dos átomos de carbono (não incluindo o átomo de carbono do substituinte, se houver) para o número total de átomos de nitrogênio (isto é a proporção C/N) é geralmente 10 ou mais, 12 ou mais ou 13 ou mais.
[085] De acordo com a presente invenção, como o composto representado pela fórmula (I) especificamente pode ser exemplificado o N,N-dietil ciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 10), diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 12) e N-metil diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 13).
[086] De acordo com a presente invenção, como o composto representado pela fórmula (I), um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles poderia ser usada.
[087] De acordo com a presente invenção, “aza-areno” deve ser entendido de uma maneira convencional na química orgânica, e, por exemplo, pode se referir a um composto obtido pela substituição de um átomo de carbono no anel de um areno por um átomo de nitrogênio, especificamente, monoaza-benzeno (piridina) ou monoaza-naftaleno (quinolina ou isoquinolina). Como o aza-areno, pode ser exemplificado um monoaza, diaza ou triaza-areno. Como o areno, pode ser exemplificado um C6-20 areno, em que a preferência é dada a um C6-14 areno, especialmente benzeno, naftaleno, antraceno e fenantreno. Em cada átomo de carbono constituindo o esqueleto do anel do aza-areno, pode existir ainda opcionalmente um substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Além disso, em cada átomo de nitrogênio constituindo o esqueleto do anel do aza areno, pode existir ainda opcionalmente um (um) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-12 alquil linear ou ramificado, C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico, um C5-12 cicloalquenil monocíclico e um C6-20 aril (aqui referido como substituinte B). Como o C112 alquil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C1-10 alquil linear ou ramificado, um C1-6 alquil linear ou ramificado ou um C1-4 alquil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o metil, etil, propil e butil. Como o C2-12 alquenil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C2-10 alquenil linear ou ramificado, um C2-6 alquenil linear ou ramificado ou um C2-4 alquenil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o vinil, propenil, alil e butenil. Como o C5-12 cicloalquil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquil monocíclico ou um C6-8 cicloalquil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentil, ciclohexil, cicloheptil, ciclocotil, ciclononil e ciclodecil, em que é dada preferência para ciclohexil e cicloheptil. O cicloalquil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1- 4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Como o C5-12 cicloalquenil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquenil monocíclico ou um C6-8 cicloalquenil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentenil, ciclopentadienil, ciclohexenil, ciclohexadienil, cicloheptenil, cicloheptatrienil, ciclooctenil, ciclooctatetraenil, ciclononenil e ciclodecenil. O cicloalquenil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Como o C6-20 aril, pode ser exemplificado um C6-14 aril ou um C6-10 aril, especificamente pode ser exemplificado fenil, naftil, antracenil e fenantrenil. O aril pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A).
[088] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no aza-areno, a proporção do número total dos átomos de carbono (não incluindo o átomo de carbono do substituinte A (se houver), mas incluindo aquele do substituinte B (se houver)) para o número total de átomos de nitrogênio (isto é, a proporção C/N) é geralmente 9 ou mais, 10 ou mais ou 11 ou mais).
[089] De acordo com a presente invenção, como o aza-areno, especificamente pode ser exemplificada a quinolina (tendo uma proporção CN de 9), N-fenil quinolina (tendo uma proporção C/N de 15), N-ciclohexil piridina (tendo uma proporção C/N de 11) e 6-metil quinolina (tendo uma proporção C/N de 9).
[090] De acordo com a presente invenção, como o aza-areno, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles poderia ser usada.
[091] De acordo com a segunda realização da presente invenção, como ilustrado por seu padrão XRD, a peneira molecular SCM-2 tem uma estrutura de armação topológica MWW.
[092] De acordo com a segunda realização da presente invenção, se observado com o microscópio eletrônico de transmissão (TEM), pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 85%, mais preferencialmente pelo menos 90%, mais preferencialmente pelo menos 95%, mais preferencialmente pelo menos 99% de todos os cristais da peneira molecular SCM-2 são cristais de floco tendo uma espessura de aproximadamente 5 nm (por exemplo, 5 ± 0,8nm), em que se apresentam como uma peneira molecular cristalina quase pura.
[093] De acordo com a segunda realização da presente invenção, a peneira molecular SCM-2 pode ser calcinada para remover qualquer modelo orgânico e água preenchida nos poros, onde se obtém a peneira molecular SCM-1 da primeira realização. Aqui, a calcinação pode ser conduzida de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo, por exemplo, a temperatura de calcinação é geralmente 300-800 graus Celsius, preferencialmente, 400-650 graus Celsius, enquanto a duração da calcinação é geralmente 1-10h, preferencialmente 3-6h. Além disso, a calcinação é geralmente conduzida sob uma atmosfera contendo oxigênio, por exemplo, sob a atmosfera do ar ou sob a atmosfera de oxigênio.
[094] De acordo com a presente invenção, dependendo das matérias- primas a serem usadas para a produção, a peneira molecular SCM-1 ou a peneira molecular SCM-2 na sua composição pode ainda conter cátions metálicos como metal alcalino e/ou cátions de metal alcalino terroso como um componente, geralmente contido ou preenchido nos poros. O teor do cátion metálico é tal que, por exemplo, a proporção de peso do cátion metálico para o primeiro óxido é geralmente 0-0,02, preferencialmente 0,0002-0,006, mas não limitado a este.
[095] De acordo com a presente invenção, dependendo das matérias- primas a serem usadas para a produção, a peneira molecular SCM-1 ou a peneira molecular SCM-2 pode ainda conter halogênio na sua composição como um componente, geralmente contido ou preenchido nos poros. O teor de halogênio pode ser tal que, por exemplo, a proporção de peso do halogênio para o primeiro óxido é geralmente 0-0,15, preferencialmente 00,03, mas não limitado a este.
[096] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-1 ou a peneira molecular SCM-2 pode ser produzida em linha com o processo a seguir. Em vista disso, a presente invenção se refere ainda a um processo para produzir uma peneira molecular, que inclui uma etapa sob condições de cristalização, contatando uma primeira fonte de óxido, uma segundo fonte de óxido, uma fonte alcalina, um modelo orgânico e água (aqui referido como uma etapa de contato).
[097] De acordo com a presente invenção, no processo, a etapa de contato pode ser conduzida de qualquer maneira convencional conhecida neste campo, pode ser exemplificado um método em que a primeira fonte de óxido, a segunda fonte de óxido, a fonte alcalina, o modelo orgânico e a água são misturados, e então a mistura é cristalizada sob condições de cristalização.
[098] De acordo com a presente invenção, no processo, como a primeira fonte de óxido, qualquer fonte de óxido convencionalmente usada neste campo para este propósito pode ser usada. Por exemplo, quando o primeiro óxido é sílica, como a primeira fonte de óxido, pode ser exemplificado o ácido silícico, gel de sílica, sílica sol, silicato de potássio, água de vidro ou tetralcoxissilano. Quando o primeiro óxido é óxido germânico, como a primeiro fonte de óxido, pode ser exemplificado o germânio tetralcoxi, dióxido de germânio, nitrato de germânio. Como a primeira fonte de óxido, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[099] De acordo com a presente invenção, no processo, como a segunda fonte de óxido, qualquer fonte de óxido convencionalmente usada neste campo para este propósito pode ser usada, incluindo, entre outros, óxidos correspondentes, hidróxidos, alcóxidos, oxometalatos, acetatos, oxalatos, sais de amônio, sulfatos, haletos e nitratos do metal no segundo óxido. Por exemplo, quando o segundo óxido é alumina, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o hidróxido de alumínio, aluminato de sódio, sais de alumínio, caulino ou montmorillonita. Quando o segundo óxido é óxido de boro, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o ácido de boro, sal de borato, borax, B2O3. Quando o segundo óxido é óxido de ferro, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o nitrato férrico, cloreto férrico, óxido férrico. Quando o segundo óxido é óxido de gálio, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o nitrato de gálio, sulfato de gálio, óxido de gálio. Quando o segundo óxido é óxido de titânio, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o tetralcóxido de titânio, titânia, nitrato de titânio. Quando o segundo óxido é óxido terroso raro, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o 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. Quando o segundo óxido é óxido de índio, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o cloreto de índio, nitrato de índio, óxido de índio. Quando o segundo óxido é óxido de vanádio, como a segunda fonte de óxido, pode ser exemplificado o cloreto de vanádio, metavanadato de amônio, vanadato de sódio, dióxido de vanádio, sulfato de vanadil. Como a segunda fonte de óxido, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[0100] De acordo com a presente invenção, no processo, como a fonte alcalina, qualquer fonte alcalina convencionalmente usada neste campo para este propósito pode ser usada, incluindo, entre outros, uma alcalino inorgânico contendo metal alcalino ou metal alcalino terroso como o cátion, especialmente NaOH e KOH. Como a fonte alcalina, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[0101] De acordo com a presente invenção, no processo, o modelo orgânico pode ser a combinação de um primeiro modelo orgânico e um segundo modelo orgânico.
[0102] De acordo com a presente invenção, na combinação, a razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico é geralmente 0,1-5,0, preferencialmente 0,3-3,5, mais preferencialmente 0,41,5,
[0103] De acordo com a presente invenção, o primeiro modelo orgânico pode ser um aza-cicloalcano monocíclico. O termo “aza- cicloalcano monocíclico” deve ser entendido de uma maneira convencional na química orgânica, por exemplo, e pode se referir a um composto obtido pela substituição de um átomo de carbono no anel do cicloalcano monocíclico por um átomo de nitrogênio, mais especificamente, monoaza- ciclohexano (piperidina) ou 1,4-diaza-cicloheptano (homopiperazina). Como o aza-cicloalcano monocíclico, pode ser exemplificado um monoaza, diaza ou triaza-cicloalcano monocíclico. Como o cicloalcano, pode ser exemplificado um C5-15 cicloalcano, em que é dada preferência a um C6-10 cicloalcano, especificamente, por exemplo, ciclohexano, cicloheptano, ciclooctano, ciclononano e ciclodecano. Além disso, em cada átomo de carbono constituindo o esqueleto do anel do aza-cicloalcano monocíclico, pode existir ainda opcionalmente um substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado. Como o aza-cicloalcano monocíclico, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[0104] De acordo com a presente invenção, como o aza-cicloalcano monocíclico, pode ainda ser exemplificado um composto monocíclico R1 C— I saturado cujo esqueleto do anel é feito de (com o número de n no R3 total) (com o número de m no total). Aqui, Ri e R2 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um Ci-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado, preferencialmente cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio e metil, mais preferencialmente hidrogênio, e R3 representa hidrogênio. O valor numérico n representa um número inteiro de 4 a i2, preferencialmente um número inteiro de 5 a 8. O valor numérico m representa um número inteiro de i a 3, preferencialmente i ou 2. Como o composto monocíclico saturado, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[0105] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no aza-cicloalcano monocíclico ou o composto monocíclico saturado, a proporção do número total de átomos de carbono constituindo o esqueleto do anel (isto é, não incluindo o átomo de carbono do substituinte (por exemplo, o mencionado Ri e R2), se houver) para o número total de átomos de nitrogênio constituindo o esqueleto do anel (isto é, a proporção C/N é geralmente maior que 2, preferencialmente 2,5 ou mais).
[0106] De acordo com a presente invenção, como o primeiro modelo orgânico, especificamente pode ser exemplificada a hexametilenimina (tendo uma proporção C/N de 6), piperidina (tendo uma proporção C/N de 5), 2-metilpiperidina (tendo uma proporção C/N de 5) e homopiperazina (tendo uma proporção C/N de 2,5).
[0107] De acordo com a presente invenção, o segundo modelo orgânico é um ou mais selecionado a partir do grupo consistindo de uma aza-areno e um composto representado pela formula a seguir (I),
[0108] De acordo com a presente invenção, na fórmula (I), R4, R5 e R6 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-12 alquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico e um C5-12 cicloalquenil monocíclico. Como o C1-12 alquil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C1-10 alquil linear ou ramificado, um C1-6 alquil linear ou ramificado ou um C1-4 alquil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o metil, etil, propil e butil. Como o C2-12 alquenil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C2-10 alquenil linear ou ramificado, um C2-6 alquenil linear ou ramificado ou um C2-4 alquenil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o vinil, propenil, alil e butenil. Como o C5-12 cicloalquil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquil monocíclico ou um C6-8 cicloalquil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentil, ciclohexil, cicloheptil, ciclootil, ciclononil e ciclodecil, em que é dada preferência para ciclohexil e cicloheptil. O cicloalquil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado. Como o C5-12 cicloalquenil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquenil monocíclico ou um C6-8 cicloalquenil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentenil, ciclopentadienil, ciclohexenil, ciclohexadienil, cicloheptenil, cicloheptatrienil, ciclooctenil, ciclooctatetraenil, ciclononenil e ciclodecenil. O cicloalquenil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C14 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado.
[0109] De acordo com a presente invenção, na fórmula (I), o Requisito (1) é que um no máximo de R4, R5 e R6 represente hidrogênio, e o Requisito (2) é que pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja selecionado a partir de C5-12 cicloalquil monocíclico e o C5-12 cicloalquenil monocíclico. Como o Requisito (2), é mais preferível que pelo menos um (preferencialmente pelo menos dois) de R4, R5 e R6 seja o C5-12 cicloalquil monocíclico.
[0110] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no composto representado pela fórmula (I), a proporção do número total dos átomos de carbono (não incluindo o átomo de carbono do substituinte, se houver) para o número total de átomos de nitrogênio (isto é a proporção C/N) é geralmente 10 ou mais, 12 ou mais ou 13 ou mais.
[0111] De acordo com a presente invenção, como o composto representado pela fórmula (I) especificamente pode ser exemplificado o N,N-dietil ciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 10), diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 12) e N-metil diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 13).
[0112] De acordo com a presente invenção, como o composto representado pela fórmula (I), um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles poderia ser usada.
[0113] De acordo com a presente invenção, “aza-areno” deve ser entendido de uma maneira convencional na química orgânica, e, por exemplo, pode se referir a um composto obtido pela substituição de um átomo de carbono no anel de um areno por um átomo de nitrogênio, especificamente, monoaza-benzeno (piridina) ou monoaza-naftaleno (quinolina ou isoquinolina). Como o aza-areno, pode ser exemplificado um monoaza, diaza ou triaza-areno. Como o areno, pode ser exemplificado um C6-20 areno, em que a preferência é dada a um C6-14 areno, especialmente benzeno, naftaleno, antraceno e fenantreno. Em cada átomo de carbono constituindo o esqueleto do anel do aza-areno, pode existir ainda opcionalmente um substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Além disso, em cada átomo de nitrogênio constituindo o esqueleto do anel do aza areno, pode existir ainda opcionalmente um (um) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-12 alquil linear ou ramificado, C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico, um C5-12 cicloalquenil monocíclico e um C6-20 aril (aqui referido como substituinte B). Como o C112 alquil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C1-10 alquil linear ou ramificado, um C1-6 alquil linear ou ramificado ou um C1-4 alquil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o metil, etil, propil e butil. Como o C2-12 alquenil linear ou ramificado, pode ser exemplificado um C2-10 alquenil linear ou ramificado, um C2-6 alquenil linear ou ramificado ou um C2-4 alquenil linear ou ramificado, especificamente pode ser exemplificado o vinil, propenil, alil e butenil. Como o C5-12 cicloalquil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquil monocíclico ou um C6-8 cicloalquil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentil, ciclohexil, cicloheptil, ciclooctil, ciclononil e ciclodecil, em que é dada preferência para ciclohexil e cicloheptil. O cicloalquil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C14 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Como o C5-12 cicloalquenil monocíclico, pode ser exemplificado um C6-10 cicloalquenil monocíclico ou um C6-8 cicloalquenil monocíclico, especificamente pode ser exemplificado um ciclopentenil, ciclopentadienil, ciclohexenil, ciclohexadienil, cicloheptenil, cicloheptatrienil, ciclooctenil, ciclooctatetraenil, ciclononenil e ciclodecenil. O cicloalquenil monocíclico pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A). Como o C6-20 aril, pode ser exemplificado um C6-14 aril ou um C6-10 aril, especificamente pode ser exemplificado fenil, naftil, antracenil e fenantrenil. O aril pode opcionalmente ainda carregar um ou mais (por exemplo, de 1 a 5, de 1 a 3 ou 1) substituinte selecionado a partir do grupo consistindo de um C1-4 alquil linear ou ramificado e um C2-4 alquenil linear ou ramificado (aqui referido como substituinte A).
[0114] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, no aza-areno, a proporção do número total dos átomos de carbono (não incluindo o átomo de carbono do substituinte A (se houver), mas incluindo aquele do substituinte B (se houver)) para o número total de átomos de nitrogênio (isto é, a proporção C/N) é geralmente 9 ou mais, 10 ou mais ou 11 ou mais.
[0115] De acordo com a presente invenção, como o aza-areno, especificamente pode ser exemplificada a quinolina (tendo uma proporção CN de 9), N-fenil quinolina (tendo uma proporção C/N de 15), N-ciclohexil piridina (tendo uma proporção C/N de 11) e 6-metil quinolina (tendo uma proporção C/N de 9).
[0116] De acordo com a presente invenção, como o aza-areno, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles poderia ser usada.
[0117] De acordo com a presente invenção, no processo, é aceitável, se necessário, introduzir ainda uma fonte de halogênio, introduzindo halogênio na composição do produto da peneira molecular. Como a fonte de halogênio, pode ser exemplificado uma fonte de halogênio inorgânica, especificamente HF, NaCl, NH4F, KF, ou uma fonte de halogênio inorgânico, especificamente um halo de C1-3 alqueno, diclorometano, triclorometano, dicloroetano, iodometano. Como a fonte de halogênio, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada.
[0118] De acordo com a presente invenção, no processo, a razão molar entre a primeira fonte de óxido (calculada como o primeiro óxido), a segunda fonte de oxido (calculada como o segundo óxido), a fonte alcalina, o modelo orgânico, a fonte de halogênio e água é geralmente 1 : (0,00050,05) : (0,01-0,3) : (0,05-1,4) : (0-0,5) : (5-100), preferencialmente 1 : (0,005-0,04) : (0,05-0,2) : (0,2-1,0) : (0-0,3) : (10-40).
[0119] De acordo com a presente invenção, no processo, as condições de cristalização incluem: uma temperatura de cristalização de 140-180 graus Celsius, preferencialmente 145-170 graus Celsius, uma duração de cristalização de 1-6 dias, preferencialmente 2-5 dias.
[0120] De acordo com a presente invenção, no processo, após completar a etapa de contato ou cristalização, qualquer método de separação convencionalmente conhecido neste campo pode ser usado para isolar a peneira molecular (geralmente correspondente à peneira molecular SCM-2, algumas vezes referida como o precursor da peneira molecular) a partir da mistura de reação obtida como o produto final. Como o método de separação, pode ser exemplificado um método em que a mistura de reação obtida é filtrada, lavada e seca.
[0121] De acordo com a presente invenção, no processo, a filtragem lavagem e secagem podem ser conduzidas de qualquer maneira conhecida neste campo de forma convencional. Especificamente, como a filtração, pode ser exemplificado um método de filtragem simplesmente por sucção da mistura de reação obtida. Como a lavagem, pode ser exemplificado um método de lavagem com água deionizada até que o filtrado alcance um valor de pH de 7-9, preferencialmente 8-9. Como a temperatura de secagem, pode ser exemplificada uma temperatura de 40-250 graus Celsius, preferencialmente uma temperatura de 60-150 graus Celsius, como a duração da secagem, pode ser exemplificada uma duração de 830h, preferencialmente uma duração de 10-20h. A secagem poderia ser conduzida sob a pressão normal ou uma pressão reduzida.
[0122] De acordo com a presente invenção, no processo, se necessário, a peneira molecular SCM-2 obtida poderia ser calcinada de forma a remover o modelo orgânico e qualquer água desta, obtendo uma peneira molecular calcinada, que geralmente corresponde à peneira molecular SCM-1 mencionada.
[0123] De acordo com a presente invenção, no processo, a calcinação poderia ser conduzida de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo, por exemplo, a temperatura de calcinação é geralmente 300-800 graus Celsius, preferencialmente, 400-650 graus Celsius, enquanto a duração da calcinação é geralmente 1-10h, preferencialmente 3-6h. Além disso, a calcinação é geralmente conduzida sob uma atmosfera contendo oxigênio, por exemplo, sob a atmosfera do ar ou sob a atmosfera de oxigênio.
[0124] De acordo com a presente invenção, a peneira molecular SCM-1, a peneira molecular SCM-2 ou a peneira molecular produzida em linha com o processo da presente invenção (todos referidas como a peneira molecular de acordo com a presente invenção), se necessário, pode ser de troca de íon de uma maneira convencionalmente conhecida neste campo, por exemplo, por troca iônica ou imersão em solução (vide, por exemplo, os documentos de patente US3140249 e US3140253 para os detalhes destes métodos), substituindo todo ou parte do cátion metálico (por exemplo, íon de Na ou íon de K, dependendo de como é produzido) na sua composição através de outro cátion. Como o outro cátion, pode ser exemplificado o íon de hidrogênio, outro íon metálico alcalino (incluindo íon de K, íon de Rb), íon de amônio (incluindo íon de NH4, íon de amônio quaternário, por exemplo, íon de tetrametilamônio e íon de tetraetilamônio), íon de metal alcalino terroso (incluindo íon de Mg, íon de Ca), íon de Mn, íon de Zn, íon de Cd, um íon de metal nobre (incluindo íon de Pt, íon de Pd, íon de Rh), íon de Ni, íon de Co, íon de Ti, íon de Sn, íon de Fe e/ou um íon de metal terroso raro.
[0125] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, se necessário, pode ser tratada por uma solução de ácido diluída ou similar de forma a elevar a proporção de Si/AL, ou por vapor de forma a elevar a resistência do cristal da peneira molecular para erosão ácida.
[0126] De acordo com a presente invenção, o presente processo segue o princípio de reação básico de um processo hidrotérmico convencional para produção de uma peneira molecular, e por este motivo, quando comparado a este processo para produção da peneira molecular ITQ-2, é caracterizado por um número menor de etapas da operação, um sistema de cristalização simplificado, condições médias de cristalização e um procedimento de cristalização controlável e simplificado, e assim menos consumo de material e energia (indicando um baixo custo de produção), uma produção significativamente superior do produto da peneira molecular de geralmente mais de 80%, algumas vezes 90% ou mais, ou até se aproximando de 100%. Além disso, a peneira molecular de acordo com a presente invenção, é caracterizada por um teor de impurezas menor, por exemplo, se observado com o microscópio eletrônico de transmissão (TEM), pelo menos 80%, preferencialmente pelo menos 85%, mais preferencialmente pelo menos 90%, mais preferencialmente pelo menos 95%, mais preferencialmente pelo menos 99% de todos os cristais do produto da peneira molecular (por exemplo, a peneira molecular SCM-1 ou a peneira molecular SCM-2) imediatamente após a produção são cristais de floco tendo uma espessura de aproximadamente 5 nm (por exemplo, 5 ± 0,8nm), em que se apresentam como uma peneira molecular cristalina quase pura. Desta forma, nestas peneiras moleculares, não cristais (como impurezas) são contidos em um teor muito mais baixo, por exemplo, com um teor de não cristal de geralmente 20% ou menos, preferencialmente 15% ou menos, mais preferencialmente 10% ou menos, mais preferencialmente 5% ou menos, ainda mais preferencialmente 1% ou menos.
[0127] Sem estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que a peneira molecular de acordo com a presente invenção tem uma estrutura de camada de construção elementar “dupla”, uma vez que tem uma espessura duas vezes daquela da estrutura de camada de construção elementar (aproximadamente 2,5 nm) constituindo uma peneira molecular MCM-22. A estrutura de camada de construção elementar da presente peneira molecular é tão distinta que o objetivo de “expor o máximo possível das semi super cadeias de anel de doze membros a estrutura topológica MWW, enquanto retém os poros do anel de dez membros”, que nunca foi alcançado antes na técnica anterior, foi eventualmente alcançado por a presente invenção, e deve ser identificado como uma nova estrutura que nunca foi obtida na técnica anterior.
[0128] De acordo com a presente invenção, uma combinação específica de diferentes modelos orgânicos é usada de forma que diferentes (em vez de um único tipo de) espécies orgânicas entram entre as estruturas de camada de construção elementar, que é responsável para a diferença na micro estrutura entre a peneira molecular SCM-1 ou a peneira molecular SCM-2 de acordo com a presente invenção e uma peneira molecular MCM-22 da técnica anterior. Além disso, quando uma difração de raios X (XRD) é usada para caracterizar estas peneiras moleculares respectivamente, como discutido anteriormente, a diferença na microestrutura entre elas é incorporada pela diferença nos múltiplos picos de difração no padrão XRD. Apesar de não ligado a nenhuma teoria, acredita-se que a diferença nestes picos de difração (especialmente aqueles picos de difração caracterizando sobreposição lamelar ou a espessura de sobreposição na direção do eixo x) indica expressamente que a peneira molecular de acordo com a presente invenção é diferente de uma peneira molecular MCM-22 ou uma peneira molecular ITQ-2 em termos da estrutura de camada. Além disso, a diferença na microestrutura é ainda incorporada pela diferença nos parâmetros de propriedade como a área de superfície específica. Por exemplo, a área de superfície específica externa da peneira molecular de acordo com a presente invenção totaliza geralmente não menos de 40% da área de superfície específica, que é significativamente superior àquela da peneira molecular MCM-22 da técnica anterior (geralmente aproximadamente 20%).
[0129] A peneira molecular de acordo com a presente invenção tem área de superfície específica total e área de superfície específica externa relativamente superiores, e, portanto, é especialmente adequada para uso como um adsorvente, por exemplo, para ser usada em uma fase líquida ou gasosa para isolar pelo menos um componente a partir de uma mistura feita de múltiplos componentes.
[0130] A peneira molecular de acordo com a presente invenção expõe o máximo possível das semi super cadeias de anel de doze membros da estrutura topológica MWW, e ao mesmo tempo, retém os poros de anel de dez membros, e, portanto, é especialmente adequada para uso em uma reação de conversão do composto orgânico como um catalisador, que pode exibir ambas uma alta capacidade de conversão do reagente e uma alta seletividade do produto. Como a reação de conversão do composto orgânico, pode ser exemplificada uma reação de alquilação na fase líquida do benzeno e etileno para produzir etilbenzeno, uma reação de alquilação na fase líquida do benzeno e propileno para produzir isopropilbenzeno, uma reação de isomerização do buteno, uma reação de naftacraqueamento, uma reação de alquilação do etanol e benzeno, uma reação de hidratação do ciclohexano. Como o catalisador, pode ser exemplificado um catalisador de alquilação, um catalisador de hidratação da olefina, um catalisador de oxidação da olefina, um catalisador de hidrocraqueamento ou um catalisador de isomerização da olefina.
[0131] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, mesmo para uma reação severamente restrita pela difusão (por exemplo, a reação de rearranjo Beckmann da oxima de ciclohexanona), ainda pode exibir uma capacidade de conversão do reagente ainda melhor ou pelo menos comparável como comparado a uma peneira molecular ITQ-2, mantendo as vantagens originais da peneira molecular ITQ-2 para a extensão máxima.
[0132] A peneira molecular de acordo com a presente invenção quando usada na catalisação de uma reação de alquilação do benzeno, somente uma temperatura de reação relativamente inferiorizada é necessária com uma alta conversão do reagente e uma alta seletividade de produto, com uma operação estável.
[0133] A peneira molecular de acordo com a presente invenção, tem uma estrutura de armação estável, e é robusta na resistência à deposição de carbono, isto é, menor tendência a deposição de carbono em uma reação catalítica, e, portanto, pode funcionar como um catalisador com uma vida útil mais longa sem perda significante da atividade.
[0134] A peneira molecular de acordo com a presente invenção pode ser simplesmente regenerada por calcinação em temperaturas elevadas após perder a atividade, e seus desempenhos catalíticos podem ser recuperados para substancialmente o mesmo nível de um catalisador puro por meio desta regeneração. Aqui, as condições de calcinação incluem: a temperatura de calcinação é geralmente 300-800 graus Celsius, preferencialmente, 400-650 graus Celsius, enquanto a duração da calcinação é geralmente 1-10h, preferencialmente 3-6h. Além disso, a calcinação é geralmente conduzida sob uma atmosfera contendo oxigênio, por exemplo, soba atmosfera do ar ou sob a atmosfera de oxigênio.
[0135] A peneira molecular de acordo com a presente invenção pode apresentar em qualquer forma física, por exemplo, pó, particulado ou um produto moldado (por exemplo, faixa, trevo). Estas formas físicas podem ser obtidas de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo sem qualquer limitação específica para esta.
[0136] A peneira molecular de acordo com a presente invenção pode ser combinada com outro material, obtendo uma composição de peneira molecular. Como estes outros materiais, pode ser exemplificado um material ativo e um material não ativo. Como o material ativo, podem ser exemplificados zeolitos sintetizados e zeolitos naturais, como o material não ativo (geralmente referido como ligante), pode ser exemplificado a argila, terra branca, gel de sílica e alumina. Como estes outros materiais, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada. Como a quantidade destes outros materiais, qualquer quantidade convencional usada neste campo poderia ser usada sem nenhuma limitação específica a esta.
[0137] De acordo com a presente invenção, a presente peneira molecular ou composição de peneira molecular pode ser ainda usada como um transportador catalisador ou componente transportador para um catalisador, e ser apoiado neste um componente ativo de uma maneira conhecida convencionalmente neste campo (por exemplo, imersão em solução). O componente ativo inclui, entre outros, um componente metálico ativo (incluindo Ni, Co, Mo, W ou Cu), um adjuvante inorgânico ativo (por exemplo, F, P) e um composto orgânico (por exemplo, ácidos orgânicos ou aminas orgânicas). Como o componente ativo, um tipo ou uma mistura de dois ou mais tipos em qualquer proporção entre eles pode ser usada. Como a quantidade do componente ativo, qualquer quantidade convencional pode ser usada sem nenhuma limitação específica.
[0138] De acordo com a presente invenção, antes do uso de uma adsorvente ou um catalisador, a peneira molecular SCM-2 ou uma composição de peneira molecular compreendendo a peneira molecular SCM-2 é geralmente calcinada para remover qualquer modelo orgânico e água nos poros. Aqui, a calcinação pode ser conduzida de qualquer maneira convencionalmente conhecida neste campo, por exemplo, a temperatura de calcinação é geralmente 300-800 graus Celsius, preferencialmente, 400-650 graus Celsius, enquanto a duração da calcinação é geralmente 1-10h, preferencialmente 3-6h. Além disso, a calcinação é geralmente conduzida sob uma atmosfera contendo oxigênio, por exemplo, sob a atmosfera do ar ou sob a atmosfera de oxigênio. Exemplos
[0139] Os Exemplos a seguir são destinados a ilustrarem em mais detalhes ao invés de limitar a presente invenção.
[0140] No contexto deste relatório descritivo, incluindo os Exemplos a seguir e Exemplos Comparativos, o volume de poro total, o volume do microporo, a área de superfície específica total e a área de superfície específica externa de uma peneira molecular foi determinada por um método de dessorção da adsorção de nitrogênio (isto é, método BET). Especificamente, um instrumento de adsorção física (por exemplo, o instrumento de adsorção física TriStar 3000a da Micromeritics Instrument Corp USA) foi usado para obter a adsorção física de nitrogênio e isotermas de dessorção da peneira molecular, e então a equação BET e equação de gráfico t foram aplicadas para conduzir um cálculo. As condições de teste para uma peneira molecular SCM-1 são: uma temperatura de teste de -169 graus Celsius, e antes do teste, um pré-tratamento à vácuo da peneira molecular em 300 graus Celsius por 10h, enquanto as condições de teste para uma peneira molecular SCM-2 são: uma temperatura de teste de -169 graus Celsius, e antes do teste, um tratamento de calor da peneira molecular sob a atmosfera do ar em 550 graus Celsius por 5h e então um pré-tratamento à vácuo a 300 graus Celsius por 10h.
[0141] No contexto deste relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, o padrão de difração de raios X (XRD) de uma peneira molecular foi determinado com o método padrão em uma difratômetro de pó (por exemplo, um difratômetro de pó D8 Advance da Bruker Corporation, Alemanha) com uma fonte de raio Cu-K e um filtro de níquel.
[0142] No contexto deste relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a foto do microscópio eletrônico de transmissão (TEM) de uma peneira molecular foi obtida com um microscópio eletrônico de transmissão (por exemplo, o microscópio eletrônico de transmissão G2F30 da FEI Corporation Holland, em uma tensão operacional de 300kV) com uma ampliação de 100000 de vezes.
[0143] No contexto deste relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a razão molar do primeiro óxido para o segundo óxido em uma peneira molecular foi determinado pela espectrometria de emissão atômica de plasma acoplada indutivamente (por exemplo, o espectrômetro de emissão atômica de plasma acoplado indutivamente 725-ES da Varian Corporation USA).
[0144] No contexto deste relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, o teor da água ou aquele do modelo orgânico em uma peneira molecular foi determinado por uma análise termogravimétrica (por exemplo, com o analisador térmico simultâneo SDT Q600 da TA Corporation USA, sob uma atmosfera de oxigênio, começando a partir de 25 graus Celsius em uma taxa de aquecimento de 10 graus Celsius / min, aquecida a 800 graus Celsius, para obter a curva termogravimétrica da amostra).
[0145] No contexto do presente relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a produção de uma peneira molecular foi calculada por [o peso total da peneira molecular após a calcinação / a quantidade alimentada total do primeiro óxido e o segundo óxido] x 100%.
[0146] No contexto do presente relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a espessura do cristal de uma peneira molecular foi determinada como: com um microscópio eletrônico de transmissão (por exemplo, com o microscópio eletrônico de transmissão G2F30 da FEI Corporation Holland, em uma tensão operacional de 300kV) com uma ampliação de 100000 de vezes, a peneira molecular foi observada com um campo observacional selecionado aleatoriamente, cada um dos cristais de floco tendo uma espessura de 5 ± 0,8nm nesta campo de observação foi identificado e medido para sua espessura, então um número médio destas espessuras foi calculado. A operação foi repetida por 10 vezes no total. A média de 10 números médios foi considerada como a espessura do cristal.
[0147] No contexto do presente relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a cristalinidade relativa de uma peneira molecular foi determinada conforme segue: pegando a peneira molecular MCM-22 como uma referência, três picos de difração característicos da estrutura topológica MWW aproximadamente 2=7,2°, 25,0° e 26,0° no seu padrão de difração de raios X foi identificado, a intensidade do pico absoluto total destes três picos de difração foi referido como A como a referência, a intensidade do pico absoluto total dos três picos de difração correspondentes da peneira molecular testada foi referido como B, então a cristalinidade da peneira molecular testada foi calculada como (B/A) x 100%. Por meio da subtração da cristalinidade relativa de 100%, o teor de não cristal desta peneira molecular testada foi obtido. Nos Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, a peneira molecular MCM-22 produzida no Exemplo Comparativo I-1 foi usada como referência.
[0148] No contexto do presente relatório descritivo, incluindo os Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, o tempo de vida de uma peneira molecular foi determinado como: sob as mesmas condições de reação, a mesma quantidade de peneira molecular foi usada como o catalisador para conduzir continuamente a reação, dentro da mesma duração da reação, quando mais significante a redução na conversão do reagente, mais curta será a vida útil desta peneira molecular.
[0149] Os exemplos a seguir ilustram a produção de uma peneira molecular SCM-1. Exemplo I-1
[0150] 12,64g de aluminato de sódio (Al2O3 43,0% do peso, Na2O 35,0% do peso) foi primeiramente dissolvido em 362,40g de água, então agitado, foram adicionados aos modelos orgânicos: 39,68g de uma solução de hexametileneimina aquosa (com um teor de hexametileneimina de 80,0% do peso), 101,54g de diciclohexilamina, finalmente foi adicionado 240g de sol de sílica (com um teor de sílica de 40,0% do peso), em que as proporções molares entre as matérias-primas foram: sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 hexametileneimina / sílica = 0,2 diciclohexil amina / sílica = 0,35 água / sílica = 18.
[0151] O resultante foi misturado até que ficasse homogêneo, carregado em um reator inoxidável, e então colocado em agitação a 150 graus Celsius cristalizado por 4 dias, após completar a cristalização, filtrado, lavado e seco, para obter um precursor da peneira molecular. O precursor foi então a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar calcinado por 5 h para obter uma peneira molecular...
[0152] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram como ilustrado na Tabela I-1, enquanto o padrão XRD deste foi como ilustrado na Figura 1, a imagem TEM deste foi como ilustrado na Figura 3a. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,68cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 524m2^g-1. a área de superfície específica externa foi 248m2^g-1, a área de superfície específica externa totalizou 47,3% da área da superfície específica total, a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 29,3, uma produção de peneira molecular de 92%, uma espessura de cristal de 5,4 nm, uma cristalinidade relativa de 92,2%, um teor de não cristal de 7,8%. Tabela I-1 Exemplo I-2
[0153] 12,64g de aluminato de sódio (Al2O3 43,0% do peso, Na2O 35,0% do peso) foi primeiramente dissolvido em 362,40g de água, então agitado, foram adicionados aos modelos orgânicos: 39,68g de uma solução de hexametileneimina aquosa (com um teor de hexametileneimina de 80,0% do peso), 145,06g de diciclohexilamina, finalmente foi adicionado 240g de sol de sílica (com um teor de sílica de 40,0% do peso), em que as proporções molares entre as matérias-primas foram: sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 hexametileneimina / sílica = 0,2 diciclohexil amina / sílica = 0,50 água / sílica = 18.
[0154] O resultante foi misturado até que ficasse homogêneo, carregado em um reator inoxidável, e então colocado em agitação a 150 graus Celsius cristalizado por 108h, após completar a cristalização, filtrado, lavado e seco, para obter um precursor da peneira molecular, o precursor foi então calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para obter uma peneira molecular.
[0155] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-2, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,76cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 533m^g-1. a área de superfície específica externa foi 257m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 48.2% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 28.6. uma produção de peneira molecular de 82%. uma espessura de cristal de 5.1nm. uma cristalinidade relativa de 81.9%. um teor de não cristal de 18.1%. Tabela I-2 Exemplo I-3
[0156] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que a sílica / alumina = 100, NaOH / sílica = 0,20, homopiperazina / sílica = 0,35, diciclohexilamina / sílica = 0,20, água / sílica = 20, em 150 graus Celsius cristalizado por 72h.
[0157] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-3, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,88cm3g-1 o volume do microporo foi 0,13cm3g-1, a área de superfície específica total foi 583m2^g-1. a área de superfície específica externa foi 313m2-g’1, a área de superfície específica externa totalizou 53.7% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 90,5, uma produção de peneira molecular de 81%, uma espessura de cristal de 5,6nm, uma cristalinidade relativa de 84,4%, um teor de não cristal de 15,6%. Tabela I-3 Exemplo I-4
[0158] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que a sílica / alumina = 50, NaOH / sílica = 0,0,7, homopiperazina / sílica = 0,33, N,N-dietil ciclohexilamina / sílica = 0,50, em 150 graus Celsius cristalizado por 3 dias.
[0159] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-4, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,80cm3g-1 o volume do microporo foi 0,11cm3g-1, a área de superfície específica total foi 511m^g-1. a área de superfície específica externa foi 224m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 43.8% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 46.1. uma produção de peneira molecular de 85%. uma espessura de cristal de 5.1nm. uma cristalinidade relativa de 77.9%. um teor de não cristal de 22.1%. Tabela I-4 Exemplo I-5
[0160] O mesmo que o Exemplo I-1. exceto que a sílica / alumina = 26. KOH / sílica = 0.25. hexametileneimina / sílica = 1.0. N-metil diciclohexil amina / sílica = 0,60, água / sílica = 16, em 150 graus Celsius cristalizado por 30h.
[0161] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-5, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,66cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 501m^g-1. a área de superfície específica externa foi 232m2^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 46.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 26.3. uma produção de peneira molecular de 85%. uma espessura de cristal de 5.7nm. uma cristalinidade relativa de 85.7%. um teor de não cristal de 14.3%. Tabela I-5 Exemplo I-6
[0162] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,2, piperidina / sílica = 0,8, quinolina / sílica = 0,65, água / sílica = 17, em 150 graus Celsius cristalizado por 60h.
[0163] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-6, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,62cm3g-1 o volume do microporo foi 0,13cm3g-1, a área de superfície específica total foi 496m^g-1. a área de superfície específica externa foi 227m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 45.8% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 39.7. uma produção de peneira molecular de 89%. uma espessura de cristal de 5.5nm. uma cristalinidade relativa de 92.7%. um teor de não cristal de 7.3%. Tabela I-6
Exemplo I-7
[0164] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,2, hexametileneimina / sílica = 0,2, piperidina / sílica = 0,2, diciclohexilamina / sílica = 0,4, água / sílica = 19, em 150 graus Celsius cristalizado por 4 dias.
[0165] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-7, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,71cm3g-1 o volume do microporo foi 0,14cm3g-1, a área de superfície específica total foi 561m^g-1. a área de superfície específica externa foi 271m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 48.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 39.0. uma produção de peneira molecular de 88%. uma espessura de cristal de 5.5 nm. uma cristalinidade relativa de 89.8%. um teor de não cristal de 10.2%. Tabela I-7
Exemplo I-8
[0166] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,12, hexametileneimina / sílica = 0,23, N,N-dietil ciclohexilamina / sílica = 0,35, diciclohexilalmina / sílica = 0,05, água / sílica = 19, em 150 graus Celsius cristalizado por 80h.
[0167] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela I-8, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,75cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 518m^g-1. a área de superfície específica externa foi 240m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 46.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 40.4. uma produção de peneira molecular de 81%. uma espessura de cristal de 5.3nm. uma cristalinidade relativa de 82.9%. um teor de não cristal de 17.1%. Tabela I-8
Exemplo I-9
[0168] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φ1,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0169] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 3,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 205 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 98%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 90,6%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 9,0%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,2%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 90%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 88,1%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 9,3%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 10 dias, a conversão de etileno diminuiu para 80% ou menos, e então o catalisador foi descartado, aparecendo como preto, calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração. O catalisador regenerado, sob as condições de reação mencionadas, foi reutilizado para a reação de alquilação na fase líquida do benzeno e etileno. A operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 97%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 90,3%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 9,1%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos, indicando que a atividade do catalisador foi recuperada para o mesmo nível de um catalisador puro. Exemplo I-10
[0170] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo I-2 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0171] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 195 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 98%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 93,6%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 5,9%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,1%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo I-11
[0172] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0173] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e propileno. As condições de reação são: um peso de propileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 170 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,0 MPa. A operação continuou por 30h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 97%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 85%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 14,3%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 91%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 83,2%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 15,1,%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo I-12
[0174] 50g da peneira molecular produzida no Exemplo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca. Então, a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0175] 0,1g de ciclohexanona oxima, 10g de benzontrila (como solvente) e 0,1g do catalisador produzido como mencionado acima foram sequencialmente adicionados a uma frasco de 50 ml equipado com um condensador de refluxo, reagidos a 130 graus Celsius por 2h, para conduzir a reação de rearranjo Beckmann da ciclohexanona oxima. Os resultados da reação são: uma conversão de ciclohexanona oxima de 67,3%, uma seletividade para caprolactama de 79,5%. Exemplo I-13
[0176] 50g da peneira molecular produzida no Exemplo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzido no catalisador desejado.
[0177] 0,1g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de bifenil e propileno. As condições de reação são: uma vazão de bifenil de 1,36 mol / h, uma razão molar de bifenil para propileno de 4,0, uma temperatura de reação de 250 graus Celsius. A operação continuou por 10 minutos, a conversão do bifenil foi 3,7%. A operação continuou por 2h, a conversão de bifenil diminuiu quase a 0. O catalisador foi descartado e calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração, o catalisador regenerado, sob as condições de reação mencionadas, foi reutilizado para a reação de alquilação do bifenil e propileno, a operação continuou por 10 minutos, a conversão de bifenil foi 3,6%, indicando que a atividade do catalisador foi recuperada para o mesmo nível de um catalisador puro. Exemplo Comparativo I-1
[0178] Uma peneira molecular MCM-22 foi produzida da mesma maneira como o Exemplo 1 do documento de patente US4954325. Os dados do espectro XRD da peneira molecular MCM-22 produzida foram como ilustrado na Tabela I-9, enquanto o padrão XRD deste foi como ilustrado na Figura 1, a imagem TEM deste foi como ilustrado na Figura 3b. Uma medida da peneira molecular MCM-22 revelou que, o volume do poro total foi 0,46cm3g-1 o volume do microporo foi 0,18cm3g-1, a área de superfície específica total foi 485m^g-1. a área de superfície específica externa foi 120m2-g’1, a área de superfície específica externa totalizou 24.7% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 29.1. uma cristalinidade relativa de 100.0%. um teor de não cristal de 0.0%. Tabela I-9
Exemplo Comparativo I-2
[0179] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que o modelo foi um único tipo de modelo: piperidina. sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,15 piperidina / sílica = 0,2 água / sílica = 18.
[0180] Os dados do espectro XRD da peneira molecular produzida foram como ilustrados na Tabela I-10. O padrão XRD destes é totalmente diferente da Figura 1. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,13cm3g-1 o volume do microporo foi 0,10cm3g-1, a área de superfície específica total foi 285m2^g-1. a área de superfície específica externa foi 31m2^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 10.9% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 28.1. Tabela I-10
Exemplo Comparativo I-3
[0181] O mesmo que o Exemplo I-1, exceto que o modelo foi um único tipo de modelo: diciclohexilamina. sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 diciclohexil amina / sílica = 0,35 água / sílica = 18.
[0182] No padrão XRD do produto obtido, não foi observado nenhum pico de difração óbvio. Exemplo Comparativo I-4
[0183] Uma peneira molecular MCM-22 foi produzida da mesma maneira que o Exemplo 1 do documento de patente US4954325, exceto que a etapa de calcinação foi omitida, obtendo um precursor da peneira molecular MCM-22. 100g do precursor da peneira molecular (tendo uma perda de peso térmica de 18,8%, após a remoção da água e orgânicos desta, resultando em um peso de precursor real de 81,2g) e 570g de brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTMABr) foi pesado e adicionado a uma solução feita de 1000g de um 25% do peso de uma solução aquosa de hidróxido de tetrapropilamônio (TPAOH) e 1400g de água, agitada em uma temperatura constante de 80 graus Celsius por 16h, e então ultrassonicada por 1h, e então ajustada com uma solução de 10% do peso de ácido nítrico até que um valor de pH de 2 ou menos fosse alcançado. Então, a mistura obtida foi lavada para remover qualquer surfactante, e então separada por centrifugação para obter um sólido. Após a secagem, o sólido foi calcinado em 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h para remover orgânicos. Os dados do espectro XRD da peneira molecular ITQ-2 obtida foram como ilustrados na Tabela I-11. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,82cm3g-1 o volume do microporo foi 0,02cm3g-1, a área de superfície específica total foi 750m^g-1. a área de superfície específica externa foi 675m^g-1, a área de superfície específica externa totalizou 90.0% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 31,8, um peso de produto de 35g com uma produção de peneira molecular de 43,1%, uma espessura de cristal de 2,5 nm, uma cristalinidade relativa de 52,5%, um teor de não cristal de 47,5%. Tabela I-11 Exemplo Comparativo I-5
[0184] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0185] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 3,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 205 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 92,2%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 92,6%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 7,1%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,3%. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 80,5%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 85,5%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 10,6%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 10 dias, a conversão de etileno diminuiu para 70% ou menos, então o catalisador foi descartado, aparecendo como preto, calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração. O catalisador regenerado, sob as condições de reação mencionadas acima, foi reutilizada para a reação de alquilação na fase líquida de benzeno e etileno, a operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 91,4%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 87,3%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 7,4%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo Comparativo I-6
[0186] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado...
[0187] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e propileno. As condições de reação são: um peso de propileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 170 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,0 MPa. A operação continuou por 30h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 93%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 83%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 15,6%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 85%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 81,3%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 15,9%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo Comparativo I-7
[0188] 50g da peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzido no catalisador desejado.
[0189] 0,1g de ciclohexanona oxima, 10g de benzontrila (como solvente) e 0,1g do catalisador produzido como mencionado acima foram sequencialmente adicionados a uma frasco de 50 ml equipado com um condensador de refluxo, reagidos a 130 graus Celsius por 2h, para conduzir a reação de rearranjo Beckmann da ciclohexanona oxima. Os resultados da reação são: uma conversão de ciclohexanona oxima de 36,9%, uma seletividade para caprolactama de 77,2%. Exemplo Comparativo I-8
[0190] 50g da peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-1 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca. Então, a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0191] 0,1g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de bifenil e propileno. As condições de reação são: uma vazão de bifenil de 1,36 mol / h, uma razão molar de bifenil para propileno de 4,0, uma temperatura de reação de 250 graus Celsius. A operação continuou por 10 minutos, a conversão do bifenil foi 1,9%. A operação continuou por 2h, a conversão de bifenil diminuiu quase a 0. O catalisador foi descartado e calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração. O catalisador regenerado, sob as condições de reação mencionadas acima foi reutilizado para a reação de alquilação do bifenil e propileno, a operação continuou por 10 minutos, a conversão de bifenil foi 1,8%. Exemplo Comparativo I-9
[0192] 25g de peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-4 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 10 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0193] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 3,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 205 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 24h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 71,6%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 85,8%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 13,7%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 57,3%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 87,5%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 11,6%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 10 dias, a conversão de etileno diminuiu para 40% ou menos. O catalisador foi descartado, aparecendo como preto, calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração. O catalisador regenerado, soba as condições de reação mencionadas acima, foi reutilizado para a reação de alquilação na fase líquida do benzeno e etileno, a operação continuou por 24h, então os resultados da operação são: uma conversão de etileno de 62,4%, a atividade diminuiu dramaticamente, indicando que a atividade do catalisador falhou em ser recuperada para o mesmo nível de um catalisador puro. Exemplo Comparativo I-10
[0194] 25g de peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I-4 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 10 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0195] 0,3g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e propileno. As condições de reação são: um peso de propileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 170 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,0 MPa. A operação continuou por 30h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 74%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 87%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 12,1,%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. A operação continuou por 120h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 61%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 87,3%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 11,9%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,3%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo Comparativo I-11
[0196] 8g da peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I4 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca. Então, a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0197] 0,1g de ciclohexanona oxima, 10g de benzontrila (como solvente) e 0,1g do catalisador produzido como mencionado acima foram sequencialmente adicionados a uma frasco de 50 ml equipado com um condensador de refluxo, reagidos a 130 graus Celsius por 2h, para conduzir a reação de rearranjo Beckmann da ciclohexanona oxima. Os resultados da reação são: uma conversão de ciclohexanona oxima de 65,5%, uma seletividade para caprolactama de 79,1%. Exemplo Comparativo I-12
[0198] 8g da peneira molecular produzida no Exemplo Comparativo I4 foi pesada, e trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca. Então, a amostra seca foi comprimida (em uma pressão de 15 MPa), filtrada, o produto de 20-40 malhas foi coletado como a amostra, calcinado a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0199] 0,1g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de bifenil e propileno. As condições de reação são: uma vazão de bifenil de 1,36 mol / h, uma razão molar de bifenil para propileno de 4,0, uma temperatura de reação de 250 graus Celsius. A operação continuou por 10 minutos, a conversão do bifenil foi 4%. A operação continuou por 2h, a conversão de bifenil diminuiu quase a 0. O catalisador foi descartado e calcinado a 550 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 5h para conduzir a regeneração. O catalisador regenerado, sob as condições de reação mencionadas acima, foi reutilizado para a reação de alquilação do bifenil e propileno, a operação continuou por 10 minutos a conversão de bifenil foi 2,8%, a atividade diminuiu dramaticamente, indicando que a atividade do catalisador falhou em ser recuperada para o mesmo nível de um catalisador puro.
[0200] Os exemplos a seguir ilustram a produção de uma peneira molecular SCM-2. Exemplo II-1
[0201] 12,64g de aluminato de sódio (Al2O3 43,0% do peso, Na2O 35,0% do peso) foi primeiramente dissolvido em 362,40g de água, então agitado, foram adicionados aos modelos orgânicos: 39,68g de uma solução de hexametileneimina aquosa (com um teor de hexametileneimina de 80,0% do peso), 101,54g de diciclohexilamina, finalmente foi adicionado 240g de sol de sílica (com um teor de sílica de 40,0% do peso), em que as proporções molares entre as matérias-primas foram: sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 hexametileneimina / sílica = 0,2 diciclohexil amina / sílica = 0,35 água / sílica = 18.
[0202] O resultante foi misturado até que ficasse homogêneo, carregado em um reator inoxidável, e então colocado em agitação a 150 graus Celsius cristalizado por 4 dias, após completar a cristalização, filtrado, lavado e seco, para obter uma peneira molecular.
[0203] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-1, enquanto o padrão XRD destes como ilustrado na Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,68cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 524m2^g-1. a área de superfície específica externa foi 248m2^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 47.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 29.3. uma proporção de água / sílica do peso de 0.07. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.15. uma produção de peneira molecular de 92%. uma espessura de cristal de 5.4 nm. Tabela II-1 Exemplo II-2
[0204] 12,64g de aluminato de sódio (Al2O3 43,0% do peso, Na2O 35,0% do peso) foi primeiramente dissolvido em 362,40g de água, então agitado, foram adicionados aos modelos orgânicos: 39,68g de uma solução de hexametileneimina aquosa (com um teor de hexametileneimina de 80,0% do peso), 145,06g de diciclohexilamina, finalmente foi adicionado 240g de sol de sílica (com um teor de sílica de 40,0% do peso), em que as proporções molares entre as matérias-primas foram: sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 hexametileneimina / sílica = 0,2 diciclohexil amina / sílica = 0,50 água / sílica = 18.
[0205] O resultante foi misturado até que ficasse homogêneo, carregado em um reator inoxidável, e então colocado em agitação a 150 graus Celsius cristalizado por 108h, após completar a cristalização, filtrado, lavado e seco, para obter uma peneira molecular.
[0206] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-2, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,76cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 533m^g-1. a área de superfície específica externa foi 257m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 48.2% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 28.6. uma proporção de água / sílica do peso de 0,06, uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0,17, uma produção de peneira molecular de 82%, uma espessura de cristal de 5,1 nm. Tabela II-2 Exemplo II-3
[0207] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que a sílica / alumina = 100, NaOH / sílica = 0,20, homopiperazina / sílica = 0,35, diciclohexilamina / sílica = 0,20, água / sílica = 20, em 150 graus Celsius cristalizado por 72h.
[0208] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-3, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,88cm3g-1 o volume do microporo foi 0,13cm3g-1, a área de superfície específica total foi 583m^g-1. a área de superfície específica externa foi 313m2-g’1, a área de superfície específica externa totalizou 53.7% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 90.5. uma proporção de água / sílica do peso de 0.05. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.15. uma produção de peneira molecular de 81%. uma espessura de cristal de 5.6 nm. Tabela II-3 Exemplo II-4
[0209] O mesmo que o Exemplo II-1. exceto que a sílica / alumina = 50. NaOH / sílica = 0.07. homopiperazina / sílica = 0.33. N. N-dietil ciclohexilamina / sílica = 0.50. água / sílica = 24. em 150 graus Celsius cristalizado por 3 dias.
[0210] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-4, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,80cm3g-1 o volume do microporo foi 0,11cm3g-1, a área de superfície específica total foi 511m^g-1. a área de superfície específica externa foi 224m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 43.8% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 46.1. uma proporção de água / sílica do peso de 0.06. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.16. uma produção de peneira molecular de 85%. uma espessura de cristal de 5.1 nm. Tabela II-4 Exemplo II-5
[0211] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que a sílica / alumina = 26, KOH / sílica = 0,25, hexametileneimina / sílica = 1,0, N-metil diciclohexil amina / sílica = 0,60, água / sílica = 16, em 150 graus Celsius cristalizado por 30h.
[0212] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-5, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,66cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 501m^g-1. a área de superfície específica externa foi 232m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 46.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 26.3. uma proporção de água / sílica do peso de 0.05. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.18. uma produção de peneira molecular de 85%. uma espessura de cristal de 5.7 nm. Tabela II-5
Exemplo II-6
[0213] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,2, piperidina / sílica = 0,8, quinolina / sílica = 0,65, água / sílica = 17, em 150 graus Celsius cristalizado por 60h.
[0214] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-6, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,62cm3g-1 o volume do microporo foi 0,13cm3g-1, a área de superfície específica total foi 496m^g-1. a área de superfície específica externa foi 227m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 45.8% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 39.7. uma proporção de água / sílica do peso de 0.07. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.17. uma produção de peneira molecular de 89%. uma espessura de cristal de 5.5 nm. Tabela II-6
Exemplo II-7
[0215] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,2, hexametileneimina / sílica = 0,2, piperidina / sílica = 0,2, diciclohexilamina / sílica = 0,4, água / sílica = 19, em 150 graus Celsius cristalizado por 4 dias.
[0216] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-7, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,71cm3g-1 o volume do microporo foi 0,14cm3g-1, a área de superfície específica total foi 561m^g-1. a área de superfície específica externa foi 271m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 48.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 39.0. uma proporção de água / sílica do peso de 0.07. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.16. uma produção de peneira molecular de 88%. uma espessura de cristal de 5.5 nm. Tabela II-7
Exemplo II-8
[0217] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que a sílica / alumina = 40, KOH / sílica = 0,12, hexametileneimina / sílica = 0,23, N,N-dietil ciclohexilamina / sílica = 0,35, diciclohexilalmina / sílica = 0,05, água / sílica = 19, em 150 graus Celsius cristalizado por 80h.
[0218] Os dados do espectro XRD do produto da peneira molecular foram ilustrados na Tabela II-8, enquanto o padrão XRD destes é similar à Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,75cm3g-1 o volume do microporo foi 0,12cm3g-1, a área de superfície específica total foi 518m^g-1. a área de superfície específica externa foi 240m^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 46.3% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 40.4. uma proporção de água / sílica do peso de 0.06. uma proporção de modelo orgânico / sílica do peso de 0.15. uma produção de peneira molecular de 81%. uma espessura de cristal de 5.3 nm. Tabela II-8
Exemplo II-9
[0219] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo II-1 foi pesada, aquecida em 550 graus Celsius sob a atmosfera de oxigênio por 5h, então trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φ1,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado...
[0220] 1,0g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 3,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 2,0, uma temperatura de reação de 205 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 4 dias, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 98%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 90,6%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 9,0%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,2%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo II-10
[0221] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo II-2 foi pesada, aquecida em 550 graus Celsius sob a atmosfera de oxigênio por 5h, então trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0222] 1,0g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e etileno. As condições de reação são: um peso de etileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para etileno de 3,0, uma temperatura de reação de 195 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,5 MPa. A operação continuou por 5 dias, então os resultados da reação são: uma conversão de etileno de 98%, uma seletividade por peso de etilbenzeno de 93,6%, uma seletividade por peso para dietilbenzeno de 5,9%, uma seletividade do peso para trietilbenzeno de 0,1%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo II-11
[0223] 50g de peneira molecular produzida no Exemplo II-1 foi pesada, aquecida em 550 graus Celsius sob a atmosfera de oxigênio por 5h, então trocada com uma solução de nitrato de amônio tendo uma concentração de 1mol / L por 4 vezes, filtrada, e seca, então misturada cuidadosamente com 20 g de alumina, então foi adicionado a 5% de peso de ácido nítrico, massageado, extrudado em uma barra de Φl,6x2mm, então seca a 120 graus Celsius, calcinada a 520 graus Celsius sob a atmosfera do ar por 6h, produzida no catalisador desejado.
[0224] 1,0g do catalisador produzido como mencionado foi pesado e carregado em um reator de leito fixo, então introduzida uma mistura de benzeno e propileno. As condições de reação são: um peso de propileno em velocidade espaçada por hora de 5,0h-1, uma razão molar de benzeno para propileno de 3,0, uma temperatura de reação de 170 graus Celsius, uma pressão de reação de 3,0 MPa. A operação continuou por 48h, então os resultados da reação são: uma conversão de propileno de 97%, uma seletividade do peso para isopropilbenzeno de 85%, uma seletividade do peso para diisopropilbenzeno de 14,3%, uma seletividade do peso para triisopropilbenzeno de 0,4%, com o restante sendo subprodutos. Exemplo Comparativo II-1
[0225] Uma peneira molecular MCM-22 foi produzida da mesma maneira como o Exemplo 1 do documento de patente US4954325. Os dados do espectro XRD da peneira molecular MCM-22 produzida foram como ilustrados na Tabela II-9, enquanto o padrão XRD destes como ilustrado na Figura 2. Uma medida da peneira molecular MCM-22 revelou que, o volume do poro total foi 0,46cm3g-1 o volume do microporo foi 0,18cm3g’1, a área de superfície específica total foi 485m2^g-1, a área de superfície específica externa foi 120m2^g-1, a área de superfície específica externa totalizou 24,7% da área da superfície específica total, a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 29,1. Tabela II-9 Exemplo Comparativo II-2
[0226] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que o modelo foi um único tipo de modelo: piperidina. sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,15 piperidina / sílica = 0,2 água / sílica = 18.
[0227] Os dados do espectro XRD da peneira molecular produzida foram como ilustrados na Tabela II-10, enquanto o padrão XRD destes é totalmente diferente da Figura 2. Uma medida do produto da peneira molecular revelou que, o volume do poro total foi 0,13cm3g-1 o volume do microporo foi 0,10cm3g-1, a área de superfície específica total foi 285m2^g-1. a área de superfície específica externa foi 31m2^g-1. a área de superfície específica externa totalizou 10.9% da área da superfície específica total. a composição foi: uma proporção de sílica / alumina por molar de 28.1. Tabela II-10
Exemplo Comparativo II-3
[0228] O mesmo que o Exemplo II-1, exceto que o modelo foi um único tipo de modelo: diciclohexilamina. sílica / alumina = 30 NaOH / sílica = 0,09 diciclohexil amina / sílica = 0,35 água / sílica = 18.
[0229] No padrão XRD do produto obtido, não foi observado nenhum pico de difração óbvio. Enquanto as realizações particulares da presente invenção foram ilustradas e descritas, deve ser óbvio para os técnicos o assunto que várias outras mudanças e modificações podem ser realizadas sem se afastar do espírito e escopo da invenção. É, portanto, pretendido cobrir nas reivindicações anexas todas tais mudanças e modificações que estão dentro do escopo da presente invenção.
Claims (23)
1. PENEIRA MOLECULAR, caracterizada por compreender uma composição química empírica como ilustrado pela fórmula “um primeiro óxido - um segundo óxido”, em que a proporção molar do primeiro óxido para o segundo oxido ser na faixa de 20 a 2000, o primeiro óxido ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de sílica e óxido germânico, o segundo óxido ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, e a peneira molecular tem um padrão de difração de raios X como ilustrado substancialmente na tabela a seguir:
2. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela proporção molar do primeiro óxido para o segundo oxido ser na faixa de 25 a 200, o primeiro óxido ser sílica e o segundo óxido ser alumina.
4. PENEIRA MOLECULAR, caracterizada por compreender uma composição química empírica como ilustrado pela fórmula “um primeiro óxido - um segundo óxido” ou a fórmula “um primeiro óxido - um segundo óxido - um modelo orgânico - água”, em que a proporção molar do primeiro óxido para o segundo oxido ser na faixa de 20 a 2000, a proporção de peso do modelo orgânico para o primeiro óxido ser na faixa de 0,03 a 0,38, a proporção de peso de água para o primeiro óxido ser na faixa de 0 a 0,15, o primeiro óxido ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de sílica e óxido germânico, o segundo óxido ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de alumina, óxido de boro, óxido de ferro, óxido de gálio, óxido de titânio, óxidos de terras raras, óxido de índio e óxido de vanádio, e a peneira molecular tem um padrão de difração de raios X como ilustrado substancialmente na tabela a seguir:
5. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pela proporção molar do primeiro óxido para o segundo oxido ser na faixa de 25 a 200, a proporção de peso do modelo orgânico para o primeiro óxido ser na faixa de 0,07 a 0,27, a proporção de peso de água para o primeiro óxido ser na faixa de 0,02 a 0,11, o primeiro óxido ser sílica e o segundo óxido ser alumina.
7. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizada pelo volume do poro total (por meio do método BET) não ser menos que 0,5cm3/g, a área de superfície específica total (por meio do método BET) não ser menos que 450m2/g, a área da superfície específica externa (por meio do método BET) não ser menos que 185m2/g, e a área de superfície específica externa não ser menos que 40% da área de superfície específica total.
8. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo volume do poro total (por meio do método BET) não ser menos que a faixa de 0,55 a 0,90cm3/g, a área de superfície específica total (por meio do método BET) não ser menos que a faixa de 480 a 680m2/g, a área da superfície específica externa (por meio do método BET) não ser menos que a faixa de 200 a 400m2/g e a área de superfície específica externa não ser menos que a faixa de 45 a 65% da área de superfície específica total.
9. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizada por compreender uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 80% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM).
10. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 85% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM).
11. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por compreender uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 90% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM).
12. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 95% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM).
13. PENEIRA MOLECULAR, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por compreender uma estrutura de armação topológica MWW, em que pelo menos 99% de todos os cristais desta são cristais de floco tendo uma espessura de cerca de 5 nm (por meio do método TEM). 14. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA PENEIRA MOLECULAR, caracterizado por incluir uma etapa de condições sob cristalização, contatando uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, uma fonte alcalina, um modelo orgânico, uma fonte de alógeno opcional e água, para obter uma peneira molecular, e opcionalmente, uma etapa de calcinação da peneira molecular obtida, em que o modelo orgânico é a combinação de um primeiro modelo orgânico e um segundo modelo orgânico, a razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico ser na faixa de 0,1 a
14. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA PENEIRA MOLECULAR, caracterizado por incluir uma etapa de condições sob cristalização, contatando uma primeira fonte de óxido, uma segunda fonte de óxido, uma fonte alcalina, um modelo orgânico, uma fonte de alógeno opcional e água, para obter uma peneira molecular, e opcionalmente, uma etapa de calcinação da peneira molecular obtida, em que o modelo orgânico é a combinação de um primeiro modelo orgânico e um segundo modelo orgânico, a razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico ser na faixa de 0,1 a 5,0, a razão molar entre a primeira fonte de óxido (calculada como o primeiro óxido) e a segunda fonte de óxido (calculada como segundo óxido) ser 1: (0,005-0,04), o primeiro modelo orgânico ser um ou mais composto monocíclico saturado cujo esqueleto do anel é feito de x (com o número de n) (com o número de m), em que R1 e R2 pode cada um independentemente ser selecionado dentre o grupo consistindo de hidrogênio e metil, R3 representa hidrogênio, o valor numérico n representa um número inteiro de 5 a 8, o valor numérico m representa um número inteiro de 1 ou 2, o segundo modelo orgânico ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de uma aza-areno e um composto representado pela formula a seguir (I), na fórmula (I), R4, R5 e R6 podem ser idênticos ou diferentes um do outro, cada independentemente selecionado a partir do grupo consistindo de hidrogênio, um C1-12 aquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico, com a condição que (1) no máximo um de R4, R5 e R6 represente hidrogênio, e (2) pelo menos um de R4, R5 e R6 seja C5-12 cicloalquil monocíclico, o aza-areno é um ou mais de um C6-20 monoaza, diaza ou triaza areno em cada átomo de nitrogênio que constitui o esqueleto do anel, opcionalmente existe um substituto selecionado do grupo composto por um C1-12 alquil linear ou ramificado, um C2-12 alquenil linear ou ramificado, um C5-12 cicloalquil monocíclico, um C5-12 cicloalquenil monocíclico e um C6-20 aril.
15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico ser na faixa de 0,3 a 3,5.
16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pela razão molar do primeiro modelo orgânico para o segundo modelo orgânico ser na faixa de 0,4 a 1,5.
17. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela razão molar entre a primeira fonte de óxido (calculada como o primeiro óxido), a segunda fonte de oxido (calculada como o segundo óxido), a fonte alcalina, o modelo orgânico, a fonte de halogênio e água ser de 1 : (0,005-0,04) : (0,050,2) : (0,2-1,0) : (0-0,3) : (10-40), as condições de cristalização incluir: uma temperatura de cristalização na faixa de 140 a 180 °C, uma duração de cristalização entre 1 a 6 dias, e as condições de calcinação incluir: uma temperatura de calcinação na faixa de 300 a 800°C e uma duração de calcinação entre 1 a 10h.
18. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelas condições de cristalização incluir: uma temperatura de cristalização na faixa de 145 a 170°C, uma duração de cristalização entre 2 a 5 dias, e as condições de calcinação incluir: uma temperatura de calcinação na faixa de 400 a 650°C e uma duração de calcinação entre 3 a 6h.
19. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo primeiro modelo orgânico ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de hexametilenogeneimina (tendo uma proporção C/N de 6), piperidina (tendo uma proporção C/N de 5), 2-metilpiperidina (tendo uma proporção C/N de 5) e homopiperazina (tendo uma proporção C/N de 2,5).
20. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo composto representado pela fórmula (I) ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de N,N-dietil ciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 10), diciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 12) e N-metil ciclohexilamina (tendo uma proporção C/N de 13).
21. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo aza-areno ser selecionado dentre um ou mais do grupo consistindo de quinolina (tendo uma proporção C/N de 9), quinolina N-fenil (tendo uma proporção C/N de 15), piridina N-ciclohexil (tendo uma proporção C/N de 11) e 6-metilquinolina (tendo uma proporção C/N de 9).
22. COMPOSIÇÃO DE PENEIRA MOLECULAR, caracterizada por compreender a peneira molecular de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-13 ou a peneira molecular produzida em linha com o processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14-21, e um ligante.
23. USO DA PENEIRA MOLECULAR, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-13, caracterizado pela peneira molecular ser produzida em linha com o processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14-21 ou a composição da peneira molecular de acordo com a reivindicação 22 como um adsorvente, uma catalisador de alquilação, um catalisador de hidratação de olefina, um catalisador de hidrocraqueamento ou um catalisador de isomerização da olefina.
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