CZ308123B6 - Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 - Google Patents

Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 Download PDF

Info

Publication number
CZ308123B6
CZ308123B6 CZ2018-302A CZ2018302A CZ308123B6 CZ 308123 B6 CZ308123 B6 CZ 308123B6 CZ 2018302 A CZ2018302 A CZ 2018302A CZ 308123 B6 CZ308123 B6 CZ 308123B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
parts
zeolite zsm
dealuminated zeolite
dealuminated
Prior art date
Application number
CZ2018-302A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2018302A3 (cs
Inventor
Věnceslava TOKAROVÁ
Stanislava Stiborová
Pavel Bělecký
Original Assignee
Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. filed Critical Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Priority to CZ2018-302A priority Critical patent/CZ2018302A3/cs
Publication of CZ308123B6 publication Critical patent/CZ308123B6/cs
Publication of CZ2018302A3 publication Critical patent/CZ2018302A3/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 spočívá v tom, že k 30 až 40 hmotnostním dílům práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího tetrapropylamoniové kationty se přidá 15 až 25 hmotnostních dílů tetraethylorthosilikátu, 6 až 9 hmotnostních dílů alespoň jedné složky obsahující oleylovou skupinu a 2 až 8 hmotnostních dílů polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 400 g/mol. Výsledná směs se protlačuje přes matrici s otvory o velikosti 2 až 3 mm. Vzniklé extrudáty se vysuší při teplotě 90 až 110 °C a poté kalcinují v proudu vzduchu při teplotě 520 až 540 °C po dobu 8 až 10 hodin. Složkou obsahující oleylovou skupinu může být kyselina olejová nebo rostlinný olej.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 použitelného v reakcích, kde je výhodná řízená kyselost katalyzátoru.
Dosavadní stav techniky
Dealuminované zeolity, u kterých byla po předchozí syntéze část AI atomů ze struktury odstraněna za účelem snížení počtu kyselých center, nacházejí uplatnění v řadě katalytických procesů. Vedle masově používaného dealuminovaného zeolitu Y, u něhož dealuminace zvyšuje hydrotermální stabilitu, se uplatňuje také částečně dealuminovaný zeolit ZSM-5, u něhož řízená dealuminace umožňuje řízenou kyselost, která je výhodná v řadě katalytických procesů. V průmyslovém měřítku však musí být zeolit použit nikoliv ve formě prášku, ale tvarovaný a prachu prostý. Řízená kyselost jako žádoucí vlastnost finálního katalyzátoru znemožňuje použití jakýchkoliv pojiv i dalších přídavných látek obsahujících AI i kationty alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin v tvarovací hmotě.
Záleží také na tom, jakým způsobem byl práškový zeolit ZSM-5 dealuminován a v jakém stavu před dealuminací byl. Zeolit ZSM-5 se běžně vyrábí za přítomnosti značného množství tetrapropylamoniových kationtů (dále též TPA+) v reakční směsi při hydrotermální krystalizaci zeolitu. Tyto TPA+ kationty jsou během hydrotermální krystalizace zabudovány uvnitř struktury a lze je odstranit následnou kalcinací promytého a vysušeného zeolitu. Zeolit ZSM-5 lze dealuminovat též až po kalcinací, pro adjustaci řízené kyselosti je však výhodné dealuminovat pouze vysušený práškový zeolit, neboť v takových případech dealuminace probíhá pouze částečně, a to zejména na povrchu, neboť póry zeolitu jsou přinejmenším zčásti blokovány TPA+ kationty. Důsledkem dealuminace je pak přinejmenším částečný rozpad sekundárních částic (aglomerátů) zeolitického prášku, což spolu s přítomností TPA+ kationtů, které se do značné míry chovají jako povrchově aktivní látky, vede ktixotropii, která způsobuje problematické chování zejména v hydrofilním prostředí. Za těchto okolností není snadné připravit z práškového zeolitu ZSM-5 obsahujícího TPA+ kationty extrudáty vhodné pro průmyslové aplikace. Je ovšem možné TPA+ kationty odstranit kalcinací ještě před tvarováním, ale technologicky mnohem výhodnější je nejprve připravit extrudáty a ty pak kalcinovat, neboť konečná kalcinace extrudátů se musí provádět v každém případě už kvůli odstranění vody přítomné v pórech, která zůstává v extrudátech po pouhém vysušení přítomna. Proto je výhodné kalcinovat až finální extrudovaný katalyzátor, což vede k nutnosti vyrovnat se s tixotropií zeolitického prášku při omezujících podmínkách daných požadovanou řízenou kyselostí, kterým vyhovuje pouze alkálií prosté křemičité pojivo. Například prášková silika je možným pojivém, pro tvarování i finální vlastnosti je však výhodnější kapalný zdroj S1O2 vzhledem k mnohem menším částicím pojivá a tím i mnohem lepší homogenitě katalyzátoru. To vede z prvního pohledu k volbě křemičitého sólu, ale tento sol jednak obsahuje alkálie, hlavně však hydrofilita křemičitého sólu nijak nepotlačuje tixotropií, což velmi ztěžuje tvarování. Důležitou úlohou při tvarování dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího TPA+ kationty je proto nalezení vhodného pojivá i dalších přísad tak, aby se tvarovací hmota nechovala tixotropně a její vlastnosti umožnily protlačování extrudátů přes matrici.
Obecně vzato, postupy přípravy dealuminovaných zeolitických katalyzátorů ZSM-5 pro průmyslové procesy se patentové literatuře příliš nevyskytují. Použití dealuminovaného ZSM-5 je uvedeno ve způsobu syntézy diizopropylaminu z roku 2014 [CN 103772204 A, Xu Tong, AI Mobin, Qiao Kai, Li Yuancheng, Yuan Yi], v němž se uvádí jako katalyzátor zeolit ZSM-5 převedený iontovou výměnou do draselné formy po předchozí dealuminaci a desilikaci, avšak tento katalyzátor není nikterak tvarován, takže jeho použití v průmyslovém procesu je tímto
- 1 CZ 308123 B6 značně omezeno.
Korejský dokument z roku 2003 [KR 20030047252 A, Yoon Yeong Gi] popisuje katalytickou jednotku pro snížení uhlovodíkových emisí, v níž se rovněž vyskytuje dealuminovaný ZSM-5, avšak v tomto katalyzátoru je rovněž přítomna aktivovaná alumina, což je nevýhodné, pokud je třeba řízená kyselost katalyzátoru.
Dealuminovaný ZSM-5 v tvarované formě je použit také pro dealkylaci alkyaromátů. Jako pojivo pro jeho tvarování je použita silika buď v práškové formě, jako gelovitá sraženina či gel nebo jako křemičitý sol [WO 2018065474 AI, Li Hong-Xin, Sabater Pujadas Gisela, Van Vengchel Ingrid, Yanson Yuriy].
Všechny výše uvedené postupy mají nějakou nevýhodu. Buď neřeší tvarování zeolitického prášku, neboje v katalyzátoru přítomna alumina, případně, pokud je jako pojivo použita silika, je buď prášková, což vede k menší homogenitě tvarovací hmoty, nebo je ve formě gelu či křemičitého sólu, což díky hydrofilitě vede k tixotropii, pokud jsou v dealuminovaném zeolitu ZSM-5 přítomny TPA+ kationty.
Výše uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5, charakterizovaný tím, že k 30 až 40 hmotnostním dílům práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího tetrapropylamoniové kationty se přidá 15 až 25 hmotnostních dílů tetraethylorthosilikátu, 6 až 9 hmotnostních dílů alespoň jedné složky obsahující oleylovou skupinu a 2 až 8 hmotnostních dílů polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 400 g/mol, výsledná směs se protlačuje přes matrici s otvory o velikosti 2 až 3 mm, vzniklé extrudáty se vysuší při teplotě 90 až 110 °C a poté kalcinují v proudu vzduchu při teplotě 520 až 540 °C po dobu 8 až 10 hodin.
Výhodný způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5, charakterizovaný tím, že složkou obsahující oleylovou skupinu je kyselina olejová.
Další výhodný způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5, charakterizovaný tím, že složkou obsahující oleylovou skupinu je rostlinný olej.
Podstata způsobu výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 podle vynálezu je založena na takovém složení tvarovací směsi, které potlačuje tixotropní chování práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího tetrapropylamoniové kationty, a přitom dodává tvarovací směsi potřebnou tekutost nezávisle na stavu klidu či pohybu hmoty při dostatečné plasticitě, která umožňuje rotaci ve šneku extrudéru, avšak bez problematické lepivosti. Tyto vlastnosti jsou dosaženy současným použitím kapalného, avšak zcela bezvodého zdroje siliky (tetraethylorthosilikátu), bezvodé povrchově aktivní látky (olejové nebo oleylovou skupinu obsahující složky) a kapalného polyethylenglykolu dodávajícího tvarovací směsi plasticitu. Kapalné, avšak zcela bezvodé složky tvarovací směsi také umožňují prodloužit dobu zpracovatelnosti tvarovací směsi, neboť vzhledem k nepřítomnosti vody nedochází k rychlé hydrolýze tetraethylorthosilikátu, která by vedla ke ztrátě tekutosti tvarovací směsi.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
-2 CZ 308123 B6
Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 obsahujícího TPA+ kationty
V misce bylo pečlivě smícháno a zahněteno 40 g práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5, 22 g tetraethylorthosilikátu (dále též TEOS), 7 g kyseliny olejové a 7 g polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 400 g/mol (dále též PEG 400). Výsledná směs byla protlačena přes matrici s kruhovými otvory o průměru 2 mm. Vzniklé extrudáty byly vysušeny při teplotě 105 °C a poté kalcinovány v peci v proudu vzduchu o rychlosti 3 1/min na misce s nárůstem teploty 0,6 °C/min na teplotu 540 °C s prodlevou 8 h.
Příklad 2
Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 obsahujícího TPA+ kationty s pozměněnými poměry některých složek tvarovací směsi oproti příkladu 1
V misce bylo pečlivě smícháno a zahněteno 30 g práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5, 16,5 g TEOS, 9 g rostlinného oleje a 2,625 g PEG 400. Výsledná směs byla protlačena přes matrici s kruhovými otvory o průměru 3 mm. Vzniklé extrudáty byly vysušeny při teplotě 95 °C a poté kalcinovány v peci v proudu vzduchu o rychlosti 3 1/min na misce s nárůstem teploty 0,5 °C/min na teplotu 520 °C s prodlevou 10 h.
Příklad 3
Srovnávací příklad přípravy tvarovaného dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího TPA+ kationty za použití vodného křemičitého sólu
V misce bylo pečlivě smícháno a zahněteno 40 g práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5, 22 g křemičitého sólu obsahujícího 30 % hmotn. SiCE stabilizovaného amoniakem, 8 g 2% vodného roztoku cetyltrimethylamoniumbromidu a 2 g PEG 400. Takto připravená směs byla ale příliš tekutá a po protlačení přes matrici s kruhovými otvory o průměru 3 mm nevnikly extrudáty, ale vytekla tekutá jednolitá hmota. Po přidání 2,5 g práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5 k této směsi se tekutost tvarovací hmoty znatelně snížila, avšak hmota se chovala tixotropně, což znamenalo, že v klidu byla téměř netekutá, ale jakýmkoliv mícháním či otáčivým pohybem ve šneku extrudéru ztekutěla natolik, že opět extrudáty nevznikly. Nakonec bylo k hmotě uvedeného složení znovu přidáno 2,5 g prášku dealuminovaného zeolitu ZSM-5, ale směs se stala hrudkovitou a netvarovatelnou.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 je průmyslově využitelný při výrobě katalyzátoru použitelného v reakcích, kde je výhodná řízená kyselost katalyzátoru.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5, vyznačující se tím, že k 30 až 40 hmotnostním dílům práškového dealuminovaného zeolitu ZSM-5 obsahujícího tetrapropylamoniové kationty se přidá 15 až 25 hmotnostních dílů tetraethylorthosilikátu, 6 až 9 hmotnostních dílů alespoň jedné složky obsahující oleylovou skupinu a
2 až 8 hmotnostních dílů polyethylenglykolu o molekulové hmotnosti 400 g/mol,
-3 CZ 308123 B6 výsledná směs se protlačuje přes matrici s otvory o velikosti 2 až 3 mm, vzniklé extrudáty se vysuší při teplotě 90 až 110 °C a poté kalcinují v proudu vzduchu při teplotě 520 až 540 °C po dobu 8 až 10 hodin.
5 2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že složkou obsahující oleylovou skupinu je kyselina olejová.
3. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že složkou obsahující oleylovou skupinu je rostlinný olej.
CZ2018-302A 2018-06-22 2018-06-22 Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5 CZ2018302A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-302A CZ2018302A3 (cs) 2018-06-22 2018-06-22 Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-302A CZ2018302A3 (cs) 2018-06-22 2018-06-22 Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308123B6 true CZ308123B6 (cs) 2020-01-15
CZ2018302A3 CZ2018302A3 (cs) 2020-01-15

Family

ID=69140722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-302A CZ2018302A3 (cs) 2018-06-22 2018-06-22 Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2018302A3 (cs)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741906A (en) * 1996-11-15 1998-04-21 Air Products And Chemicals, Inc. Production of triethylenediamine using surface acidity deactivated zeolite catalysts
CZ298836B6 (cs) * 2004-04-15 2008-02-20 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Zeolitový katalyzátor struktury ZSM-5 pro selektivní krakování alkenu a zpusob jeho výroby
CN102658195A (zh) * 2012-05-02 2012-09-12 浙江师范大学 一种直接催化分解氧化亚氮催化剂的制备方法
CN103772204A (zh) * 2012-10-24 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种二异丙胺的合成方法
WO2018065474A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Alkylaromatic conversion catalyst

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741906A (en) * 1996-11-15 1998-04-21 Air Products And Chemicals, Inc. Production of triethylenediamine using surface acidity deactivated zeolite catalysts
CZ298836B6 (cs) * 2004-04-15 2008-02-20 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Zeolitový katalyzátor struktury ZSM-5 pro selektivní krakování alkenu a zpusob jeho výroby
CN102658195A (zh) * 2012-05-02 2012-09-12 浙江师范大学 一种直接催化分解氧化亚氮催化剂的制备方法
CN103772204A (zh) * 2012-10-24 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种二异丙胺的合成方法
WO2018065474A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Alkylaromatic conversion catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2018302A3 (cs) 2020-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3329627A (en) Synthetic zeolites
JPS6125652B2 (cs)
CN101827786A (zh) 具有受控孔隙度的地聚合物的制备方法、所得的地聚合物及其各种应用
US20070224113A1 (en) Process for Preparing Nano Size Zeolites
US7141232B2 (en) Preparation of molecular sieves involving spray drying
CN101745365A (zh) 高吸附性能13x分子筛的制备方法
CZ308123B6 (cs) Způsob výroby tvarovaného katalyzátoru s dealuminovaným zeolitem ZSM-5
EP0226195B1 (en) Process for preparation of synthetic faujasite molded body
US8529868B2 (en) ITQ-40, new crystalline microporous material
KR102136575B1 (ko) 식물성 왁스를 포함하는 주조용 무기 바인더와 그 제조방법
CN108430924A (zh) 无粘结剂沸石吸附剂和制造无粘结剂沸石吸附剂的方法
JP2555627B2 (ja) 合成ゼオライト成形体の製造方法
WO2014046696A1 (en) Method of forming zeolite shaped body with silica binder
JP7391021B2 (ja) 脂肪族有機化合物のアルキル化の方法
CN1306997C (zh) 一种氧化硅-氧化铝及其制备方法
RU2283279C1 (ru) Способ получения гранулированных синтетических цеолитов
JPS6121910A (ja) 高強度合成モルデナイト成形体の製造方法
JPH02149417A (ja) フォージャサイト型ゼオライト小球体の製造方法
CZ2015755A3 (cs) Způsob výroby zeolitové pěny
CZ303889B6 (cs) Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu
CZ302624B6 (cs) Zpusob výroby zeolitu Beta ze sušeného polotovaru
RU2553876C1 (ru) Способ получения высокомодульного фожазита без связующих веществ
JPS6121908A (ja) 高シリカ合成モルデナイト成形体
KR20090094028A (ko) 초소형 결정 mtt분자체의 제조방법
RU2568219C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО БЕЗ СВЯЗУЮЩЕГО ЦЕОЛИТА ТИПА NaY ВЫСОКОЙ ФАЗОВОЙ ЧИСТОТЫ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230622