DD281172A5 - ZEOLITHIC CATALYST AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

ZEOLITHIC CATALYST AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF Download PDF

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DD281172A5
DD281172A5 DD31407888A DD31407888A DD281172A5 DD 281172 A5 DD281172 A5 DD 281172A5 DD 31407888 A DD31407888 A DD 31407888A DD 31407888 A DD31407888 A DD 31407888A DD 281172 A5 DD281172 A5 DD 281172A5
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alkanol
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Barbara Fahlke
Ursula Hahn
Wolfgang Wieker
Otto Rademacher
Hermann Scheler
Andreas Martin
Bernhard Luecke
Hartmut Tschritter
Wolfgang Roscher
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen zeolithischen Katalysator und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft einen zeolithischen Katalysator mit definierter Hohlraumstruktur, der sich zur Herstellung niederer Olefine aus Methanol und Kohlenwasserstoffen eignet. Der Katalysator ist durch seine homogene Verteilung in der zeolithischen Raumnetzstruktur gekennzeichnet bei einem Al:Si-Verhaeltnis von 1:25 bis 1:250 und einem Fe:Si-Verhaeltnis von 1:25 bis 1:250. Die Herstellung erfolgt durch Vermischen eines saeureloeslichen Fe-Salzes und eines saeureloeslichen Al-Salzes, Zugabe von Saeure und Zugabe eines loeslichen Natriumsilicates bis zum Erreichen von p H 9 bis 10, Versetzen mit einer stickstoffhaltigen Ammonium-Verbindung, die Alkanolgruppen aufweist, Bewegen des Gemisches unter Eigendruck ueber 12 bis 40 Stunden und anschlieszendes Aufarbeiten in bekannter Weise.{Zeolith; Katalysator; Olefinherstellung; eisenhaltiger Katalysator; aluminiumhaltiger Katalysator; Templat-Mittel; Alkanolammoniumverbindungen}The invention includes a zeolitic catalyst and a process for its preparation. The invention relates to a zeolitic catalyst having a defined void structure which is suitable for the preparation of lower olefins from methanol and hydrocarbons. The catalyst is characterized by its homogeneous distribution in the zeolitic spatial network structure at an Al: Si ratio of 1:25 to 1: 250 and a Fe: Si ratio of 1:25 to 1: 250. The preparation is made by mixing an acidic Fe salt and an acidic Al salt, adding acid and adding a soluble sodium silicate until reaching p H 9 to 10, adding a nitrogen-containing ammonium compound having alkanol groups, agitating the mixture under autogenous pressure for 12 to 40 hours and subsequent work-up in a known manner {zeolite; Catalyst; olefin production; iron-containing catalyst; aluminum-containing catalyst; Templating agent; Alkanolammoniumverbindungen}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Eisenhaltige zeolithische Katalysatoren sind z. B. aus DD 232 841 und auch aus J. cat. 98; (1986) 491 und aus Zeolithes β (1986) 253 bekannt. In d .i Raumnetzstrukturen dieser Verbindungen wird angestrebt, die als acido Zentren angesehenen AIO4-Tetraedor durch FeO4-1 dtraeder möglichst vollständig zu ersetzen. Oerartige Fe-haltige Substanzen katalysieren z. B. die Synthese von olefinischen Kohlenwasserstoffgemischen aus niedermolekularen Alkoholen. Sie zeigen gegenüber entsprechenden Alhaltigen Verbindungen eine erhöhte katalytische Wirksamkeit. Nachteilig beim Einsatz dieser Katalysatoren für die Herstellung von olefinischen Kohlenwasserstoffgemischen und die gleichzeitige pyrolytische Spaltung höhermolekularer Kohlenwasserstoffe wirkt sich die zu kleine Spaltaktivität aus, die weit unter der von Al-haltigen Katalysatoren mit Raumnetzstruktur liegt. In DD 232063 sind zwar derartige Fe-haltige Verbindungen vom Mordenittyp beschrieben, die neben Fe- auch Anteile an AIAtomen enthalten können. Diese Katalysatoren vom Mordenittyp sind aber für die oben beschriebene gemeinsame Wandlung von Methanol und Kohlenwasserstoffen auf Grund ihrer zu geringen thermischen Beständigkeit ungeeignet. Bei den in DD 232841A1 und DD 218078A5 und J. of. Catalysis 100 (1986) 556 beschriebenen Synthesen von Fe bzw. Al enthaltenden ZSM-S Molsieben werden als strukturdirigierende Templatverbindungen ausschließlich Tetraalkylammoniumvorwiegend Tetrapropylammonium-Verbindungen eingesetzt.Ferrous zeolitic catalysts are z. B. from DD 232 841 and also from J. cat. 98; (1986) 491 and from Zeolithes β (1986) 253. In d .i spatial network structures of these compounds, the goal is to replace as fully as possible acido centers AIO 4 -Tetraedor by FeO 4 -1 dtraeder. Oerartige Fe-containing substances catalyze z. B. the synthesis of olefinic hydrocarbon mixtures of low molecular weight alcohols. They show an increased catalytic activity over corresponding Al-containing compounds. A disadvantage of the use of these catalysts for the production of olefinic hydrocarbon mixtures and the simultaneous pyrolytic cleavage of relatively high molecular weight hydrocarbons, the excessively low cleavage activity, which is far below that of Al-containing catalysts with spatial network structure. Although such Fe-containing compounds of the mordenite type are described in DD 232063, which in addition to Fe may also contain portions of AIAtomen. However, these mordenite-type catalysts are unsuitable for the above-described co-transformation of methanol and hydrocarbons due to their too low thermal resistance. In DD 232841A1 and DD 218078A5 and J. of. Catalysis 100 (1986) 556 described syntheses of Fe or Al-containing ZSM-S molecular sieves are used as structure-directing template compounds exclusively tetraalkylammonium predominantly tetrapropylammonium compounds.

Der Einsatz dieser Verbindungen ist jedoch nachteilig, da ihre Herstellung und speziell die der Tetrapropylamrr oniumverbindung sehr aufwendig ist und daher die Ökonomie der Herstellung derartiger Katalysatoren stark negativ beeinflußt.However, the use of these compounds is disadvantageous because their preparation and especially the Tetrapropylamrr oniumverbindung is very expensive and therefore has a strong negative impact on the economics of the preparation of such catalysts.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, auf wirtschaftliche Weise hochwirksame und beständige Katalysatoren für die gemeinsame Wandlung von Methanol und Kohlenwasserstoffen bereitzustellen.It is an object of the invention to economically provide highly effective and stable catalysts for the co-transformation of methanol and hydrocarbons.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen zeolithischen Katalysator mit definierter Hohlraumstruktur sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen.The invention has for its object to provide a new zeolitic catalyst with a defined cavity structure and a method for its preparation.

Der erfindungsgemäße zeolithische Katalysator mit definierter Hohlraumstruktur weistThe zeolitic catalyst according to the invention with a defined cavity structure has

ein AI:Si-Verhältnis von 1:25 bis 1:250 und ein Fe-Si-Verhältnis von 1:25 bis 1:250an Al: Si ratio of 1:25 to 1: 250 and an Fe-Si ratio of 1:25 to 1: 250

auf, wobei das Aluminium und das Eisen tetraedrisch in homogener Verteilung in die zeolithische Raumnetzstruktur vom ZSM-5-Typ eingebunden sind.in which the aluminum and the iron are integrated tetrahedrally in homogeneous distribution in the ZSM-5 type zeolitic spatial network structure.

Ein solcher Katalysator mit homogener Al- und Fe-Verteilung zoigt bei der Wandlung von Methanol und Kohlenwasserstoffen eine erhöhte katalytischo Wirksamkeit und ergibt im Vergleich zu den bekannten Al-haltigen Katalysatoren mit Raumnetzstruktur vom ZSM-5-Typ höhere C2-C4-AuSbBUtOn.Such a catalyst having a homogeneous distribution of Al and Fe increases increased catalytic activity in the conversion of methanol and hydrocarbons and gives higher C 2 -C 4 -AuSbBuTOn compared to the known ZSM-5 type Al-containing catalysts having a space network structure ,

Der neue Katalysator zeichnet sich sowohl durch eine hohe katalytische Aktivität bei dor Methanol- als auch in der Kohlenwasserstoffwandlung aus.The new catalyst is characterized by both high catalytic activity in methanol and hydrocarbon conversion.

Vorzugsweise beträgt das AhSi-Verhältnis 1:55 bis 1:250, insbesondere 1:55 bis 1:100 und das Fe:Si-Verhältnis 1:55 bis 1:250, insbesondere 1:55 bis 1:100.The AhSi ratio is preferably from 1:55 to 1: 250, in particular from 1:55 to 1: 100, and the Fe: Si ratio from 1:55 to 1: 250, in particular from 1:55 to 1: 100.

Ein weiterer bevorzugter Bereich für das AI:Si-Verhältnis bsträgt 1:40 bis 1:250, insbesondere 1:40 bis 1:100 und f-'Jr das Fe:Si-Verhältnis 1:70 bis 1:250, insbesondere 1:70 bis 1:150. In den Vorzugsbereichen werden besonders günstige katalytischo Wirkungen und eine hohe Beständigkeit erhalten.Another preferred range for the Al: Si ratio is 1:40 to 1: 250, in particular 1:40 to 1: 100, and for the Fe: Si ratio 1:70 to 1: 250, in particular 1: 70 to 1: 150. In the preferred ranges particularly favorable catalytic effects and a high resistance are obtained.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dos zeolithischen Katalysators mit definierter Hohlraumstruktur. Das Verfahren besteht darin, daß man ein in Säuren lösliches Eisensalz und ein in Säuren lösliches Aluminiumsalz in wäßriger Lösung miteinander vermischt, das Gemisch mit soviel Säure verrsetzt, daß nach Zugabo von löslichem Natriumsilicat oin pH-Wort zwischen 9 und 10 eingestellt wird, das entstandene Gel unter mischenden Bedingungen mit einer stickstoffhaltigen Verbindung versetzt und das Gemisch unter Eigendruck über einen Zeitraum von 12 bis 40 Stunden bewegt. Die dabei eingesetzten stickstoffhaltigen Verbindungen sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ammoniumverbindungen mit Afkanolgruppen, Ammoniumverbindungen mit Alkenol- und Alkylgruppen, Ammoniumverbindungen mit einem Wasserstoffatom und Alkenol- und/oder Alkylgruppen und tertiären Alkanol-Aminen besteht. Diese Verbindungen werden im allgemeinen als Templet (templating agent) bezeichnet.The invention further relates to a process for preparing the zeolithic catalyst with a defined cavity structure. The process comprises mixing together an acid soluble iron salt and an acid soluble aluminum salt in aqueous solution, displacing the mixture with sufficient acid to adjust the pH word to between 9 and 10 after addition of soluble sodium silicate Gel mixed under mixing conditions with a nitrogen-containing compound and the mixture under autogenous pressure over a period of 12 to 40 hours. The nitrogen-containing compounds used here are selected from the group consisting of ammonium compounds with afkanol groups, ammonium compounds with alkenol and alkyl groups, ammonium compounds having one hydrogen atom and alkenol and / or alkyl groups and tertiary alkanol amines. These compounds are commonly referred to as templating agents.

Gegenüber bekannten Verfahren, die bei der Herstellung von Fe- und Alhaltigen ZSM-5-Zeolithen das Aluminium über die Rohstoffe bzw. über Impfkristalle vom Mordenit-Typ einbringen, erfolgt dies beim erfindungsgemäßen Verfahren über ein säurelösliches Aluminiumsalz und damit ergibt sich überraschenderweise eine verbesserte Aktivität des Katalysators. Ein weiterer überraschender Effekt zeigt sich dadurch, daß anstelle Ammoniumsalzen mit vier Alkylgruppen am Stickstoff erfindungsgemäß auch solche gute Syntheseprodukte orgeben, bei denen die Alkylgruppen vollständig oder partiell durch Alkanolgruppen ersetzt sind. Das war wegen der Unsymmetrie solcher Verbindungen nicht zu erwarten. Erfindungsgemäß ist somit eine bevorzugte stickstoffhaltige Verbindung eine solche der aligemeinen FormelCompared with known processes which introduce aluminum via the raw materials or via seed crystals of the mordenite type in the production of Fe- and Al-containing ZSM-5 zeolites, this is carried out in the process according to the invention via an acid-soluble aluminum salt and surprisingly results in an improved activity of the catalyst. Another surprising effect is shown by the fact that instead of ammonium salts with four alkyl groups on the nitrogen according to the invention also provide those good synthesis products in which the alkyl groups are completely or partially replaced by alkanol groups. This was not to be expected because of the asymmetry of such compounds. Thus, according to the invention, a preferred nitrogen-containing compound is one of the general formula

R2 - NT -R 2 - NT -

Worin wenigstens eine der Gruppen Ri, R2, R3 oder R4 niederes Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und die restlichen Gruppen geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellen. X ist ein beliebig zu wählendes Anion, beispielsweise aus der Gruppe Carbonat, Sulfat, Nitrat, Hai. genid, Hydroxid. Vertreter dieser stickstoffhaltigen Verbindungen sind beispielsweiseWherein at least one of Ri, R 2 , R 3 or R 4 is lower alkanol having 1 to 4 carbon atoms and the remaining groups are straight or branched alkyl of 1 to 5 carbon atoms. X is an arbitrary anion, for example from the group carbonate, sulfate, nitrate, shark. genid, hydroxide. Representatives of these nitrogen-containing compounds are, for example

2-2

CH2-CHp)3CH3N+Cl" (HO-CH2J3N+Br"CH 2 -CHP) 3 CH 3 N + Cl "(HO-CH 2 J 3 N + Br"

[(H0-CH2-CH2)2(CH3)2N+]$S04 2 [(HO-CH2-CH-CH2)(CH3)gN*]OH" CH „[(H0-CH 2 -CH 2) 2 (CH 3) 2 N +] $ S0 4 2 [(HO-CH 2 -CH-CH 2) (CH 3) gN *] OH "CH"

)2(CH3)(CH3-CH-CH2)NTC1) 2 (CH 3 ) (CH 3 -CH-CH 2 ) N T C1

CHCH

3 o (C2H5)3(0H-CH2-CH2)N+]2C03 3 o (C 2 H 5 ) 3 (OH-CH 2 -CH 2 ) N + ] 2 C0 3

2H5)3 2 H 5 ) 3

Weiterhin wurde gefunden, daß anstelle von vier organische Reste tragenden Ammoniumverbindungen auch solche mit nur drei R-Gruppen am Stickstoff oder tertiäre Amine zur Synthese der gewünschten Produkte eingesetzt werden können, wobei die Substituenten am Stickstoff wiederum ganz oder teilweise Alkanolgruppen sein können. Auch das ist wegen der Unsymmetrie dioser Ammoniumverbindungen nicht vorhersehbar gewesenFurthermore, it has been found that instead of four organic radicals carrying ammonium compounds and those with only three R groups on the nitrogen or tertiary amines can be used for the synthesis of the desired products, wherein the substituents on the nitrogen in turn may be wholly or partially alkanol groups. Again, this has not been foreseeable because of the asymmetry of these ammonium compounds

Erfindungsgemäß ist somit eine weitere bevorzugte stickstoffhaltige Verbindung eine solche der allgemeinen Formel Thus, according to the invention, another preferred nitrogen-containing compound is one of the general formula

-N+-H-N + -H

R,R

worin wenigstens eine der Gruppen R1 bis R3 niederes Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und die restlichen Gruppen geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen darstellen.wherein at least one of R 1 to R 3 is lower alkanol having 1 to 4 carbon atoms and the remaining groups are straight or branched alkyl having 1 to 3 carbon atoms.

X ist ein beliebig zu wählendes Anion, beispielsweise aus der Gruppe Carbonat, Sulfat, Nitrat, Halogenid, Hydroxid. Vertreter dieser stickstoffhaltigen Verbindung sind beispielsweiseX is an arbitrary anion to be selected, for example from the group carbonate, sulfate, nitrate, halide, hydroxide. Representatives of this nitrogen-containing compound are, for example

((HO-CH2-CH2)JCH3NH+]Br((HO-CH 2 -CH 2 ) JCH 3 NH + ] Br

[(HO-TM1-CHj)3NH+J2CO3 2-[(HO-TM 1 -CHj) 3 NH + J 2 CO 3 2 -

((HO ..Hi-((HO ..Hi

[(HO-CHj)3NH+]Cr[(HO-CHj) 3 NH + ] Cr

[(HO-CH2-CH2)(CjHIi)2NH+]OH-[(HO-CH 2 -CH 2 ) (CjHIi) 2 NH + ] OH-

Besonders bevorzugt ist die Verbindung Triethanolammoniumcarbonat.Most preferably, the compound is triethanolammonium carbonate.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die für die Bewegung des Gemisches unter Eigendruck, wobei diese Bewegung bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 200°C erfolgt, erforderliche Zeit wesentlich verkürzt werden kann, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird. So beträgt ein bevorzugter Zeitraum zwischen 12 und 23 Stunden, insbesondere 15 bis 20 Stunden.Surprisingly, it has been shown that the time required for the movement of the mixture under autogenous pressure, wherein this movement takes place at a temperature in the range of 120 to 200 ° C, can be significantly shortened when working according to the inventive method. Thus, a preferred period is between 12 and 23 hours, especially 15 to 20 hours.

Die bei erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Eisensalze, sind zum Beispiel Eisennitrat, Eisensulfat und/oder Eisenchlorid,The iron salts used in the process according to the invention are, for example, iron nitrate, iron sulfate and / or iron chloride,

vorzugsweise Eisennitrat.preferably iron nitrate.

Die beim Verfahren eingesetzten Aluminiumsalze sind zum Beispiel Aluminiumnitrat und/oder Aluminiumchlorid, vorzugsweiseThe aluminum salts used in the process are, for example, aluminum nitrate and / or aluminum chloride, preferably Aluminiumchlorid.Aluminum chloride. Als Säure kommt Schwefelsäure oder Salzsäure, vorzugsweise Schwefelsäure, in Frage.As the acid is sulfuric acid or hydrochloric acid, preferably sulfuric acid, in question. Als lösliches Natriumsilicat kann Na2SiO3 · 9H2O oder Na2SiO3 · SH2O oder eine Lösung mit einem entsprechenden Na:Si-As soluble sodium silicate Na 2 SiO 3 .9H 2 O or Na 2 SiO 3 .SH 2 O or a solution with a corresponding Na: Si Verhältnis, zum Beispiel Natriumwasserglas mit NaOH-Zusatz, dienen.Ratio, for example, sodium water glass with NaOH additive, serve. Der erfindungsgemäße feinteilige Katalysator wird in bekannter Weise mit Tonen, Kieselsol oder feinverteilter Kieselsäure zuThe finely divided catalyst according to the invention is added in a known manner with clays, silica sol or finely divided silica Formkörpern verarbeitet. Vorher wird das Autoklavprodukt in die freie Η-Form des Katalysators überführt. Das erfolgtProcessed moldings. Before, the autoclave product is transferred to the free Η-form of the catalyst. This is done

beispielsweise durch Austausch der im Katalysator vorhandenen Alkali-Ionen gegen NH4-lonen und anschließende Erhitzungeuf450-500°C.for example, by exchanging the alkali ions present in the catalyst for NH 4 ions and subsequent heating at 450-500 ° C.

Bei Einsatz des Katalysators zeigt dieser eine wesentlich höhore Aktivität in bezug auf die gemeinsame Wandlung von MethanolWhen using the catalyst, this shows a significantly higher activity with respect to the joint conversion of methanol

und Kohlenwasserstoff. Dabei kann aufgrund der Einordnung von Fe-Kationen auf bestimmte, homogen verteilte Gitterplätzozugleich eine wesentlich längere Standzeit des Katalysatois bei gleichzeitig größerer Ausbeute an niederen Olefinen erreichtwerden.and hydrocarbon. In this case, due to the classification of Fe cations on certain, homogeneously distributed Gitterplätzoableich a much longer life of the catalyst can be achieved with a simultaneously higher yield of lower olefins.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, durch den Einsatz von löslichen Fe- bzw. Al-verbindungen beliebige AI:Fe-Verhältnisse imAnother advantage consists in the use of soluble Fe or Al compounds any AI: Fe ratios in

vorgegebenen Rahmen einstellen zu können und dabei eine homogene Al- und Fe-Verteilung in der Raumnetzstruktur zugewährleisten. Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden.to be able to adjust given frame and thereby ensure a homogeneous Al and Fe distribution in the spatial network structure. The invention will be explained in more detail by examples.

AusführungsbelspleteAusführungsbelsplete Beispiel 1example 1

Zur Herstellung einer Fe, Al in der ZSM-5-Struktur enthaltenen katalytischen Wirksubstanz werden 1,375g Fe(NOj)3 · 9H2O (0,37mg Fe2O3) und 1,74g AI(NO3)] · 9H2O (0,236mg AI2O3) in 50ml H2O gelöst und 21,13g H2SO4 (9e%ig) zugegeben. Nach Abkühlen dieser Lösung auf Zimmertemperatur wird unter kräftigem Rühren eine Lösung von 64,52g Na2SiO4 · 9H2O (14,15g SiO2) in 60 ml H2O zugesetzt und mit weiteren 35 ml H2O das restliche Silicat übergespült. Der pH-Wert der Syntheselösung sollte zwischen pH 9 und 10 liegen. Das entctehende schwach gelb gefärbte Gel wird kräftig gerührt und 4,8g Z(C2H6J3(OH-CHr-CH2)N+I2 CO3 2- gelöst in 15 ml H2O zugegeben. Anschließend wird das Reaktionsgemisch in jinen Autoklaven überführt und 24 Stunden bei 17O0C drehend behandelt. Man erhält die Substanz mit einer Teilchengröße von kleiner 1 mm.To produce a Fe, Al be in the ZSM-5 structure contained catalytic active substance 1,375g Fe (NOj) 3 · 9H 2 O (0,37mg Fe 2 O 3) and 1.74 g AI (NO 3)] · 9H 2 Dissolved O (0.236mg AI 2 O 3 ) in 50ml H 2 O and added 21.13g H 2 SO 4 (9e%). After cooling this solution to room temperature, a solution of 64.52 g Na 2 SiO 4 .9H 2 O (14.15 g SiO 2 ) in 60 ml H 2 O is added with vigorous stirring and the remaining silicate is rinsed with a further 35 ml H 2 O. , The pH of the synthesis solution should be between pH 9 and 10. The resulting pale yellow-colored gel is stirred vigorously and 4.8 g of Z (C 2 H 6 J 3 (OH-CHr-CH 2 ) N + I 2 CO 3 2- dissolved in 15 ml of H 2 O are added transferred into jeinen autoclave and rotating for 24 hours at 17O 0 C. The substance is obtained with a particle size of less than 1 mm.

Beispiel 2 bis 7Example 2 to 7

Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 wurden die folgenden Komponenten zusammengegeben. Am Schluß des Beispiels ist das molare Verhältnis der Komponenten aufgeführt.Following the procedure of Example 1, the following components were combined. At the end of the example, the molar ratio of the components is listed.

Beispiel 2Example 2

142g Na2SiO3 · 9H2O in 11OmI H2O (75mlzum Nachspülen) 3,75g AI-Nitrat-9 Hydr.142g Na 2 SiO 3 .9H 2 O in 11OmI H 2 O (75ml for rinsing) 3.75g Al-Nitrate-9 Hydr.

+ 44,5 g H2SO4 96%ig+ 44.5 g H 2 SO 4 96%

7,75g 1(HO-CH2-CH2)J CH3NH+]Br" Molares Verhältnis: 5OSiO2 0,5Fe2O3 · 0,5AI2Oj · 5 Templet7.75g 1 (HO-CH 2 -CH 2 ) J CH 3 NH + ] Br "Molar Ratio: 5OSiO 2 0.5Fe 2 O 3 .0.5Al 2 Oj. 5 Templet

Beispiel 3Example 3

227g Na2SiO3 · 9H2O in 170ml H2O lösen {118ml zum Nachspülen)Dissolve 227g Na 2 SiO 3 · 9H 2 O in 170ml H 2 O {118ml for rinsing)

2,0g Fe'"-Nitrat-9Hydrat \ i70mlHO2.0g Fe '"- Nitrate-9Hydrate \ i70mlHO

+ 5,5 g AI-Nitrat-9 Hydrat } 17OmIH2O+ 5.5 g of Al-Nitrate-9 Hydrate} 17OmIH 2 O

+ 71,6g H2SO4 96%ig 18g ((HO-CH2-CHj)3NH+J2CO3 2-80 SiO2 · 0,25Fe2O1 · 0,75AI2O3 · 5 Templat71,6g + H 2 SO 4 96% 18 g ((HO-CH 2 -CHJ) 3 NH + J 2 CO 3 2 -80 SiO 2 · 0,25Fe 2 O · 1 0,75AI 2 O 3 · 5 templating

Beispiel 4Example 4

284g Na2SiOj · 9H2O in 212ml H2O lösen (148ml zum Nachspülen)Dissolve 284 g Na 2 SiO 2 .9H 2 O in 212 ml H 2 O (148 ml for rinsing)

7,35gAI(NOJ3-9H2O \ + 8.09g Fe1WOJ1.9H1O J" + 89,6 g H2SO4 96%ig ^g(HO-CH2-CHj)2CH3N 5OSiO2 0,5AI2O3 · 0,5Fe2O3 5 Templat7.35gAl (NOJ 3 -9H 2 O \ + 8.09g Fe 1 WOJ 1 .9H 1 OJ "+ 89.6g H 2 SO 4 96% Yg (HO-CH 2 -CHj) 2 CH 3 N 5OSiO 2 0.5Al 2 O 3 .0.5Fe 2 O 3 5 template

Bnlsplel 5Bnlsplel 5

14,2g Na2SiO3 9H2O in 11 ml H2O lösen (7,5ml zum Nachspülen)Dissolve 14.2 g of Na 2 SiO 3 9H 2 O in 11 ml of H 2 O (7.5 ml for rinsing)

0,6g Fe(NOJ3-9HjO \ iimmo0.6g Fe (NOJ 3 -9HjO \ ii mo m

+ 0,183g AI(NOJ3'-9H2O } 11mlHl0 + 0.183g AI (NOJ 3 '- 9H 2 O) 11mlHl0

+ 4,45 g H2SO4 96%ig J 0,77g [(OH-CH2-CHj)2CH3NH+]Cr 60SiO2 0,75Fe2O3 · 0,25AI2O3 · STomplat+ 4.45g H 2 SO 4 96% J 0.77g [(OH-CH 2 -CHj) 2 CH 3 NH + ] Cr 60SiO 2 0.75Fe 2 O 3 · 0.25AI 2 O 3 · STomplat

Beispielsexample

227g Na2SiO3 · 9H2O in 170ml H2O lösen (zum Nachspülen 118ml)Dissolve 227 g Na 2 SiO 3 .9H 2 O in 170 ml H 2 O (for rinsing 118 ml)

S MNO3),-9 H2O ^ + 4,04g Fe(NOj)3 · 9H2O Γ + 71,6g H2SO4 96%ig 18g [(HO-CH2-CHj)3NH+I2CO3 2-80SiO2 · 0,5Fe2O3 · 0,5AI2O3 · 5 TempletS MNO 3), - 9 H 2 O + ^ 4.04 grams Fe (NOj) 3 · 9H 2 O + Γ 71,6g H 2 SO 4 96% 18 g [(HO-CH 2 -CHJ) 3 NH + I 2 CO 3 2 -80SiO 2 .0.5Fe 2 O 3 .0.5Al 2 O 3. 5 templet

Beispiel 7Example 7

85,2g Na2SiO3 9H2O in 66ml H2O gelöst (45ml zum Nachspülen)85.2 g Na 2 SiO 3 9H 2 O dissolved in 66 ml H 2 O (45 ml for rinsing)

2,38g FeNH4(SO4), · 12H2O ^ , „ Q 2.38g FeNH 4 (SO 4 ), 12H 2 O 3 , " Q.

+ 3,6g AICI3 6H2O / "«mm,ü+ 3,6g AICI 3 6H 2 O / "« mm, ü

+ 25,5 g H2SO4 96%ig 18g [(HO-CH2-CH2J3NH+IjCO3 2-30SIO2 0,25Fe2O3 0,75AI2O3 · 5 Templat+ 25.5 g H 2 SO 4 96% 18g [(HO-CH 2 -CH 2 J 3 NH + IjCO 3 2 -30SIO 2 0.25Fe 2 O 3 0.75AI 2 O 3 • 5 Templat

Claims (10)

Patentansprüche:claims: 1. Zeolithischer Katalysator mit definierter Hohlraumstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß er ein AI:Si-Verhältnis von 1:25 bis 1:250 und ein Fe:Si-Verhältnisvon 1:25 bis 1:250 aufweist, wobei das Aluminium und das Eisen tetraedrisch in homogene' Verteilung in die zeolithisch^ Raumnetzstruktur vom ZSM-5 Typ eingebunden sind.A zeolitic catalyst of defined void structure, characterized in that it has an Al: Si ratio of 1:25 to 1: 250 and a Fe: Si ratio of 1:25 to 1: 250, wherein the aluminum and the iron are tetrahedral are integrated into a homogeneous distribution into the zeolitic ZSM-5 type network structure. 2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das AI:Si-Verhältnis im Bereich von 1:55 bis 1:250 und das Fe:Si-Verhältnis im Bereich von 1:55 bis 1:250 liegt.2. Catalyst according to claim 1, characterized in that the Al: Si ratio in the range of 1:55 to 1: 250 and the Fe: Si ratio in the range of 1:55 to 1: 250. 3. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das AI:Si-Verhältnis im Bereich von 1:40 bis 1:250 und das Fe:Si-Verhältnis im Bereich von 1:7Ü bis 1:250 liegt.3. Catalyst according to claim 1, characterized in that the Al: Si ratio in the range of 1:40 to 1: 250 and the Fe: Si ratio in the range of 1: 7Ü to 1: 250. 4. Verfahren zur Herstellung eines zeolithischen Katalysators mit definierter Hohlraumstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß man ein in Säuren lösliches Eisensalz und ein in Säuren lösliches Aluminiumsalz miteinander vermischt, das Gemisch mit soviel Säure versetzt, daß nach Zugabe von löslichem Natriumsilicat ein pH-Wert zwischen etwa 9 und etwa 10 eingestellt wird, das entstandene Gel unter Rühren mit einer stickstoffhaltigen Verbindung versetzt, ausgewählt aus der Gruppe Ammoniumverbindungen mit Alkanolgruppen, Ammoniumverbindungen mit Alkanol- und Alkylgruppen, Ammoniumverbindungen mit einem Wasserstoffatom und Alkanol- und/oder Alkylgruppen und tertiäre Amine, das Gemisch unter Eigendruck über einen Zeitraum von 12 bis 40 Stunden bewegt und anschließend das Produkt in bekanr ter Weise in die freie Η-Form unter Erhitzen auf 450 bis 5000C überführt und gegebenenfalls mit Tonen, Kieselsol oder feinverteilter Kieselsäure verformt und trocknet.4. A process for preparing a zeolitic catalyst having a defined void structure, characterized in that one mixes an acid soluble iron salt and an aluminum salt soluble in acids with each other, the mixture is mixed with so much acid that after addition of soluble sodium silicate, a pH between about 9 and about 10, the resulting gel is added with stirring with a nitrogen-containing compound selected from the group consisting of ammonium compounds with alkanol groups, ammonium compounds with alkanol and alkyl groups, ammonium compounds having one hydrogen atom and alkanol and / or alkyl groups and tertiary amines, the mixture under autogenous pressure over a period of 12 to 40 hours and then transferred the product in bekanr ter way in the free Η-form under heating to 450 to 500 0 C and optionally deformed with clays, silica sol or finely divided silica and dried. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige Verbindung die allgemeine Formel5. The method according to claim 4, characterized in that the nitrogen-containing compound has the general formula aufweist, worin wenigstens eine der Gruppen R1 bis R4 niederes Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und die restlichen Gruppen geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellen und χ ein Anion ist.in which at least one of the groups R 1 to R 4 is lower alkanol having 1 to 4 carbon atoms and the remaining groups represent straight-chain or branched alkyl having 1 to 5 carbon atoms and χ is an anion. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R1, R2 und R3 geradkettiges oder verzweigtes Alkyl darstellen und R4 ein niederes Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen ist.6. The method according to claim 5, characterized in that R 1 , R 2 and R 3 represent straight-chain or branched alkyl and R 4 is a lower alkanol having 1 to 4 carbon atoms, in particular having 2 to 3 carbon atoms. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkanolgruppen enthaltende Ammoniumverbindung aus der aus Triethanolmethylammoniumchlorid, Ethanol-trimethylammoniumcarbonat und Propanol-triethyl-ammoniumhydroxid bestehenden Gruppe ausgewählt wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the alkanol-containing ammonium compound is selected from the group consisting of triethanolmethylammonium chloride, ethanol-trimethylammonium carbonate and propanol-triethyl-ammonium hydroxide. 8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige Verbindung die allgemeine Forme!8. The method according to claim 4, characterized in that the nitrogen-containing compound the general forms! R1
R2-H+-H
R 1
R 2 -H + -H
aufweist, worin wenigstens eine der Gruppen R1 bis R3 niederes Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoff darstellt urjd die restlichen Gruppen geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellen und χ ein Anion ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß R1 Methyl ist und R2 und R3 Diethanolgruppen darstellen.
wherein at least one of R 1 to R 3 is lower alkanol of 1 to 4 carbon, and the remaining groups are straight or branched alkyl of 1 to 5 carbon atoms and χ is an anion.
9. The method according to claim 8, characterized in that R 1 is methyl and R 2 and R 3 represent diethanol groups.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß χ Carbonat, Hydroxid, Sulfat, Nitrat, Halogenid ist.10. The method according to one or more of claims 5 to 9, characterized in that χ carbonate, hydroxide, sulfate, nitrate, halide. 11. Verfahren nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch unter Eigendruck über einen Zeitraum von etwa 12 bis etwa 23 Stunden, insbesondere 15 bis 20 Stunden bewegt wird.11. The method according to claim 4 to 8, characterized in that the mixture under autogenous pressure over a period of about 12 to about 23 hours, in particular 15 to 20 hours is moved. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen zeolithischen Katalysator mit definierter Hohlraumstruktur sowie ein Herstellungsverfahren für diesen Katalysator. Der Katalysator eignet sich zur Herstellung niederer Olefine durch Wandlung von Methanol und Kohlenwasserstoffen.The invention relates to a zeolitic catalyst having a defined void structure and to a production process for this catalyst. The catalyst is suitable for the preparation of lower olefins by conversion of methanol and hydrocarbons.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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