DE2061285C3 - Method for increasing the SiO 2 AL2 O3. Molar ratio of large pore crystalline molecular sieve zeolites - Google Patents
Method for increasing the SiO 2 AL2 O3. Molar ratio of large pore crystalline molecular sieve zeolitesInfo
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Description
3535
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des SiO2/Al2O3-Molverhältnisses von großporigen kristallinen Molekularsiebzeolithen durch Extraktion von 4c Aluminium aus der Raumnetzstruktur der Zeolithe mit Acetylaceton, wodurch das Silicium/Aluminium-Verhältnis weit über das des Ausgangszeoliths unter Beibehaltung seines kristallinen Charakters erhöht wird.The invention relates to a method for increasing the SiO2 / Al2O3 molar ratio of large-pore crystalline molecular sieve zeolites by extraction of 4c Aluminum from the spatial network structure of the zeolite with acetylacetone, whereby the silicon / aluminum ratio is well above that of the starting zeolite below Retaining its crystalline character is increased.
In neuerer Zeit wurden synthetische kristalline 4s Zeolithe, insbesondere solche mit großen Poren wie Zeolith X, Y, L, und gewisse synthetische und natürliche Mordenite als Träger für Kohlenwasserstoffumwandlungskatalysatoren eingehend untersucht und entwikkelt. Diese vielseitigen und komplizierten kristallinen Materialien haben die bemerkenswerte Fähigkeit, sich auf physikalischem und chemischem Wege ohne Zerstörung ihres kristallinen Grundcharakters weitgehend modifizieren zu lassen. Demgemäß wurde über Versuche berichtet, das Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis von kristallinen Zeolithen durch Entfernung von Aluminium aus der Kristallstruktur mit starken Säuren zu erhöhen. Ferner ist das Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis von Zeolithen durch wenigstens teilweise Umwandlung des Ausgangszeoliths in seine Wasserstofform, Hydrolyse des Aluminiums zu Aluminiumhydroxyd und anschließende physikalische Entfernung des verdrängten Aluminiums erhöht worden (belgisches Patent 4 44 432 [1964]).More recently, synthetic crystalline 4s have become available Zeolites, especially those with large pores such as Zeolite X, Y, L, and certain synthetic and natural ones Mordenite has been extensively studied and developed as a carrier for hydrocarbon conversion catalysts. These versatile and intricate crystalline Materials have the remarkable ability to move physically and chemically without being To have the destruction of their basic crystalline character largely modified. Accordingly, was over Experiments reported using the silica / alumina ratio of crystalline zeolites by removing aluminum from the crystal structure strong acids to increase. Furthermore, the silica / alumina ratio of zeolites is through at least partial conversion of the starting zeolite into its hydrogen form, hydrolysis of the aluminum to aluminum hydroxide and subsequent physical removal of the displaced aluminum increased (Belgian patent 4,444,432 [1964]).
In dem Bull. Soc. Chim. France Nr. 5 (1967) wird die Extraktion von Aluminium aus nichtkristallinen Aluminosilikaten mit Hilfe von Acetylaceton beschrieben. Dabei konnte naturgemäß nicht die Gefahr bestehen,In the Bull. Soc. Chim. France No. 5 (1967) becomes the Extraction of aluminum from non-crystalline aluminosilicates with the aid of acetylacetone described. Naturally, there could not be the risk of daß eine Kristallstruktur zerstört wird. Aus C R- Acad. Sei, Paris 269,1345 bis 1347 (1969), ist die Verwendung von Acetylaceton zur Extraktion von Aluminium aus kristallinen Zeolithen bekannt Bei diesem Verfahren, das von der Natriumform des Zeoliths ausgeht, können jedoch nur weniger als 20% der Aluminiumatome ohne Zerstörung des zeolithischen Kristallgitters zerstört werden.that a crystal structure is destroyed. From CR-Acad. Sei, Paris 269.1345-1347 (1969), is the usage of acetylacetone known for the extraction of aluminum from crystalline zeolites In this process, which starts from the sodium form of the zeolite, can however, only less than 20% of the aluminum atoms are destroyed without destroying the zeolitic crystal lattice will.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung des SKVAkOj-Molverhältnisses von großporigen kristallinen Molekularsieb-Zeolithen durch Extraktion von Aluminium aus der Raumnetzstruktur der Zeolithe mit Acetylaceton, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Kationen in einer solchen Menge aus dem Zeolith entfernt, daß wenigstens 20% der Aluminiumatome der Raumnetzstruktur des Zeoliths nicht mit einem Kation assoziiert sind,, im dekationisierten Zeolith die OH-Gruppen mit einer Infrarotstreckfrequenz in den Bereichen von 3600 bis 3660 cm-' oder 3500 bis 3560 cm-' durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen etwa 400° C und der Temperatur, bei der der Kristall zerstört wird, aus der Assoziierung mit den zu entfernenden Aluminiumionen des Raumnetzes wenigstens teilweise entfernt und anschließend mit Acetylaceton und/oder einem Metallacetylacetonat während einer solchen Zeit in Berührung hält, daß Aluminiumacetylacetonat gebildet wird, das man von dem Zeolith abtrenntThe invention relates to a process for increasing the SKVAkOj molar ratio of large-pore crystalline molecular sieve zeolites Extraction of aluminum from the three-dimensional network structure of the zeolites with acetylacetone, which is characterized in that cations are used in such an amount removed from the zeolite that at least 20% of the aluminum atoms of the network structure of the zeolite are not associated with a cation, in the decationized zeolite the OH groups with an infrared stretching frequency in the ranges from 3600 to 3660 cm- 'or 3500 to 3560 cm- 'by heating to a temperature between about 400 ° C and the temperature at which the Crystal is destroyed, at least partially removed from the association with the aluminum ions of the spatial network to be removed and then with acetylacetone and / or a metal acetylacetonate during such a time that aluminum acetylacetonate is formed, which is obtained from the zeolite separates
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erhaltenen Molekularsieb-Zeolithe mit erhöhtem SiO2/ Al2O3-Molverhältnis zur hydrierenden Krackung oder Alkylierung von Kohlenwasserstoffen.The invention further relates to the use of the molecular sieve zeolites obtained with an increased SiO 2 / Al2O3 molar ratio for the hydrogenative cracking or alkylation of hydrocarbons.
Die Zeolithe, die zweckmäßig für die Zwecke der Erfindung verwendet werden, müssen nicht nur Poren haben, die wenigstens groß genug sind, um Benzol zu adsorbieren, d. h. sogenannte großporige Zeolithe sein, sondern auch ursprüngliche Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnisse haben, die so hoch sind, daß der Zeolith wesentlich dekationisiert werden kann und der Beanspruchung des Kristallgitters widersteht, die sich aus der Dehydroxylierung ergibt.The zeolites which are suitably used for the purposes of the invention need not only pores that are at least large enough to adsorb benzene, d. H. be so-called large-pore zeolites, but also have original silica / alumina ratios that are so high that the Zeolite can be significantly decationized and withstands the stresses on the crystal lattice that arise results from dehydroxylation.
Der Ausdruck »wesentlich dekationisiert« bedeutet daß 20% oder mehr der Aluminiumatome des Raumnetzes des Zeoliths, die unter der Annahme zeolithischer Stöchiometrie gewöhnlich mit einem Kation assoziiert sein wurden, urn die sich aus der vierfachen Koordination mit Sauerstoff, d.h. AlO4-ergebende elektrovalente negativen Ladung auszugleichen, nicht mit Kationen assoziiert sind und ein Teil des Kristallgitters bleiben, wobei einige dieser Kationen vermutlich in der elektrovalent neutralen Form der dreifachen Koordination mit Sauerstoff vorliegen.The expression "substantially decationized" means that 20% or more of the aluminum atoms of the spatial network of the zeolite, which, assuming zeolitic stoichiometry would usually be associated with a cation, around the electrovalent negative resulting from the fourfold coordination with oxygen, ie AlO 4 Balance charge, are not associated with cations, and remain part of the crystal lattice, some of these cations presumably being in the electrovalent neutral form of triple coordination with oxygen.
Der hier gebrauchte Ausdruck »Dehydroxylierung« bedeutet, daß wenigstens ein Teil, vorzugsweise im wesentlichen alle OH-Gruppen in der Zeolithstruktur, die in Abhängigkeit von gewissen Strakturmerkmalen des jeweiligen Zeoliths eine Infrarot-Streckfrequenz im Bereich von etwa 3600 bis 3660 cm-' und etwa 3500 bis 3560 cm-' haben, normalerweise in Form von Wasser entfernt werden. Diese letztgenannten Strukturmerkmale sind für die Erfindung nicht von Bedeutung. Wenn die OH-Gruppen einmal gebildet worden sind, kann Kationenmangel oder -Unterschuß im Zeolith angenommen werden, aber die Entfernung we nigstens eines Teils dieser OH-Gruppen, vorzugsweise auf thermischem Wege, ist notwendig, bevor die Extraktion von Raumnetzaluminium vorgenommen wird. Diese Entfernung von OH-Gruppen läßt sich leicht erreichen, indemThe term "dehydroxylation" used here means that at least a part, preferably im essentially all OH groups in the zeolite structure, which are dependent on certain structural features of the particular zeolite has an infrared stretching frequency in the range of about 3600 to 3660 cm- 'and about 3500 to 3560 cm- ', usually removed in the form of water. These last-mentioned structural features are not important for the invention. When Once the OH groups have been formed, a cation deficiency or deficiency in the zeolite can be assumed, but the removal of at least a part these OH groups, preferably by thermal means, is necessary before the extraction of Space net aluminum is made. This removal of OH groups can easily be achieved by
die hydroxylierte Zeolithform auf Temperaturen von etwa 4000C bis zum Kristallzerstörungspunkt, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen etwa 450 und 7000C erhitzt wird.the hydroxylated zeolite form to temperatures of about 400 0 C up to the crystal destruction point is preferably heated to a temperature between about 450 and 700 0 C.
Im allgemeinen ist der relative Grad der Dekationisierung und der Dehydroxylierung, die die Kristallstruktur tolerieren kann, um so größer, je höher das Molverhältnis von S1O2/AI2O3 ist Wenn Kationen in einem solchen Ausmaß entfernt werden sollen, daß mehr als etwa zwei Drittel der Aluminiumatome der Struktur nicht mehr mit einem Kation assoziiert sind, muß das SiCVAljQrMolverhältnis des Ausgangszeoliths größer als 3, vorzugsweise größer als 3,5 sein. Zur Erzielung geringerer Grade der Dekationisierung sind SiO2/Al2O3-Molverhältnisse von 2 bis 3 geeignet Beispiele von Zeolithen, die für die Herstellung der Produkte gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind Zeolith Y (ausführlich in der USA-Patentschrift 31 30 007 beschrieben), Zeolith L (beschrieben in der USA-Patentschrift 32 16 789), Zeolith X (beschrieben in der USA-Patentschrift 28 82 244) und Zeolith Ω, der in der DT-OS 16 67 759 der Anmelderin beschrieben ist, sowie synthetischer Mordenit, der in der USA-Patentschrift 34 36 174 beschrieben ist.In general, the higher the molar ratio of S1O2 / Al2O3, the greater the relative degree of decationization and dehydroxylation that the crystal structure can tolerate Structure are no longer associated with a cation, the SiCVAljQr molar ratio of the starting zeolite must be greater than 3, preferably greater than 3.5. To achieve lower degrees of decationization, SiO2 / Al2O3 molar ratios of 2 to 3 are suitable. Examples of zeolites that can be used for the preparation of the products according to the invention are zeolite Y (described in detail in US Pat. No. 31 30 007), Zeolite L (described in US Patent 32 16 789), Zeolite X (described in US Patent 28 82 244) and Zeolite Ω, which is described in DT-OS 16 67 759 of the applicant, as well as synthetic mordenite, the in U.S. Patent 34 36 174 is described.
Ein Kationenaustausch des Molekularsiebs unter Verwendung von Lösungen, die Ammoniumionen enthalten, wird als erste Stufe zur Herstellung der neuen Zeolithe gemäß der Erfindung bevorzugt. Dieser Austausch kann chargenweise vorgenommen werden, wobei das Molekularsieb in einer wäßrigen Ammoniumsalzlösung aufgeschlämmt wird. Der Ionenaustausch kann auch kontinuierlich vorgenommen werden, wobei eine Lösung von Ammoniumkationen über eine Säule des Zeoliths geleitet und der Abfluß, der das gebildete Salz enthält, kontinuierlich entfernt wird.A cation exchange of the molecular sieve using solutions containing ammonium ions is preferred as the first stage for preparing the new zeolites according to the invention. This Exchange can be carried out in batches, the molecular sieve being slurried in an aqueous ammonium salt solution. The ion exchange can also be done continuously, taking a solution of ammonium cations over a column of the zeolite and the effluent containing the salt formed is continuously removed.
Die letztgenannte Methode wird wegen des hohen Grades des Kaiionenaustausches bevorzugt. Beispielsweise ist zur Erzielung einer 85— 100°/oigen Entfernung des Zeolithkations durch Ionenaustausch ein kontinuierliches, unter Erhitzen durchgeführtes Austauschverfah- ren zweckmäßig. Im allgemeinen ist ein mehrmaliger chargenweiser Ionenaustausch notwendig, um die zusätzlichen Zeolithkationen zu entfernen. Zur Erzielung eines höheren lonenaustausches, d. h. über 50%, ist ein chargenweiser Ionenaustausch bei erhöhten Temperaturen von etwa 80 bis 1000C wirksamer als ein ähnlicher Austausch bei Raumtemperatur.The latter method is preferred because of the high degree of ion exchange. For example, to achieve 85-100% removal of the zeolite cation by ion exchange, a continuous exchange process carried out with heating is expedient. In general, repeated batchwise ion exchanges are necessary in order to remove the additional zeolite cations. To achieve a higher ion exchange, ie, over 50%, a batch-type ion-exchange at elevated temperatures of about 80 to 100 0 C more effective than a similar exchange at room temperature.
Beliebige lösliche Ammoniumsalze können für den Austausch des Zeolithkations verwendet werden, vorausgesetzt, daß das während des lonenaustausches gebildete Salz löslich ist Wenn das gebildete Salz unlöslich ist, wäre es sehr schwierig, es durch Waschen zu entfernen. Da die meisten gebräuchlichen Ammoniumsalze wasserlöslich sind, betrifft diese Begrenzung in erster Linie das auszutauschende Zeolithkation, d. h. ein silberausgetauschter Zeolith, bei dem der Austausch mit einer Ammoniumchloridlösung vorgenommen wird, würde zur Bildung von unlöslichem AgCI führen. In diesem Fall würde eine Ammoniumnitratlösung bevorzugt, da AgNO3 in H2O, dem bevorzugten Austauschme- dium, löslich ist Substituierte Ammoniumkationen, z. B. die verschiedenen Methylammoniumionen, können ebenfalls für die Zwecke der Erfindung verwendet werden.Any soluble ammonium salt can be used to exchange the zeolite cation, provided that the salt formed during the ion exchange is soluble. If the salt formed is insoluble it would be very difficult to remove by washing. Since most of the common ammonium salts are water-soluble, this limitation primarily applies to the zeolite cation to be exchanged, ie a silver-exchanged zeolite which is exchanged with an ammonium chloride solution would lead to the formation of insoluble AgCl. In this case, an ammonium nitrate solution would be preferred, since AgNO 3 is soluble in H 2 O, the preferred exchange medium. B. the various methylammonium ions can also be used for the purposes of the invention.
Da die meisten Molekularsiebzeolithe in Form des Alkalimetallkations synthetisiert werden, wird der Ionenaustausch in den meisten Fällen mit diesen Kationen vorgenommen, jedoch ist ein IonenaustauschSince most molecular sieve zeolites are synthesized in the form of the alkali metal cation, the Ion exchange is done in most cases with these cations, however, there is an ion exchange mit Zeolithen, die andere Kationen enthalten, innerhalb der vorstehend genannten eindeutigen Grenzen möglich.with zeolites containing other cations, possible within the clear limits mentioned above.
Es kann zuweilen zweckmäßig sein, Zeolithe innerhalb der Begrenzungen dieses Verfahrens vor dem Ammcniumionenaustausch mit Säure zu waschen, um einen Wasserstoffkationenaustausch bis zu einem gewissen Grade vorzunehmen. Noch wichtiger ist daß dies auch zur Entfernung von schwierig entfernbaren Verunreinigungen im Zeolith, z.B. Natriumsilicat, Natriumaluminat oder Natriumhydroxyd, die aus der Synthese des Zeoliths in diesem zurückgeblieben sind, geschehen kann. Diese Maßnahme dient somit als Vorreinigungsprozeß.It may at times be appropriate to use zeolites within the limitations of this process before Ammcnium ion exchange with acid wash to a hydrogen cation exchange up to one to undertake to a certain degree. More importantly, this is also used to remove difficult-to-remove ones Impurities in the zeolite, e.g. sodium silicate, sodium aluminate or sodium hydroxide, resulting from the Synthesis of the zeolite retained in this can happen. This measure thus serves as a Pre-cleaning process.
Wie bereits erwähnt, wird die Entfernung oder Zerstörung der Ammonium- oder Wasserstoffkationen der ionenausgetauschten Molekularsiebzeolithe im allgemeinen erreicht indem der Zeolith auf eine Temperatur von mehr als etwa 4000C bis zu der Temperatur, bei der ein weitgehender Kristallabbau stattfindet, d.h. unter etwa 1000°C, erhitzt wird. Es wurde gefunden, daß aus noch nicht vollständig geklärten Gründen für die Zwecke der Erfindung Temperaturen von wenigstens etwa 400° C angewandt werden müssen. Die Menge des anschließend extrahierbaren Aluminiums verläuft fast linear mit der Calcinierungstemperatur, während diese von 400 bis etwa 700° C erhöht wird. Bei 700° C erreicht die Aluminiummenge, die extrahiert werden kann, asymptotisch das Quantum, das mit nichtmetallischen Kationen vor der Calcinierung assoziiert ist. Ein Aluminiumatom in der Raumnetzstruktur, das noch mit einem Kation oder einer Hydroxylgruppe assoziiert ist, ist daher im Rahmen der Erfindung nicht extrahierbar. Die Dauer des Erhitzens sollte wenigstens 0,1 Stunde, vorzugsweise wenigstens 2 Stunden innerhalb des obengenannten Temperaturbereichs betragen.As already mentioned, the removal or destruction is the ammonium or hydrogen cations of the ion-exchanged molecular sieve obtained by the zeolite to a temperature of more than about 400 0 C to the temperature at which a largely crystal degradation occurs, ie, about 1000 generally ° C, is heated. It has been found that, for reasons not yet fully understood, temperatures of at least about 400 ° C. must be used for the purposes of the invention. The amount of aluminum that can subsequently be extracted runs almost linearly with the calcination temperature, while this is increased from 400 to about 700 ° C. At 700 ° C, the amount of aluminum that can be extracted asymptotically reaches the quantum associated with non-metallic cations prior to calcination. An aluminum atom in the three-dimensional network structure which is still associated with a cation or a hydroxyl group cannot therefore be extracted within the scope of the invention. The duration of the heating should be at least 0.1 hour, preferably at least 2 hours within the above-mentioned temperature range.
Wenn nur Aluminium aus dem Raumnetz des Zeoliths ohne Einführung eines anderen Metalls in den Zeolith extrahiert werden soll, wird Acetylaceton als Extraktionsmittel verwendet Diese Verbindung ist offensichtlich einzigartig für diesen Zweck, da sich die eng verwandte Verbindung 2,5-Hexandion als unwirksam erwies.If only aluminum is removed from the zeolite's spatial network without any other metal being introduced into the zeolite To be extracted, acetylacetone is used as the extractant. This compound is obviously unique for this purpose, as the closely related related compound 2,5-hexanedione was found to be ineffective.
Da die Adsorptionswärme von Acetylaceton an einem Molekularsiebzeolith verhältnismäßig hoch ist, ist es vorteilhaft, zunächst eine stabile Flüssigkeit wie Benzol am thermisch behandelten Zeolith zu adsorbieren, um eine mögliche Eigenkondensation des Acetylacetons zu vermeiden. Die Temperatur der Extraktionsstufe ist nicht sehr kritisch, sollte jedoch so gewählt werden, daß das Acetylaceton im flüssigen Zustand vorliegt. Vorzugsweise wird die Extraktion bei einer Temperatur im Bereich von 0° bis etwa 200° C durchgeführt. Der Druck ist ebenfalls nicht entscheidend wichtig, sollte jedoch so gewählt werden, daß das Acetylaceton bei der gewählten Wechselbeziehung von Druck und Temperatur im flüssigen Zustand vorliegt.Since the heat of adsorption of acetylacetone on a molecular sieve zeolite is relatively high It is advantageous to first adsorb a stable liquid such as benzene on the thermally treated zeolite in order to avoid possible self-condensation of the acetylacetone. The temperature of the extraction stage is not very critical, but should be chosen be that the acetylacetone is in the liquid state. Preferably, the extraction is at a Temperature in the range of 0 ° to about 200 ° C carried out. Pressure is also not critically important, but should be chosen so that the Acetylacetone is in the liquid state in the selected interrelationship between pressure and temperature.
Die Extraktion kann dynamisch oder statisch durchgeführt werden. Bevorzugt werden dynamische Methoden, z. B. die normale Arbeitsweise unter Verwendung einer Soxhlet-Extraktionsapparatur, jedoch ist auch bloßes Eintauchen der dekationisierten und dehydroxylierten Zeolithkristalle in Acetylaceton wirksam. Die Zeit ist nicht entscheidend wichtig, jedoch wird im allgemeinen bei statischen Methoden mit einer Kontaktzeit von wenigstens 2 Stunden gearbeitet. Etwas weniger Zeit, nämlich wenigstens etwa 0,5The extraction can be performed dynamically or statically. Dynamic ones are preferred Methods, e.g. B. the normal procedure using a Soxhlet extraction apparatus, but mere immersion of the decationized is also possible and dehydroxylated zeolite crystals in acetylacetone are effective. Time is not critically important, however in general, static methods work with a contact time of at least 2 hours. A little less time, namely at least about 0.5
Stunden, ist für die dynamischen Methoden erforderlich. Im allgemeinen sind keine längeren Extraktionszeiten als etwa 24 Stunden erforderlich. Das Mengenverhältnis von Acetylaceton zu Zeolith ist nicht entscheidend wichtig. Vorzugsweise werden jedoch etwa 14 bis 20 Mol Acetylaceton pro 100 g Zeolith (auf wasserfreier Basis} verwendet Vollständige Entfernung des Produkts der Chelatbildungsreaktion des Aluminiums und des Acetylaceton^ Al(CsH7O2)* aus dem Zeolith wird durch übliche Desorption, vorzugsweise durch Waschen mit weiterem Acetylaceton oder mit einem organischen Lösungsmittel, z. B. Benzol, Xylol oder Aceton, erreichtHours is required for the dynamic methods. Generally, no extraction times longer than about 24 hours are required. The ratio of acetyl acetone to zeolite is not critical. Preferably, however, about 14 to 20 moles of acetylacetone per 100 g of zeolite (anhydrous basis} Complete removal using the product of the chelation reaction of the aluminum and acetylacetone ^ Al (CsH 7 O 2) * from the zeolite by conventional desorption, preferably by washing with further acetylacetone or with an organic solvent, e.g. benzene, xylene or acetone
Nach der Extraktion des Aluminiums kann das zeolithische Molekularsieb in der gleichen Weise wie übliche zeoliüiische Molekularsiebe behandelt werden, d.h., sie können dem Ionenaustausch unterworfen, dekationisiert (falls sie noch nicht vollständig dekationisiert sind), aktiviert mit Dampf behandelt pelletisiert, mit oder ohne aktives oder inertes Verdünnungs- oder Streckmaterial agglomeriert und mit Metall beladen werden. Die Zeolithe gemäß der Erfindung mit erhöhtem Verhältnis vcn Silicium zu Aluminium sind daher noch durchaus geeignet für selektive Adsorptionsverfahren, haben jedoch ihren höchsten Wert als Katalysatoren oder Katalysatorträger für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen.After the aluminum has been extracted, the zeolitic molecular sieve can be used in the same manner as conventional zeolite molecular sieves are treated, i.e. they can be subjected to ion exchange, decationized (if they are not yet fully decationized) activated with steam treated pelletized, with or without active or inert diluent or Expanded material can be agglomerated and loaded with metal. The zeolites according to the invention with increased ratio of silicon to aluminum are therefore still quite suitable for selective adsorption processes, however, have their greatest value as catalysts or catalyst supports for conversion of hydrocarbons.
Wenn Aluminium aus dem Raumnetz des Zeolithkristalls extrahiert und wenigstens ein Teil dieses Aluminiums durch ein anderes Metall ersetzt werden soll, enthält das Extraktionsmittel ein Metallacetylacetonat entweder allein oder in Kombination mit Acetylaceton und/oder anderen Lösungsmitteln wie Benzol. Es wird angenommen, daß die Reaktion zwischen dem Metallacetylacetonat und dem Zeolith nach einem von zwei Mechanismen oder einer Kombination dieser beiden Mechanismen verläuft. Der erste Mechanismus ist eine Metathese, bei der das Metall des Metallacetylacetonats und das Aluminium gegeneinander ausgetauscht werden, und der zweite Mechanismus ist die Reaktion des Metallacetylacetonats mit dem zeolithischen Wasserstoff, dessen Bildung durch die vorherige Extraktion des Aluminiums der Raumnetzstruktur durch Acetylaceton angenommen wird. Es ist somit möglich, ein anderes Metall als Aluminium in die Raumnetzstruktur des Zeoliths einzuführen, nämlich a) direkt durch Behandlung des dekationisierten und dehydroxylierten Zeoliths in der oben beschriebenen Weise mit einem Metallacetylacetonat in Abwesenheit von Acetylaceton oder b) durch ein mehrstufiges Verfahren, bei dem der dekationisierte so und dehydroxylierte Zeolith zuerst mit Acetylaceton behandelt wird, um Aluminiumatome der Raumnetzstruktur zu extrahieren, und anschließend der extrahierte Zeolith mit einem Metallacetylacetonat behandelt wird. Die Verwendung von Acetylaceton und eines Metallacetylacetonats in Kombination mit oder ohne andere inerte Lösungsmittel erweist sich als wirksam, Aluminium aus der Raumnetzstruktur zu extrahieren und ein anderes Metall in den Zeolith einzuführen. Vermutlich verlaufen somit die Mechanismen der do beiden vorstehend beschriebenen Reaktionen gleichzeitig ab.When aluminum is extracted from the spatial network of the zeolite crystal and at least a part of it If aluminum is to be replaced by another metal, the extractant contains a metal acetylacetonate either alone or in combination with acetylacetone and / or other solvents such as Benzene. It is believed that the reaction between the metal acetylacetonate and the zeolite proceeds by one of two mechanisms or a combination of these two mechanisms. the first mechanism is a metathesis in which the metal of the metal acetylacetonate and the aluminum are exchanged for each other, and the second mechanism is the reaction of the metal acetylacetonate with the zeolitic hydrogen, which is formed by the previous extraction of the aluminum Network structure is adopted by acetylacetone. It is thus possible to use a different metal than To introduce aluminum into the spatial network structure of the zeolite, namely a) directly by treating the decationized and dehydroxylated zeolite in the manner described above with a metal acetylacetonate in the absence of acetylacetone or b) by a multi-stage process in which the decationized so and dehydroxylated zeolite is first treated with acetylacetone to make aluminum atoms of the network structure to extract, and then treated the extracted zeolite with a metal acetylacetonate will. The use of acetylacetone and a metal acetylacetonate in combination with or without other inert solvents are found to be effective in extracting aluminum from the network structure and introduce another metal into the zeolite. Presumably the mechanisms of the do run both reactions described above from the same time.
Vorstehend wurde der Ausdruck »Metallacetylacetonat« bei der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung verwendet, jedoch fallen unter diesen fts Ausdruck auch Metallkomplexe wie Vanadylacetylacetonat, Titanylacetylacetonat und Uranylacetylacetonat, die weniger als die Zahl der Acetylacetonylkomponenten enthalten, die notwendig ist, um die Valenz des jeweiligen Metalls des Komplexes abzusättigen. Beliebige Metallacetylacetonate sind geeignet jedoch werden Acetylacetonate von Metallen besonders bevorzugt, die Oxyde in ihrer dreiwertigen, vierwertigen oder fünf werdgen Form bilden, die bei 6CIO0C thermisch stabil sind.The term “metal acetylacetonate” was used above in the description of an embodiment of the invention, but this term also includes metal complexes such as vanadyl acetylacetonate, titanylacetylacetonate and uranylacetylacetonate, which contain fewer than the number of acetylacetonyl components necessary to maintain the valence of the respective metal of the complex to saturate. Any metal acetylacetonates are suitable, but acetylacetonates of metals which form oxides in their trivalent, tetravalent or five-valent form which are thermally stable at 6CIO 0 C are particularly preferred.
Als Acetylacetonate eignen sich für die Zwecke der Erfindung beispielsweise solche der FormelSuitable acetylacetonates for the purposes of the invention are, for example, those of the formula
M(AA)n,M (AA) n ,
in der (AA) für die Acetylacetonylkomponente (C5H7O2), M für V+3, VO+2, TiO+2, UO2 +2, Ba+2, Be+2, Cd+2, Ca+2, Cs+1, Ce+3, Cr+3, Co+2, Co+3, Cu+2, Fe+3, Fe+2, Pb+2, Mg+2, Mn+2, Mn+3, MoO2+2, Ni+2, Pd+2, Re+3, Rh+3, Rb+3, Na+1, Sr+2, Tl+i, Th+4, Zn+2, In+3, La+3, Nd+3, Sm+3, Yb+3, Y+3, Er+3, Gd+3, Pr+3, Dy+3 und Zr+4 steht und π die Wertigkeit der Metallkomponente, d. h. der Rest des Komplexes nach theoretischer Entfernung der Acetylacetonylkomponente oder -komponenten ist.in the (AA) for the acetylacetonyl component (C5H7O2), M for V + 3 , VO + 2 , TiO + 2 , UO 2 +2 , Ba +2 , Be +2 , Cd +2 , Ca + 2 , Cs + 1 , Ce + 3 , Cr + 3 , Co + 2 , Co + 3 , Cu + 2 , Fe + 3 , Fe + 2 , Pb + 2 , Mg + 2 , Mn + 2 , Mn + 3 , MoO 2 + 2 , Ni + 2 , Pd + 2 , Re + 3 , Rh + 3 , Rb + 3 , Na + 1 , Sr + 2 , Tl + i, Th + 4 , Zn + 2 , In + 3 , La + 3 , Nd + 3 , Sm + 3 , Yb + 3 , Y + 3 , Er + 3 , Gd + 3 , Pr + 3 , Dy + 3 and Zr + 4 and π is the valence of the metal component, ie the remainder of the complex after the theoretical removal of the acetylacetonyl component or components.
Ebenso wie im Falle einer einfachen Extraktion von Aluminium aus der Raumnetzstruktur ohne Austausch gegen ein anderes Metall sind die Mengenverhältnisse von Zeolith zu Metallacetylacetonat nicht entscheidend wichtig. Beide Reaktionsteilnehmer können im großen stöchiometrischen Überschuß verwendet werden. Die gleichen Reaktionsbedingungen in bezug auf Zeit, Temperatur und Druck sind in beiden Fällen anwendbar.Just as in the case of a simple extraction of aluminum from the spatial network structure without replacement against another metal, the proportions of zeolite to metal acetylacetonate are not decisive important. Both reactants can be used in large stoichiometric excess. the The same reaction conditions with regard to time, temperature and pressure can be used in both cases.
A. Eine Reihe von Proben von dekationisiertem Zeolith X und Zeolith Y mit verschiedenen SiO2ZAl2Os-Molverhältnissen und Dekationisierungsgraden wurde in üblicher Weise hergestellt. In jedem Fall wurde der Ausgangszeolith in der Natriumform in destilliertem Wasser aufgeschlämmt und in einem Büchner-Trichter zu einem Filterkuchen geformt. Unter Anwendung eines leicht verminderten Drucks unter dem Filterkuchen wurde eine wäßrige NH^Cl-Lösung hindurchgesaugt, bis die gewünschte Menge an Natriumionen durch NhU+ -Ionen ersetzt worden war, bestimmt durch die Verarmung der lonenaustauschlösung an Ammoniumionen. Der als Produkt erhaltene Zeolith wurde anschließend mit destilliertem Wasser gewaschen, bis er frei von Chloridionen war, an der Luft getrocknet, zu Tabletten von etwa 4,8 mm Durchmesser gepreßt und in einem Ofen mit Luftzirkulation 6 Stunden bei 5500C gehalten.A. A series of samples of decationized zeolite X and zeolite Y with various SiO 2 ZAl 2 Os molar ratios and degrees of decationization were prepared in a conventional manner. In each case the starting zeolite in the sodium form was slurried in distilled water and formed into a filter cake in a Buchner funnel. Using a slightly reduced pressure under the filter cake, an aqueous NH ^ Cl solution was sucked through until the desired amount of sodium ions had been replaced by NhU + ions, determined by the depletion of ammonium ions in the ion exchange solution. The zeolite obtained as the product was then washed with distilled water until it was free of chloride ions, dried in the air, pressed into tablets with a diameter of about 4.8 mm and kept at 550 ° C. for 6 hours in an oven with air circulation.
B. Die gemäß Abschnitt A hergestellten Zeolithproben wurden mit Benzol gesättigt und in eine Soxhlet-Extraktionsapparatur gegeben, die Acetylaceton als Extraktionsmittel enthielt. Die Extraktion wurde 6 Stunden bei der Rückflußtemperatur, d. h. bei etwa 139° C durchgeführt. Die Entfernung von Aluminium aus dem Raumnetz des Zeoliths war deutlich durch die Ausbildung einer hellen Orangefarbe im Extraktionsmittel erkennbar. Dies ist auf die Anwesenheit des Komplexes eines Aluminiummoleküls mit drei Acetylacetonmolekülen, nachstehend als AI(AA)3 bezeichnet, zurückzuführen. Die Extraktion wurde abgebrochen, wenn die Ausbildung der Orangefarbe aufhörte. Die extrahierten Zeolithtabletten wurden an der Luft erneut hydratisiert und chemisch analysiert. Teile jeder Probe wurden 6 Stunden bei 550° C calciniert und der Röntgenanalyse unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 genannt.B. The zeolite samples prepared according to Section A were saturated with benzene and placed in a Soxhlet extraction apparatus which contained acetylacetone as the extractant. The extraction was carried out at the reflux temperature, ie at about 139.degree. C., for 6 hours. The removal of aluminum from the spatial network of the zeolite was clearly recognizable by the formation of a light orange color in the extractant. This is due to the presence of the complex of an aluminum molecule with three acetyl acetone molecules, hereinafter referred to as AI (AA) 3 . The extraction was terminated when the development of the orange color stopped. The extracted zeolite tablets were rehydrated in air and chemically analyzed. Portions of each sample were calcined at 550 ° C. for 6 hours and subjected to X-ray analysis. The results obtained are shown in Table 1 below.
Ammonium ausgetauschte Formen SiO-'/ΛΙ.Όι Kationen pro 100 AlAmmonium exchanged forms SiO - '/ ΛΙ.Όι cations per 100 Al
Na+ Na + Calciniertc und extrahierte FormenCalcined and extracted to form
S1O2/AI2O1 Na+ -Kationen pro 100 AlS1O2 / AI2O1 Na + cations per 100 Al
1010
1111th
1212th
1313th
1414th
1515th
1616
1717th
1818th
1919th
2020th
2121
2222nd
NH4 XNH4 X
NH4 XNH4 X
NhUNhU
NH4NH4
M-UM-U
NH4NH4
NH4NH4
NhUNhU
NHUNHU
NH4NH4
NhUNhU
NhUNhU
NhUNhU
NhUNhU
NhUNhU
NhUNhU
NhU YNhU Y
NhU YNhU Y
NhU YNhU Y
NhU YNhU Y
NhU YNhU Y
NhU YNhU Y
X
X
X
X
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
YX
X
X
X
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
2.49 2,48 2,48 2,54 2,49 2,48 4.98 4,94 4,94 4,91 5,16 5,03 4,86 4,92 4,88 4,94 4,77 4,84 4,92 4,83 4,94 4,902.49 2.48 2.48 2.54 2.49 2.48 4.98 4.94 4.94 4.91 5.16 5.03 4.86 4.92 4.88 4.94 4.77 4.84 4.92 4.83 4.94 4.90
52,7 48,3 41.8 39.0 37,0 33,2 74,4 56,7 49,7 42.0 37.6 33,4 16,6 78,7 73,6 57,6 55,2 47.6 31,6 25,2 24.8 19.752.7 48.3 41.8 39.0 37.0 33.2 74.4 56.7 49.7 42.0 37.6 33.4 16.6 78.7 73.6 57.6 55.2 47.6 31.6 25.2 24.8 19.7
Die Röntgenuntersuchung bestätigte, daß die Kristallinität der extrahierten Zeolithe erhalten geblieben war.The X-ray examination confirmed that the crystallinity of the extracted zeolites was retained.
Beispiel 23Example 23
Der nachstehend beschriebene Versuch wurde durchgeführt, um nachzuweisen, daß ein weiterer Ionenaustausch der mit Acetylaceton extrahierten Zeolithe gemäß der Erfindung möglich ist, und daß diese Zeolithe gute katalytische Aktivität haben.The experiment described below was carried out to demonstrate that another Ion exchange of the zeolites extracted with acetylacetone according to the invention is possible, and that this Zeolites have good catalytic activity.
169,7 g Zeolith Y, der zu etwa 40% dekationisiert worden war und ein SiCVAlÄ-Verhältnis von 4,94 hatte, wurden in Form von Tabletten von 4,8 mm Durchmesser in ein Extraktionsrohr gefüllt, das mit einem Kühler zur Kondensation von Wasser versehen war. In einen 250-mi-Rundkolben, der mit einem Heizmantel beheizt wurde, wurden 100 ml Acetylaceton gegeben. Dieser Kolben war mit der aus Extraktionsrohr und Kühler bestehenden Apparatur verbunden. Das Acetylaceton wurde auf die Rückflußtemperatur erhitzt so daß das kondensierte Lösungsmittel sich sammelte und über die Zeolithtabletten floß. Die Extraktion wurde etwa 6 Stunden durchgeführt Nach dieser Zeit wurde der Lösungsmittelkomplex A1(AA)3 durch zweimalige Extraktion mit Benzol vom Zeolith abgetrennt Der behandelte Zeolith wurde getrocknet und dann caldniert Für die Calcinierung wurde der Zeolith in einen Korb aus nichtrostendem Stahl gefüllt, der in einen belüfteten Ofen mit Temperaturregelung gestellt wurde. Während der Calcinierung wurden stündlich 2,124 bis 2^66 m3 Luft durchgeleitet Der Zeolith wird auf etwa 2500C erhitzt und 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Abschließend wird er auf 550° C erhitzt und 2J5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Die Analyse von Proben des extrahierten Produkts ergaben ein SiCVAWs-Molverhältnis von 6,94 und ein Na2O/Al^a-Molverhältnis-von 0,721. Die Menge des extrahierten Aluminium-Acetylacetonat-Komplexes betrug 0319 g/g Zeolith. Die Röntgenanaly-169.7 g of zeolite Y, which had been decationized to about 40% and had a SiCVAlE ratio of 4.94, were placed in the form of tablets with a diameter of 4.8 mm in an extraction tube which was equipped with a cooler for condensing water was provided. 100 ml of acetylacetone were placed in a 250 ml round bottom flask which was heated with a heating mantle. This flask was connected to the apparatus consisting of the extraction tube and condenser. The acetylacetone was heated to reflux temperature so that the condensed solvent collected and flowed over the zeolite tablets. The extraction was carried out for about 6 hours. After this time, the solvent complex A1 (AA) 3 was separated from the zeolite by extracting twice with benzene. The treated zeolite was dried and then calcined a ventilated oven with temperature control has been placed. During calcination per hour were 2.124 to 2 ^ 66 m 3 of air passed through the zeolite is heated to about 250 0 C and held for 2 hours at this temperature. Finally it is heated to 550 ° C. and kept at this temperature for 2.5 hours. Analysis of samples of the extracted product showed a SiCVAWs molar ratio of 6.94 and a Na 2 O / Al 4 a molar ratio of 0.721. The amount of aluminum acetylacetonate complex extracted was 0319 g / g zeolite. The X-ray analysis
30.0 34.4 39,1 41,1 42,7 47,8 12,9 28,7 37,7 44,4 57,8 61,5 71,8 8,14 13,8 31,0 38,0 47,6 60,5 69,0 72.2 77,4 3.26 330 30.0 34.4 39.1 41.1 42.7 47.8 12.9 28.7 37.7 44.4 57.8 61.5 71.8 8.14 13.8 31.0 38.0 47.6 60.5 69.0 72.2 77.4 3.26 330
438 4,26 3.89 4,23 5,02 5,74 6,79 8.32 9,54438 4.26 3.89 4.23 5.02 5.74 6.79 8.32 9.54
11.111.1
16,7 4,81 4,87 5,94 6,68 6,93 9,8416.7 4.81 4.87 5.94 6.68 6.93 9.84
10,510.5
11,5911.59
14,3214.32
62.6 60.0 71.5 65.8 61,6 58,8 74.6 66,9 72,1 73.8 75,7 77,8 69,7 92,4 79,4 79,7 77,3 74,8 69,6 63,4 62.5 59,862.6 60.0 71.5 65.8 61.6 58.8 74.6 66.9 72.1 73.8 75.7 77.8 69.7 92.4 79.4 79.7 77.3 74.8 69.6 63.4 62.5 59.8
se des extrahierten Produkts nach der Calcinierung ergab, daß die Kristallinität zu mehr als 2Ii erhalten geblieben war. Ein Teil (41 g, auf Basis des hydratisierten Produkts) des extrahierten Produkts wurde mit einer wäßrigen Ammoniumchloridlösung behandelt. Ein viermaliger Ionenaustausch wurde chargenweise unter Verwendung von 4 Äquivalenten NH4+-Kation pro Äquivalent Aluminium im Zeolith durchgeführt. Hierbei wurde die Aufschlämmung aus Zeolith und Ammoniumchloridlösung 2,5 Stunden bei Raumtemperatur ununterbrochen gerührt worauf abgenutscht und der Feststoff mit destilliertem Wasser gewaschen wurde. Dies wurde viermal wiederholt wobei jedesmal frische Austauschlösung verwendet wurde. Nach dem letzten Waschen wurden die Feststoffe im Wärmeschrank bei 124° C getrocknet granuliert und in Flaschen abgefüllt Eine Analyse des Produkts nach dem Ionenaustausch ergab folgende Werte:se of the extracted product after calcination showed that the crystallinity was retained to more than 2 Ii. A portion (41 g, based on the hydrated product) of the extracted product was treated with an aqueous ammonium chloride solution. Four ion exchanges were carried out batchwise using 4 equivalents of NH4 + cation per equivalent of aluminum in the zeolite. The slurry of zeolite and ammonium chloride solution was stirred continuously for 2.5 hours at room temperature, whereupon suction filtered and the solid was washed with distilled water. This was repeated four times, each time using fresh exchange solution. After the last wash, the solids were dried in a heating cabinet at 124 ° C, granulated and bottled.An analysis of the product after the ion exchange gave the following values:
SKVAl2O3 6,93SKVAl 2 O 3 6.93
Kationen pro 100 Al Na 0,081Cations per 100 al Na 0.081
NH4 0,766NH4 0.766
Die Röntgenanalyse des calcinierten Produkts ergab, daß die Kristallstruktur von Zeolith Y erhalten geblieben war. Das Produkt wurde 4 Stunden bei 5500C caldniert und auf seine Aktivität für die Alkylierung nach dem folgenden Verfahren geprüft:The X-ray analysis of the calcined product revealed that the crystal structure of zeolite Y was preserved. The product was caldniert 4 hours at 550 0 C and tested for its activity for the alkylation according to the following procedure:
Das Katalysatorprodukt (5,0 g) wurde in 200 ml Benzol suspendiert Unter die Oberfläche der Suspension wurde Propylengas in einer Menge von 400 ml/Minute unter Rühren eingeführt Die Aktivität wurde gemessen, indem die Geschwindigkeit des Verschwindens von nicht umgesetztem Benzol unter Standard-Reaktionsbedingungen, nämlich Normaldruck und adiabatischen Temperaturbedingungen, ausgehend von Raumtemperatur, beobachtet wurde. Die Reaktion wird fortgesetzt bis die exotherme Reaktion beendet ist und die Temperatur zu fallen beginntThe catalyst product (5.0 g) was suspended in 200 ml of benzene. Under the surface of the suspension, propylene gas was introduced in an amount of 400 ml / minute with stirring. The activity was increased measured by the rate of disappearance of unreacted benzene under standard reaction conditions, namely normal pressure and adiabatic temperature conditions, starting from Room temperature, was observed. The reaction is continued until the exothermic reaction has ended and the temperature begins to drop
Die folgenden Ergebnisse wurden bei Analysen der Produkte, die in bestimmten Zeitabständen genommen wurden, erhalten:The following results were obtained from analyzes of the products taken at certain time intervals received:
MinutenMinutes
Gew.-%Wt%
Benzolbenzene
Isopropylbcnzol
Mono- Di-Isopropyl benzene
Mono di
Tri-Tri-
Tetra-Tetra
72.2
56.9
44.2
14.6
OJ72.2
56.9
44.2
14.6
OJ
21.8 27.3 29.7 20.8 0.621.8 27.3 29.7 20.8 0.6
13,1 19.9 30,9 10,313.1 19.9 30.9 10.3
0.50.5
2.52.5
5.75.7
24.824.8
76,976.9
0,20.2
0.50.5
3.93.9
11.411.4
1010
Die schnelle Umwandlung des Benzols in mehrere alkylierte Benzole läßt die hohe kai alytische Aktivität dieses erfindungsgemäßen Zeolithprodukts mit hohem Siliciumdioxydüberschuß erkennen.The rapid conversion of the benzene into several alkylated benzenes leaves the high kai alytische activity recognize this high silica zeolite product of the invention.
Beispiel 24Example 24
Ein teilweise gegen Ammonium ausgetauschter Zeolith Y mit einem SiCVAbOs-Molverhältnis von 5,0±0,l wurde durch chargenweisen Austausch mit 0,6 NH4CI-Äquivalent pro Äquivalent des Basenaustauschvermögens des Zeoliths hergestellt Die Analysen hatten folgende Ergebnisse:A partially ammonium-exchanged zeolite Y with a SiCVAbOs molar ratio of 5.0 ± 0.1 was prepared by batch-wise exchange with 0.6 NH 4 CI equivalent per equivalent of the base exchange capacity of the zeolite.The analyzes had the following results:
Berechnet auf wasserfreier BasisCalculated on an anhydrous basis
SiOjSiOj
ALOfALOf
Na.OOK
(NHi)jO(NHi) jO
49,349.3
16,916.9
5,75.7
3.33.3
28,128.1
65.565.5
22,522.5
7.67.6
4.4 NaK): AIjOi = 0,555 (NHt)K): AbOi = 0,383 SiOi : AIjOj = 4.96 4.4 NaK): AIjOi = 0.555 (NHt) K): AbOi = 0.383 SiOi: AIjOj = 4.96
Dieses Material wurde zu Tabletten von 4,8 mm Durchmesser und 4,8 mm Länge verarbeitet, um die Calcinierung und Extraktion zu erleichtern. Die Calcinierung wurde durchgeführt, indem das Material in einem Wärmeschrank mit Luftzirkulation 2 Stunden bei 232° C und weitere 2 bis 3 Stunden bei etwa 5500C gehalten wurde. Die wasserfreien Tabletten wurden nach Benetzung mit Benzol kontinuierlich mit Acetylaceton in einer Soxhlet-Extraktionsapparatur extrahiert, bis das Extraktionsmittel farblos war. Der extrahierte Zeolith wurde dann der atmosphärischen Feuchtigkeit ausgesetzt und der erneuten Hydratisierung überlassen.This material was made into tablets 4.8 mm in diameter and 4.8 mm in length to facilitate calcination and extraction. The calcination was performed by heating the material was kept in an oven with air circulation for 2 hours at 232 ° C and further 2 to 3 hours at about 550 0 C. After wetting with benzene, the anhydrous tablets were extracted continuously with acetylacetone in a Soxhlet extraction apparatus until the extractant was colorless. The extracted zeolite was then exposed to atmospheric moisture and allowed to rehydrate.
Die Ammoniumform des extrahierten Zeoliths wurde durch Ionenaustausch mit einer NH4CI-Lösung hergestellt. Der Austausch wurde 5mal chargenweise mit vier Äquivalenten von NH4 + pro vorhandenes Aluminiumäquivalent vorgenommen, um einen hohen Grad des Ersatzes von Natrium sicherzustellen. Die folgenden Analysenwerte wurden ermittelt:The ammonium form of the extracted zeolite was produced by ion exchange with an NH 4 Cl solution. The replacements were made 5 times in batches with four equivalents of NH 4 + per aluminum equivalent present to ensure a high level of sodium replacement. The following analysis values were determined:
Ein Teil dieses Materials wurde durch Ionenaustausch mit Pd(NH3J4 +2 mit 0,5 Gew.-% Pd beladen, bei 5500C calciniert und als Katalysator für die hydrierende Kxackung (nachstehend als Katalysator »A« bezeichnet) erprobt.A portion of this material was loaded by ion exchange with Pd (NH 3 J 4 +2 with 0.5 wt .-% Pd, calcined at 550 0 C and tested as a catalyst for hydrogenating Kxackung (hereinafter referred to as catalyst "A" hereinafter).
Ein weiterer Teil der ammoniumausgetauschten Form wurde mit einer Lösung von 3,1 Äquivalenten MgSO4 pro vorhandenes Aluminium-Äquivalent rückausgetauscht. Die Analysen hatten folgende Ergebnisse:Another part of the ammonium-exchanged form was exchanged back with a solution of 3.1 equivalents of MgSO 4 per aluminum equivalent present. The analyzes had the following results:
*) Als Verunreinigung im Ausgangszeolith vorhanden.*) Present as an impurity in the starting zeolite.
Dieser mit Magnesium rückausgetauschte Katalysator wurde mit 0,5 Gew.-% Palladium beladen, bei 5500C calciniert und als Katalysator für die hydrierende Krackung geprüft. Der Katalysator wird nachstehend als »Katalysator B« bezeichnet Die nachstehend in Tabelle II genannten Ergebnisse wurden mit den beiden Katalysatoren erhalten, die nach dem Verfahren dieses Beispiels hergestellt worden waren, wobei für die hydrierende Krackung ein Einsatzmaterial verwendet wurde, das vorher dem Hydrofining unterworfen worden war und ein Siedeende von 454° C hatte.This back-exchanged with magnesium catalyst was loaded with 0.5 wt .-% of palladium, calcined at 550 0 C and tested as a catalyst for hydrogenating cracking. The catalyst will hereinafter be referred to as "Catalyst B". The results shown in Table II below were obtained with the two catalysts prepared by the procedure of this Example using a feed for the hydrocracking which had previously been hydrofined and had a boiling point of 454 ° C.
Beispiel 25Example 25
Zeolith Y mit einem ursprünglichen S1O2/AI2O3-Verhältnis von 5,0 wurde dekationisiert, dehydroxyliert, mit Acetylaceton extrahiert und dem Ionenaustausch mit Magnesium- und Cerkationen unterworfen. Insgesamt wurden 10 Proben hergestellt, nämlich 5 Proben, die Magnesiumkationen enthielten, und 5 Proben, die Ce + 3-Kationen enthielten. Die aktivierten Proben (4 Stunden bei 550°C (.alciniert) wurden auf ihre katalytische Aktivität bei der Alkylierung von Benzol mit Isopropylen wie in Beispiel 23 geprüft. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle III genannt.Zeolite Y with an original S1O2 / Al2O3 ratio of 5.0 was decationized, dehydroxylated, extracted with acetylacetone and subjected to ion exchange with magnesium and cerium cations. A total of 10 samples were prepared, namely 5 samples containing magnesium cations and 5 samples containing Ce + 3 cations. The activated samples (4 hours at 550 ° C. (calcined) were tested for their catalytic activity in the alkylation of benzene with isopropylene as in Example 23. The results are given in Table III below.
Mit Mg+-' ausgetauschte Probe
Mg + 2 Äquivalente/100 Al
Na +l Äquivalente/100 Al
SiCh/AliCh-Molvcrhällnis
Reaktionszeit, Min.Sample exchanged with Mg + - '
Mg + 2 equivalents / 100 Al
Na + 1 equivalents / 100 Al
SiCh / AliCh molar relationship
Response time, min.
Produktverteilung. Gew.-%
BenzolProduct distribution. Wt%
benzene
Monoisopropy !benzol
Diisopropylbcnzol
TriisopropylbenzolMonoisopropybenzene
Diisopropylbenzene
Triisopropylbenzene
Ml Ce 1' ausgetauschte Probe Ml Ce 1 'exchanged sample
Ce + »-Äquivalente/100 Al
Na+'-Äquivalente/lOOAI
SiO2/Al2Oi-Molverhällnis
Reaktionszeit, Min.Ce + »equivalents / 100 Al
Na + 'equivalents / 100 AI
SiO2 / Al2Oi molar ratio
Response time, min.
Produktverteilung, Gew.-%
BenzolProduct distribution,% by weight
benzene
Monoisopropylbcnzol
Diisopropylbenzol
TriisopropylbenzolMonoisopropyl benzene
Diisopropylbenzene
Triisopropylbenzene
Beispiel 26Example 26
Eine dehydroxylierte, zu 58% dekationisierte Probe von Zeolith Y mit einem SiCVA^Ch-Molverhältnis von 5 und einem Gewicht von etwa 10 g wird etwa 30 Stunden bei der Rückflußtemperatur mit etwa 250 g einer Xylollösung, die 2 g Vanadylacetylacetonat und etwa 5 g Acetylaceton enthält, in Berührung gehalten. Während der Kontaktzeit wechselte die Lösung ihre Farbe von Blau nach Grün. Der Zeolith wurde anschließend von der Lösung abgetrennt und mit Benzol gewaschen, bis die Waschflüssigkeit farblos war. Die folgenden Analysenwerte wurden ermittelt:A dehydroxylated, 58% decationized sample of zeolite Y with a SiCVA ^ Ch mole ratio of 5 and a weight of about 10 g will take about 30 hours at the reflux temperature of about 250 g a xylene solution containing 2 g of vanadyl acetylacetonate and about 5 g of acetylacetone, kept in contact. During the contact time the solution changed its color from blue to green. The zeolite was then separated from the solution and washed with benzene until the washing liquid was colorless. The following analysis values were determined:
Komponentecomponent
Gew.-%, gefunden% By weight, found
Gew.-°/o auf wasserfreier Basis% By weight on an anhydrous basis
Si(Al+ V)-Verhältnis fast das gleiche wie im Ausgangsmaterial war. Al war eindeutig entfernt. Eine Röntgenanalyse zeigte, daß die für Zeolith Y typische Krisiallinität in ausgezeichnetem Maße erhalten geblieben war. Das Röntgenbeugungsbild zeigte keine neuen Linien.Si (Al + V) ratio almost the same as in the starting material was. Al was clearly removed. An X-ray analysis showed that the crystallinity typical of zeolite Y had been preserved in excellent measure. The X-ray diffraction pattern showed no new lines.
Beispiel 27Example 27
10 g Zeolith Y, aus dem vorher das Aluminium durch Extraktion mit Acetylaceton in einem solchen Maße entfernt worden war, daß das Produkt ein S1O2/AI2O3-Molverhältnis von 10,4 und ein Na20/Al203-Molverhältnis von 0,74 hatte, wurde mit etwa 2 g Chromacetylacetonat in 250 g Xylol zusammengeführt Das Gemisch wurde bei Normaldruck gekocht, bis fast das gesamte Lösungsmittel abdestilliert war. Frisches Xylol wurde zugesetzt und der Prozeß dreimal wiederholt Der Zeolith wurde anschließend mit Benzol gewaschen. Die Analyse des Zeolithprodukts hatte folgende Ergebnisse:10 g of zeolite Y, from which previously the aluminum by extraction with acetylacetone to such an extent had been removed that the product had an S1O2 / Al2O3 molar ratio of 10.4 and a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 0.74 was combined with about 2 g of chromium acetylacetonate in 250 g of xylene. The mixture was boiled at normal pressure until almost all of the solvent had distilled off. Fresh xylene was made added and the process repeated three times. The zeolite was then washed with benzene. the Analysis of the zeolite product had the following results:
Komponentecomponent
Gew.-%, gefunden% By weight, found
Gew.-°/o auf
wasserfreier
Basis% By weight
anhydrous
Base
Diese Analysenwerte zeigen, daß fast ebenso viel Vanadin eingebaut wie Al entfernt wurde, da dasThese analytical values show that almost as much vanadium was incorporated as Al was removed, since the
75,675.6
12,412.4
5,55.5
4,64.6
Molverhältnis der Oxyde:Molar ratio of the oxides:
SiO2/AI2O3= 10,4 wie im Ausgangsmaterial Na2OZAl2O3 = 0,74 wie im Ausgangsmaterial SiO2Z(AI2O3H-Cr2O3) = 8,35SiO 2 / Al 2 O 3 = 10.4 as in the starting material Na 2 OZAl 2 O 3 = 0.74 as in the starting material SiO 2 Z (Al 2 O 3 H-Cr 2 O 3 ) = 8.35
Ein Röntgenbeugungsbild dieses Produkts zeigte, daßAn X-ray diffraction pattern of this product showed that
die Grundstruktur von Zeolith Y erhalten geblieben war, obwohl die Anwesenheit von etwas amorphem Material erkennbar war. Neue Linien, die hydratisierten oder wasserfreien Chromoxyden zuzuschreiben waren, wurden nicht beobachtet.the basic structure of zeolite Y was retained , although the presence of some amorphous material was evident. New lines attributable to hydrated or anhydrous chromium oxides were not observed.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US88598169A | 1969-12-17 | 1969-12-17 | |
US88598169 | 1969-12-17 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2061285A1 DE2061285A1 (en) | 1971-06-24 |
DE2061285B2 DE2061285B2 (en) | 1977-03-03 |
DE2061285C3 true DE2061285C3 (en) | 1978-01-12 |
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