DE2836076A1 - Verfahren zur herstellung von kristallinen aluminosilicat-zeolithen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kristallinen aluminosilicat-zeolithen

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Description

Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von großkristallinen Zeolithen unter Bildung des Zeolithen in einem Medium, das eine Kombination aus einem Alkylammoniumkation, beispielsweise von Tetrapropylammonium (TPA), und einem weiteren geeigneten Kation mit einem Ionenradius von etwa 1,4 bis zur Größe der Porenöffnung des spezifischen Zeolithen, beispielsweise einem Kation aus der Gruppe von Tetraäthylammonium (ΤΕΛ), Tetramethylammonium (TMA), Cäsium und Rubidium, enthält; ferner ist darin ein zugesetzter Alkalimetallgehalt oder Erdalkalimetallgehalt vorhanden.
Ersichtlich betrifft daher die Erfindung allgemein die Synthese von Zeolithen und insbesondere die Synthese bestimmter Zeolithe mit Strukturen großer Kristalle.
Sowohl natürliche als auch synthetische Zeolithmaterialien sind bereits dahingehend bekannt, daß sie katalytische Fähigkeiten für verschiedene Arten von Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen haben. Bestimmte Typen dieser Zeolithmaterialien mit geordneten porösen kristallinen Aluminosilicat-Zeolithen haben eine definierte kristalline Struktur, wie man durch Röntgenstrahlen-Beugung bestimmt, worin sich eine Anzahl von kleinen Hohlräumen befindet, die untereinander durch eine Anzahl von noch kleineren Kanälen verbunden sind. Diese Hohlräume und Kanäle sind hinsichtlich ihrer Größe innerhalb eines spezifischen Zeolithmaterials genau gleichförmig. Da die Dimensionen dieser Poren
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so beschaffen sind, daß sie für Adsorptionszwecke Moleküle bestimmter Dimensionen aufnehmen, während solche von größerer Dimension abgewiesen werden, sind diese Materialien üblicherweise als "Molekularsiebe" bekannt; sie werden in einer Vielzahl von Arbeitsweisen hinsichtlich ihrer Vorteile bei den adsorptiven Eigenschaften dieser Mischungen nutzbar gemacht.
Kristalline Aluminosilicate sind durch die Anwesenheit von Aluminium und Silicium charakterisiert, wobei das Gesamtverhältnis dieser Atome zu Sauerstoff 1 : 2 beträgt. Die Menge Aluminiumoxyd, die in üblichen Aluminosilicaten vorhanden ist, scheint in direkter Beziehung zu den Aciditatseigenschaften des resultierenden Produktes zu stehen. Ein niedriger Aluminiumoxydgehalt ist zur Erzielung von geringer Acidität vorteilhaft und erwünscht für niedrige Verkokungsraten und niedrige Alterungsraten .
In der US-PS 3 941 871 ist die Herstellung eines Zeolithen vom ZSM-5-Typ mit einem hohen SiO2/Al2O_-Verhältnis beschrieben. Hierin beschrieben ist auch die kombinierte Verwendung von TPA und TMA zur Herstellung von kristallinen Metallorganosilicaten,
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der weiteren Verbesserung solcher Verfahren.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch das anspruchsgemäße Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden kristalline Zeolithe hergestellt, die ein SiO_/Al_0.,-Molverhältnis von etwa 25 bis etwa 1ooo haben und eine Kristallgröße von wenigstens 1 pm aufweisen, wobei in dem Reaktionsgemisch eine Kombination von einem Alkylammoniumkation und einem weiteren Kation vorhanden ist, das einen Ionenradius von etwa 1,4o bis zur Größe der Poren des spezifischen Zeolithen hat. Vorzugsweise wird eine Kombination von TPA und einer Komponente aus der Gruppe TMA, TEA, Cäsiumkationen und Rubidiumkationen eingesetzt. Das Gemisch kann ferner einen zugesetzten Gehalt an Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Herstellung von Zeolithen von ZSM-5-Typ anwendbar. Das bedeutet, daß das Produkt, obwohl die erfindungsgemäß hergestellten Zeolithe sehr hohe SiO-ZAl-O-j-Verhältnisse aufweisen, noch zeolithisch ist und die Kristallstruktur der angegebenen Zeolithe aufweist.
Obwohl niedrige Aluminiumoxydgehalte vorhanden sind, d.h. hohe Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnisse, sind diese Zeolithe selbst mit Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnissen, die über 25 hinausgehen, sehr wirksam. Die Aktivität ist überraschend, da katalytische Aktivität generell auf Aluminiumatome im Netzwerk zurückzuführen ist. Diese Katalysatoren behalten ihre Kristallinität über längere Zeitdauer trotz der Anwesenheit von Dampf bei hohen Temperaturen, wodurch irreversibles Zusammen-
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fallen des Netzwerks bzw. der Kristallstruktur von anderen Zeolithen, z.B. solchen vom X-Typ und vom Α-Typ, hervorgerufen wird. Ferner können kohlenstoffhaltige Ablagerungen, wenn sie gebildet werden, durch Abbrennen bei höheren als üblichen Temperaturen entfernt werden, um die Aktivität wieder herzustellen. In vielen Umgebungen zeigen die Zeolithe dieser Klasse eine sehr niedrige Kohlenstoff- oder Koksbildungsfähigkeit; dies trägt zu sehr langen Betriebszeiten zwischen Abbrennregenerierungen bei.
Ein wesentliches Merkmal der kristallinen Struktur dieser Zeolithe vom ZSM-5-Typ liegt darin, daß ein verstärkter zwangsläufiger Zugang zu und Austritt aus den intrakristallinen Freiräumen geschaffen wird, nämlich infolge des Vorhandenseins einer Porendimension, die größer als etwa 5 Angströmeinheiten ist, und von Porenfenstern etwa in einer Größe , wie sie durch 1o-gliedrige Ringe von Sauerstoffatomen geschaffen würde. Natürlich sind diese Ringe diejenigen, die durch die reguläre Anordnung der Tetraeder gebildet werden, die das anionische Netzwerk bzw. die anionische Gitterstruktur des kristallinen Zeolithen bilden. So haben die bevorzugten Katalysatoren dieses Typs, die erfindungsgemäß brauchbar sind, in Kombination ein Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis von wenigstens etwa 25 und eine Struktur, die einen zwangsläufigen Zugang zum kristallinen Freiraum schafft.
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Das angegebene Siliciumdioxyd/Aluminiuinoxyd-Verhältnis
kann durch übliche Analyse bestimmt werden. Dieses Verhältnis bedeutet so nahe wie möglich das Verhältnis im starren anionischen Netzwerk des Zeolithkristalls und schließt Aluminium im Binder oder in kationischer oder anderer Form innerhalb der Kanäle aus.
Die erfindungsgemäß brauchbaren Zeolithe nehmen normal-He xan frei auf und haben eine größere Porendimension als etwa 5 Angströmeinheiten. Außerdem muß ihre Struktur einen zwangsläufigen Zugang für größere Moleküle schaffen. Es ist manchmal möglich, aufgrund einer bekannten Kristallstruktur zu beurteilen, ob ein solcher zwangsläufiger Zugang gegeben ist. Wenn beispielsweise die einzigen Porenfenster in einem Kristall durch 8-gliedrige Ringe von Sauerstoffatomen gebildet werden, ist
der Zugang für Moleküle mit größerem Querschnitt als normal-Hekan ausgeschlossen; dann entspricht der Zeolith nicht dem
gewünschten Typ. Fenster von 1o-gliedrigen Ringen sind bevorzugt, obwohl in manchen Fällen übermäßige Faltung oder Porenblockierung diese Katalysatoren unwirksam machen kann. 12-gliedrige Ringe scheinen nicht generell einen ausreichenden Zwang zur Erzielung vorteilhafter Umwandlungen zu bieten, obwohl es gefaltete
Strukturen gibt, z.B. TMA-Offretit, wobei es sich um einen
bekannten wirksamen Zeolithen handelt. Auch können Strukturen geschaffen werden, die infolge von Porenblockierung oder aus
anderen Gründen wirksam sind.
Anstelle eines Versuches, aus der Kristallstruktur
abzuleiten, ob ein Katalysator den notwendigen zwangsläufigen
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Zugang gewährleistet oder nicht, kann eine einfache Bestimmung des "Zwangsindex" (constraint index) durch kontinuierliches Überleiten eines Gemisches aus gleichen Gewichtsmengen von normal-Hexan und 3-Methylpentan über eine kleine Probe, d.h. etwa 1 g oder weniger Katalysator bei Atmosphärendruck in Übereinstimmung mit der nachstehenden Arbeitsweise erhalten werden. Eine Katalysatorprobe in Form von Pellets oder in Form eines Extrudats wird bis zu einer Teilchengröße von etwa derjenigen von grobem Sand zerkleinert und in ein Glasrohr eingebracht. Vor der Prüfung wird der Katalysator mit einem Luftstrom bei 538°C (1ooo°F) wenigstens 15 Minuten lang behandelt« Der Katalysator wird dann mit Helium gespült» Die Temperatur wird zwischen 288°C (55o°F) und 51o°C (95o°F)eingestellt, so daß sich eine Gesamtumwandlung zwischen 1o % und 6o % ergibt. Das Gemisch aus Kohlenwasserstoffen wird bei einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 1 (d.h. 1 Volumenanteil flüssiger Kohlenwasserstoff je Volumeneinheit Katalysator je Stunde) über den Katalysator mit einer Heliumverdünnung geleitet, so daß sich ein Molverhältnis von Helium zum gesamten Kohlenwasserstoff von 4 s 1 ergibt» Nach 2o Minuten im Betrieb wird eine Probe des Ausflusses genommen und analysiert, zweckmäßig durch Gaschromatographie, damit die unverändert gebliebene Fraktion bei jedem der beiden Kohlenwasserstoffe bestimmt wird.
Der "Zwangsindex" (constraint index) wird folgendermaßen berechnet:
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I1 (verbleibende Fraktion η-Hexan)
Zwangsindex =
1 (verbleibende Fraktion 3-Methylpentan)
Der Zwangsindex kommt dem Verhältnis der Crackratenkonstanten für die beiden Kohlenwasserstoffe nahe. Für die Erfindung geeignete Zeolithe sind solche, bei denen ein Zwangsindex angenähert im Bereich von 1 bis 12 vorliegt. Werte für den Zwangsindex CI (constraint index CI) für einige typische Katalysatoren sind folgende:
CAS CI.
Z SM-5 Siliciumdioxyd/ 8,3
ZSM-11 Aluminiumoxyd 8,7
ZSM-12 2
ZSM-35 4,5
Beta o,6
Z SM-4 o, 5
H-Zeolon o,5
REY o, 4
Amorphes
o, 6
Erionit 38
Die vorstehend beschriebenen Zwangsindexwerte kennzeichnen typisch die angegebenen Zeolithe; es handelt sich um das zusammengefaßte Ergebnis von verschiedenen Variablen, die zur Bestimmung und Berechnung angewendet werden. So kann bei einem gegebenen Zeolith in Abhängigkeit von der Temperatur, die innerhalb des
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vorstehend genannten Bereiches von 288 bis 51o C (55o bis 95o°F) angewendet wurde, bei einer so erzielten Umwandlung zwischen 1o % und 60 % der Zwangsindex innerhalb des genannten angenäherten Bereiches von 1 bis 12 variieren. In ähnlicher Weise können andere Variablen, z.B. die Kristallgröße des Zeolithen, die Anwesenheit von möglicherweise occludierten Verunreinigungen und Bindemitteln, die in enger Verbindung mit dem Zeolithen stehen, den Zwangsindex beeinflussen. Daher ist der Zwangsindex, wie er hier angewendet wird, obwohl er in hohem Maß ein brauchbares Mittel für die Kennzeichnung der erwünschten Zeolithe ist, nur angenähert, wobei die Art der Bestimmung unter Berücksichtigung in manchen Fällen auch der Wahrscheinlichkeit einer Zusammenfassung extremer Variablen in Betracht zu ziehen ist. In allen Fällen jedoch hat der Zwangsindex bei einer Temperatur innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs von 288°C (55o°F) bis 51o°C (95o°F) einen Wert bei einem vorgegebenen erwünschten Zeolithen innerhalb des angenäherten Bereiches von 1 bis 12.
Wie vorstehend beschrieben, haben Zeolithstrukturen vom Typ ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12 und ZSM-35 bei der Erfindung besondere Bedeutung. Diese Zeolithe sind bereits beschrieben, d.h. ZSM-5 in der US-PS 3 7o2 886, ZSM-11 in der US-PS 3 7o9 979, ZSM-12 in der US-PS 3 832 449 und ZSM-35 in der US-PS 4 0I6 245. Natürlich gehört auch ZSM-38 hierzu; dieser Zeolith ist in der US-Patentanmeldung No. 56o 412 (eingereicht am 2o. März 1975) beschrieben. Daher sind alle diese Zeolithe mit Bezug auf ihre sämtlichen Details der Herstellung, der physikalischen Eigen-
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schäften und des chemischen Verhaltens etc. vollauf geläufig.
Wenn die beschriebenen speziellen Zeolithe in
Gegenwart von organischen Kationen hergestellt werden, sind sie katalytisch inaktiv, möglicherweise weil der intrakristalline Freiraum durch organische Kationen aus der Bildungslösung eingenommen wird. Sie können jedoch durch Calcinieren in Luft oder in einer inerten Atmosphäre während einer Zeitdauer von 15 Minuten bis 24 Stunden bei 4oo° bis 6oo°C aktiviert werden. Das calcinierte Produkt kann einem anschließenden Ionenaustausch mit NH.-Salzen oder Säuren und nachfolgender Calcinierung zwecks weiterer Aktivierung des Katalysators unterworfen werden.
Die Zeolithe können auch in einer anderen Form verwendet werden, z.B. in der Ammoniumform, der Wasserstofform, oder in einer anderen univalenten oder multivalenten kationischen Form. Vorzugsweise wird die eine oder die andere dieser letzteren beiden Formen eingesetzt» Sie können auch in eingehender Vermischung mit einer Hydrierungskomponente verwendet werden, z.B. Wolfram, Vanadium, Molybdän, Rhenium, Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan oder einem Edelmetall, wie Platin oder Palladium, wodurch eine Hydrierungsfunktion gebildet werden soll. Solche Komponenten können in die Mischung durch Austausch, Imprägnierung oder eingehende physikalische bzw. mechanische Vermischung eingebracht werden. Bei der Imprägnierung mit einer solchen Komponente in oder auf den erfindungsgemäßen Katalysator geht man so vor, daß beispielsweise im Fall von Platin der Zeolith
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mit Platinmetall-haltigen Ionen behandelt wird. Geeignete Platinverbindungen sind beispielsweise Chloroplatinsäure, Platinchlorid und verschiedene Platinamin-Komplexe enthaltende Verbindungen.
Die Verbindungen , die in geeigneter Weise Platin oder andere Metalle enthalten, können in solche Verbindungen/ worin das Metall im Kation der Verbindung vorhanden ist,und in Verbindungen, worin es als Anion dieser Verbindung vorhanden ist, unterteilt werden. Beide Typen, die das Metall im Ionenzustand enthalten, können verwendet werden; eine Lösung, worin Platinmetalle in Form eines Kations oder eines kationischen Komplexes enthalten sind, z.B. Pt(NH3JgCl4, ist besonders brauchbar. Für einige Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren ist diese Edelmetallform des Katalysators erforderlich«
Der Zeolith soll, wenn dessen Anwendung entweder als Absorbens oder als Katalysator in einem der vorstehend genannten Verfahren erfolgt, wenigstens teilweise dehydratisiert sein» Dies kann durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 2oo° bis 6000C in einer Atmosphäre, wie Luft, Stickstoff etc., und unter atmosphärischen oder unteratmosphärischen Drücken für eine Zeitdauer zwischen 1 und 48 Stunden ausgeführt werden» Die Dehydratation kann auch bei niedrigeren Temperaturen einfach durch Einbringung des Katalysators in ein Vakuum ausgeführt werden; jedoch ist dann eine längere Zeitdauer erforderlich, um einen ausreichenden Dehydratationsgrad zu erreichen»
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Die erfindungsgemäßen Zeolithe können aus einem Reaktionsgemisch mit der folgenden Zusammensetzung (mit Bezug auf Molverhältnisse von Oxyden) hergestellt werden:
breit 5
1ooo
bevorzugt 1
5oo
besonders
bevorzugt
(D
R2O/SiO2
SiO2/Al2O3
o,o1 -
25 -
1ooo o,1 -
25 -
5oo o,1 -
25 -
H2O/OH~ 5o - 5 5o - 1 1o -
OH~/SiO2 o,öl - 5o o,1 - 1o o,2 -
(2)
M2O/R2O
of1 - o,5 - 1 -
- o,8
- 25o
- 3oo
- o,75
- 1o
(1) R= Alkylammoniumkation
(2) M= anderes Kation als Alkylammonium (R) und Natrium (Na)
Diese Bereiche betreffen Zeolithe mit Kristallstrukturen von ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 und ZSM-38. Typische Reaktionsbedingungen sind das Erhitzen des vorstehend genannten Gemisches bei einer Temperatur von etwa 8o C bis etwa 2oo C während einer Zeitdauer von z.B. etwa 4 Stunden bis etwa 3o Tagen. Wie im Fall der ZSM-5-Aluminosilicat-Synthese wird das Digerieren der Gelteilchen ausgeführt, bis sich der kristalline Zeolith vollständig bildet. Die erzeugten Kristalle werden dann abgetrennt, z.B. durch Kühlen und Filtrieren, und mit Wasser gewaschen und bei etwa 8o° bis 15o°C getrocknet.
Die Zeolithe aus dieser Gruppe können andere Kationen enthalten. Hierbei kann es sich um irgendein Kation aus einer
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großen Vielzahl von anderen Kationen in Verbindung mit solchen Zeolithen entsprechend der üblicherweise angewendeten Technik handeln. Typische Kationen sind beispielsweise Wasserstoff/ Ammonium- und Metallkationen und Gemische davon. Unter den Metallkationen sind Kationen von solchen Metallen, wie aus der Reihe der Seltenen Erden, Mangan und Calcium, ebenso wie von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, z.B. Zink,und Gruppe VIII des Periodensystems, z.B. Nickel, besonders bevorzugt.
Typische Arbeitsweisen sind die Imprägnierung oder der Austausch bei Zeolithen aus dieser Gruppe mit einem Salz des gewünschten Kations bzw. der gewünschten Kationen. Obwohl eine große Vielzahl von Salzen verwendet werden kann, werden Chloride, Kitrate und Sulfate besonders bevorzugt. Zur Veranschaulichung der Ionenaustauscharbeitsweisen wird unter einer großen Vielzahl von Patentschriften beispielsweise auf die US-PS 3 14o 249, 3 14o 251 und 3 14o 253 hingewiesen.
Im Anschluß an den Austausch mit der Salzlösung des gewünschten Kations werden die Zeolithe dann vorzugsweise mit Wasser gewaschen und bei einer Temperatur im Bereich von 66°C (15o°F) bis etwa 316°C (etwa 6oo°F) getrocknet und danach in Luft oder in einem anderen inerten Gas bei Temperaturen im Bereich von etwa 26o°C (etwa 5oo°F) bis etwa 816°C (etwa 15oo°F) während Zeitperioden im Bereich von 1 bis 48 Stunden oder mehr calciniert.
Die Imprägnierungsarbeitsweisen sind üblich. Das bedeutet, daß der Zeolith mit einer Salzlösung in Berührung gebracht
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und dann getrocknet und in üblicher Weise calciniert wird.
Unabhängig von den Kationen in Verbindung mit der hergestellten Katalysatorform verbleibt die räumliche Anordnung der Aluminium-,Silicium- und Sauerstoffatome, die die basischen Kristallgitterstrukturen in jedem der gegebenen Zeolithe gemäß der Erfindung bilden, im wesentlichen unverändert durch den beschriebenen Austausch von Natrium oder anderen Alkalimetallen, wie durch Aufnahme eines Röntgenstrahlen-Pulverbeugungsdiagramms von einem ionenausgetauschten Material bestimmt wird. Beispielsweise zeigt das Röntgenstrahlen-Beugungsmuster von verschiedenen ionenausgetauschten ZSM-5-Zeolithen ein Diagramm im wesentlichen entsprechend demjenigen gemäß der US-PS 3 7o2 886.
Wie im Fall von vielen Katalysatoren ist erwünscht, daß der erfindungsgemäße Katalysator mit einem anderen Material zusammengebracht wird, das gegenüber den Temperaturen und anderen Bedingungen resistent ist, wie sie bei organischen Umwandlungsverfahren angewendet werden. Solche Materialien sind beispielsweise Produkte, wie die synthetisch oder natürlich vorkommenden Zeolithe, und ferner anorganische Materialien, wie z.B. Tone, Siliciumdioxyd und/oder Metalloxyde. Bei den letzteren kann es sich entweder um natürlich vorkommende Produkte oder solche in Form von gelatinösen Niederschlagen oder Gelen einschließlich Gemischen von Siliciumdioxyd und Metalloxyden handeln. Die Verwendung eines solchen Materials in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Katalysator tendiert dahingehend, daß die Umwandlung
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und/oder Selektivität durch den Katalysator bei bestimmten organischen Umwandlungsverfahren verbessert wird. Inaktive Materialien dienen zweckmäßig als Verdünnungsmittel zur Kontrolle des Anteils an Umwandlung bei einem gegebenen Verfahren, so daß die Produkte wirtschaftlich und in ordnungsgemäßer Weise ohne Anwendung anderer Mittel zur Kontrolle der Reaktionsraten erhalten werden können, üblicherweise sind schon Zeolithmaterialien mit natürlich vorkommenden Tonen bzw. Tonerden, z.B. Bentonit und Kaolin zusammengebracht worden, um die Druckfestigkeit bzw. Bruchfestigkeit des Katalysators unter den technischen Betriebsbedingungen zu verbessern. Diese Materialien, d.h. Tone bzw. Tonerden, Oxyde etc. wirken als Bindemittel für den Katalysator. Erwünscht ist, daß ein Katalysator mit guter Bruchfestigkeit hergestellt wird, da bei der Erdölraffination der Katalysator oftmals groben und harten Behandlungen unterworfen wird, wodurch die Neigung besteht, daß der Katalysator bis zu pulverförmigen Materialien gebrochen wird, wodurch sich Probleme bei der Verfahrensführung ergeben. Die Tonbindemittel sind zum Zweck der Verbesserung der Bruchfestigkeit des Katalysators eingesetzt worden.
Natürlich vorkommende Tone bzw. Tonerden, die mit dem Katalysator vermischt bzw. zusammengebracht werden können, gehören beispielsweise zur Gruppe der Montmorillonite und Kaoline, d.h. einschließlich Subbentonite und Kaoline, die üblicherweise als Dixie, McNamee-Georgia und Florida-Tone bekannt sind, worin der Hauptmineralbestandteil aus Halloysit, Kaolinit, Dickit,
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Nacrit oder Anauxit besteht. Solche Tone bzw. Tonerden können im Rohzustand, wie sie ursprünglich abgebaut werden, verwendet werden oder sie können zunächst einer Calcinierung, einer Säurebehandlung oder einer chemischen Modifizierung unterworfen werden.
Außer mit den vorstehend genannten Materialien kann der Katalysator mit einem porösen Matrixmaterial zusammengesetzt bzw. vermischt werden, z.B. mit Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd/Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd/Zirconoxyd, Siliciumdioxyd/Thoriumoxyd, Siliciumdioxyd/Berylliumoxyd oder Siliciumdioxyd/Titanoxyd, und ferner mit ternären Gemischen, wie Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd/Thoriumoxyd, Siliciumdioxyd/ Aluminiumoxyd/Zirconoxyd, Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd/Magnesiumoxyd oder Siliciumdioxyd/Magnesiumoxyd/Zirkonoxyd. Das Matrixmaterial kann in der Form eines Cogels vorliegen. Die relativen Anteile des fein verteilten kristallinen Aluminosilicats und der anorganischen Oxydgelmatrix variieren in weitem Maß mit dem kristallinen Aluminosilicatgehalt im Bereich von etwa 1 bis etwa 9o Gew.-% und üblicherweise, insbesondere wenn das Gemisch in Form von Perlen hergestellt wird, im Bereich von etwa 2 bis etwa 8o Gew.-% des Gemisches.
Typisch für das Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Substanzen ist die Disproportionierung von Toluol zu Benzol und Xylol, wobei der erhaltene Anteil para-Xylol erheblich über die normale Gleichgewichtskonzentration hinausgeht. Ein solches Verfahren wird wirksam bei einer Temperatur zwischen etwa
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4oo und 7oo C, bei einem Druck zwischen etwa 1 Atmosphäre und 1oo Atmosphären unter einer gewichtsmäßigen stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit zwischen etwa 1 und etwa 5o ausgeführt.
Ein weiteres Einsatzmaterial, das für das Verfahren unter Nutzbarmachung der erfindungsgemäßen Katalysatoren geeignet ist, ist ein Material mit hohem Gehalt an C2-C. [-"Olefinen. So können Äthylen, Propylen, Butene, Pentene, Hexene, Diene, z.B. Butadien, Pentadiene, ferner Cycloolefine, wie Cyclopenten und Cyclohexen, weiterhin alkylsubstituierte Cycloolefine, wie Äthylcyclopenten, Cyclopentadien und Cyclohexadien, in wirksamer Weise und mit hohen Ausbeuten in para-dialkylsubstituierte Benzole unter Nutzbarmachung des beschriebenen Katalysators umgewandelt werden. Die Umwandlung unter Einsatz eines solchen Olefinzufuhrmaterials wird bei einer Temperatur innerhalb des angenäherten Bereiches von 3oo bis 7oo C, bei einem Druck zwischen Atmosphärendruck und I00 Atmosphären und unter Anwendung einer gewichtsmäßigen stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit zwischen etwa 1 und etwa I000 ausgeführt. Als Ausgangsquelle für die Olefinreaktionskomponente können entweder im wesentlichen reine C--C.. --Olef inströme oder Raffinerie- oder chemische Ströme, die reich an solchen Reaktionskomponenten sind, d.h. im allgemeinen mehr als 25 Volumenprozent enthaltend, verwendet werden.
Ein weiteres Einsatzmaterial, das in wirksamer Weise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren eingesetzt werden kann, um selektiv para-dialkylsubstituierte Benzole mit
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Alkylgruppen von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen herzustellen, enthält beispielsweise paraffinische Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 44 Kohlenstoffatomen. Typische Komponenten solcher Paraffine sind Butane, Pentane, Hexane, Heptane, Octane, Dodecane, Eicosane, Dotriacontane, Tetracontane und alkylsubstituierte Derivate dieser Paraffine. Unter Einsatz eines solchen paraffinischen Ausgangsmaterials kommen Reaktionsbedingungen von z.B. einer Kontaktzeit mit dem kristallinen Aluminosilicat-Zeolithkatalysator (mit der großen Kristallgröße) bei einer Temperatur zwischen etwa 4oo° und 7oo°C, einem Druck zwischen etwa Atmosphärendruck und etwa 1oo Atmosphären und einer gewichtsmäßigen stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit zwischen etwa o,1 und etwa Too in Frage.
Die Verwendung von gemischten Aromaten aus Ausgangsmaterial ist ebenfalls geeignet. Beispielsweise wird ein Gemisch aus Äthylbenzol und Toluol selektiv in ein Gemisch, das reich an p-Diäthylbenzol und p-Äthyltoluol ist, umgewandelt, wobei die letztere Komponente bei hohen Toluol/Äthylbenzol-Verhältnissen im Einsatzmaterial überwiegt.
Die Umsetzung von Benzol, Toluol, Äthylbenzol, Propylbenzol oder Butylbenzol mit C2-C- -Olefinen oder Cc-C-c-Paraffinen
bei 25o° bis 5oo°C ergibt p-Dialkylbenzole. Diese Reaktion wird
vorzugsweise bei einem Druck von mehr als 14,1 kg/cm Manometer (2oo psig) ausgeführt.
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Beispielsweise ergeben Benzol und Äthylen bei einem Molverhältnis von 1 : 2 bis 1o : 1 p-Diäthylbenzol neben Äthylbenzol (p = 4oo psig; Temp. = 8oo F); Toluol und 1-Octen ergeben p-Äthyltoluol und ein Gemisch von n- und Isopropyltoluol, das reich an dem p-Isomeren ist.
In Abwesenheit zugefügter Aromaten ergeben C -C.. ,--Olefine und C_-C,,-Paraffine jeweils ein Gemisch von Aromaten, die reich an p-Dialkylbenzolen sind. Die Olefine und die höheren Paraffine sind stärker reaktiv und benötigen nur eine geringere Betriebsstrenge, z.B. eine Temperatur von 25o bis 6oo C, vorzugsweise 3oo° bis 55o°C, während die niedrigeren Paraffine, z.B. C3-C5-Paraffine, Aromaten bei praktischer Rate nur oberhalb 4oo°C ergeben. Die Aromatisierung kann bei Atmosphärendruck oder bei erhöhtem Druck ausgeführt werden; Wasserstoff unter niedrigem Druck kann verwendet werden, um die Katalysatoralterung zu verzögern; jedoch vermindert ein hoher Wasserstoffpartialdruck oberhalb 2oo psig die Aromatenbildung. Die Herstellung von pdialkylierten Benzolen mit Gehalt an Alkylgruppen von mehr als C1 ist durch höheren Druck und niedrigere Temperatur begünstigt. Beispielsweise wird p-Äthyltoluol entweder aus Dodecan oder 1-Buten bei 4oo°C gebildet, während p-Xylol als bevorzugtes Dialkylbenzol bei höherer Temperatur gebildet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Beispiele näher veranschaulicht.
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Beispiel 1
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 6872 g Natriumsilicat in Q-Qualität (28,5 % SiO2; 8,9 % Na3O), 3976 g H2O und 2o g Daxad 27 als oberflächenaktives Mittel hergestellt. Das spezifische Gewicht der Lösung bei 600F betrug 1,297. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g Al2(SO4)X H3O (17,2 % Al2O3), 574 g H2SO4 (I00 %), 12oo g TMACl (5o Gew.-%), 12oo g H2O und 32oo g TPABr-Lösung, erhalten durch Vorreagieren eines Gemisches von äquivalenten Mengen Tri-n-propylamin und n-Propylbromid (der Stickstoffgehalt des vorreagierten organischen Gemisches betrug 1,43 Gew.-%), hergestellt. Dieses Gemisch wird in den übrigen Beispielen als "vorreagiertes organisches Gemisch" bezeichnet. Das spezifische Gewicht betrug 1,1o2 bei 600F.
Die Silicat- und saure Alum-Lösungen wurden gleichzeitig in einen Autoklaven mit einer Kapazität von 5 Gallonen unter Bildung eines Gels eingebracht. Das Gel wurde bei Raumtemperatur während einer halben Stunde zu einem gleichförmigen Gemisch gerührt. Die Kristallisation wurde bei 32o°F unter Rühren bei 9o rpm ausgeführt. Die zur Vervollständigung der Kristallisation erforderliche Zeit betrug etwa 23 Stunden. Das filtrierte gewaschene und getrocknete feste Produkt hatte, wie durch Röntgenstrahlen-Analyse gezeigt wurde, 115 % ZSM-5 und ein SiO2/Al2O3-Verhältnis von 77,5. Die Kristallitgröße wurde mit Hilfe eines Elektronenmikroskops (SEM) bestimmt, wobei sich der Bereich von 12 χ 7 χ 5 ρ bis 2 χ 2 χ 1 pn ergab.
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Beispiel 2
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von Natriumsilicat in Q-Qualität, Daxad 27 und H2O gemäß Beispiel 1 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al3O3), 57o g H2SO4 (I00 %), 1345 g TEABr, 1175 g H2O und 368o g des vorreagierten organischen Gemisches (1,22 Gew.-% N) hergestellt. Die Lösungen wurden vermischt, zum Gel verrührt und auf 32o F bei einer Rührgeschwindigkeit von 9o rpm erhitzt. Es waren 12 Stunden erforderlich, um die Kristallisation zu vervollständigen. Das gewaschene und getrocknete Produkt zeigte Ho % ZSM-5, bestimmt durch Röntgenstrahlen-Beugung. Das SiO_/Al2O3-Verhältnis des Produktes betrug, wie gefunden wurde, 71,1. Die Kristallgröße lag im Bereich von 8 χ 5 χ 4 pn bis 1,5 χ 1 χ 1 pm, wie durch SEM-Bilder gezeigt wurde.
Beispiel 3
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 1374 g Natriumsilicat in Q-Qualität, 800 g H3O und 4 g Daxad 27 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 4 7,6 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 114 g H3SO4 (I00 %), 2oo g CsCl, 800 g H2O und 64ogTPA-Lösung (Gehalt gemäß Beispiel 1) hergestellt. Die beiden Lösungen wurden zu einem Gel vermischt; weitere loo g CsCl wurden zum Gel hinzugegeben. Die Kristallisation wurde innerhalb 14 Stunden bei 32o°F unter beständigem Rühren vervoll-
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ständigt. Das Produkt war zu 95 % ZSM-5 und hatte ein Silicium-* dioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis von 62,3. Die Kristallitgröße wurde durch SEM bestimmt und ergab den Bereich von 7 χ 6 χ 3 pa bis 2x2x1 pm.
Beispiel 4
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Ferner wurde eine saure Alum-Lösung durch Vermischen von 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 574 g H2SO4, 239 g KCl, 14oo g H0O und 3756 g vorreagiertes organisches Gemisch (1,45 Gew.-% N) hergestellt. Die Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen gleichzeitig eingebracht, wobei ein Gel gebildet wurde. Das Gel wurde eine halbe Stunde bei 25o rpm verrührt. Die Kristallisation wurde innerhalb von 2o Stunden bei 32o°F und unter Rühren bei 9o rpm vervollständigt. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 115 % ZSM-5 und ein SiO2/Al2O -Verhältnis von 73,8. Der Kristallgrößenbereich lag, wie durch SEM gezeigt wurde, bei o,7 χ o,7 xo,1 ψ\ bis o,4xo,3xo,1pm.
Beispiel 5
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von Natriumsilicat in Q-Qualität, H2O und Daxad 27 gemäß Beispiel 1 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 574 g H2SO4 (I00 %), 136 g LiCl,
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535 g H_O und 4618 g vorreagiertes organisches Gemisch (1,22 Gew.-% N) hergestellt. Die Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen eingebracht, wobei ein Gel gebildet wurde. Das Gel wurde eine halbe Stunde lang bei 25o rpm verrührt. Die Kristallisationsbedingungen waren 32o F und Rühren bei 9o rpm. Die Kristallisation wurde innerhalb von 19 Stunden vervollständigt. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 115 % ZSM-5 und ein SiO2/ Al2O--Verhältnis von 68,6. Der Kristallgrößenbereich betrug, wie durch SEM gezeigt wurde, o,5 χ ο, 3 χ 1 um bis ο, 3 χ ο, 2 χ ο,1 |im.
Die vorstehenden Beispiele 4 und 5 veranschaulichen, daß hinzugesetzte Kationen mit Ionenradien <1,4 zur Bildung von ZSM-5 mit Kristallgrößen <Ί um führen.
Beispiel 6
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 574 g H2SO4, 3ooo g H2O, 7oo g TMACl (5o %) und 1524 g des vorreagierten organischen Gemisches (1,22 Gew.-% N) hergestellt. Das berechnete TPA/TMA-Molverhältnis der Lösung betrug o,41. Die Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen eingebracht. Die Kristallisationsbedingungen waren 32o F und Rühren bei 9o rpm. Die Kristallisation wurde innerhalb von 2o Stunden vervollständigt; das Endprodukt enthielt, wie gefunden wurde, 85 % ZSM-5. Der
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Kristallgrößenbereich betrug, wie durch SEIl-Bilder gezeigt wurde, 4 χ 3 χ 2 |nn bis 2x1x1 pm.
Beispiel 7
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g
Al2(SO4)3 x H2O (17,2 % Al3O3), 574 g H3SO4, 185 g H3O, 7oo g TMACl {5o %) und 4618 g des vorreagierten organischen Gemisches (I,22 Gew.-% H) hergestellt. Das berechnete TPA/TMA-Molverhältnis der Lösung betrug 1,25. Die Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen eingebracht. Die Kristallisationsbedingungen waren 32o F und Rühren bei 9o rpm. Die Kristallisation wurde innerhalb von 12 Stunden vervollständigt, Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 115 % ZSM-5. Der Kristallgrößenbereich betrug, wie durch SEM-Bilder gezeigt wurde, 13 χ 1o χ 6 um bis 2x2x1 pm.
Beispiel 8
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 9o,9 engl. Pfund Natriumsilicat in Q-Qualität, 12o g Daxad 27 und 44,6 engl. Pfund H-O hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 1428 g Al3(SO4J3 χ H3O (17,2 % Al3O3), 3444 g H3SO4, 42oo g TMACl (5o %) und 79,ο engl. Pfund des vorreagierten organischen Gemisches (1,58 Gew.-% N) hergestellt. Das berechnete
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TPA/TMA-Molverhältnis betrug 2,1. Die vorstehend genannten Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 3o Gallonen eingebracht, der 118o g H-O enthielt. Die Einbringung wurde durch gleichzeitige Einspeisung der Lösungen durch eine Mischdüse ausgeführt. Das Gel wurde 1 Stunde lang bei 9o rpm und bei Raumtemperatur verrührt. Die Kristallisationsbedingungen waren 32o F unter Rühren bei 9o rpm. Die Kristallisation wurde innerhalb von 21 Stunden vervollständigt. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 9o % ZSM-5 und ein SiO2/Al2O3~Verhältnis von 74,1. Der Kristallgrößenbereich war, wie durch SEM-Bilder gezeigt wurde, 2o χ 12 χ pm bis 4 χ 3 χ 2 pm.
Aus den vorstehenden Beispielen 6 bis 8 ergibt sich, daß die maximale Kristallgröße von 4 χ 3 χ 2 um bis 2o χ 12 χ 5 um ansteigt, so wie das TPA/TMA-Molverhältnis von o,41 auf 2,1 ansteigt.
Beispiel 9
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 9o,9 engl. Pfund Natriumsilicat in Q-Qualität, 118 g Daxad 27 und 52,6 engl. Pfund H-O hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde aus 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al3O3), 3444 g H3SO4, 15,9 engl. Pfund H3O, 72oo g TMACl (5o %) und 42,3 engl. Pfund des vorreagierten organischen Gemisches (1,47 Gew.-% N) hergestellt. Die vorstehend genannten Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 3o Gallonen eingebracht, der 1180 g
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H_O enthielt. Die Einbringung wurde durch gleichzeitige Einspeisung der Lösungen durch eine Mischdüse ausgeführt. Das Gel wurde dann eine Stunde lang bei 9o rpm und bei Raumtemperatur verrührt. Die Kristallisationsbedingungen waren 32o F und Rühren bei 9o rpm. Die Kristallisation wurde innerhalb von 17 Stunden vervollständigt. Die Kristallinität des gev.'aschenen und getrockneten Produktes betrug 13o % ZSM-5; das Produkt hatte ein SiO2/Al2O3-Verhältnis von 27o. Die Kristallgröße betrug, wie durch SEM gezeigt wurde, 7 χ 5 χ 3 ρ bis 2 χ 1,5 χ 1 um.
Beispiel Io
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 9 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 2856 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 2837 g H2SO4, 16,4 engl. Pfund H2O, 842 g TMACl-Lösung (5o %) und 39,6 engl. Pfund des vorreagierten organischen Gemisches (1,51 Gew.-% N) hergestellt. Die Stufen der Gelbildung, des Vermischens und der Kristallisation waren ansonsten mit der Arbeitsweise gemäß Beispiel 9 identisch. Die Kristallisation beanspruchte bis zur Vervollständigung 3o Stunden. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte 125 % ZSM-5 und ein SiO2/Al2O3-Verhältnis von 37,3. Der Kristallgrößenbereich war, wie durch SEM-Bilder gefunden wurde, 11 χ 8 χ 4 ym bis o,5 χ ο,5 χ ο,3 pn.
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Beispiel 11
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 45,5 engl. Pfund Natriumsilicat in Q-Qualität, 6o g Daxad 27 und 52,6 engl. Pfund H_O hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 714 g Al2(SO4)- χ H3O (17,2 % Al-O-), 1785 g H3SO4, 44,4 engl. Pfund H3O, 8424 g TMACl-Lösung (5o %) und 39,5 engl. Pfund des vorreagierten organischen Gemisches (1,51 Gew.-% N) hergestellt. Die Stufen der Gelbildung, des Vermischens und der Kristallisation waren ansonsten mit der Arbeitsweise gemäß Beispiel 9 identisch. Die Kristallisation beanspruchte bis zur Vervollständxgung 43 Stunden. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte 85 % ZSM-5 und ein SiO2-Al2O3-Verhältnis von 71,3. Der Kristallgroßenbereich war, wie durch SEli-Bilder gefunden wurde, 2o χ 8 χ 4 pm bis o,7 χ ο,5 χ ο,2 pn.
Beispiel 12
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 11 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 357 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 1962 g H3SO4, 44,4 engl. Pfund H3 8424 g TMACl-Lösung (5o %) und 39,5 engl. Pfund des vorreagierten organischen Gemisches (1,45 Gew.-% N) hergestellt. Die Stufen der Gelbildung, des Vermischens und der Kristallisation waren ansonsten mit der Arbeitsweise gemäß Beispiel 9 identisch. Die Kristallisation wurde innerhalb von 5o Stunden vervollständigt. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte Ho % ZSM-5 und
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ein SiO_/Al2O3-Verhältnis von 139.9. Der Kristallgrößenbereich war, wie durch SEM gefunden wurde, 25 χ 8 χ 4 pm bis 6 χ 3 χ 1 um.
Beispiel 13
Eine Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 238 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 2c2 g H2SO4, 4oo g NaOH, 12oo g THACl-Lösung (5o %) und 3682 g des vorreagierten organischen Gemisches (1,22 Gew.-% N)hergestellt. Die vorstehend genannte Lösung wurde in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen eingebracht; dann wurden 2132 g Hi-SiI (eine Form von gefälltem SiO2) zur Lösung hinzugegeben. Das Gemisch wurde bei 32o F unter Rühren bei 9o rpm kristallisiert. Die Kristallisation wurde innerhalb von 114 Stunden vervollständigt. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte I00 % ZSM-5 und ein Si02/Al203~Molverhältnis von 65,2. Die Kristallgröße wurde durch SEM gemessen; es ergab sich 2o χ 1o χ 5 pm bis 8x6x4 Jim.
Beispiel 14
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 2 38 g Al2 (SO4)3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 574 g H2SO4, 12oo g TMACl-Lösung (5o %) und 348o g H3O hergestellt. Die beiden Lösungen wurden gleichzeitig in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 5 Gallonen unter Bildung eines Gels eingebracht. Nachdem das Gel eine halbe Stunde lang bei 25o rpm und Raumtemperatur verrührt worden war, wurden 1148 g n-Propylamin zugegeben. Dann wurde der
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Autoklav wieder verschlossen. Die Kristallisation beanspruchte zur Vervollständigung 31 Stunden bei 32o F und Rühren bei 9o rpm. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 80 % ZSM-5 und ein SiO /Al (^-Verhältnis von 62,8. Der Natriumgehalt des Produkts betrug o,4; dieser Gehalt liegt niedriger als bei regulären ZSM-5-Produkten. Der Kristallgrößenbereich wurde durch Elektronenmikroskopie bestimmt und ergab 1o χ 4 χ 4 pn bis 2x1x1 pn.
Beispiel 15
Eine Silicatlösung wurde gemäß Beispiel 9 hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 1428 g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3),3444 g H2SO4, 72oo g TMACl-Lösung (5o %) und 46,1 engl. Pfund H_0 hergestellt. Die vorstehend genannten Lösungen wurden in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 3o Gallonen eingebracht und zu demselben homogenen Gelgemisch vermischt, wie es in Beispiel 9 beschrieben ist. Dann wurden 3oo5 g Tri-n-propylamin und 2584 g n-Propylbromid oben auf das Gel gegeben. Das Gemisch wurde bei 32o°F und Rühren unter 9o rpm kristallisiert. Die Kristallisation beanspruchte 18,3 Stunden. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte, wie gefunden wurde, 1o5 % ZSM-5 und ein Si02/Al203-Molverhältnis von 73,9. Die Kristallgröße wurde durch SEM bestimmt und ergab 15 χ 12 χ 6 |im bis 1 χ ο,7 χ ο,5 pn.
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Beispiel 16
Eine Silicatlösung wurde durch Vermischen von 9o,9 engl. Pfund Natriumsilicat in Q-Qualität, 118 g Daxad 27 und 52,6 engl. Pfund H-O hergestellt. Eine saure Alum-Lösung wurde durch Vermischen von 143o g Al2(SO4J3 χ H2O (17,2 % Al2O3), 344o g H2SO4, 184o KaCl, 2o,8 engl. Pfund einer vorreagierten TPABr-Lösung (1,43 Gew.-% N) und 38,9 engl. Pfund H3O hergestellt. Die vorstehend genannten beiden Lösungen wurden durch eine Mischdüse in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 3o Gallonen eingebracht, in den 1180 g H3O gegeben worden waren. !lach Bildung des Gels wurden 584o g NaCl zum Gel zugesetzt. Der Autoklav wurde verschlossen und so schnell wie möglich auf 32o°F erhitzt. Die P.uhrgeschwindigkeit wurde bei 9o rpm gehalten. Die Kristallisation beanspruchte etwa 1o Stunden bis zur Vervollständigung. Das gewaschene und getrocknete Produkt hatte I00 % ZSM-5 und ein Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Verhältnis von 66,2. Die Kristallgröße war klein, wie an einem elektronenmikroskopischen Durchlässigkeitsbild gezeigt wurde,und betrug o,3 χ o,2 pm bis o,1 χ o,o5 pm.
Dieses Beispiel beschreibt eine typische ZSM-5-Herstellung und dient als Basisfall zur Veranschaulichung der Bedeutung der Wirkung von zusätzlichen Kationen, wie TMA, TEA, Cäsium oder Rubidium, hinsichtlich der Kristallgröße.
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Claims (4)

Dr. D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO & Telefon «08S«) 53 0211 53 0 ? 12 W. WeinkaUff Telegramm-Adresse j| rf|a 2836076 Cable address J Telex 5 24 303 Xpert d PATENTANWÄLTE München: Frankfurt M.: Dr. rer. nat. D. Thomsen Dipl -Ing. W. Weinkauff (Fuchsnohi 71) Dresdner Bank AG, München, Konto 5 574 8000 München Kaiser-Ludwig-Platz6 17. August 197 Mobil Oil Corporation New York, H.Y., U.S.A. Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosilicat-Zeolithen Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosilicat-Zeoiithen mit einem SiC^/A^O-j-Molverhältnis von etwa 5 bis etwa 1ooo, einem Zwangsindex von 1 bis 12 und mit einer Kristallgröße von wenigstens 1 um, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch, woraus der Zeolith hergestellt wird, eine Kombination von einem Alkylammoniumkation und einem anderen Kation, das einen Ionenradius von 1,4o bis zur Porengröße des spezifischen Zeolithen aufweist, enthält.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeolith ein solcher aus der Gruppe von ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35 und ZSM-38 verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylammoniumkation dasjenige von Tetrapropylammonium verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Kation ein solches aus der Gruppe von Tetramethylammonium, Tetraäthylammonium, Cäsium und Rubidium verwendet wird.
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DE19782836076 1977-08-17 1978-08-17 Verfahren zur herstellung von kristallinen aluminosilicat-zeolithen Granted DE2836076A1 (de)

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