EA043359B1 - METHOD FOR ADDITIONAL PROCESSING OF ZEOLITE - Google Patents

METHOD FOR ADDITIONAL PROCESSING OF ZEOLITE Download PDF

Info

Publication number
EA043359B1
EA043359B1 EA202090411 EA043359B1 EA 043359 B1 EA043359 B1 EA 043359B1 EA 202090411 EA202090411 EA 202090411 EA 043359 B1 EA043359 B1 EA 043359B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
acid
zeolite
base
type
total
Prior art date
Application number
EA202090411
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Данни Вербукен
Берт Ф. Селс
Мартин А. Д'Аллюэн
Original Assignee
Католике Университейт Лёвен
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Католике Университейт Лёвен filed Critical Католике Университейт Лёвен
Publication of EA043359B1 publication Critical patent/EA043359B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение в целом относится к способу проведения контролируемых последовательных обработок щелочью или кислотой цеолитов с получением улучшенных физико-химических и каталитических свойств, тогда как размер частиц и кристаллов не подвергается негативному влиянию. Соответственно цеолиты, полученные таким образом, можно легко извлекать из щелочного раствора.The present invention generally relates to a method for performing controlled sequential alkali or acid treatments on zeolites to obtain improved physicochemical and catalytic properties while particle and crystal size are not negatively affected. Accordingly, the zeolites thus obtained can be easily recovered from the alkaline solution.

Предпосылки к созданию изобретенияPrerequisites for creating an invention

Цеолиты представляют собой микропористые структуры на основе оксида, представляющего собой алюмосиликат, которые характеризуются четко выраженными пористыми структурами вследствие высокой степени кристалличности. Кристаллические алюмосиликатные цеолиты могут быть природного и синтетического происхождения. В протонной форме кристаллические алюмосиликатные цеолиты в общем представлены формулой HxAlxSi1_xO2, где Н представляет собой (способный к обмену) протон, который уравновешивает электровалентность тетраэдра. Количество способных к обмену протонов называют катионообменной емкостью (СЕС). Точный тип структуры алюмосиликатного цеолита обычно определяется конкретным молярным отношением кремния к алюминию (Si/Al) и размерами пор клеточной структуры. Размер микропор (обычно в диапазоне 0,4-1 нм) может быть указан в виде количества Т-атомов наименьшего диаметра, так называемых членов кольца (MR). Используя данное определение, наиболее распространенные промышленные цеолиты включают микропоры 8 MR, 10 MR или 12 MR. Структура цеолита также может быть получена, помимо диоксида кремния и оксида алюминия, с применением фосфатов, которые образуют класс кристаллических микропористых силикоалюмофосфатов (SAPO). Кроме того, если диоксид кремния отсутствует, образуются кристаллические микропористые алюмофосфаты (AlPO). SAPO и AlPO, подобно цеолитам, обладают уникальными пористыми и кислотными свойствами, обеспечивающими их широкое применение в промышленности для катализа, адсорбции и ионного обмена.Zeolites are microporous structures based on aluminosilicate oxide, which are characterized by clearly defined porous structures due to their high degree of crystallinity. Crystalline aluminosilicate zeolites can be of natural or synthetic origin. In protic form, crystalline aluminosilicate zeolites are generally represented by the formula H x Al x Si1_ x O2, where H represents the (exchangeable) proton that balances the electrovalency of the tetrahedron. The number of protons capable of exchange is called cation exchange capacity (CEC). The exact type of aluminosilicate zeolite structure is usually determined by the specific molar ratio of silicon to aluminum (Si/Al) and the pore sizes of the cell structure. The size of micropores (usually in the range of 0.4-1 nm) can be specified as the number of T-atoms with the smallest diameter, so-called ring members (MR). Using this definition, the most common industrial zeolites include 8 MR, 10 MR, or 12 MR micropores. Zeolite structure can also be produced, in addition to silica and alumina, using phosphates, which form a class of crystalline microporous silicoaluminophosphates (SAPO). In addition, if silica is absent, crystalline microporous aluminophosphates (AlPO) are formed. SAPO and AlPO, like zeolites, have unique porous and acidic properties, making them widely used in industry for catalysis, adsorption and ion exchange.

В последнее время многоуровневые (мезопористые) цеолиты, SAPO и AlPO привлекли значительное внимание в связи с их потенциальными преимуществами в катализе вследствие их высокой наружной площади поверхности, уменьшенных значений длины диффузионного пути и открытых активных участков. Образование вторичной сети мезопор (обычно в диапазоне 2-50 нм) приводит к существенным изменениям свойств материалов, которые влияют на характеристики цеолитов в традиционных областях применения, таких как катализ и разделение. Количество доступных активных участков быстро увеличивается с увеличением пористости материала. Кроме того, многоуровневые кристаллы цеолита демонстрируют уменьшенные значения длины диффузионного пути по сравнению с обычными микропористыми цеолитами, AlPO или SAPO. Соответственно данные материалы достигли превосходных характеристик во многих каталитических реакциях, таких как крекинг, алкилирование и изомеризация.Recently, multilevel (mesoporous) zeolites, SAPO and AlPO have received considerable attention due to their potential advantages in catalysis due to their high external surface area, reduced diffusion path lengths and exposed active sites. The formation of a secondary mesopore network (typically in the 2-50 nm range) results in significant changes in material properties that affect the performance of zeolites in traditional applications such as catalysis and separations. The number of available active sites increases rapidly with increasing material porosity. In addition, multiscale zeolite crystals exhibit reduced diffusion path lengths compared to conventional microporous zeolites, AlPO or SAPO. Accordingly, these materials have achieved excellent performance in many catalytic reactions such as cracking, alkylation and isomerization.

Многоуровневые цеолиты могут быть получены с применением широкого диапазона восходящих и нисходящих процедур. Восходящие процедуры подразумевают изменение гидротермального синтеза цеолитов, например, при использовании органических матриц или путем удлинения времени кристаллизации. Тем не менее наиболее интересным с точки зрения промышленности вариантом является (нисходящая) постсинтетическая модификация обычных коммерчески доступных микропористых цеолитов. Ключевой обработкой в последней категории является применение обработки основанием, так называемой десиликации. Данный подход предусматривает приведение цеолитов в контакт в щелочных водных растворах с получением многоуровневых цеолитов путем удаления части твердого вещества с получением внутрикристаллических или межкристаллических мезопор. Обработки основанием позволяют превратить практически любой обычный цеолит в его улучшенный многоуровневый аналог. Кроме того, в случае SAPO и AlPO обработки основанием обеспечивают получение улучшенного каталитического аналога.Multilevel zeolites can be prepared using a wide range of bottom-up and top-down procedures. Bottom-up procedures involve modifying the hydrothermal synthesis of zeolites, for example by using organic matrices or by extending the crystallization time. However, the most interesting option from an industrial point of view is the (downstream) postsynthetic modification of conventional commercially available microporous zeolites. The key treatment in the latter category is the use of a base treatment, called desilication. This approach involves bringing zeolites into contact in alkaline aqueous solutions to produce multilevel zeolites by removing part of the solid to produce intracrystalline or intercrystalline mesopores. Base treatments can transform virtually any conventional zeolite into its improved multi-level analogue. Additionally, in the case of SAPO and AlPO, base treatments provide an improved catalytic analogue.

Помимо цели образования мезопор, в результате чего образуются многоуровневые кристаллические материалы, обработки щелочью также можно проводить для вымывания нежелательных фаз из двухфазных материалов. Например, выщелачивание с помощью NaOH можно применять для удаления нежелательных примесей ZSM-5 из цеолитов ZSM-22. Кроме того, выщелачивание основанием можно применять для селективного выщелачивания элементов из материалов, содержащих широкий диапазон элементов. Например, при применении в отношении цеолитов выщелачивание основанием селективно в отношении кремния. В свою очередь, при применении в отношении SAPO выщелачивание основанием является наиболее селективным в отношении фосфора. Таким образом, обработки основанием позволяют регулировать, кроме (мезо)пористости, другие физико-химические свойства получаемого материала, такие как валовой состав, распределение элементов в кристаллах и кислотность.In addition to the purpose of forming mesopores, resulting in the formation of multi-level crystalline materials, alkali treatments can also be carried out to wash out unwanted phases from two-phase materials. For example, NaOH leaching can be used to remove unwanted ZSM-5 impurities from ZSM-22 zeolites. In addition, base leaching can be used to selectively leach elements from materials containing a wide range of elements. For example, when applied to zeolites, base leaching is selective for silicon. In turn, when applied to SAPO, base leaching is most selective for phosphorus. Thus, base treatments make it possible to regulate, in addition to (meso)porosity, other physicochemical properties of the resulting material, such as bulk composition, distribution of elements in crystals and acidity.

Обработки основанием проводят путем непосредственного добавления цеолита в водный раствор основания обычно при высоком рН (>12), и следовательно, высокой концентрации основания (например, >0,1 М NaOH) и обеспечения реакции твердого вещества с основанием обычно в течение 30 мин. За данной процедурой следует фильтрация, обычно выполняемая путем фильтрации с воронкой Бюхнера. Для цеолитов 10 MR, например, каркасных топологий, таких как MFI, FER, TON, при обработке щелочью обычно достаточно только неорганического основания (обычно NaOH). Тем не менее в случае цеолитов 12 MR, таких как цеолиты с топологией FAU или ВЕА, может потребоваться добавление органическихBase treatments are carried out by directly adding the zeolite to an aqueous base solution, usually at a high pH (>12), and therefore a high base concentration (eg, >0.1 M NaOH) and allowing the solid to react with the base, typically within 30 minutes. This procedure is followed by filtration, usually performed by filtration with a Buchner funnel. For 10 MR zeolites, e.g. framework topologies such as MFI, FER, TON, only an inorganic base (usually NaOH) is usually sufficient for alkali treatment. However, in the case of 12 MR zeolites, such as zeolites with FAU or BEA topology, it may be necessary to add organic

- 1 043359 веществ, таких как бромид тетрапропиламмония (TRABr) или диэтиламин, к раствору щелочи для поддержания характерных для цеолита свойств, таких как кристалличность, кислотность и микропористость.- 1 043359 substances such as tetrapropylammonium bromide (TRABr) or diethylamine to the alkali solution to maintain the characteristic properties of the zeolite, such as crystallinity, acidity and microporosity.

SAPO и AlPO в целом являются более чувствительными, чем цеолиты, что требует применения (неорганических) бессолевых растворов щелочи, полученных из аминов или ТРАОН для получения улучшенных твердых веществ.SAPO and AlPO are generally more sensitive than zeolites, requiring the use of (inorganic) salt-free alkali solutions derived from amines or TPAOH to produce improved solids.

Обработки щелочью (основанием) часто проводят в виде одной обработки в последовательности постсинтетических модификаций. Например, для получения многоуровневого цеолита Y с улучшенными каталитическими свойствами можно проводить последовательность из 3 последовательных обработок кислота-основание-кислота. В качестве альтернативы в случае клиноптилолита (природный цеолит) сообщалось о последовательности из 6 последовательных обработок (4 раза кислотой, основанием, кислотой). Кроме того, в случае ZSM-5 и ZSM-22 сообщалось о двух обработках (основание - кислота). После каждой отдельной обработки необходима стадия фильтрации и сушки. В целом обработки кислотой обеспечивают в результате удаление Al (в то время как выщелачивание основанием обычно приводит к избирательному выщелачиванию Si), и их влияние на цеолит, как правило, заметно отличается от обработки основанием. Например, при обработке кислотой перед обработкой основанием эффективно удаляется алюминий из каркаса цеолита, что повышает эффективность последующей обработки основанием. В свою очередь, обработка кислотой, которую проводят после обработки основанием, была описана как мягкое промывание кислотой, и нацелена преимущественно на удаление остатков Al с внешней поверхности. Данные остатки Al были образованы в ходе предварительной обработки щелочью. Следовательно, эффективность промывания кислотой тесно связана с эффективностью предшествующей обработки щелочью. Обработки кислотой, выполняемые до и после обработки щелочью, обычно выполняются аналогичным образом по сравнению с обработкой щелочью: цеолит добавляют непосредственно в водный раствор кислоты, обычно с низким рН (<4), с последующей фильтрацией, обычно выполняемой путем фильтрации с воронкой Бюхнера. Тем не менее влияние кислоты принципиально отличается (удаление главным образом Al вместо главным образом Si в случае основания). Например, обработки кислотой, выполненные до или после обработки щелочью, часто занимают значительно больше времени (обычно 1 ч или дольше).Alkali (base) treatments are often carried out as one treatment in a sequence of postsynthetic modifications. For example, to obtain multi-level zeolite Y with improved catalytic properties, a sequence of 3 sequential acid-base-acid treatments can be performed. Alternatively, in the case of clinoptilolite (a natural zeolite), a sequence of 6 consecutive treatments (4 times acid, base, acid) has been reported. Additionally, two treatments (base-acid) were reported for ZSM-5 and ZSM-22. After each individual treatment, a filtration and drying step is necessary. In general, acid treatments result in the removal of Al (while base leaching usually results in selective leaching of Si), and their effect on the zeolite tends to differ markedly from that of a base treatment. For example, acid treatment prior to base treatment effectively removes aluminum from the zeolite framework, increasing the efficiency of subsequent base treatment. In turn, acid treatment, which is carried out after base treatment, has been described as a mild acid wash, and is aimed primarily at removing Al residues from the external surface. These Al residues were formed during alkali pretreatment. Therefore, the effectiveness of acid washing is closely related to the effectiveness of the previous alkali treatment. Acid treatments performed before and after alkali treatment are usually performed in a similar manner to alkali treatment: the zeolite is added directly to an aqueous acid solution, usually low pH (<4), followed by filtration, usually performed by Buchner funnel filtration. However, the effect of the acid is fundamentally different (removal of mainly Al instead of mainly Si in the case of a base). For example, acid treatments performed before or after alkali treatments often take significantly longer (usually 1 hour or longer).

Помимо вышеупомянутых преимуществ выщелачивания основанием, необходимо отметить несколько серьезных недостатков выщелачивания основанием. Во-первых, следует в большинстве случаев избегать применения органических веществ, поскольку их необходимо удалять путем сжигания. Данный способ не только приводит к разрушению дорогостоящих органических веществ, но в нем также требуется тщательный уход за образующимися продуктами сгорания, что само по себе является дорогостоящей процедурой. Простые амины, такие как диэтиламин, применяемые в качестве основания для выщелачивания цеолитов 12 MR (бета и USY), AlPO и SAPO, можно легко извлекать вследствие их высокой летучести, что повышает их промышленную привлекательность. Тем не менее применения катионов тетраалкиламмония (ТАА), таких как TRABr и бромид цетилтриметиламмония (CTABr), предпочтительно избегают, поскольку они являются более дорогостоящими, и их необходимо удалять посредством термической обработки, приводящей к образованию нежелательных потоков, таких как СО2, NOx, H2O и/или взрывчатые органические вещества. Следовательно, крайне важно сократить применение органических веществ, особенно ТАА.In addition to the above-mentioned advantages of base leaching, there are several serious disadvantages of base leaching that need to be noted. First, organic matter should be avoided in most cases because it must be removed by combustion. This method not only leads to the destruction of expensive organic substances, but it also requires careful care of the resulting combustion products, which in itself is an expensive procedure. Simple amines such as diethylamine, used as a base for leaching zeolites 12 MR (beta and USY), AlPO and SAPO, can be easily recovered due to their high volatility, which increases their industrial attractiveness. However, the use of tetraalkylammonium (TAA) cations such as TRABr and cetyltrimethylammonium bromide (CTABr) are preferably avoided because they are more expensive and must be removed by thermal treatment, resulting in the formation of undesirable streams such as CO 2 , NO x , H 2 O and/or explosive organic substances. Therefore, it is extremely important to reduce the use of organic substances, especially TAA.

Во-вторых, выщелоченные основанием цеолиты (с дополнительными обработками кислотой или без них), как сообщается, даже в оптимальных условиях с органическими молекулами обычно демонстрируют сильно повышенные показатели мезопористости. Однако чаще всего они также могут демонстрировать нежелательные случаи снижения свойств цеолита. Типичными примерами этого являются кристалличность, кислотность Бренстеда и микропористость. Данные случаи снижения были зарегистрированы для большинства многоуровневых или мезопористых цеолитов, полученных с помощью обработки щелочью или последовательных обработок кислотой и щелочью, как показано в табл. А раздела примеров.Second, base-leached zeolites (with or without additional acid treatments) are reported to typically exhibit greatly enhanced mesoporosity values even under optimal conditions with organic molecules. However, more often than not, they can also exhibit undesirable cases of reduced zeolite properties. Common examples of this are crystallinity, Brønsted acidity and microporosity. These reductions have been reported for most multilevel or mesoporous zeolites prepared by alkali treatment or sequential acid and alkali treatments, as shown in Table 1. And the examples section.

Важным недавним развитием стало осознание того, что, помимо степени вторичной пористости, также решающее значение имеет качество пор. Наблюдалось, что особенно в цеолитах с высоким содержанием диоксида кремния (Si/Al>около 10) выщелачивание основанием может приводить к образованию мезопор, которые являются (частично) кавитированными. В таком случае чем больше кавитация, тем меньше каталитические преимущества. Следовательно, при постоянных поверхности или объеме мезопор желательной является наименьшая степень кавитации мезопор.An important recent development has been the realization that, in addition to the degree of secondary porosity, the quality of the pores is also critical. It has been observed that especially in zeolites with high silica content (Si/Al>about 10), base leaching can lead to the formation of mesopores that are (partially) cavitated. In this case, the greater the cavitation, the less the catalytic benefits. Therefore, at constant surface or volume of mesopores, the least degree of cavitation of mesopores is desirable.

Наконец, обработка основанием может привести к заметному уменьшению размера кристаллов цеолита. Данное уменьшение связано с фрагментацией, которая может приводить к образованию фрагментов с размером в диапазоне 5-100 нм. Они представляют собой коллоидно-стабильные частицы, которые очень трудно отделить с применением обычных способов фильтрации с помощью пористых фильтрующих мембран, и для них требуется применение дорогостоящих промышленных способов разделения, таких как высокоскоростные промышленные центрифуги. Соответственно суспензии цеолита после выщелачивания основанием часто крайне трудно фильтровать, как показано в табл. А раздела примеров.Finally, base treatment can result in a noticeable reduction in zeolite crystal size. This decrease is associated with fragmentation, which can lead to the formation of fragments with a size in the range of 5-100 nm. They are colloidally stable particles that are very difficult to separate using conventional filtration methods using porous filter membranes and require expensive industrial separation methods such as high-speed industrial centrifuges. Accordingly, zeolite suspensions after base leaching are often extremely difficult to filter, as shown in Table 1. And the examples section.

Следовательно, желательным является обеспечение более эффективного способа, который обеспе- 2 043359 чивает тот же эффект (повышенную мезопористость), но обеспечивает получение твердых веществ, обладающих более высокими характерными для цеолита свойствами, пониженной степенью кавитации, уменьшенным количеством органических добавок и/или сохраненным размером кристаллов. Кроме того, такой улучшенный способ предпочтительно характеризуется аналогичными или уменьшенными количеством вовлеченных стадий, общим времени способа и количеством образующейся сточной воды. Полученные материалы могут иметь улучшенные свойства для получения технических катализаторов или для применения в процессах катализа, адсорбции или ионного обмена.It is therefore desirable to provide a more efficient process that provides the same effect (increased mesoporosity) but produces solids with higher zeolite properties, reduced cavitation, reduced organic additives and/or retained size. crystals. Moreover, such an improved process preferably has similar or reduced numbers of steps involved, total process time, and amount of wastewater produced. The resulting materials may have improved properties for the production of technical catalysts or for use in catalysis, adsorption or ion exchange processes.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

В соответствии с целью настоящего изобретения, которое реализовано и широко описано в данном документе, настоящее изобретение в широком смысле относится к способу проведения последовательной обработки кислотой и щелочью цеолитов, обладающих улучшенными физико-химическими (цеолитными) и каталитическими свойствами. Данные улучшенные свойства могут сочетать повышенную мезопористость с более высокой кислотностью Бренстеда, более высокую микропористость, более высокую мезопористость, более высокую кристалличность и/или их комбинации.In accordance with the purpose of the present invention, which is implemented and broadly described herein, the present invention broadly relates to a method for performing sequential acid and alkali treatment of zeolites having improved physicochemical (zeolite) and catalytic properties. These improved properties may combine increased mesoporosity with higher Bronsted acidity, higher microporosity, higher mesoporosity, higher crystallinity, and/or combinations thereof.

В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения обработанного цеолита с топологией фожазита с объемом мезопор 0,05 мл/г или более и размером элементарной ячейки не более 24,70 А, где способ состоит из двух или трех отдельных обработок, которые разделены стадией отделения твердого вещества, при этом по меньшей мере одна из обработок представляет собой обработку основанием, которая предусматривает стадииIn one aspect, the present invention relates to a method for producing a treated zeolite with a faujasite topology with a mesopore volume of 0.05 ml/g or more and a unit cell size of not more than 24.70 A, where the method consists of two or three separate treatments that are separated by a separation step solid, wherein at least one of the treatments is a base treatment, which comprises the steps

а) обеспечения цеолита в количестве ms;a) providing zeolite in an amount of ms;

b) обеспечения общего количества основания mb, общ.; иb) providing the total amount of base mb, total ; And

с) приведения цеолита в контакт с количеством основания mb(t) в водном растворе с температурой от комнатной температуры до 100°C и рН от по меньшей мере 10 до не более 14 и обеспечения их реакции, где основание непрерывно добавляют к цеолиту в течение периода времени At для общего количества основания mb, общ., причем период времени At составляет по меньшей мере 15 с; и по меньшей мере одна из обработок представляет собой обработку кислотой, которая предусматривает стадииc) bringing the zeolite into contact with an amount of base m b (t) in an aqueous solution at a temperature of from room temperature to 100°C and a pH of at least 10 to at most 14 and causing them to react, where the base is continuously added to the zeolite for time period At for the total amount of base mb, total , wherein the time period At is at least 15 s; and at least one of the treatments is an acid treatment, which comprises the steps

d) обеспечения цеолита в количестве ms;d) providing zeolite in an amount of ms;

e) обеспечения общего количества кислоты ma, общ.; иe) providing the total amount of acid ma, total ; And

f) приведения цеолита в контакт с количеством кислоты ma(t) в водном растворе с температурой от комнатной температуры до 100°C и рН от по меньшей мере 0 до не более 5 и обеспечения их реакции, где кислоту непрерывно добавляют к цеолиту в течение периода времени At для общего количества кислоты ma, общ., причем период времени At составляет по меньшей мере 15 мин;f) bringing the zeolite into contact with an amount of acid m a (t) in an aqueous solution with a temperature of from room temperature to 100°C and a pH of from at least 0 to at most 5 and causing them to react, where the acid is continuously added to the zeolite for time period At for the total amount of acid ma, total , wherein the time period At is at least 15 minutes;

с получением таким образом обработанного цеолита, где в зависимости от порядка обработок ms означает либо необработанный цеолит, либо цеолит, полученный в результате ранее выполненной обработки в соответствии со стадией с) или стадией f), и где максимальное количество основания mb, макс. для mb(t), приведенного в контакт с цеолитом ms в любой момент времени t на стадии с), меньше чем mb, общ./ms, при этом mb, макс. составляет не более 0,25χmb,общ., и где общее количество основания mb, общ. представлено в форме твердой щелочи или щелочного раствора, и где максимальное количество кислоты ma макс. для ma(t), приведенной в контакт с цеолитом ms в любой момент времени t на стадии f), меньше чем ma, общ./ms, при этом ma, макс. составляет не более 0,25xma, общ., и где общее количество кислоты ma, общ. представлено в форме твердой кислоты или кислотного раствора.thus obtaining a treated zeolite, where depending on the order of the treatments m s means either an untreated zeolite or a zeolite obtained as a result of a previously performed treatment in accordance with step c) or step f), and where the maximum amount of base m b , max . for m b (t) brought into contact with the zeolite ms at any time t in step c) is less than mb, total/ms, with mb, max . is no more than 0.25χmb,tot., and where the total amount of base mb, tot . presented in the form of solid alkali or alkaline solution, and where the maximum amount of acid is ma max . for m a (t) brought into contact with the zeolite ms at any time t at stage f), less than ma, total/ms, with ma, max . is no more than 0.25xm a , total, and where is the total amount of acid ma, total . presented in the form of a solid acid or an acid solution.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит подвергают обработке основанием с последующим отделением твердого вещества с последующей обработкой кислотой.In some preferred embodiments, the zeolite is treated with a base followed by solid separation followed by treatment with an acid.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит подвергают обработке кислотой с последующим отделением твердого вещества с последующей обработкой основанием.In some preferred embodiments, the zeolite is treated with an acid followed by solid separation, followed by treatment with a base.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления максимальное количество основания mb, макс. для mb(t) в любой момент времени t на стадии с) составляет не более 0,10xmb, общ..In some preferred embodiments, the maximum amount of base mb, max. for m b (t) at any time t at stage c) is no more than 0.10xm b , total ..

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления максимальное количество кислоты ma, макс. для ma(t) в любой момент времени t на стадии f) составляет не более 0,10xma, общ..In some preferred embodiments, the maximum amount of acid ma, max . for m a (t) at any time t at stage f) is no more than 0.10xm a , total ..

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления стадия а) предусматривает а') обеспечение цеолита в количестве ms, суспендированного в воде; и стадия d) предусматривает d') обеспечение цеолита в количестве ms, суспендированного в воде.In some preferred embodiments, step a) comprises a') providing an amount of zeolite ms suspended in water; and step d) involves d') providing the zeolite in an amount ms suspended in water.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления основание представляет собой неорганическое основание из группы, включающей NH4OH, NaOH, KOH и LiOH, или основание представляет собой органическое основание, такое как гидроксид тетрапропиламмония, диэтиламин, дипропиламин, гидроксид тетрабутиламмония и гидроксид тетраэтиламмония или их комбинации.In some preferred embodiments, the base is an inorganic base from the group consisting of NH 4 OH, NaOH, KOH and LiOH, or the base is an organic base such as tetrapropylammonium hydroxide, diethylamine, dipropylamine, tetrabutylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide or combinations thereof.

- 3 043359- 3 043359

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления обработку кислотой проводят с применением неорганической кислоты, выбранной из группы, включающей HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, H3BO3, или обработку кислотой проводят с применением органической кислоты, выбранной из группы, включающей щавелевую кислоту, лимонную кислоту, уксусную кислоту, бензойную кислоту, муравьиную кислоту, этилендиаминтетрауксусную кислоту (H4EDTA), динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Na2H2EDTA) или любые их комбинации.In some preferred embodiments, the acid treatment is carried out using an inorganic acid selected from the group consisting of HCl, HNO 3 , H2SO 4 , H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , or the acid treatment is carried out using an organic acid selected from the group consisting of oxalic acid, citric acid, acetic acid, benzoic acid, formic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (H4EDTA), disodium ethylenediaminetetraacetic acid (Na2H2EDTA) or any combination thereof.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ предусматривает обработку основанием, включающую ряд добавлений основания на обработку (х), которые не разделены стадией отделения твердого вещества, такой как стадия фильтрации, и количество добавленного основания на добавление (mb, i, где 1=1...х) характеризуется тем, что х не равняется 1, предпочтительно х равняется по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4.In some preferred embodiments, the method comprises a base treatment comprising a number of base additions per treatment (x) that are not separated by a solids separation step, such as a filtration step, and an amount of base added per addition ( mb , i, where 1=1. ..x) is characterized in that x is not equal to 1, preferably x is at least 2, preferably at least 3, preferably at least 4.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ предусматривает обработку кислотой, включающую ряд добавлений кислоты на обработку (х), которые не разделены стадией отделения твердого вещества, такой как стадия фильтрации, и количество добавленного основания на добавление (ma, i, где i=1_х) характеризуется тем, что х не равняется 1, предпочтительно х равняется по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4.In some preferred embodiments, the method involves an acid treatment comprising a number of acid additions per treatment (x) that are not separated by a solids separation step, such as a filtration step, and the amount of base added per addition (ma, i, where i=1_x) is characterized in that x is not equal to 1, preferably x is at least 2, preferably at least 3, preferably at least 4.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество обработок равняется 2, необработанный цеолит представляет собой фожазит с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,70 до 24,50 А, а обработку основанием, включающую стадии а), b) и с), выполняют после обработки кислотой, включающей стадии d), e) и f).In some preferred embodiments, the number of treatments is 2, the untreated zeolite is faujasite with a unit cell size in the range of 24.70 to 24.50 A, and the base treatment comprising steps a), b) and c) is performed after the acid treatment , including stages d), e) and f).

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество обработок равняется 2, необработанный цеолит представляет собой фожазит с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,375 до 24,300 А, а обработку кислотой, включающую стадии d), e) и f), выполняют после обработки основанием, включающей стадии а), b) и с).In some preferred embodiments, the number of treatments is 2, the untreated zeolite is faujasite with a unit cell size ranging from 24.375 to 24.300 A, and the acid treatment comprising steps d), e) and f) is performed after the base treatment comprising steps a ), b) and c).

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество обработок равняется 3, необработанный цеолит представляет собой фожазит с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,70 до 24,50 А, а обработку основанием, включающую стадии а), b) и с), выполняют перед обработкой кислотой и после еще одной обработки кислотой, при этом каждая обработка кислотой включает стадии d), e) и f).In some preferred embodiments, the number of treatments is 3, the untreated zeolite is faujasite with a unit cell size in the range of 24.70 to 24.50 A, and the base treatment comprising steps a), b) and c) is performed before the acid treatment and after another acid treatment, each acid treatment comprising steps d), e) and f).

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления скорость добавления количества основания в течение времени составляет не более 3,0 ммоль-г'-мин, предпочтительно не более 1,0 ммоль-гАмин’1, предпочтительно не более 0,5 ммоль-гАмин’1.In some preferred embodiments, the rate of addition of the amount of base over time is no more than 3.0 mmol-g'-min, preferably no more than 1.0 mmol- gAmin'1 , preferably no more than 0.5 mmol- gAmin'1 .

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления скорость добавления количества кислоты в течение времени составляет не более 1,0 ммоль-г’1-мин’1, предпочтительно не более 0,1 ммоль-г’1-мин’1, предпочтительно не более 0,01 ммоль-г’1-мин’1.In some preferred embodiments, the rate of addition of the amount of acid over time is no more than 1.0 mmol- g'1 - min'1 , preferably no more than 0.1 mmol- g'1 - min'1 , preferably no more than 0.01 mmol-g' 1 -min' 1 .

В одном аспекте настоящее изобретение относится к цеолиту с топологией фожазита, полученному в соответствии со способом по любому из аспектов и вариантов осуществления, описанных в данном документе, с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,375 до 24,300 А, с объемом мезопор по меньшей мере 0,30 мл/г и одной или более из следующих характеристик:In one aspect, the present invention relates to a zeolite with a faujasite topology, prepared in accordance with a method according to any of the aspects and embodiments described herein, with a unit cell size ranging from 24.375 to 24.300 A, with a mesopore volume of at least 0. 30 ml/g and one or more of the following:

кислотность Бренстеда, составляющая по меньшей мере 450 мкмоль-г’1, измеренная с помощью пиридина;a Bronsted acidity of at least 450 µmol g' 1 measured with pyridine;

кристалличность, составляющая по меньшей мере 75% относительно стандартного цеолита NaY и по меньшей мере 90% по сравнению со стандартным образцом оксида алюминия NIST (SRM 676).a crystallinity of at least 75% relative to the NaY zeolite standard and at least 90% relative to the NIST alumina reference standard (SRM 676).

В одном аспекте настоящее изобретение относится к цеолиту с топологией фожазита, полученному в соответствии со способом по любому из аспектов и вариантов осуществления, описанных в данном документе, с размером элементарной ячейки от 24,60 до 24,40 А, с объемным атомным отношением Si/Al, превышающим 7,5, с объемом мезопор по меньшей мере 0,30 мл/г и объемом микропор по меньшей мере 0,20 мл/г.In one aspect, the present invention relates to a zeolite with a faujasite topology, prepared in accordance with the method of any of the aspects and embodiments described herein, with a unit cell size of from 24.60 to 24.40 A, with a volume atomic ratio Si/ Al greater than 7.5, with a mesopore volume of at least 0.30 ml/g and a micropore volume of at least 0.20 ml/g.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Настоящее изобретение станет более понятным из подробного описания, приведенного в данном документе ниже, и прилагаемых графических материалов, которые приведены только в качестве иллюстрации и, таким образом, не являются ограничивающими для настоящего изобретения, и где на чертеже показан общий обзор способа для подвергания пористого твердого вещества ряду обработок кислотой или основанием. Обычно в фиксированном объеме воды каждую обработку выполняют, сначала добавляя основание или кислоту в реактор, после чего добавляют пористое твердое вещество и обеспечивают прохождение реакции при интенсивном механическом перемешивании. На чертеже тем не менее показаны несколько добавлений в ходе каждой отдельной обработки.The present invention will be better understood from the detailed description set forth herein below and the accompanying drawings, which are provided by way of illustration only and are therefore not limiting to the present invention, and wherein the drawing shows a general overview of a method for exposing a porous solid to substances to a series of acid or base treatments. Typically, in a fixed volume of water, each treatment is performed by first adding a base or acid to the reactor, after which the porous solid is added and the reaction proceeds with vigorous mechanical stirring. The drawing, however, shows several additions during each individual treatment.

На чертеже х представляет собой количество добавлений основания или кислоты на реакцию, mb и ma - количество основания или кислоты, добавленных на добавление, соответственно, у - количество добавлений твердого вещества на реакцию (всегда равное 1), иIn the drawing, x represents the number of base or acid additions per reaction, m b and ma are the number of base or acid added per addition, respectively, y is the number of solid additions per reaction (always equal to 1), and

- 4 043359 ms - количество добавленного твердого вещества на добавление, a z представляет количество обработок.- 4 043359 ms is the amount of solid added per addition, and z represents the number of treatments.

В предшествующем уровне техники значения x и y на обработку равняются 1. В дополнительных вариантах осуществления в данном подробном описании значения у и ms не изменены. В настоящем изобретении х не равняется одному (предпочтительно х>2) по меньшей мере для двух отдельных последовательных обработок (z>2), в которых по меньшей мере одна обработка представляет собой обработку щелочью, и в которой по меньшей мере одна обработка представляет собой обработку кислотой.In the prior art, the values of x and y per processing are 1. In additional embodiments in this detailed description, the values of y and ms are not changed. In the present invention, x is not equal to one (preferably x>2) for at least two separate sequential treatments (z>2), in which at least one treatment is an alkali treatment, and in which at least one treatment is a acid.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретенияDetailed Description of Embodiments of the Present Invention

Следующие термины представлены исключительно для способствования пониманию настоящего изобретения.The following terms are presented solely to facilitate the understanding of the present invention.

Термин комнатная температура, используемый в данной заявке, означает температуру в диапазоне от 12 до 30°C, предпочтительно в диапазоне от 16 до 28°C, более предпочтительно в диапазоне от 17 до 25°C и наиболее предпочтительно составляет от примерно 20 до 23°C.The term room temperature as used herein means a temperature in the range of 12 to 30°C, preferably in the range of 16 to 28°C, more preferably in the range of 17 to 25°C, and most preferably in the range of about 20 to 23° C.

Термин молекулярное сито, используемый в данном документе, означает твердое вещество с порами, имеющими размер молекул. Он включает без ограничения микропористые и мезопористые материалы, AlPO и (синтетические) цеолиты, сшитые или несшитые глины, клатрасилы, клатраты, углеродные молекулярные сита, мезопористый диоксид кремния, алюмосиликат (например, типа МСМ-41 с упорядоченной системой пор), микропористые титаносиликаты, такие как ETS-10, мочевина и родственные основные вещества, пористые оксиды металлов. Молекулярные сита могут характеризоваться мультимодальным распределением пор по размерам, также называемым упорядоченными ультрамикропорами (обычно менее 0,7 нм), супермикропорами (обычно в диапазоне приблизительно 0,7-2 нм) или мезопорами (обычно в диапазоне от приблизительно 2 до 50 нм). Конкретным типом молекулярного сита, предусмотренным в настоящем изобретении, являются кремниевые молекулярные сита, более конкретно кремниевые цеогриды, цеолиты и/или аморфные микропористые кремниевые материалы. Среди известных на сегодняшний день твердых веществ те вещества, которые имеют однородные каналы, такие как цеолиты, представленные пористыми кристаллическими силикатами алюминия и пористыми кристаллическими фосфатами алюминия (AlPO), определяют как молекулярные сита, поскольку они селективно адсорбируют молекулы, размер которых меньше размера входа в канал, или они обеспечивают возможность прохождения молекул через канал. С точки зрения кристаллографии, цеолиты являются полностью кристаллическими веществами, в которых атомы и каналы расположены в полной регулярности. Данные полностью кристаллические молекулярные сита получают естественным путем или синтезируют посредством гидротермальных реакций. Количество полностью кристаллических молекулярных сит, полученных или синтезированных к настоящему времени, составляет несколько сотен видов. Они играют важную роль в качестве катализаторов или подложек в современной химической промышленности вследствие своих характеристик, включающих селективную адсорбцию, кислотность и способность к ионному обмену. Молекулярные сита, как природные, так и синтетические, содержат широкий спектр кристаллических силикатов, содержащих положительные ионы. Данные силикаты можно описать как жесткий трехмерный каркас из SiO4 и оксида элемента 13 группы периодической таблицы, например AlO4, в котором тетраэдры сшиты посредством общих атомов кислорода, в результате чего соотношение всех атомов группы 13 и группы 14, например, кремния, и атомов кислорода составляет 1:2. Кристаллические микропористые полиморфы диоксида кремния представляют собой композиционные концевые элементы данных семейств композиционных материалов. Данные кремниевые молекулярные сита не имеют катионообменной емкости.The term molecular sieve as used herein means a solid with pores the size of molecules. It includes, but is not limited to, microporous and mesoporous materials, AlPO and (synthetic) zeolites, cross-linked or non-cross-linked clays, clathrasyls, clathrates, carbon molecular sieves, mesoporous silica, aluminosilicate (e.g. type MCM-41 with ordered pore system), microporous titanosilicates, such as ETS-10, urea and related base materials, porous metal oxides. Molecular sieves can be characterized by a multimodal pore size distribution, also called ordered ultramicropores (typically less than 0.7 nm), supermicropores (typically in the range of about 0.7-2 nm), or mesopores (typically in the range of about 2 to 50 nm). A particular type of molecular sieve contemplated by the present invention are silicon molecular sieves, more particularly silicon zeogrides, zeolites and/or amorphous microporous silicon materials. Among the solids known today, those that have uniform channels, such as zeolites represented by porous crystalline aluminum silicates and porous crystalline aluminum phosphates (AlPO), are defined as molecular sieves because they selectively adsorb molecules smaller than the inlet size. channel, or they allow molecules to pass through the channel. From a crystallographic point of view, zeolites are completely crystalline substances in which atoms and channels are arranged in complete regularity. These fully crystalline molecular sieves are obtained naturally or synthesized through hydrothermal reactions. The number of fully crystalline molecular sieves obtained or synthesized to date amounts to several hundred types. They play an important role as catalysts or supports in the modern chemical industry due to their characteristics including selective adsorption, acidity and ion exchange capacity. Molecular sieves, both natural and synthetic, contain a wide range of crystalline silicates containing positive ions. These silicates can be described as a rigid three-dimensional framework of SiO 4 and an oxide of an element of group 13 of the periodic table, for example AlO 4 , in which the tetrahedra are cross-linked through shared oxygen atoms, resulting in the ratio of all group 13 atoms and group 14 atoms, such as silicon, and atoms oxygen is 1:2. Crystalline microporous silica polymorphs are the composite end members of these families of composite materials. These silicon molecular sieves do not have cation exchange capacity.

Цеолит может быть определен как кристаллический материал, химический состав которого включает по существу алюминий, кремний и кислород. Как правило, цеолиты описаны как алюмосиликаты с трехмерным каркасом и порами молекулярного размера. В прошлом было продемонстрировано, что цеолиты, как природные, так и синтетические, характеризуются каталитическими свойствами для различных типов конверсии углеводородов. Определенные цеолитные материалы представляют собой упорядоченные пористые кристаллические алюмосиликаты, имеющие определенную кристаллическую структуру, определяемую с помощью рентгеновской дифракции, в которой имеется большое количество более мелких полостей, которые могут быть связаны рядом еще меньших каналов или отверстий. Данные полости и поры имеют одинаковый размер в пределах определенного цеолитного материала. Поскольку размеры данных пор являются таковыми, что они принимают для адсорбции молекулы определенных размеров и не принимают молекулы большего размера, данные материалы известны как молекулярные сита и применяются множеством способов для использования данных свойств. Термин цеолит, используемый при раскрытии настоящего изобретения, также может означать любой член группы, включающей структурированные алюмосиликатные минералы, содержащие катионы, такие как натрий и кальций или, реже, барий, бериллий, литий, калий, магний и стронций; которые характеризуются формулой HxAlxSi1_xO2, где Н может быть заменен любым другим одновалентным катионом или (если х, который относится к Н, является кратным валентности) многовалентным катионом. Термин цеолит также означает открытую тетраэдрическую каркасную структуру, способную к ионному обмену, и свободно удерживаемые молеA zeolite can be defined as a crystalline material whose chemical composition consists essentially of aluminum, silicon and oxygen. Typically, zeolites are described as aluminosilicates with a three-dimensional framework and molecular-sized pores. Zeolites, both natural and synthetic, have been demonstrated in the past to have catalytic properties for various types of hydrocarbon conversion. Certain zeolite materials are ordered porous crystalline aluminosilicates having a defined crystal structure, determined by X-ray diffraction, in which there are a large number of smaller cavities that may be connected by a series of even smaller channels or holes. These cavities and pores are of uniform size within a given zeolite material. Because the dimensions of these pores are such that they accept molecules of a certain size for adsorption and do not accept molecules of larger sizes, these materials are known as molecular sieves and are used in a variety of ways to exploit these properties. The term zeolite, as used in the present invention, can also mean any member of the group consisting of structured aluminosilicate minerals containing cations such as sodium and calcium or, less commonly, barium, beryllium, lithium, potassium, magnesium and strontium; which are characterized by the formula H x Al x Si1_ x O 2 , where H can be replaced by any other monovalent cation or (if x, which refers to H, is a multiple of valency) by a multivalent cation. The term zeolite also refers to an open tetrahedral framework structure capable of ion exchange and freely held moles.

- 5 043359 кулы воды, которые допускают обратимую дегидратацию. Термин цеолит также включает материалы, связанные с цеолитом, или цеотипы, которые получают путем замены Si4+ или Al3+ другими элементами, как в случае алюмофосфатов (например, МеАРО, SAPO, ElAPO, MeAPSO и ElAPSO), галлофосфатов, цинкофосфатов, титаносиликатов и т.д. Цеолит может представлять собой кристаллический пористый материал с каркасной структурой, как описано в US 2013/0118954, или представленный в базе данных цеолитных структурных типов структурной комиссии IZA, где под следующими типами структур (из которых также можно определить плотность каркаса), определенными Международной ассоциацией по цеолитам, такими как тип ABW, тип АСО, тип AEI, тип AEL, тип AEN, тип АЕТ, тип AFG AFI, тип AFN, тип AFO, тип AFR, тип AFS, тип AFT, тип AFX, тип AFY, тип АНТ, тип ANA, тип АРС, тип APD, тип AST, тип ASV, тип ATN, тип АТО, тип ATS, тип АТТ, тип ATV, тип AWO, тип AWW, тип ВСТ, тип ВЕА, тип ВЕС, тип BIK, тип BOG, тип ВРН, тип BRE, тип CAN, тип CAS, тип CDO, тип CFI, тип CGF, тип CGS, тип СНА, тип CHI, тип CLO, тип CON, тип CZP, тип DAC, тип DDR, тип DFO, тип DFT, тип DOH, тип DON, тип ЕАВ, тип EDI, тип ЕМТ, тип EON, тип EPI, тип ERI, тип ESV, тип ETR, тип EUO, тип EZT, тип FAR, тип FAU, тип FER, тип FRA, тип GIS, тип GIU, тип GME, тип GON, тип GOO, тип HEU, тип IFR, тип IHW, тип IMF, тип ISV, тип ITE, тип ITH, тип ITW, тип IWR, тип IWV, тип IWW, тип JBW, тип KFI, тип LAU, тип LEV, тип LIO, тип LIT, тип LOS, тип LOV, тип LTA, тип LTL, тип LTN, тип MAR, тип MAZ, тип MEI, тип MEL, тип МЕР, тип MER, тип MFI, тип MFS, тип MON, тип MOR, тип MOZ, тип MSE, тип MSO, тип MTF, тип MTN, тип МТТ, тип MTW, тип MWW, тип NAB, тип NAT, тип NES, тип NON, тип NPO, тип NSI, тип OBW, тип OFF, тип OSI, тип OSO, тип OWE, тип PAR, тип PAU, тип PHI, тип PON, тип RHO, тип RON, тип RRO, тип RSN, тип RTE, тип RTH, тип RUT, тип RWR, тип RWY, тип SAO, тип SAS, тип SAT, тип SAV, тип SBE, тип SBN, тип SBS, тип SBT, тип SFE, тип SFF, тип SFG, тип SFH, тип SFN, тип SFO, тип SGT, тип SIV, тип SOD, тип SOS, тип SSF, тип SSY, тип STF, тип STI, тип STO, тип STT, тип SZR, тип TER, тип ТНО, тип TOL, тип TON, тип TSC, тип TUN, тип UEI, тип UFI, тип UOZ, тип USI, тип UTL, тип VET, тип VFI, тип VNI, тип VSV, тип WEI, тип WEN, тип YUG и тип ZON. Термин цеолит также включает материалы, связанные с цеолитом, или цеотипы, которые получают путем замены Si4+ или Al3+ другими элементами, как в случае алюмофосфатов (например, МеАРО, AlPO, SAPO, ElAPO, MeAPSO и ElAPSO), галлофосфатов, цинкофосфатов, титаносиликатов и т.д. Обычно пористые вещества делятся по размеру пор, например, с размерами пор менее 2 нм классифицируются как микропористые вещества, от 2 до 50 нм классифицируются как мезопористые вещества, и более 50 нм классифицируются как макропористые вещества. Нецеолитные мезопористые виды диоксида кремния, такие как МСМ-41 и SBA-15, могут характеризоваться значительной микропористостью. Данный тип микропористости тем не менее является неупорядоченным и не имеет четкой выраженности, и его не следует считать цеолитным. Микропористость, определенная в вариантах осуществления в данном документе, происходит главным образом из цеолитных микропор, связанных с каркасными топологиями. Например, для цеолитов USY с топологией фожазита микропористость образуется из четко выраженных микропор 0,74 нм, для бета-цеолита с топологией ВЕА микропористость происходит из четко выраженных пор 0,6 нм, а для цеолита ZSM-5 с топологией MFI микропористость происходит из четко выраженных пор 0,55 нм. Среди пористых веществ те вещества, которые имеют однородные каналы, такие как цеолит, определяются как молекулярные сита. До настоящего времени было обнаружено и синтезировано до сотен типов веществ. Цеолиты играют важную роль в качестве катализаторов или носителей в современной химической промышленности вследствие своих характеристик, включающих селективную адсорбцию, кислотность и способность к ионному обмену.- 5 043359 water coolers that allow reversible dehydration. The term zeolite also includes zeolite-related materials, or zeotypes, which are obtained by replacing Si 4+ or Al 3+ with other elements, as in the case of aluminophosphates (for example, MeAPO, SAPO, ElAPO, MeAPSO and ElAPSO), gallophosphates, zinc phosphates, titanosilicates etc. The zeolite may be a crystalline porous material with a framework structure, as described in US 2013/0118954, or as presented in the IZA Structure Commission database of zeolite structure types, where the following structure types (from which the frame density can also be determined) defined by the International Association for zeolites, such as type ABW, type ACO, type AEI, type AEL, type AEN, type AET, type AFG AFI, type AFN, type AFO, type AFR, type AFS, type AFT, type AFX, type AFY, type ANT, type ANA, type APC, type APD, type AST, type ASV, type ATN, type ATO, type ATS, type ATT, type ATV, type AWO, type AWW, type VST, type BEA, type VES, type BIK, type BOG , VRN type, BRE type, CAN type, CAS type, CDO type, CFI type, CGF type, CGS type, SNA type, CHI type, CLO type, CON type, CZP type, DAC type, DDR type, DFO type, type DFT, DOH type, DON type, EAB type, EDI type, EMT type, EON type, EPI type, ERI type, ESV type, ETR type, EUO type, EZT type, FAR type, FAU type, FER type, FRA type, GIS type, GIU type, GME type, GON type, GOO type, HEU type, IFR type, IHW type, IMF type, ISV type, ITE type, ITH type, ITW type, IWR type, IWV type, IWW type, JBW type , KFI type, LAU type, LEV type, LIO type, LIT type, LOS type, LOV type, LTA type, LTL type, LTN type, MAR type, MAZ type, MEI type, MEL type, MER type, MER type, type MFI, MFS type, MON type, MOR type, MOZ type, MSE type, MSO type, MTF type, MTN type, MTT type, MTW type, MWW type, NAB type, NAT type, NES type, NON type, NPO type, NSI type, OBW type, OFF type, OSI type, OSO type, OWE type, PAR type, PAU type, PHI type, PON type, RHO type, RON type, RRO type, RSN type, RTE type, RTH type, RUT type , type RWR, type RWY, type SAO, type SAS, type SAT, type SAV, type SBE, type SBN, type SBS, type SBT, type SFE, type SFF, type SFG, type SFH, type SFN, type SFO, type SGT, SIV type, SOD type, SOS type, SSF type, SSY type, STF type, STI type, STO type, STT type, SZR type, TER type, TNO type, TOL type, TON type, TSC type, TUN type, UEI type, UFI type, UOZ type, USI type, UTL type, VET type, VFI type, VNI type, VSV type, WEI type, WEN type, YUG type and ZON type. The term zeolite also includes zeolite-related materials or zeotypes that are produced by replacing Si 4+ or Al 3+ with other elements, as in the case of aluminophosphates (e.g. MeAPO, AlPO, SAPO, ElAPO, MeAPSO and ElAPSO), gallophosphates, zinc phosphates , titanosilicates, etc. Typically, porous substances are classified according to pore size, for example, those with pore sizes less than 2 nm are classified as microporous substances, 2 to 50 nm are classified as mesoporous substances, and more than 50 nm are classified as macroporous substances. Non-zeolitic mesoporous silica species, such as MCM-41 and SBA-15, can exhibit significant microporosity. This type of microporosity, however, is disordered and not clearly expressed, and should not be considered zeolitic. Microporosity, as defined in embodiments herein, is derived primarily from zeolite micropores associated with framework topologies. For example, for USY zeolites with faujasite topology, microporosity is formed from clearly defined micropores of 0.74 nm, for beta zeolite with BEA topology, microporosity comes from clearly defined pores of 0.6 nm, and for ZSM-5 zeolite with MFI topology, microporosity comes from clearly pronounced pores 0.55 nm. Among porous substances, those substances that have uniform channels, such as zeolite, are defined as molecular sieves. Up to now, up to hundreds of types of substances have been discovered and synthesized. Zeolites play an important role as catalysts or carriers in the modern chemical industry due to their characteristics including selective adsorption, acidity and ion exchange capacity.

Ряд упорядоченных мезопористых материалов, в том числе МСМ-41 и МСМ-48, описан в патентах США № 5057296 и 5102643. Данные упорядоченные материалы характеризуются структурой, в которой мезопоры, однородные по размеру, расположены регулярно. МСМ-41 имеет однородную структуру, демонстрирующую гексагональное расположение прямых мезопор, такое как соты, и характеризуется удельной площадью поверхности, составляющей около 1000 м2/г, измеренной с помощью способа BET (с применением адсорбции азота). Существующие молекулярные сита были получены с применением неорганических или органических катионов в качестве матриц, тогда как данные упорядоченные мезопористые материалы синтезированы путем жидкокристаллической матрицы с применением поверхностноактивных веществ в качестве матриц. Данные упорядоченные мезопористые материалы характеризуются тем преимуществом, что их размеры пор можно регулировать в диапазоне от 1,6 до 10 нм путем регулирования видов поверхностно-активных веществ или условий синтеза, применяемых в способе получения. Упорядоченные мезопористые материалы, обозначенные как SBA-1, -2 и -3, были описаны в Science (1995), 268:1324. Их каналы расположены регулярно, в то время как составляющие атомы демонстрируют расположение, подобное аморфному диоксиду кремния. Упорядоченные мезопористые материалы имеют регулярно расположенные каналы большего размера, чем у существующих цеолитов, что позволяет применять их в реакциях адсорбции, выделения или каталитического превращения относительно крупных молекул.A number of ordered mesoporous materials, including MCM-41 and MCM-48, are described in US Patent Nos. 5,057,296 and 5,102,643. These ordered materials are characterized by a structure in which mesopores, uniform in size, are arranged in a regular manner. MCM-41 has a uniform structure exhibiting a hexagonal arrangement of straight mesopores, such as a honeycomb, and is characterized by a specific surface area of about 1000 m 2 /g, measured using the BET (nitrogen adsorption) method. Existing molecular sieves have been prepared using inorganic or organic cations as templates, whereas these ordered mesoporous materials are synthesized by liquid crystal matrix using surfactants as templates. These ordered mesoporous materials have the advantage that their pore sizes can be adjusted in the range from 1.6 to 10 nm by adjusting the types of surfactants or the synthesis conditions used in the production method. Ordered mesoporous materials, designated SBA-1, -2 and -3, were described in Science (1995), 268:1324. Their channels are regularly arranged, while the constituent atoms exhibit an arrangement similar to amorphous silica. Ordered mesoporous materials have regularly spaced channels larger than those of existing zeolites, which allows them to be used in reactions of adsorption, release, or catalytic transformation of relatively large molecules.

В общем настоящее изобретение относится к способу получения уникальных неорганических твердых веществ путем применения последовательностей контролируемых обработок кислотой и щелочью в отношении существующих неорганических пористых твердых веществ, например, кристаллическихIn general, the present invention relates to a method for producing unique inorganic solids by applying a sequence of controlled acid and alkali treatments to existing inorganic porous solids, e.g.

- 6 043359 твердых частиц, без отрицательного влияния на размер частиц или кристаллов, и для получения конечного продукта твердых веществ с улучшенными физико-химическими и каталитическими свойствами. Способ по настоящему изобретению может обеспечивать твердые вещества, которые легко извлекаются из щелочного раствора после обработки. В конкретном варианте осуществления способ предусматривает применение последовательностей обработок кислотой и основанием, в которых каждая обработка включает поэтапное приведение основания или кислоты в контакт с пористым твердым веществом, в результате чего достигаются улучшенные физико-химические свойства. В дополнение к улучшенным физикохимическим свойствам, улучшенным каталитическим свойствам и улучшенным фильтрационным характеристикам настоящее изобретение может обеспечивать уменьшение количества органических веществ, которые часто применяют для сохранения микропористости, кристалличности и кислотности при выщелачивании щелочью или кислотой.- 6 043359 solids, without negatively affecting particle or crystal size, and to obtain a final solid product with improved physicochemical and catalytic properties. The method of the present invention can provide solids that are easily recovered from the alkaline solution after treatment. In a specific embodiment, the method involves the use of sequences of acid and base treatments, in which each treatment includes stepwise bringing the base or acid into contact with the porous solid, thereby achieving improved physicochemical properties. In addition to improved physicochemical properties, improved catalytic properties and improved filtration characteristics, the present invention can provide reduction in the amount of organic matter that is often used to maintain microporosity, crystallinity and acidity in alkali or acid leaching.

Используемый в данном документе термин Al в каркасе означает тетраэдрически координированный Al. Свойства твердых веществ могут быть оценены с применением адсорбции азота при 77 K, поскольку это представляет собой общеизвестную методику количественного определения характерных для цеотипа свойств (относящихся к кристаллическим микропористым твердым веществам), а также степени мезопористости в твердом веществе. Показатель, который получен из изотермы азота, представляет собой полную площадь поверхности (SBET). Последняя получена путем применения модели BET, и она дает представление об общей пористости (микропорах и мезопорах) твердых веществ. Характерные для цеотипа свойства могут быть изучены с использованием микропористости (VмUkp0), которая получена в результате построения t-графика адсорбционной ветви изотермы, предпочтительно нанесенного в пределах толщины 0,35-0,50 нм. Поскольку активные участки (участки Бренстеда, описанные ниже) расположены в микропорах, предпочтительным является, чтобы после постсинтетической модификации с применением обработок кислотой и основанием объем микропор оставался как можно ближе к таковому у исходного цеолита.As used herein, the term framework Al means tetrahedrally coordinated Al. Solid properties can be assessed using nitrogen adsorption at 77 K, as this is a well-known technique for quantifying zeotype-specific properties (relating to crystalline microporous solids) as well as the degree of mesoporosity in the solid. The measure that is derived from the nitrogen isotherm is the total surface area (S BET ). The latter is obtained by applying the BET model, and it gives an idea of the total porosity (micropores and mesopores) of solids. Zeotype-specific properties can be studied using microporosity (V mUk p 0 ), which is obtained by constructing a t-graph of the adsorption branch of the isotherm, preferably plotted over a thickness range of 0.35-0.50 nm. Since the active sites (Brønsted sites, described below) are located in micropores, it is preferable that after post-synthetic modification using acid and base treatments, the micropore volume remains as close as possible to that of the original zeolite.

Измерения сорбции азота проводили с применением прибора Micromeritics TriStar 3000, управляемого с помощью программного обеспечения TriStar 3000 (Micromeritics) версии 6.03. Перед экспериментом сорбции образцы дегазировали в течение ночи в потоке N2 при нагревании до 300°C (5°С-мин-1). Способ t-графика, как описано в Microporous Mesoporous Mater, 2003, 60, 1-17, применяли для различения микро- и мезопор (диапазон толщины=0,35-0,50 нм, с использованием уравнения толщины Харкинса и Джуры, и коэффициент преобразования плотности=0,0015468). Для точного сравнения микропористости, полученной из t-графика, между твердыми частицами предпочтительным является применение того же способа t-графика, диапазона толщины и уравнения толщины. Например, если t-график применяют в узком диапазоне при высоких значениях относительного давления (например, при р/р0=0,30-0,35), полученная в результате микропористость может быть завышенной оценкой. Способ t-графика также обеспечивает нахождение внешней поверхности (называемой Sмезо), которую применяют в качестве показателя степени вторичной пористости. Общий объем пор (VnOp) определяли при относительном давлении (р/р0=0,98). Объем мезопор (Vмезо) определяли как Vмезо=Vnор-Vмиkро.Nitrogen sorption measurements were performed using a Micromeritics TriStar 3000 instrument controlled by TriStar 3000 software (Micromeritics) version 6.03. Before the sorption experiment, the samples were degassed overnight in a flow of N2 when heated to 300°C (5°C-min -1 ). The t-plot method as described in Microporous Mesoporous Mater, 2003, 60, 1-17 was used to distinguish micro- and mesopores (thickness range=0.35-0.50 nm, using Harkins and Jura thickness equation, and coefficient density conversion=0.0015468). To accurately compare microporosity obtained from a t-plot between solids, it is preferable to use the same t-plot method, thickness range, and thickness equation. For example, if the t-plot is applied over a narrow range at high relative pressures (eg, p/p 0 =0.30-0.35), the resulting microporosity may be an overestimation. The t-plot method also provides the outer surface (called S meso ), which is used as an indicator of the degree of secondary porosity. The total pore volume (V nO p) was determined at relative pressure (p/p0=0.98). The volume of mesopores (Vmeso) was determined as Vmeso=Vnop-Vmicro.

В случае если неорганические пористые твердые вещества являются кристаллическими, цеолитами, SAPO, AlPO, то сохранение характерных свойств может быть проверено с использованием рентгеновской дифракции (XRD). Данная методика обеспечивает специфичную для топологии рефлектограмму. Относительную кристалличность, показательную для общих характерных для цеотипа свойств, можно оценить путем объединения нескольких характеристических пиков с применением способов, таких как описанные в ASTM D3906 (для фожазитовых цеолитов) ASTM 5758 (для цеолитов ZSM-5), ASTM WK9245 (для морденитовых цеолитов) и ASTM D5357 (для цеолитов NaA). Предпочтительным является, если обработанный кислотой и щелочью образец характеризуется как можно более высокой степенью кристалличности по сравнению с исходным кристаллическим неорганическим твердым веществом. В случае фожазитов относительную кристалличность сравнивают с промышленным стандартом - цеолитом NaY, предоставленным Zeolyst (код поставщика CBV 100). Кроме того, относительную кристалличность цеолитов количественно определяют путем сравнения со стандартным образцом оксида алюминия NIST (SRM 676). Это достигается путем сравнения площади пика при значении 25,7° угла 2-тета стандарта NIST с площадью пика при значении 15,7° угла 2-тета для цеолитов с топологией FAU, или с площадью пика при значении 7,7° угла 2-тета для цеолитов с топологией ВЕА, или с площадью пиков при значениях в диапазоне от 23,1 до 24,3° угла 2-тета для цеолитов ZSM-5. XRD также является полезной методикой определения характеристик, поскольку она позволяет определить размер элементарной ячейки. В частности, в случае фожазитов, размер элементарной ячейки имеет значение, поскольку он указывает на состав (атомное отношение Si/Al) каркаса. Размер элементарной ячейки определяют с применением общепринятых способов, указанных в ASTM 3942. Рентгеновскую дифракцию измеряли на дифрактометре Siemens D5000 с геометрией Брэгга-Брентано и излучением Cu Ka с фильтром Ni (λ=0,1541 нм). Данные записывали в диапазоне 5-50° угла 2-тета с угловым размером шага 0,05° и временем счета 8 с на шаг.In case the inorganic porous solids are crystalline, zeolites, SAPO, AlPO, the retention of characteristic properties can be tested using X-ray diffraction (XRD). This technique provides a topology-specific reflectogram. Relative crystallinity, indicative of overall zeotype-specific properties, can be estimated by combining multiple characteristic peaks using methods such as those described in ASTM D3906 (for faujasite zeolites), ASTM 5758 (for ZSM-5 zeolites), ASTM WK9245 (for mordenite zeolites) and ASTM D5357 (for NaA zeolites). It is preferable if the acid and alkali treated sample has as high a degree of crystallinity as possible compared to the original crystalline inorganic solid. For faujasites, relative crystallinity is compared to the industry standard NaY zeolite provided by Zeolyst (supplier code CBV 100). In addition, the relative crystallinity of the zeolites is quantified by comparison with the NIST alumina reference standard (SRM 676). This is achieved by comparing the 25.7° 2-theta peak area of the NIST standard with the 15.7° 2-theta peak area for FAU zeolites, or the 7.7° 2-theta peak area for FAU zeolites. theta for zeolites with BEA topology, or with peak areas ranging from 23.1 to 24.3° 2-theta for ZSM-5 zeolites. XRD is also a useful characterization technique because it can determine the unit cell size. Particularly in the case of faujasites, the unit cell size is important because it indicates the composition (Si/Al atomic ratio) of the framework. The unit cell size is determined using conventional methods specified in ASTM 3942. X-ray diffraction was measured on a Siemens D5000 diffractometer with Bragg-Brentano geometry and Cu Ka radiation with a Ni filter (λ=0.1541 nm). Data were recorded over a range of 5–50° of 2-theta angle with an angular step size of 0.05° and a counting time of 8 s per step.

Большинство видов применения неорганических пористых твердых веществ, описанных в данномMost applications of inorganic porous solids described in this

- 7 043359 документе, предусматривают катализируемые кислотой превращения. В данном случае тип и количество кислотного центра имеют решающее значение. Для количественного мониторинга кислотных свойств твердых веществ обычно применяют способ инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) пиридина, адсорбированного на твердых веществах. Данный способ позволяет количественно определить количество сильных участков Бренстеда (В) и более слабых кислотных центров Льюиса (L), присутствующих в твердом веществе. В каталитических видах применения цеолитов и SAPO, в частности, количество кислотных центров Бренстеда является ключевым для их эффективной работы. Несмотря на то, что основной целью модификации посредством комбинаций обработок щелочью и кислотой часто является улучшение пористости, крайне важно, чтобы при последующих постсинтетических модификациях, в частности, сохранялась плотность участков Бренстеда.- 7 043359 document provide for acid-catalyzed transformations. In this case, the type and amount of acid site are critical. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) of pyridine adsorbed on solids is commonly used to quantitatively monitor the acidity properties of solids. This method quantifies the number of strong Brønsted sites (B) and weaker Lewis acid sites (L) present in a solid. In catalytic applications of zeolites and SAPO in particular, the number of Brønsted acid sites is key to their efficient operation. Although the primary purpose of modification through combinations of alkali and acid treatments is often to improve porosity, it is critical that subsequent post-synthetic modifications, in particular, maintain the density of the Brønsted sites.

Измерения пиридина с помощью FTIR выполняли с применением спектрометра Nicolet 6700, оборудованного детектором DTGS. Образцы прессовали в отдельные пластины и дегазировали при 400°C в течение 1 ч in vacuo перед измерениями. После вакуумирования образцы подвергали 4-5 импульсам воздействия пиридина по меньшей мере 25 мбар при 50°C в течение 1 мин (до насыщения), после чего систему нагревали до 150°C в течение 40 мин с последующим получением спектров при той же температуре. Полосы поглощения при 1550 и 1450 см-1 соответствовали количеству кислотных центров Бренстеда и Льюиса соответственно. Применяемые коэффициенты затухания были определены Emeis, J. Catal., 1993, 141, 347-354.FTIR measurements of pyridine were performed using a Nicolet 6700 spectrometer equipped with a DTGS detector. The samples were pressed into individual plates and degassed at 400°C for 1 h in vacuo before measurements. After evacuation, the samples were exposed to 4-5 pulses of pyridine at least 25 mbar at 50°C for 1 min (until saturation), after which the system was heated to 150°C for 40 min, followed by obtaining spectra at the same temperature. The absorption bands at 1550 and 1450 cm -1 corresponded to the number of Brønsted and Lewis acid sites, respectively. The applied attenuation coefficients were determined by Emeis, J. Catal., 1993, 141, 347-354.

Каталитические свойства контролировали при изомеризации α-пинена, так как она представляет собой подходящую модельную реакцию, в которой исследуют как функцию характерных для цеотипа свойств, так и функцию внешней поверхности. В данной реакции активность (А) означает степень превращения, а производительность (Р) представляет собой выход полезных продуктов (лимонен, камфен, α-терпинен, γ-терпинен, терпинолин, п-цимол).The catalytic properties were monitored for α-pinene isomerization because it represents a suitable model reaction in which both the function of zeotype-specific properties and the function of the external surface are examined. In this reaction, activity (A) means the degree of conversion, and productivity (P) represents the yield of useful products (limonene, camphene, α-terpinene, γ-terpinene, terpinoline, p-cymene).

Экспериментальный катализ. Реакции изомеризации α-пинена проводили в реакторе Парра объемом 50 см3 с устройством для отбора проб при 150°C в атмосфере азота 6-8 бар со скоростью перемешивания 750 об/мин. Смесь субстрата (20 г; α-пинен) и катализатора (0,05 г) нагревали до 100°C, после чего отбирали первый жидкий образец. Затем реакционную смесь дополнительно нагревали до 150°C и отбирали дополнительные образцы через 10, 30 и 60 мин после первого образца. Затем образцы анализировали на газовом хроматографе (HP 5890, Hewlett Packard), снабженном колонкой НР1 и пламенноионизационным детектором (FID). В качестве внешнего стандарта применяли тетрадекан. Неидентифицированные продукты были проанализированы с помощью GC-MS (6890N, Agilent Technologies). Активность образцов определяли с использованием наклона линейной части графика зависимости превращения α-пинена от времени контакта.Experimental catalysis. α-pinene isomerization reactions were carried out in a 50 cm 3 Parr reactor with a sampling device at 150°C in a nitrogen atmosphere of 6-8 bar with a stirring speed of 750 rpm. A mixture of substrate (20 g; α-pinene) and catalyst (0.05 g) was heated to 100°C, after which the first liquid sample was taken. The reaction mixture was then further heated to 150°C and additional samples were taken 10, 30 and 60 min after the first sample. The samples were then analyzed on a gas chromatograph (HP 5890, Hewlett Packard) equipped with an HP1 column and flame ionization detector (FID). Tetradecane was used as an external standard. Unidentified products were analyzed by GC-MS (6890N, Agilent Technologies). The activity of the samples was determined using the slope of the linear part of the graph of α-pinene conversion versus contact time.

Алкилирование толуола с помощью бензилового спирта проводили путем смешивания 0,0125 г катализатора с 4,98 мл (47 ммоль) толуола (Fisher), 0,062 мл (0,6 ммоль) бензилового спирта (Sigma Aldrich) и 0,048 мл (0,3 ммоль) пропилциклогексана (TCI Europe) в качестве внутреннего стандарта. Порошок катализатора предварительно высушивали в течение 2 ч при 300°C (скорость изменения температуры 5°Смин’1) и реакцию проводили в закрытых бутылках Шотта (Duran) в течение 1 ч при перемешивании при 120°C. Реакционную смесь анализировали с помощью газовой хроматографии (серия Agilent 6850).Alkylation of toluene with benzyl alcohol was carried out by mixing 0.0125 g of catalyst with 4.98 ml (47 mmol) toluene (Fisher), 0.062 ml (0.6 mmol) benzyl alcohol (Sigma Aldrich) and 0.048 ml (0.3 mmol )propylcyclohexane (TCI Europe) as internal standard. The catalyst powder was pre-dried for 2 h at 300°C (temperature change rate 5°Cmin'1) and the reaction was carried out in closed Schott bottles (Duran) for 1 h with stirring at 120°C. The reaction mixture was analyzed using gas chromatography (Agilent 6850 series).

В соответствии с первым аспектом, настоящее изобретение относится к способу получения обработанного неорганического пористого твердого вещества, при этом способ предусматривает по меньшей мере две отдельных обработки (z>2), которые разделены стадией отделения твердого вещества, такой как стадия фильтрации, при этом по меньшей мере одна из обработок z предусматривает стадииAccording to a first aspect, the present invention relates to a process for producing a treated inorganic porous solid, the method comprising at least two separate treatments (z>2) which are separated by a solid separation step, such as a filtration step, wherein at least at least one of the treatments z involves the stages

a) обеспечения неорганического пористого твердого вещества в количестве ms;a) providing an amount of inorganic porous solid m s ;

b) обеспечения общего количества основания mb, общ.; иb) providing the total amount of base mb, total ; And

c) приведения неорганического пористого твердого вещества в контакт с количеством основания mb(t) и обеспечения их реакции в течение периода времени At для общего количества основания mb, общ.;c) bringing the inorganic porous solid into contact with an amount of base m b (t) and causing them to react for a period of time At for the total amount of base mb, total ;

с получением таким образом обработанного неорганического пористого твердого вещества; и по меньшей мере одна из обработок z предусматривает стадииthereby obtaining a treated inorganic porous solid; and at least one of the treatments z comprises the steps

d) обеспечения неорганического пористого твердого вещества в количестве ms;d) providing an amount of inorganic porous solid m s ;

e) обеспечения общего количества кислоты ma, общ.; иe) providing the total amount of acid m a , total ; And

f) приведения неорганического пористого твердого вещества в контакт с количеством кислоты ma(t) и обеспечения их реакции в течение периода времени At для общего количества кислоты ma,общ.;f) bringing the inorganic porous solid into contact with an amount of acid m a (t) and allowing them to react for a period of time At for the total amount of acid m a , total ;

с получением таким образом обработанного неорганического пористого твердого вещества, где максимальное количество основания mb, макс. для mb(t), приведенного в контакт с неорганическим пористым твердым веществом ms в любой момент времени t на стадии с), меньше чем mb, общ/ms, и где максимальное количество кислоты ma, макс. для ma(t), приведенной в контакт с неорганическим пористым твердым веществом ms в любой момент времени t на стадии с), меньше чем mb, общ./ms.thereby obtaining a treated inorganic porous solid, wherein the maximum amount of base mb, max . for m b (t) brought into contact with the inorganic porous solid ms at any time t in step c) is less than mb, total/ms, and where the maximum amount of acid m a , max . for m a (t) brought into contact with the inorganic porous solid ms at any time t in step c) is less than mb, total/ms.

Общее количество основания может быть представлено в форме твердой щелочи или щелочногоThe total amount of base may be in the form of a solid alkali or an alkaline

- 8 043359 раствора, предпочтительно щелочного раствора. Подобным образом общее количество кислоты может быть представлено в форме твердой кислоты или кислотного раствора.- 8 043359 solution, preferably an alkaline solution. Likewise, the total amount of acid may be in the form of a solid acid or an acid solution.

В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает поэтапное приведение твердого вещества в контакт с основанием или кислотой на обработку, тем самым в значительной степени предотвращая фрагментацию. В результате могут быть получены размеры пор частиц и кристаллов, подобные таковым у исходного твердого вещества. В дополнение к превосходным физико-химическим свойствам, превосходным каталитическим свойствам и улучшенным характеристикам фильтрации, настоящее изобретение обеспечивает возможность снижения количества органических веществ, необходимого для сохранения микропористости и кристалличности во время выщелачивания щелочью.In some embodiments, the method involves stepwise contacting the solid with a base or acid for treatment, thereby substantially preventing fragmentation. The result can be particle and crystal pore sizes similar to those of the original solid. In addition to superior physicochemical properties, superior catalytic properties and improved filtration performance, the present invention provides the ability to reduce the amount of organic matter required to maintain microporosity and crystallinity during alkali leaching.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления максимальное количество основания mb, макс. для mb(t) в любой момент времени t на стадии с) составляет не более 0,5xmb, общ., предпочтительно не более 0,25xmb, общ., предпочтительно не более 0,10xmb, общ..In some preferred embodiments, the maximum amount of base mb, max . for mb(t) at any time t at stage c) is no more than 0.5xmb, total, preferably no more than 0.25xmb, total, preferably no more than 0.10xmb, total ..

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления максимальное количество кислоты ma, макс. для ma(t) в любой момент времени t на стадии f) составляет не более 0,5xma, общ., предпочтительно не более 0,25xma, общ., предпочтительно не более 0,10xma, общ..In some preferred embodiments, the maximum amount of acid ma, max. for m a (t) at any time t at stage f) is no more than 0.5xm a , total, preferably no more than 0.25xm a, total. , preferably no more than 0.10xm a, total. .

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления неорганическое пористое твердое вещество предусматривает молекулярные сита, такие как цеолит или SAPO.In some preferred embodiments, the inorganic porous solid includes molecular sieves such as zeolite or SAPO.

В некоторых вариантах осуществления неорганическое пористое твердое вещество представляет собой цеолитный материал предпочтительно со структурой типа MWW, BEA, MFI, СНА, MOR, MTW, RUB, LEV, FER, MEL, RTH AEL, AFI, СНА, DON, EMT, CFI, CLO, TON, FER, ERI, MEL, MTW, MWW, HEU, EUO, RHO, LTL, LTA, MAZ и наиболее предпочтительно топологии MOR, MFI, BEA, FAU, при этом данный цеолитный материал характеризуется мезопористостью после обработки. Данный способ или процесс может начинаться с кристаллических силикатов, в частности тех, которые имеют цеолитную структуру, которые подвергают обработкам кислотой и щелочью, и новый материал со свойствами цеолита и мезопористостью может быть получен без высокоскоростных коммерческих центрифуг или без выполнения стадий фильтрации между последовательностями обработок. Таким образом, данные цеолитные материалы с мезопористостью могут быть получены посредством экологически и экономически выгодного способа.In some embodiments, the inorganic porous solid is a zeolite material, preferably with a structure of the type MWW, BEA, MFI, CHA, MOR, MTW, RUB, LEV, FER, MEL, RTH AEL, AFI, CHA, DON, EMT, CFI, CLO , TON, FER, ERI, MEL, MTW, MWW, HEU, EUO, RHO, LTL, LTA, MAZ and most preferably MOR, MFI, BEA, FAU topologies, wherein the zeolite material is characterized by mesoporosity after processing. A given method or process can start with crystalline silicates, particularly those having a zeolite structure, which are subjected to acid and alkali treatments, and a new material with zeolite properties and mesoporosity can be obtained without high-speed commercial centrifuges or without performing filtration steps between treatment sequences. Thus, these mesoporosity zeolite materials can be produced in an environmentally and economically beneficial manner.

В некоторых вариантах осуществления данный способ или процесс может начинаться с аморфного силиката, такого как пирогенный диоксид кремния, и/или упорядоченных видов диоксида кремния, таких как МСМ-41 или SBA-15.In some embodiments, the method or process may start with an amorphous silicate, such as fumed silica, and/or ordered silica species, such as MCM-41 or SBA-15.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления стадия а) предусматривает а') обеспечение неорганического пористого твердого вещества в количестве ms, суспендированного в растворе, предпочтительно в воде; и стадия d) предусматривает d') обеспечение неорганического пористого твердого вещества в количестве ms, суспендированного в растворе, предпочтительно в воде.In some preferred embodiments, step a) comprises a') providing an amount of ms of inorganic porous solid suspended in a solution, preferably water; and step d) involves d') providing an amount of ms of inorganic porous solid suspended in a solution, preferably water.

Предпочтительным растворителем для обработки щелочью (стадия с) является вода. В некоторых вариантах осуществления применяют другие растворители, такие как спирты (метанол, этанол или изопропанол). Типичными растворами для выполнения обработки основанием представляют собой растворы в воде с рН, который варьируется от по меньшей мере 10 до не более 14, что соответствует концентрации NaOH от 0,0001 до 1 М. Отношение твердого вещества к жидкости (неорганического пористого твердого вещества к жидкому основанию) может варьироваться от очень низкого - 1 г-л’1 - до очень высокого - 100 г-л’1, но в примерах оно обычно выбрано как равное 33 г-л’1. Температура может находиться в диапазоне от по меньшей мере комнатной температуры до не более 100°C, предпочтительно от по меньшей мере 50°C до не более 70°C.The preferred solvent for the alkali treatment (step c) is water. In some embodiments, other solvents are used, such as alcohols (methanol, ethanol, or isopropanol). Typical solutions for performing base treatments are solutions in water with a pH that ranges from at least 10 to no more than 14, corresponding to a NaOH concentration of 0.0001 to 1 M. Solid to liquid ratio (inorganic porous solid to liquid base) can vary from very low - 1 g-l' 1 - to very high - 100 g-l' 1 , but in the examples it is usually chosen to be 33 g-l' 1 . The temperature may range from at least room temperature to at most 100°C, preferably from at least 50°C to at most 70°C.

Предпочтительными основаниями для получения щелочного раствора являются неорганические гидроксиды, такие как NaOH, LiOH, KOH, RbOH, CsOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2 или Ва(ОН)2. В некоторых вариантах осуществления могут применяться неорганические источники щелочи, не являющиеся гидроксидами, такие как Na2CO3, NH3, бутиллитий (n-C4H9Li) и гидрид натрия (NaH). В других вариантах осуществления могут применяться органические основания, такие как гидроксид тетрапропиламмония, диэтиламин, дипропиламин, гидроксид тетрабутиламмония и гидроксид тетраэтиламмония.Preferred bases for preparing the alkaline solution are inorganic hydroxides such as NaOH, LiOH, KOH, RbOH, CsOH, Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 or Ba(OH) 2 . In some embodiments, non-hydroxide inorganic alkali sources may be used, such as Na 2 CO 3 , NH 3 , butyllithium (nC 4 H 9 Li) and sodium hydride (NaH). In other embodiments, organic bases such as tetrapropylammonium hydroxide, diethylamine, dipropylamine, tetrabutylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide may be used.

Предпочтительным растворителем для обработки кислотой (стадии f) является вода. Типичными растворами для выполнения обработки кислотой представляют собой растворы в воде с рН, который варьируется от 0 до 5, что соответствует концентрации HCl от 1 до 0,00001 М. Отношение твердого вещества к жидкости (неорганического пористого твердого вещества к жидкой кислоте) может варьироваться от очень низкого - 1 г-л’1 - до очень высокого - 100 г-л’1, но в примерах оно обычно выбрано как равное 66 г-л’1. Температура может находиться в диапазоне от по меньшей мере комнатной температуры до не более 100°C, предпочтительно по меньшей мере 70°C.The preferred solvent for acid treatment (step f) is water. Typical solutions for performing acid treatment are solutions in water with a pH that ranges from 0 to 5, corresponding to an HCl concentration of 1 to 0.00001 M. The solid to liquid ratio (inorganic porous solid to liquid acid) can vary from very low - 1 g-l' 1 - to very high - 100 g-l' 1 , but in the examples it is usually chosen as equal to 66 g-l' 1 . The temperature may range from at least room temperature to at most 100°C, preferably at least 70°C.

Предпочтительными кислотами для получения кислотных растворов являются минеральные кислоты из группы, включающей HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, H3BO3. В некоторых вариантах осуществления могут применяться органические кислоты из группы сульфоновых кислот, такие как метансульфоноваяPreferred acids for preparing acid solutions are mineral acids from the group consisting of HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , H 3 BO 3 . In some embodiments, organic acids from the group of sulfonic acids, such as methanesulfonic acid, may be used.

- 9 043359 кислота, этансульфоновая кислота, бензолсульфоновая кислота и п-толуолсульфоновая кислота. В некоторых вариантах осуществления могут применяться органические кислоты из группы карбоновых кислот, такие как уксусная кислота, лимонная кислота, муравьиная кислота, глюконовая кислота, молочная кислота, щавелевая кислота, винная кислота. В другом варианте осуществления могут применяться органические кислоты из группы аминополикарбоновых кислот, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), иминодиуксусная кислота (IDA) и 1,4,7,10-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусная кислота (DOTA). В других вариантах осуществления только часть карбоновых групп в органических кислотах может находиться в протонной (кислотной) форме, такой как Na2H2EDTA.- 9 043359 acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid. In some embodiments, organic acids from the carboxylic acid group may be used, such as acetic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid. In another embodiment, organic acids from the group of aminopolycarboxylic acids can be used, such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), iminodiacetic acid (IDA) and 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) . In other embodiments, only a portion of the carboxylic groups in organic acids may be in the protic (acidic) form, such as Na2H2EDTA.

В некоторых вариантах осуществления основание добавляют за несколько отдельных стадий. Неорганическое пористое твердое вещество не отделяют между данными стадиями. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ предусматривает ряд добавлений основания на обработку (х), которые не разделены стадией отделения твердого вещества, и количество добавленного основания на добавление (mb,i, где 1=1...х) характеризуется тем, что х не равняется 1, предпочтительно х равняется по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4.In some embodiments, the base is added in several separate steps. The inorganic porous solid is not separated between these steps. In some preferred embodiments, the method involves a number of base additions per treatment (x) that are not separated by a solids separation step, and the amount of base added per addition (mb,i, where 1=1...x) is characterized in that x is not equals 1, preferably x equals at least 2, preferably at least 3, preferably at least 4.

В некоторых вариантах осуществления кислоту добавляют за несколько отдельных стадий. Неорганическое пористое твердое вещество не отделяют между данными стадиями. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ предусматривает ряд добавлений кислоты на обработку (х), которые не разделены стадией отделения твердого вещества, и количество добавленной кислоты на добавление (mb,i, где 1=1...х) характеризуется тем, что х не равняется 1, предпочтительно х равняется по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4.In some embodiments, the acid is added in several separate steps. The inorganic porous solid is not separated between these steps. In some preferred embodiments, the method involves a number of acid additions per treatment (x) that are not separated by a solids separation step, and the amount of acid added per addition (mb,i, where 1=1...x) is characterized in that x is not equals 1, preferably x equals at least 2, preferably at least 3, preferably at least 4.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления z равняется 2, и это предусматривает одну обработку кислотой и одну обработку основанием. Это означает, что выполняют две отдельных обработки, каждая из которых сопровождается стадией отделения твердого вещества, предпочтительно стадией фильтрации. Во время одной из данных обработок основание добавляют за несколько стадий (х^1) или ступенчато. Во время другой из двух обработок кислоту добавляют за несколько стадий (х^1) или ступенчато. Порядок выполнения обработки кислотой и щелочью в случае z=2 может представлять собой либо основание-кислота, либо кислота-основание.In some preferred embodiments, z is equal to 2, and this involves one acid treatment and one base treatment. This means that two separate treatments are performed, each accompanied by a solids separation step, preferably a filtration step. During one of these treatments, the base is added in several stages (x^1) or stepwise. During the other of the two treatments, acid is added in several stages (x^1) or stepwise. The order of performing the acid and alkali treatment in the case of z=2 may be either base-acid or acid-base.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления z равняется 3 и включает две обработки кислотой и одну обработку основанием. Это означает, что выполняют три отдельных обработки, каждая из которых сопровождается стадией отделения твердого вещества, предпочтительно стадией фильтрации. Во время одной из данных обработок основание добавляют за несколько стадий (х^1) или ступенчато. Во время других двух обрабоок кислоту добавляют за несколько стадий (х^1) или ступенчато. Порядок выполнения данных трех обработок в случае z=3 предпочтительно представляет собой кислотаоснование-кислота.In some preferred embodiments, z is equal to 3 and includes two acid treatments and one base treatment. This means that three separate treatments are performed, each accompanied by a solids separation step, preferably a filtration step. During one of these treatments, the base is added in several stages (x^1) or stepwise. During the other two treatments, acid is added in several stages (x^1) or stepwise. The order of these three treatments in the case of z=3 is preferably acid-base-acid.

В некоторых вариантах осуществления основание добавляют ступенчато или непрерывно. Неорганическое пористое твердое вещество не отделяют во время данного ступенчатого добавления. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления скорость добавления количества основания в течение времени составляет не более 3,0 ммоль-г-1-мин’1, предпочтительно не более 1,0 ммоль-г-1-мин’1, предпочтительно не более 0,5 ммоль-г’-мин’1.In some embodiments, the base is added in stages or continuously. The inorganic porous solid is not separated during this stepwise addition. In some preferred embodiments, the rate of addition of the amount of base over time is no more than 3.0 mmol-g-1- min'1 , preferably no more than 1.0 mmol-g-1- min'1 , preferably no more than 0.5 mmol-g'-min' 1 .

Скорость добавления количества основания в течение времени может зависеть от применяемой обработки. Тем не менее могут быть получены твердые вещества весьма надлежащего качества при сохранении этого значения ниже 3,0 ммоль основания на грамм цеолита в минуту (ммоль-г-1-мин’1), предпочтительно менее 1,0 ммоль-С-мин’1 и наиболее предпочтительно менее 0,5 ммоль-С-мин’1.The rate at which the amount of base is added over time may depend on the treatment used. However, solids of very good quality can be obtained by keeping this value below 3.0 mmol base per gram of zeolite per minute (mmol-g-1-min'1 ) , preferably below 1.0 mmol-S- min'1 and most preferably less than 0.5 mmol-C-min' 1 .

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления основание непрерывно добавляют к неорганическому пористому твердому веществу в течение периода времени At, причем период времени At для добавления общего количества mb, общ. составляет по меньшей мере 15 с, предпочтительно по меньшей мере 30 с, например по меньшей мере 60 с, например по меньшей мере 2 мин, например по меньшей мере 4 мин, например по меньшей мере 8 мин, например по меньшей мере 15 мин, например приблизительно 30 мин. В некоторых вариантах осуществления At составляет по меньшей мере 8 мин и не более 60 мин, предпочтительно по меньшей мере 15 мин и не более 45 мин, например приблизительно 30 мин.In some preferred embodiments, the base is continuously added to the inorganic porous solid over a period of time At, wherein the time period At for adding the total amount mb, total . is at least 15 s, preferably at least 30 s, for example at least 60 s, for example at least 2 min, for example at least 4 min, for example at least 8 min, for example at least 15 min, for example approximately 30 min. In some embodiments, At is at least 8 minutes and no more than 60 minutes, preferably at least 15 minutes and no more than 45 minutes, such as about 30 minutes.

В некоторых вариантах осуществления кислоту добавляют ступенчато или непрерывно. Неорганическое пористое твердое вещество не отделяют во время данного ступенчатого добавления. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления скорость добавления количества кислоты в течение времени составляет не более 1,0 ммоль-г’-мин’1, предпочтительно не более 0,1 ммоль-г’-мин’1, предпочтительно не более 0,01 ммоль-С-мин’1.In some embodiments, the acid is added in stages or continuously. The inorganic porous solid is not separated during this stepwise addition. In some preferred embodiments, the rate of addition of the amount of acid over time is no more than 1.0 mmol-g'- min'1 , preferably no more than 0.1 mmol-g'- min'1 , preferably no more than 0.01 mmol- C-min' 1 .

Скорость добавления количества кислоты в течение времени может зависеть от применяемой обработки. Тем не менее могут быть получены твердые вещества весьма надлежащего качества при сохранении этого значения ниже 1,0 ммоль кислоты на грамм цеолита в минуту (ммоль-г’-мин’1), предпочтительно менее 0,1 ммоль-г-1-мин’1 и наиболее предпочтительно менее 0,01 ммоль-г-1-мин’1.The rate at which the amount of acid is added over time may depend on the treatment used. However, solids of very good quality can be obtained by keeping this value below 1.0 mmol acid per gram of zeolite per minute (mmol-g'- min'1 ), preferably below 0.1 mmol-g-1-min' 1 and most preferably less than 0.01 mmol-g-1- min'1 .

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления кислоту непрерывно добавляют к неорганическому пористому твердому веществу в течение периода времени At, причем период времени At дляIn some preferred embodiments, the acid is continuously added to the inorganic porous solid over a period of time At, wherein the time period At for

- 10 043359 добавления общего количества ma, общ. составляет по меньшей мере 15 мин, предпочтительно по меньшей мере 30 мин, например по меньшей мере 60 мин, например по меньшей мере 4 ч, например по меньшей мере 8 ч, например по меньшей мере 16 ч, например по меньшей мере 36 ч, например приблизительно- 10 043359 adding the total number of m a , total . is at least 15 minutes, preferably at least 30 minutes, for example at least 60 minutes, for example at least 4 hours, for example at least 8 hours, for example at least 16 hours, for example at least 36 hours, for example approximately

ч. В некоторых вариантах осуществления At составляет по меньшей мере 2 ч и не более 12 ч, предпочтительно по меньшей мере 3 ч и не более 9 ч, например приблизительно 6 ч.h. In some embodiments, At is at least 2 hours and no more than 12 hours, preferably at least 3 hours and no more than 9 hours, such as about 6 hours.

В некоторых вариантах осуществления можно добавлять добавки, подобно добавлению основания описанным выше образом, аналогичным ступенчатым способом. Такими добавками могут быть обычные соли, такие как NaCl и KBr, а также соли металлов, такие как Al(NO3)3 и Ga(NO3)3, и органические соединения, такие как TRABr и DEA.In some embodiments, additives may be added, similar to adding base in the manner described above, in a similar stepwise manner. Such additives can be common salts such as NaCl and KBr, as well as metal salts such as Al(NO 3 ) 3 and Ga(NO 3 ) 3 , and organic compounds such as TRABr and DEA.

Влияние настоящего изобретения по сравнению с уровнем техники может зависеть от природы образцов. Помимо прочего, наибольшее влияние может оказывать плотность топологии каркаса цеолита. В данном случае более низкая топологическая плотность обеспечивает большее преимущество. Следовательно, преимущества для цеолитов с каркасом FAU (плотность 13,3 Т-атомов/1000 А3) превышают преимущества для цеолитов с каркасом ВЕА (плотность 15,3 Т-атомов/1000 А3). Таким же образом, преимущества структуры ВЕА могут быть больше по сравнению с цеолитами с каркасом MFI (18,4 Т-атомов/1000 А3). Значения плотности каркаса связаны с плотностью полностью кремниевого каркаса (FDSi), и их можно найти в базе данных IZA (http://www.iza-structure.org/databases/).The impact of the present invention compared to the prior art may depend on the nature of the samples. Among other things, the density of the zeolite framework topology may have the greatest influence. In this case, lower topological density provides a greater advantage. Therefore, the benefits for zeolites with the FAU framework (density 13.3 T atoms/1000 A 3 ) exceed the benefits for zeolites with the BEA framework (density 15.3 T atoms/1000 A 3 ). Likewise, the benefits of the BEA structure may be greater compared to zeolites with the MFI framework (18.4 T-atoms/1000 A 3 ). Framework density values are related to full silicon framework density (FDSi) and can be found in the IZA database (http://www.iza-structure.org/databases/).

Кроме того, в случае цеолитов может оказывать влияние отношение Si/Al в каркасе (и в объеме). Например, в случае предотвращения фрагментации и связанного с этим увеличения времени фильтрации во время обработки щелочью, эффект является оптимальным, если атомное отношение Si/Al составляет 5 или выше, предпочтительно от 10 до 25 или выше и наиболее предпочтительно 20 и выше. Это показано в табл. А, где время фильтрации цеолитов USY, обработанных щелочью, быстро увеличивается с увеличением отношения Si/Al исходного цеолита.In addition, in the case of zeolites, the Si/Al ratio in the framework (and in the bulk) may have an influence. For example, in the case of preventing fragmentation and the associated increase in filtration time during alkali treatment, the effect is optimal if the Si/Al atomic ratio is 5 or higher, preferably 10 to 25 or higher, and most preferably 20 or higher. This is shown in table. A, where the filtration time of alkali-treated USY zeolites increases rapidly with increasing Si/Al ratio of the original zeolite.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении предусматривается способ выполнения последовательных обработок кислотой и щелочью неорганических пористых твердых веществ, обеспечивающий улучшенные физико-химические и каталитические свойства, без негативного влияния (или только с ограниченным влиянием) на размер частиц или кристаллов. Применение настоящего изобретения обеспечивает твердые вещества, которые можно легко извлекать из щелочного раствора после обработки. В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает поэтапное приведение твердого вещества в контакт с основанием, тем самым в значительной степени предотвращая фрагментацию. В результате получают размеры пор частиц и кристаллов, подобные таковым у исходного твердого вещества. В дополнение к превосходным физико-химическим свойствам, превосходным каталитическим свойствам и улучшенным характеристикам фильтрации, настоящее изобретение обеспечивает возможность снижения количества органических веществ, необходимого для сохранения микропористости и кристалличности во время выщелачивания щелочью.In some embodiments, the present invention provides a method of performing sequential acid and alkali treatments on inorganic porous solids, providing improved physicochemical and catalytic properties, without negatively affecting (or only having a limited effect on) particle or crystal size. The use of the present invention provides solids that can be easily recovered from the alkaline solution after treatment. In some embodiments, the method comprises gradually bringing the solid into contact with a substrate, thereby substantially preventing fragmentation. The result is particle and crystal pore sizes similar to those of the original solid. In addition to superior physicochemical properties, superior catalytic properties and improved filtration performance, the present invention provides the ability to reduce the amount of organic matter required to maintain microporosity and crystallinity during alkali leaching.

Как проиллюстрировано посредством различных примеров, способ по настоящему изобретению можно проводить с помощью по меньшей мере двух обработок, включающих по меньшей мере одну обработку кислотой и одну обработку щелочью, при которых во время каждой обработки твердое вещество подвергают воздействию более низкой кислотности (во время обработки кислотой) или более низкой щелочности (во время обработки основанием) путем поэтапного дозирования основания или кислоты во время обработки щелочью и кислотой соответственно или путем прокачивания разбавленного щелочного или кислотного раствора через мембрану, содержащую твердое вещество. После таких обработок могут быть получены пористые твердые вещества с улучшенными физико-химическими свойствами, и время фильтрации может быть существенно уменьшено, что повышает общую производительность способа выщелачивания.As illustrated through various examples, the method of the present invention can be carried out using at least two treatments, including at least one acid treatment and one alkali treatment, wherein during each treatment the solid is exposed to a lower acidity (during the acid treatment ) or lower alkalinity (during base treatment) by stepwise dosing of base or acid during alkali and acid treatment, respectively, or by pumping a dilute alkaline or acid solution through a membrane containing the solid. Such treatments can produce porous solids with improved physicochemical properties and filtration times can be significantly reduced, thereby increasing the overall productivity of the leaching process.

В некоторых вариантах осуществления после этого реактор гасят, твердое вещество отфильтровывают (с применением лабораторной установки с воронкой Бюхнера) и промывают. На чертеже изображен общий обзор способа, в котором обычно обработку основанием и кислотой проводят путем добавления вначале основания или кислоты в реактор, после чего добавляют пористое твердое вещество, а затем обеспечивают прохождение реакции твердого вещества в растворе кислоты или основания при интенсивном механическом перемешивании.In some embodiments, the reactor is then quenched, the solid is filtered (using a laboratory setup with a Buchner funnel) and washed. The drawing shows a general overview of a process in which base and acid treatment is typically carried out by first adding a base or acid to a reactor, followed by adding a porous solid, and then allowing the solid to react in a solution of the acid or base under vigorous mechanical stirring.

На чертеже х представляет собой количество добавлений основания или кислоты за реакцию, ma - количество кислоты, добавленной на добавление, mb - количество основания, добавленного на добавление, у - количество добавлений твердого вещества за реакцию, ms - количество добавленного твердого вещества на добавление, и z представляет количество обработок.In the drawing, x represents the number of additions of base or acid per reaction, m a is the amount of acid added per addition, m b is the amount of base added per addition, y is the number of solid additions per reaction, m s is the amount of solid added per addition, and z represents the number of treatments.

В предшествующем уровне техники значения х и у на обработку обычно равняются 1. В дополнительных вариантах осуществления в данном подробном описании значения у и ms не изменены.In the prior art, the values of x and y per treatment are typically equal to 1. In additional embodiments in this detailed description, the values of y and m s are not changed.

С целью подчеркивания ценности настоящего изобретения, необходимо описать уровень техники для экспериментальных процедур выщелачивания кислотой и щелочью твердых веществ. В уровне тех- 11 043359 ники фиксированное количество пористого твердого вещества (обычно 10-100 г· л-1) приводят в контакт с водным раствором с фиксированной щелочностью или кислотностью. Это достигается путем прямого погружения твердого вещества в нагретый раствор, после чего обеспечивают прохождение реакции и его извлекают путем фильтрации. Выполнение отдельных обработок кислотой ступенчатым способом известно из уровня техники, что может быть достигнуто с применением насоса или реактора Сокслета. Тем не менее постепенные обработки кислотой никогда не комбинировали каким-либо образом со ступенчатой обработкой основанием, что является эффективным, как неожиданно обнаружили авторы настоящего изобретения.In order to highlight the value of the present invention, it is necessary to describe the state of the art for experimental procedures for acid and alkali leaching of solids. In the prior art, a fixed amount of porous solid (typically 10-100 g L -1 ) is brought into contact with an aqueous solution of a fixed alkalinity or acidity. This is achieved by directly immersing the solid in a heated solution, allowing it to react and being recovered by filtration. Carrying out individual acid treatments in a stepwise manner is known in the art, which can be achieved using a pump or Soxhlet reactor. However, graded acid treatments have never been combined in any way with graded base treatments to be effective, as the inventors have surprisingly discovered.

Обработки щелочью обычно проводят в растворах NaOH или KOH (обычно 0,2 М) при температуре около 70°C в течение 30 мин. Обработки кислотой обычно выполняют с применением либо минеральных (например, HCl или HNO3), либо органических кислот (например, лимонной кислоты или H4EDTA). Концентрация часто зависит от цели обработки кислотой: если деалюминирование каркаса является целевым, то часто могут применять более сильные значения концентрации (например, 2 М HCl). Для сравнения, удаление остатков Al после обработки щелочью обычно выполняют с применением гораздо более мягкой обработки (с применением 0,1 М HCl).Alkali treatments are usually carried out in NaOH or KOH solutions (usually 0.2 M) at about 70°C for 30 minutes. Acid treatments are typically performed using either mineral (eg HCl or HNO3) or organic acids (eg citric acid or H4EDTA ). The concentration often depends on the purpose of the acid treatment: if dealumination of the framework is the target, then stronger concentration values (eg 2 M HCl) can often be used. In comparison, removal of Al residues after alkali treatment is usually performed using a much milder treatment (using 0.1 M HCl).

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения кислоту или основание добавляют в виде твердой или высококонцентрированной формы медленно в течение хода обработки. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что это может быть легко достигнуто с применением насоса, такого как шприцевой или перистальтический насос. В больших масштабах можно применять промышленные насосы или твердые диспергаторы. В частности, в данном варианте осуществления значительно повышается эффективность применения TRABr или DEA для сохранения характерных для цеолита свойств в ходе обработки.In some embodiments of the present invention, the acid or base is added in a solid or highly concentrated form slowly during the course of processing. The present inventors have discovered that this can be easily achieved using a pump such as a syringe or peristaltic pump. On a larger scale, industrial pumps or solid dispersants can be used. In particular, this embodiment significantly increases the effectiveness of using TRABr or DEA to maintain the characteristic properties of the zeolite during processing.

В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает ступенчатое приведение твердого вещества в контакт с кислотой и основанием с использованием непрерывной конфигурации. В данной конфигурации пористое твердое вещество может быть расположено на мембране, и (разбавленный) кислотный или основный раствор приводят с ним в контакт, пропуская (f) их через мембрану, покрытую твердым веществом. В лабораторном масштабе такой эксперимент может быть выполнен с применением установки непрерывной микрофильтрации. Данная конфигурация не имеет никакого сходства с известным синтезом в потоке, поскольку в данной работе основание прокачивают вместе с твердым веществом, что обеспечивает реакцию с ним, подобную таковой в поршневом потоке, что обеспечивает те же материалы, что и в реакторе периодического действия, применяемом в предшествующем уровне техники. Тем не менее, если применяется поточная установка, кислоту и основание добавляют поэтапно в потоке, твердое вещество и основание больше не реагируют так, как в реакторе периодического действия. Вместо этого он действует так, как описано для способа в соответствии с настоящим изобретением: твердое вещество поэтапно приводят в контакт с кислотой или основанием, что обеспечивает твердые вещества с улучшенными свойствами. Кроме того, основание или кислоту можно вводить в контакт с цеолитом в реакторе непрерывного действия с перемешиванием или в любой другой конфигурации, которая обеспечивает возможность последовательной обработки твердых веществ кислотами или основаниями ступенчато или поэтапно.In some embodiments, the method involves contacting a solid in a stepwise manner with an acid and a base using a continuous configuration. In this configuration, a porous solid can be positioned on a membrane and a (dilute) acidic or basic solution is brought into contact with it by passing them through the solid-coated membrane. On a laboratory scale, such an experiment can be performed using a continuous microfiltration unit. This configuration bears no resemblance to known flow synthesis, since in this work the base is pumped along with the solid, which provides a reaction with it similar to that in a plug flow, which provides the same materials as in the batch reactor used in prior art. However, if a flow plant is used, the acid and base are added in stages in the flow, the solid and base no longer react as they would in a batch reactor. Instead, it operates as described for the method of the present invention: the solid is brought into contact with an acid or base in stages, which provides solids with improved properties. In addition, the base or acid may be contacted with the zeolite in a continuous stirred tank reactor or any other configuration that allows the solids to be treated with acids or bases in a stepwise or incremental manner.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к неорганическому пористому твердому веществу, получаемому с помощью способа в соответствии с первым аспектом или любым его вариантом осуществления. Предпочтительные варианты осуществления данных обработанных неорганических пористых твердых веществ определены выше.In a second aspect, the present invention relates to an inorganic porous solid obtained using the method in accordance with the first aspect or any embodiment thereof. Preferred embodiments of these treated inorganic porous solids are defined above.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к цеолиту с топологией фожазита, предпочтительно полученному в соответствии со способом в соответствии с первым аспектом или любым его вариантом осуществления, с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,375 до 24,300 А, с объемом мезопор по меньшей мере 0,30 мл/г. Как правило, элементарная ячейка становится меньше при удалении Al из каркаса. Данный тип цеолита обычно называют цеолитом USY.In a third aspect, the present invention relates to a zeolite with a faujasite topology, preferably produced in accordance with the method according to the first aspect or any embodiment thereof, with a unit cell size in the range of 24.375 to 24.300 A, with a mesopore volume of at least 0.30 ml/g. Typically, the unit cell becomes smaller as Al is removed from the framework. This type of zeolite is commonly called USY zeolite.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с третьим аспектом характеризуется кислотностью Бренстеда, составляющей по меньшей мере 400 мкмолыг’1, измеренной с помощью пиридина; предпочтительно 425 мкмолыг’1 или выше и наиболее предпочтительно 500 мкмолыг’1 или выше, измеренной с помощью пиридина.In some preferred embodiments, the zeolite according to the third aspect has a Brønsted acidity of at least 400 µmol'1 measured with pyridine; preferably 425 μmolyg'1 or higher, and most preferably 500 μmolyg'1 or higher, measured with pyridine.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с третьим аспектом характеризуется кристалличностью, составляющей по меньшей мере 70%, предпочтительно 75% или выше и наиболее предпочтительно 80% или выше относительно стандартного цеолита NaY, и по меньшей мере 80%, предпочтительно 90% или выше и наиболее предпочтительно 100% или выше по сравнению со стандартным образцом оксида алюминия NIST (SRM 676).In some preferred embodiments, the zeolite according to the third aspect has a crystallinity of at least 70%, preferably 75% or greater, and most preferably 80% or greater relative to standard NaY zeolite, and at least 80%, preferably 90% or greater and most preferably 100% or higher compared to the NIST alumina reference standard (SRM 676).

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с третьим аспектом характеризуется микропористостью по меньшей мере 0,18 млт’1, предпочтительно 0,21 млт’1 или выше и наиболее предпочтительно 0,24 млт’1 и выше.In some preferred embodiments, the zeolite according to the third aspect has a microporosity of at least 0.18 mlt'1 , preferably 0.21 mlt'1 or greater, and most preferably 0.24 mlt'1 or greater.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к цеолиту с топологией фожазита, предпоч- 12 043359 тительно полученному в соответствии со способом в соответствии с первым аспектом или любым его вариантом осуществления, с размером элементарной ячейки в диапазоне от 24,60 до 24,40 А, предпочтительно с объемом мезопор по меньшей мере 0,30 мл-г-1. Данный тип цеолита обычно называют цеолитом Y.In a fourth aspect, the present invention relates to a zeolite with a faujasite topology, preferably prepared in accordance with the process according to the first aspect or any embodiment thereof, with a unit cell size in the range of 24.60 to 24.40 A, preferably with a mesopore volume of at least 0.30 ml-g -1 . This type of zeolite is commonly called Y zeolite.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с четвертым аспектом характеризуется объемным атомным отношением Si/Al, равным по меньшей мере 5, предпочтительно 6 или выше и более предпочтительно 7 или выше.In some preferred embodiments, the zeolite according to the fourth aspect has a volume Si/Al atomic ratio of at least 5, preferably 6 or higher, and more preferably 7 or higher.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с четвертым аспектом характеризуется объемом микропор по меньшей мере 0,18 мл-г-1, предпочтительно 0,20 мл-г-1 или выше и наиболее предпочтительно 0,22 мл-г-1 и выше.In some preferred embodiments, the zeolite according to the fourth aspect has a micropore volume of at least 0.18 ml-g -1 , preferably 0.20 ml-g -1 or greater, and most preferably 0.22 ml-g -1 or greater .

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления цеолит в соответствии с четвертым аспектом характеризуется кристалличностью, составляющей по меньшей мере 60%, предпочтительно 70% или выше и наиболее предпочтительно 80% или выше относительно стандартного цеолита NaY.In some preferred embodiments, the zeolite of the fourth aspect has a crystallinity of at least 60%, preferably 70% or greater, and most preferably 80% or greater, relative to standard NaY zeolite.

Для промышленного применения в больших масштабах для порошков цеолита (описанных в примерах) обычно требуется превращение в технические катализаторы. Технические катализаторы, как правило, разработаны с возможностью обеспечения необходимой механической прочности и химической стабильности, чтобы выдерживать сложные операции в промышленных каталитических установках. Преобразование порошка цеолита в технический катализатор предпочтительно осуществляется путем смешивания цеолита с несколькими другими ингредиентами (такими как наполнители, пирогены, связующие, смазывающие вещества и т.д.) и последующего формования в макроскопические формы. Полученные технические катализаторы могут представлять собой многокомпонентные изделия с размерами в диапазоне от микрометра до сантиметра.For large scale industrial applications, zeolite powders (described in the examples) typically require conversion into industrial catalysts. Engineered catalysts are typically designed to provide the necessary mechanical strength and chemical stability to withstand the rigors of industrial catalytic installations. Conversion of zeolite powder into a commercial catalyst is preferably accomplished by mixing the zeolite with several other ingredients (such as fillers, pyrogens, binders, lubricants, etc.) and then molding into macroscopic shapes. The resulting technical catalysts can be multicomponent products with dimensions ranging from micrometer to centimeter.

В шестом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения технического катализатора, при этом способ предусматривает стадии получения обработанного неорганического пористого твердого вещества в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения и его предпочтительными вариантами осуществления;In a sixth aspect, the present invention relates to a method for producing a technical catalyst, the method comprising the steps of producing a treated inorganic porous solid in accordance with the first aspect of the present invention and preferred embodiments thereof;

добавления одного или более дополнительных ингредиентов для образования смеси, причем один или более дополнительных ингредиентов выбраны из группы, включающей наполнители, пирогены, связующие, смазывающие вещества и их комбинации; и формования смеси в макроскопическую форму для получения технического катализатора, предпочтительно где макроскопическая форма имеет минимальный размер от менее чем 1 мкм до не более 10 см.adding one or more additional ingredients to form a mixture, wherein the one or more additional ingredients is selected from the group consisting of fillers, pyrogens, binders, lubricants, and combinations thereof; and molding the mixture into a macroscopic shape to produce a technical catalyst, preferably wherein the macroscopic shape has a minimum size of less than 1 µm to no more than 10 cm.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что твердые вещества, описанные выше, в частности вещества в соответствии со вторым, третьим, четвертым и пятым аспектами, а также их предпочтительными вариантами осуществления, являются идеальными промежуточными соединениями для получения технического катализатора, описанного выше.The present inventors have found that the solids described above, in particular the substances of the second, third, fourth and fifth aspects, as well as their preferred embodiments, are ideal intermediates for preparing the technical catalyst described above.

В седьмом аспекте настоящее изобретение относится к применению обработанного неорганического пористого твердого вещества в соответствии с любым из аспектов, описанных в данном документе, или полученного с помощью способа в соответствии с любым из аспектов и вариантов их осуществления, в процессах катализа, адсорбции или ионного обмена. Предпочтительные варианты осуществления данного применения определены выше.In a seventh aspect, the present invention relates to the use of a treated inorganic porous solid in accordance with any of the aspects described herein, or produced by a method in accordance with any of the aspects and embodiments thereof, in catalysis, adsorption or ion exchange processes. Preferred embodiments of this application are defined above.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения изложены ниже. Данные варианты осуществления также можно комбинировать с любым из вариантов осуществления, описанных выше.Some embodiments of the present invention are set forth below. These embodiments can also be combined with any of the embodiments described above.

В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу щелочного выщелачивания пористого твердого вещества, при этом способ предусматривает ряд обработок (z) кислотой и основанием и характеризуется количеством добавлений кислоты или основания на реакцию (х), количеством основания, добавленного на добавление (mb), количеством добавлений твердого вещества за реакцию (у), количеством добавленного твердого вещества на добавление (ms), при этом х и z не равняются 1.In some embodiments, the present invention relates to a method for alkaline leaching of a porous solid, the method comprising a series of acid and base treatments (z) and characterized by the number of acid or base additions per reaction (x), the amount of base added per addition (m b ) , the number of solids added per reaction (y), the amount of solid added per addition (ms), where x and z do not equal 1.

В некоторых вариантах осуществления данный способ разработан на основании контроля х, так что, хотя пористое твердое вещество подвергают воздействию одинакового общего количества кислоты или основания, или такое же общее количество кислоты или основания приводят в контакт с пористым твердым веществом (что является предпочтительным для обеспечения желаемого эффекта выщелачивания основанием или кислотой), выщелачивание щелочью или кислотой является менее глубоким, чем подвергание пористого твердого вещества обычному прямому воздействию такого же количества кислоты или основания. Обычная обработка может представлять собой последовательную обработку основаниекислота, при которой обработка щелочью будет включать обработку пористого твердого вещества при 10-100 г-л-1 в водном растворе, вступающего в контакт с фиксированной щелочностью от 0,1 до 0,2 М NaOH, обычно в течение от приблизительно 20 до 40 мин. За данной обычной обработкой может следовать обычная обработка кислотой при 10-100 г-л-1 в водном растворе с фиксированной кислотностью при 0,1-0,3 М HCl, обычно в течение приблизительно 4-8 ч. В качестве альтернативы обычная обработка может представлять собой последовательность кислота-основание, где обычную обработку основанием, описанную непосредственно выше, выполняют после обработки кислотой при 10-100 г-л-1 в 0,15 М вод- 13 043359 ном растворе H4EDTA обычно в течение примерно 4-8 ч.In some embodiments, the method is designed based on control x such that although the porous solid is exposed to the same total amount of acid or base, or the same total amount of acid or base is brought into contact with the porous solid (which is preferred to achieve the desired effect of base or acid leaching), alkali or acid leaching is less profound than normal exposure of a porous solid to the same amount of acid or base. A typical treatment may be a base-acid sequential treatment where the alkali treatment would involve treating the porous solid at 10-100 g-L -1 in aqueous solution coming into contact with a fixed alkalinity of 0.1 to 0.2 M NaOH, typically for approximately 20 to 40 minutes. This conventional treatment may be followed by a conventional acid treatment at 10-100 g-l -1 in a fixed acidity aqueous solution at 0.1-0.3 M HCl, typically for about 4-8 hours. Alternatively, the conventional treatment may represent an acid-base sequence where the conventional base treatment described immediately above is performed after the acid treatment at 10-100 g- 1 in 0.15 M aqueous H4EDTA solution typically for about 4-8 hours.

В некоторых вариантах осуществления данный способ разработан таким образом, что, хотя пористое твердое вещество подвергают воздействию такого же общего количества кислоты или основания путем контроля х, фрагментация компонентов пористого твердого вещества не происходит.In some embodiments, the method is designed such that although the porous solid is exposed to the same total amount of acid or base by controlling x, fragmentation of the components of the porous solid does not occur.

В некоторых вариантах осуществления способ включает выщелачивание щелочью пористого твердого вещества при 5-60 г-л, предпочтительно от 20 до 40 г·л-1, при этом способ предусматривает подвергание пористого твердого вещества режиму обработки, предусматривающему нескольких реакций в мягких условиях в присутствии NaOH при температуре от 40 до 70°C, предпочтительно при температуре от 60 до 75°C, и время реакции составляет от 10 до 50 мин, предпочтительно от 20 до 40 мин, при этом режим обработки предусматривает обработки z с помощью NaOH в количестве mb для получения того же количества NaOH, которое потребляется в качестве одной обработки с помощью NaOH в количестве от 0,15 до 0,25 М, и дополнительно включает выщелачивание кислотой пористого твердого вещества при 5-100 г-л-1, предпочтительно от 50 до 80 г-л-1, при этом способ предусматривает подвергание пористого твердого вещества режиму обработки, предусматривающему несколько реакций в мягких условиях в присутствии HCl при температуре от 40 до 100°C, предпочтительно при температуре выше 80°C, и время реакции составляет от 1 до 10 ч, предпочтительно от 2 до 8 ч, при этом режим обработки предусматривает обработки z с помощью HCl в количестве ma для получения того же количества HCl, которое потребляется в качестве одной обработки с помощью NaOH в количестве от 0,05 до 0,35 М.In some embodiments, the method comprises alkali leaching of the porous solid at 5-60 g-L, preferably 20 to 40 g-L -1 , wherein the method involves subjecting the porous solid to a treatment regimen involving multiple reactions under mild conditions in the presence of NaOH at a temperature of from 40 to 70°C, preferably at a temperature of from 60 to 75°C, and the reaction time is from 10 to 50 minutes, preferably from 20 to 40 minutes, and the treatment mode involves treating z with NaOH in an amount of mb for producing the same amount of NaOH that is consumed as a single treatment with NaOH in an amount of 0.15 to 0.25 M, and further includes acid leaching of the porous solid at 5-100 g- 1 , preferably 50 to 80 g-l -1 , wherein the method involves subjecting the porous solid to a treatment regimen involving several reactions under mild conditions in the presence of HCl at a temperature of from 40 to 100°C, preferably at a temperature above 80°C, and the reaction time is from 1 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours, wherein the treatment regime involves treating z with HCl in an amount of ma to obtain the same amount of HCl that is consumed as one treatment with NaOH in an amount of 0.05 to 0.35 M .

В некоторых вариантах осуществления пористое твердое вещество представляет собой пористое твердое вещество на основе силиката.In some embodiments, the porous solid is a silicate-based porous solid.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката представляет собой материал с топологией, выбранной из группы, включающей MWW, BEA, MFI, СНА, MOR, MTW, RUB, LEV, FER, MEL, RTH, AEL, AFI, СНА, DON, EMT, CFI, CLO, TON, FER, ERI, MEL, MTW, MWW, HEU, EUO, RHO, LTL, LTA и MAZ.In some embodiments, the silicate-based solid is a material with a topology selected from the group consisting of MWW, BEA, MFI, CHA, MOR, MTW, RUB, LEV, FER, MEL, RTH, AEL, AFI, CHA, DON, EMT, CFI, CLO, TON, FER, ERI, MEL, MTW, MWW, HEU, EUO, RHO, LTL, LTA and MAZ.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката представляет собой материал с топологией, выбранной из группы, включающей MOR, MFI, BEA и FAU.In some embodiments, the silicate-based solid is a material with a topology selected from the group consisting of MOR, MFI, BEA and FAU.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката представляет собой пористый кристаллический силикат.In some embodiments, the silicate-based solid is a porous crystalline silicate.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката представляет собой пористый кристаллический силикат, характеризующийся цеолитной структурой.In some embodiments, the silicate-based solid is a porous crystalline silicate characterized by a zeolite structure.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката является аморфным, таким как пирогенный диоксид кремния или силикагель. В некоторых вариантах осуществления пористое твердое вещество представляет собой аморфный алюмосиликат.In some embodiments, the silicate-based solid is amorphous, such as fumed silica or silica gel. In some embodiments, the porous solid is an amorphous aluminosilicate.

В некоторых вариантах осуществления твердое вещество на основе силиката представляет собой пористый упорядоченный силикат (например, МСМ-41 или SBA-15).In some embodiments, the silicate-based solid is a porous ordered silicate (eg, MCM-41 or SBA-15).

В некоторых вариантах осуществления пористое твердое вещество представляет собой упорядоченный алюмосиликат (например МСМ-41).In some embodiments, the porous solid is an ordered aluminosilicate (eg, MCM-41).

В некоторых вариантах осуществления пористое твердое вещество представляет собой пористый аморфный (силико)алюмофосфат.In some embodiments, the porous solid is a porous amorphous (silico)aluminophosphate.

В некоторых вариантах осуществления пористое твердое вещество представляет собой пористый кристаллический (силико)алюмофосфат (например, AlPO-5, SAPO-11, SAPO-34).In some embodiments, the porous solid is a porous crystalline (silico)aluminophosphate (eg, AlPO-5, SAPO-11, SAPO-34).

Эффективность способа выщелачивания основанием и кислотой дополнительно повышают (с точки зрения образуемой мезопористости и сохраняемых кристалличности, микропористости и кислотности в образующихся цеолитах) путем добавления солей в кислотный или основный раствор. Данные соли могут содержать катионы, выбранные из группы аммония, первичных, вторичных и третичных аминов, четвертичных ионов алкиламмония и катионов металлов групп I, II и III периодической системы. Соли включают анионы, выбранные из группы, включающей хлоридные, бромидные, нитратные, фосфатные, сульфатные, ацетатные, цитратные, оксалатные, тартратные, формиатные, малонатные и сукцинатные анионы.The efficiency of the base-acid leaching process is further enhanced (in terms of the mesoporosity generated and the retained crystallinity, microporosity and acidity in the resulting zeolites) by adding salts to the acid or base solution. These salts may contain cations selected from the group of ammonium, primary, secondary and tertiary amines, quaternary alkyl ammonium ions and metal cations of groups I, II and III of the periodic system. Salts include anions selected from the group consisting of chloride, bromide, nitrate, phosphate, sulfate, acetate, citrate, oxalate, tartrate, formate, malonate and succinate anions.

Полезный эффект соли достигается путем добавления соли во время одной или более обработок кислотой или основанием. Эффект соли может быть более усиленным после последующей обработки при другом рН. Это подразумевает, что присутствие соли может влиять на эффективность обработки, в которой ее применяют, а также на эффективность следующей обработки. Для ясности, полезный эффект при последующей обработке не следует приписывать солям, которые могли оставаться в твердом состоянии во время неполного промывания, поскольку основное количество (>95%) соли обычно удаляется на стадии промывания после первой обработки. Вместо этого могло произойти несколько локальных изменений в твердом веществе, которые трудно наблюдать непосредственно после обработки, в которой применяли соль. Данные локальные изменения, вероятно, предпочтительно изменяются при следующей второй обработке (часто выполняемой при разных значениях рН, например, кислотой после щелочи и наоборот).The beneficial effect of salt is achieved by adding salt during one or more acid or base treatments. The effect of salt may be more enhanced after subsequent treatment at a different pH. This implies that the presence of salt may influence the effectiveness of the treatment in which it is applied, as well as the effectiveness of the subsequent treatment. For clarity, the beneficial effect in subsequent processing should not be attributed to salts that may have remained in a solid state during incomplete washing, since the bulk (>95%) of the salt is usually removed in the washing step after the first treatment. Instead, several local changes in the solid may have occurred that are difficult to observe directly after the salt treatment. These local changes are likely to be preferentially reversed by subsequent second treatments (often performed at different pH values, eg acid after alkali and vice versa).

Например, в случае двух обработок (z=2, кислота-основание), если за обработкой кислотой следует обработка основанием, полезный эффект от добавления соли во время первой обработки кислотой стано- 14 043359 вится более выраженным после второй обработки основанием (последнюю выполняют при отсутствии дополнительных солей). В качестве другого примера, в случае 2 обработок (z=2, основание-кислота), если после обработки основанием следует обработка кислотой, то присутствие соли во время обработки основанием сильно влияет на эффективность следующей обработки кислотой, даже если во время последней обработки кислотой соль отсутствует.For example, in the case of two treatments (z=2, acid-base), if the acid treatment is followed by a base treatment, the beneficial effect of adding salt during the first acid treatment becomes more pronounced after the second base treatment (the latter performed in the absence of additional salts). As another example, in the case of 2 treatments (z=2, base-acid), if a base treatment is followed by an acid treatment, then the presence of salt during the base treatment greatly affects the effectiveness of the next acid treatment, even if there is a salt during the last acid treatment absent.

ПримерыExamples

Сравнительный пример 1.Comparative example 1.

Обработки основанием осуществляли при 65°C в течение 30 мин в круглодонной колбе с мешалкой. Соответственно 3,3 г USY (CBV712 от Zeolyst) суспендировали в 90 мл воды, к полученному ступенчато добавляли основание (G), в течение 30 мин со скоростью 0,2 ммоль NaOH на грамм исходного цеолита в мин. с применением 2 М исходного раствора NaOH. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера.Base treatments were carried out at 65°C for 30 min in a round bottom flask with a stirrer. Accordingly, 3.3 g of USY (CBV712 from Zeolyst) was suspended in 90 ml of water, and base (G) was added stepwise over 30 minutes at a rate of 0.2 mmol NaOH per gram of zeolite feed per minute. using a 2 M NaOH stock solution. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration.

Сравнительный пример 2.Comparative example 2.

После обработки основанием, как описано в примере 1, несколько граммов полученного образца подвергали 3 процедурам ионного обмена в 250 мл воды, дополненной NH4NO3 (0,8 г на грамм цеолита), с последующими фильтрацией, высушиванием при 60°C в течение ночи и прокаливанием при 550°C в течение 5 ч.After base treatment as described in Example 1, a few grams of the resulting sample was subjected to 3 ion exchange procedures in 250 ml of water supplemented with NH 4 NO 3 (0.8 g per gram of zeolite), followed by filtration, drying at 60°C for overnight and calcination at 550°C for 5 hours.

Сравнительный пример 3.Comparative example 3.

После обработки основанием, как описано в примере 1, несколько граммов подвергали последующей обработке кислотой, проводимой с применением 67 граммов цеолита на литр 0,22 М раствора HCl при 95°C в течение 6 ч в круглодонной колбе с мешалкой. В данном примере цеолит приводили в контакт с кислотой сразу со всем количеством (D), то есть не ступенчатым способом. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера и подвергали 3 процедурам ионного обмена в 250 мл воды, дополненной NH4NO3 (0,8 г на грамм цеолита), с последующими фильтрацией, высушиванием при 60°C в течение ночи и прокаливанием при 550°C в течение 5 ч.After base treatment as described in Example 1, a few grams were post-acid treated using 67 grams of zeolite per liter of 0.22 M HCl solution at 95° C. for 6 hours in a round bottom flask with a stirrer. In this example, the zeolite was brought into contact with the acid with the entire amount (D) at once, that is, not in a stepwise manner. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration and subjected to 3 ion exchange procedures in 250 ml of water supplemented with NH4NO3 (0.8 g per gram of zeolite), followed by filtration, drying at 60°C overnight and calcination at 550°C for 5 hours.

Сравнительный пример 4.Comparative example 4.

После обработки основанием, как описано в примере 1, несколько граммов подвергали дополнительной обработке кислотой, проводимой с применением 67 г цеолита на литр 0,44 М раствора HCl при 95°C в течение 6 ч в круглодонной колбе с мешалкой. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера и подвергали 3 процедурам ионного обмена в 250 мл воды, дополненной NH4NO3 (0,8 г на грамм цеолита), с последующими фильтрацией, высушиванием при 60°C в течение ночи и прокаливанием при 550°C в течение 5 ч.After base treatment as described in Example 1, a few grams were subjected to further acid treatment using 67 g of zeolite per liter of 0.44 M HCl solution at 95° C. for 6 hours in a round bottom flask with a stirrer. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration and subjected to 3 ion exchange procedures in 250 ml of water supplemented with NH4NO3 (0.8 g per gram of zeolite), followed by filtration, drying at 60°C overnight and calcination at 550°C for 5 hours.

Пример 5.Example 5.

После обработки основанием, как описано в примере 1, обработки кислотой по настоящему изобретению проводили при 95°C в течение 6 ч в круглодонной колбе с мешалкой. Соответственно 2,7 г USY, обработанного основанием, суспендировали в 40 мл воды, к полученному ступенчато добавляли кислоту в течение 6 ч со скоростью 0,55 ммоль HCl на грамм исходного цеолита в час с применением 3,14 М исходного раствора HCl. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера и подвергали 3 процедурам ионного обмена в 250 мл воды, дополненной NH4NO3 (0,8 г на грамм цеолита), с последующими фильтрацией, высушиванием при 60°C в течение ночи и прокаливанием при 550°C в течение 5 ч. Как показано в табл. В, характерные свойства (микропористость, кислотность Бренстеда, кристалличность), вторичная пористость (мезопористость) и каталитические свойства данного образца значительно превышают свойства, которые относятся к образцу, полученному посредством стандартной обработки кислотой с применение такого же количества кислоты на грамм цеолита (пример 3). Это, соответственно, четко демонстрирует преимущества ступенчатого выполнения обработки как основанием, так и кислотой.After base treatment as described in Example 1, acid treatments of the present invention were carried out at 95°C for 6 hours in a round bottom flask with a stirrer. Accordingly, 2.7 g of base-treated USY was suspended in 40 ml of water, and acid was added stepwise over 6 hours at a rate of 0.55 mmol HCl per gram of zeolite stock per hour using 3.14 M HCl stock solution. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration and subjected to 3 ion exchange procedures in 250 ml of water supplemented with NH4NO3 (0.8 g per gram of zeolite), followed by filtration, drying at 60°C overnight and calcination at 550°C for 5 hours. As shown in table. B, the characteristic properties (microporosity, Brønsted acidity, crystallinity), secondary porosity (mesoporosity) and catalytic properties of this sample are significantly superior to those of a sample obtained by standard acid treatment using the same amount of acid per gram of zeolite (Example 3) . This accordingly clearly demonstrates the advantages of staging both base and acid treatments.

Пример 6.Example 6.

После обработки основанием, как описано в примере 1, обработки кислотой по настоящему изобретению проводили при 95°C в течение 6 ч в круглодонной колбе с мешалкой. Соответственно 2,7 г USY, обработанного основанием, суспендировали в 40 мл воды, к полученному ступенчато добавляли кислоту в течение 6 ч со скоростью 1,1 ммоль HCl на грамм исходного цеолита в час с применением 3,14 М исходного раствора HCl. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера и подвергали 3 процедурам ионного обмена в 250 мл воды, дополненной NH4NO3 (0,8 г на грамм цеолита), с последующими фильтрацией, высушиванием в течение ночи и прокаливанием при 550°C в течение 5 ч. Как показано в табл. В, характерные свойства (микропористость, кислотность Бренстеда, кристалличность), вторичная пористость (мезопористость) и каталитические свойства данного образца значительно превышают свойства, которые относятся к образцу, полученному посредством стандартной обработки кислотой с применение такого же количества кислоты на грамм цеолита (пример 4). Это, соответственно, четко демонстрирует преимущества ступенчатого выполнения обработки как основанием, так и кислотой.After base treatment as described in Example 1, acid treatments of the present invention were carried out at 95°C for 6 hours in a round bottom flask with a stirrer. Accordingly, 2.7 g of base-treated USY was suspended in 40 ml of water, and acid was added stepwise over 6 hours at a rate of 1.1 mmol HCl per gram of zeolite stock per hour using 3.14 M HCl stock solution. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration and subjected to 3 ion exchange procedures in 250 ml of water supplemented with NH4NO3 (0.8 g per gram of zeolite), followed by filtration, drying overnight and calcination at 550°C for 5 hours. As shown in table. B, the characteristic properties (microporosity, Brønsted acidity, crystallinity), secondary porosity (mesoporosity) and catalytic properties of this sample significantly exceed those of a sample obtained by standard acid treatment using the same amount of acid per gram of zeolite (Example 4) . This accordingly clearly demonstrates the advantages of staging both base and acid treatments.

В табл. В приведены кристалличность, пористость, кислотность и каталитические свойства обыч- 15 043359 ных цеолитов USY, обработанных основанием и обработанных основанием и кислотой. _________________________________________________________Таблица ВIn table B shows the crystallinity, porosity, acidity and catalytic properties of conventional base-treated and base-acid treated USY zeolites. _________________________________________________________ Table B

№ примера No. example Основание (первая обработка) общ/ (г·г’1)Base (first treatment) total/ (g g' 1 ) Кислота (вторая обработка) ^а,общ/ (г·г’1)Acid (second treatment) ^a,tot/ (g g' 1 ) V а г мезо -1 МЛ ГV a g meso -1 ML G Vмикро млг 1 Vmicro mlg 1 Крист? % Krist? % Кислотность0 мкмоль г 1 Acidity 0 µmol g 1 Ае -1A e -1 USYh USY h 0,18 0.18 0,25 0.25 100 100 270 270 15 15 з,з z, z 2 2 0,24 (G)s 0.24(G) s - - 0,31 (+72%)f 0.31 (+72%) f 0,24 (-4%) 0.24 (-4%) 61 (-39%) 61 (-39%) 313 (+16%) 313 (+16%) 264 264 2,2 2.2 3 3 0,24 (G) 0.24(G) 0,12 (D) 0.12(D) 0,35 (+94%) 0.35 (+94%) 0,22 (-12%) 0.22 (-12%) 63 (-37%) 63 (-37%) 325 (+19%) 325 (+19%) 540 540 2,2 2.2 4 4 0,24 (G) 0.24(G) 0,24 (D) 0.24(D) 0,36 (+100%) 0.36 (+100%) 0,20 (-20%) 0.20 (-20%) 67 (-33%) 67 (-33%) 267 (-1%) 267 (-1%) 431 431 з,з z, z 5 5 0,24 (G) 0.24(G) 0,12 (G) 0.12(G) 0,38 (+111%) 0.38 (+111%) 0,25 (0%) 0.25 (0%) 85 (-15%) 85 (-15%) 427 (+58%) 427 (+58%) 570 570 4,1 4.1 6 6 0,24 (G) 0.24(G) 0,24 (G) 0.24(G) 0,35 (+94%) 0.35 (+94%) 0,26 (+4%) 0.26 (+4%) 81 (-19%) 81 (-19%) 494 (+83%) 494 (+83%) 574 574 3,3 3.3

а Адсорбция азота. a Nitrogen adsorption.

b XRD по сравнению с исходным цеолитом USY (обычным). b XRD compared to the original USY zeolite (regular).

с Пиридин. with Pyridine.

d Производительность катализатора при превращении α-пинена в граммах образованных полезных продуктов (лимонен, камфен, α-терпинен, γ-терпинен, терпинолин, п-цимол) на грамм катализаторов в час. d Catalyst productivity in the conversion of α-pinene in grams of useful products formed (limonene, camphene, α-terpinene, γ-terpinene, terpinoline, p-cymene) per gram of catalysts per hour.

e Производительность катализатора при алкилировании толуола бензиловым спиртом, выраженная в г превращенного бензилового спирта на грамм катали заторов в час. e Catalyst productivity for the alkylation of toluene with benzyl alcohol, expressed in g of benzyl alcohol converted per gram of catalyst per hour.

f Значения в скобках указывают на вызванное изменение по сравнению с исходным обычным цеолитом USY. f Values in parentheses indicate the induced change compared to the original conventional USY zeolite.

g Буквы в скобках в столбцах Основание и Кислота указывают, проводилась ли обработка ступенчато (G) или не ступенчато с добавлением всего количества сразу (D). g Letters in parentheses in the Base and Acid columns indicate whether the treatment was carried out in a stepwise manner (G) or in a non-stepwise manner adding all at once (D).

h Коммерческий USY предоставлен Zeolyst (CBV 712). h Commercial USY provided by Zeolyst (CBV 712).

Сравнительный пример 7.Comparative example 7.

Несколько граммов коммерческого цеолита NaY (CBV 100 от Zeolyst) подвергали кислотной обработке, проводимой с применением 67 г цеолита на литр 0,15 М H4EDTA при нагревании с обратным холодильником в течение 6 ч в круглодонной колбе с мешалкой. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера, промывали и высушивали.Several grams of commercial NaY zeolite (CBV 100 from Zeolyst) were acid treated using 67 g of zeolite per liter of 0.15 M H 4 EDTA at reflux for 6 hours in a round bottom flask with a stirrer. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration, washed and dried.

Сравнительный пример 8.Comparative example 8.

Несколько граммов коммерческого цеолита NaY (CBV100 от Zeolyst) подвергали обработке кислотой, проводимой с применением 67 г цеолита на литр, посредством добавления эквивалентного количества H4EDTA, как в примере 7, в виде твердого вещества в десяти дозах, равномерно распределенных в течение 6-часовой обработки, при нагревании с обратным холодильником в круглодонной колбе с мешалкой. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера, промывали и высушивали.Several grams of commercial NaY zeolite (CBV100 from Zeolyst) were acid treated using 67 g of zeolite per liter by adding an equivalent amount of H 4 EDTA as in Example 7 as a solid in ten doses evenly distributed over 6- hourly processing, under reflux in a round-bottomed flask with a stirrer. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration, washed and dried.

Сравнительный пример 9.Comparative example 9.

Твердое вещество, полученное в примере 7, подвергали последующей обработке основанием. Ее выполняли при 65°C в течение 30 мин в круглодонной колбе с мешалкой. Соответственно 1,66 г твердого вещества суспендировали в 45 мл воды, к полученному ступенчато добавляли основание в течение 30 мин со скоростью 0,2 ммоль NaOH на грамм исходного цеолита в мин. с применением 2 М исходного раствора NaOH. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера, промывания и высушивания.The solid obtained in Example 7 was post-treated with a base. It was performed at 65°C for 30 min in a round bottom flask with a stirrer. Accordingly, 1.66 g of the solid was suspended in 45 ml of water, and base was added stepwise over 30 minutes at a rate of 0.2 mmol NaOH per gram of starting zeolite per minute. using a 2 M NaOH stock solution. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration, washing and drying.

Пример 10.Example 10.

Твердое вещество, полученное в примере 8, подвергали последующей обработке основанием. Ее выполняли при 65°C в течение 30 мин в круглодонной колбе с мешалкой. Соответственно 1,66 г твердого вещества суспендировали в 45 мл воды, к полученному ступенчато добавляли основание в течение 30 мин со скоростью 0,2 ммоль NaOH на грамм исходного цеолита в мин. с применением 2 М исходного раствора NaOH. После реакции твердое вещество выделяли из суспензии с применением фильтрации с воронкой Бюхнера, промывания и высушивания. Как показано в табл. С, характерные свойства (микропористость и кристалличность) и вторичная пористость (мезопористость) данного образца существенно превышают свойства, которые относятся к образцу, полученному посредством стандартной обработки кислотой с применением такого же количества кислоты на грамм цеолита (пример 9). Это, соответствен- 16 043359 но, четко демонстрирует преимущества ступенчатого выполнения обработки как кислотой, так и основанием.The solid obtained in Example 8 was post-treated with a base. It was performed at 65°C for 30 min in a round bottom flask with a stirrer. Accordingly, 1.66 g of the solid was suspended in 45 ml of water, and base was added stepwise over 30 minutes at a rate of 0.2 mmol NaOH per gram of starting zeolite per minute. using a 2 M NaOH stock solution. After the reaction, the solid was isolated from the suspension using Buchner funnel filtration, washing and drying. As shown in table. C, the characteristic properties (microporosity and crystallinity) and secondary porosity (mesoporosity) of this sample are significantly greater than those of a sample obtained by standard acid treatment using the same amount of acid per gram of zeolite (Example 9). This, therefore, clearly demonstrates the advantages of performing stepwise treatment with both acid and base.

В табл. С продемонстрированы пористость и кристалличность промышленных, обработанных кислотой и обработанных основанием и кислотой цеолитов Y.In table C demonstrates the porosity and crystallinity of commercial, acid-treated, and base- and acid-treated Y zeolites.

Таблица СTable C

№ примера No. example Кислота (первая обработка) ^а,общ/ (г·г’1)Acid (first treatment) ^a,tot/ (g g' 1 ) Основание (вторая обработка) ^Ь,общ/ ms (г·г’1)Base (second treatment) ^b,total/ m s (g g' 1 ) V а ' мезо мл г 1 V a ' meso ml g 1 V а Е микро мл г 1 V a E micro ml g 1 Кристалличностьь %Crystallinity % Si/Alc моль моль 1 Si/Al c mol mol 1 NaYe NaY e 0,01 0.01 0,33 0.33 100 100 2,6 2.6 7 7 0,66 (D)d 0.66(D) d СИ SI 0,21 0.21 32 32 8 8 0,66 (G) 0.66(G) 0,09 0.09 0,29 0.29 46 46 9 9 0,66 (D) 0.66(D) 0,24 (G) 0.24(G) 0,41 0.41 0,15 0.15 25 25 10 10 0,66 (G) 0.66(G) 0,24 (G) 0.24(G) 0,52 0.52 0,23 0.23 78 78

а Адсорбция азота. a Nitrogen adsorption.

b XRD по сравнению с исходным цеолитом Y (коммерческим). b XRD compared to parent zeolite Y (commercial).

c ICP-OES. c ICP-OES.

d Буквы в скобках в столбцах Кислота и Основание указывают, проводилась ли обработка ступенчато (G) или не ступенчато с добавлением всего количества сразу (D). d Letters in parentheses in the Acid and Base columns indicate whether the treatment was carried out in a stepwise manner (G) or in a non-stepwise manner adding all at once (D).

e Коммерческий NaY предоставлен Zeolyst (CBV 100). e Commercial NaY provided by Zeolyst (CBV 100).

Сравнительный пример 11. Обычные методики выщелачивания основанием.Comparative Example 11: Conventional Base Leaching Techniques.

В табл. А продемонстрированы физико-химические свойства обычных (необработанных) и обработанных кислотой и основанием цеолитов с применением воздействия с добавлением всего количества, например не ступенчатого добавления, основания или кислоты на цеолит. Данные приведены относительно исходных (необработанных) цеолитов.In table And the physico-chemical properties of conventional (untreated) and acid- and base-treated zeolites were demonstrated using total addition effects, such as non-step addition, of base or acid on the zeolite. Data are given relative to the original (untreated) zeolites.

Таблица АTable A

Цеолит Последовательность Мезопори Микропор Кристаллин Кислотность ВремяZeolite Sequence Mesopore Micropore Crystalline Acidity Time

модификации modifications стостьа (%) cost (%) истостьа (%) Trueness (%) ностьа (%)ity a (%) Бренстедаа (%)Brønsted a (%) фильтра цииь (%)filtration b (%) Y необработанный Y raw 100 100 100 100 100 100 100 100 - - Y первая: кислота (D)1 вторая: основание (D) третья: кислота (D)Y first: acid (D) 1 second: base (D) third: acid (D) 2100 2100 61 61 51 51 52 52 USYd необработанныйUSY d raw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 USY основание (D) USY base (D) 259 259 97 97 54 54 67 67 200 200 USY-II6 необработанныйUSY-II 6 raw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 USY-II основание (D) USY-II base (D) 336 336 81 81 64 64 57 57 3400 3400 USY-Ш1 необработанныйUSY-SH 1 untreated 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 USY-III основание (D) USY-III base (D) 296 296 78 78 76 76 93 93 4400 4400 ZSM-5s необработанныйZSM-5 s raw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ZSM-5 основание (D) ZSM-5 base (D) 700 700 57 57 72 72 84 84 600 600 бета11 необработанныйbeta 11 raw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 бета основание (D) beta base (D) 313 313 90 90 61 61 76 76 500 500

а Данные в отношении пористости, кристалличности и кислотности были получены из ACS Catalysis, 2015, 5, 734. a Data for porosity, crystallinity, and acidity were obtained from ACS Catalysis, 2015, 5, 734.

b Время фильтрации при обработках основанием было получено путем воспроизведения экспериментов из ACS Catalysis, 2015, 5, 734 в масштабе 100 мл и фильтрации с применением установки Бюхнера с фильтровальной бумагой ватмана № 5 (диаметром 9 см). Время фильтрации необработанных обычных цеолитов определяли посредством фильтрации суспензии 3,3 г цеолита в 100 мл дистиллированной воды с применением установки Бюхнера с фильтровальной бумагой ватмана № 5 (диаметром 9 см). b Filtration times for base treatments were obtained by reproducing experiments from ACS Catalysis, 2015, 5, 734 on a 100 mL scale and filtering using a Buchner setup with No. 5 Whatman filter paper (9 cm diameter). The filtration time of untreated conventional zeolites was determined by filtering a suspension of 3.3 g of zeolite in 100 ml of distilled water using a Buchner apparatus with Whatman No. 5 filter paper (9 cm diameter).

--

Claims (7)

d CBV 712, Si/Al=6. d CBV 712, Si/Al=6. e CBV 720, Si/Al=15. e CBV 720, Si/Al=15. f CBV 760, Si/Al=30. f CBV 760, Si/Al=30. g CBV 8014, Si/Al=40, Si/Al=6. g CBV 8014, Si/Al=40, Si/Al=6. h TOSOH, HSZ-940HOA, Si/Al=20. h TOSOH, HSZ-940HOA, Si/Al=20. 1 Буквы D в столбце Последовательность модификации указывают на то, что обработки выполняли не ступенчатым способом с добавлением всего количества сразу. 1 The letters D in the Sequence of Modification column indicate that the treatments were not carried out in a stepwise manner with the entire amount added at once. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения обработанного цеолита с топологией фожазита с объемом мезопор 0,05 мл/г или более и размером элементарной ячейки не более 24,70 А, где способ состоит из двух или трех отдельных обработок, которые разделены стадией отделения твердого вещества, при этом по меньшей мере одна из обработок представляет собой обработку основанием, которая предусматривает стадии1. A method for producing a processed zeolite with a faujasite topology with a mesopore volume of 0.05 ml/g or more and a unit cell size of not more than 24.70 A, where the method consists of two or three separate treatments that are separated by a solid separation step, wherein at least one of the treatments is a base treatment, which comprises the steps а) обеспечения цеолита в количестве ms;a) providing zeolite in an amount of ms; b) обеспечения общего количества основания mb, общ.; иb) providing the total amount of base mb, total ; And с) приведения цеолита в контакт с количеством основания mb(t) в водном растворе с температурой от комнатной температуры до 100°C и рН от по меньшей мере 10 до не более 14 и обеспечения их реакции, где основание непрерывно добавляют к цеолиту в течение периода времени At для общего количества основания mb, общ., причем период времени At составляет по меньшей мере 15 с; и по меньшей мере одна из обработок представляет собой обработку кислотой, которая предусматривает стадииc) bringing the zeolite into contact with an amount of base m b (t) in an aqueous solution at a temperature of from room temperature to 100°C and a pH of at least 10 to at most 14 and causing them to react, where the base is continuously added to the zeolite for time period At for the total amount of base mb, total , wherein the time period At is at least 15 s; and at least one of the treatments is an acid treatment, which comprises the steps d) обеспечения цеолита в количестве ms;d) providing zeolite in an amount of ms; e) обеспечения общего количества кислоты ma, общ.; иe) providing the total amount of acid ma, total ; And f) приведения цеолита в контакт с количеством кислоты ma(t) в водном растворе с температурой от комнатной температуры до 100°C и рН от по меньшей мере 0 до не более 5 и обеспечения их реакции, где кислоту непрерывно добавляют к цеолиту в течение периода времени At для общего количества кислоты ma, общ., причем период времени At составляет по меньшей мере 15 мин;f) bringing the zeolite into contact with an amount of acid m a (t) in an aqueous solution with a temperature of from room temperature to 100°C and a pH of from at least 0 to at most 5 and causing them to react, where the acid is continuously added to the zeolite for time period At for the total amount of acid ma, total, wherein the time period At is at least 15 minutes; с получением таким образом обработанного цеолита, где в зависимости от порядка обработок ms означает либо необработанный цеолит, либо цеолит, полученный в результате ранее выполненной обработки в соответствии со стадией с) или стадией f), и где максимальное количество основания mb, макс. для mb(t), приведенного в контакт с цеолитом ms в любой момент времени t на стадии с), меньше чем mb, общ./ms, при этом mb, макс. составляет не более 0,25xmb, общ., и где общее количество основания mb, общ. представлено в форме твердой щелочи или щелочного раствора, и где максимальное количество кислоты ma, макс. для ma(t), приведенной в контакт с цеолитом ms в любой момент времени t на стадии f), меньше чем ma, общ./ms, при этом ma, макс. составляет не более 0,25xma, общ., и где общее количество кислоты ma, общ. представлено в форме твердой кислоты или кислотного раствора.thus obtaining a treated zeolite, where depending on the order of the treatments m s means either an untreated zeolite or a zeolite obtained as a result of a previously performed treatment in accordance with step c) or step f), and where the maximum amount of base mb, max . for m b (t) brought into contact with the zeolite ms at any time t in step c) is less than mb, total/ms, with mb, max . is no more than 0.25xmb, total, and where is the total number of bases mb, total . presented in the form of solid alkali or alkaline solution, and where the maximum amount of acid is ma, max . for m a (t) brought into contact with the zeolite ms at any time t at stage f), less than ma, total/ms, with ma, max . is no more than 0.25xma, total, and where is the total amount of acid ma, total . presented in the form of a solid acid or an acid solution. 2. Способ по п.1, при котором цеолит подвергают обработке основанием с последующим отделением твердого вещества с последующей обработкой кислотой.2. The method according to claim 1, wherein the zeolite is subjected to treatment with a base, followed by separation of the solid, followed by treatment with an acid. 3. Способ по п.1, при котором цеолит подвергают обработке кислотой с последующим отделением твердого вещества с последующей обработкой основанием.3. The method of claim 1, wherein the zeolite is treated with an acid followed by separation of the solid, followed by treatment with a base. 4. Способ по любому из пп.1-3, где максимальное количество основания mb, макс. для mb(t) в любой момент времени t на стадии с) составляет не более 0,10xmb, макс., и где максимальное количество кислоты ma, макс. для ma(t) в любой момент времени t на стадии f) составляет не более 0,10xma, общ..4. Method according to any one of claims 1-3, where the maximum amount of base m b, max. for m b (t) at any time t in step c) is no more than 0.10xm b , max ., and where the maximum amount of acid ma, max . for m a (t) at any time t at stage f) is no more than 0.10xm a , total .. 5. Способ по любому из пп.1-3, где стадия а) предусматривает а') обеспечение цеолита в количестве ms, суспендированного в воде; и стадия d) предусматривает d') обеспечение цеолита в количестве ms, суспендированного в воде.5. The method according to any one of claims 1 to 3, where stage a) involves a') providing zeolite in an amount of ms suspended in water; and step d) involves d') providing the zeolite in an amount ms suspended in water. 6. Способ по любому из пп.1-5, где основание представляет собой неорганическое основание из группы, включающей NH4OH, NaOH, KOH и LiOH, или где основание представляет собой органическое основание, такое как гидроксид тетрапропиламмония, диэтиламин, дипропиламин, гидроксид тетрабутиламмония и гидроксид тетраэтиламмония или их комбинации.6. The method according to any one of claims 1 to 5, where the base is an inorganic base from the group consisting of NH4OH, NaOH, KOH and LiOH, or where the base is an organic base such as tetrapropylammonium hydroxide, diethylamine, dipropylamine, tetrabutylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide or combinations thereof. 7. Способ по любому из пп.1-5,7. Method according to any one of claims 1-5, --
EA202090411 2017-07-31 2018-07-31 METHOD FOR ADDITIONAL PROCESSING OF ZEOLITE EA043359B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1712238.3 2017-07-31
GB1713838.9 2017-08-29
GB1714001.3 2017-08-31
GB1714025.2 2017-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043359B1 true EA043359B1 (en) 2023-05-17

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210171356A1 (en) Controlled alkaline treatments on molecular sieves
US9580328B2 (en) Mesoporous framework-modified zeolites
WO2018059316A1 (en) Highly efficient solidothermal synthesis of zeolitic materials
KR101103266B1 (en) Catalytic materials and method for the preparation thereof
US10000387B2 (en) Post-treatment of a zeolitic material
WO2007145724A1 (en) Treatment of cha-type molecular sieves and their use in the conversion of oxygenates to olefins
US11325835B2 (en) Zeolite after treatment method
MX2014013006A (en) Zeolitic materials and methods for their preparation using alkenyltrialkylammonium compounds.
KR100996976B1 (en) Long-time catalyst for ??? reaction and Preparing method thereof
EP2771116A2 (en) Process for preparing a mesoporized catalyst, catalyst thus obtained and use thereof in a catalytic process
Jongkind et al. Synthesis and characterisation of zeolites using saturated cyclic amines as structure-directing agents
EA043359B1 (en) METHOD FOR ADDITIONAL PROCESSING OF ZEOLITE
Babic Increasing the porosity of zeolites
RU2777362C2 (en) Controlled alkaline treatments on molecular sieves
Sun et al. Highly hydrophobic zeolite ZSM-8 with perfect framework structure obtained in a strongly acidic medium
US20220073359A1 (en) Method for generating new faujasite zeolites
CN112154122A (en) AEI-type zeolitic materials obtained by high-temperature calcination and their use as catalysts
BABIC Ιncreasing the pοrοsity οf zeοlites
Sun et al. Synthesis of hierarchical MFI zeolite by interzeolite conversion of spent FAU zeolite for the methanol-to-olefins reaction
WO2021116254A1 (en) Process for preparing a molding comprising a zeolite catalyst and method for converting oxygenates to olefins using the catalytic molding
Bulut et al. Concepts for Preparation of Zeolite‐Based Catalysts
WO2010099885A1 (en) Process for converting oxygenates to hydrocarbons