ES2284379B1 - Un material cristalino microporoso, zeolita itq-37, procedimiento de preparacion y uso. - Google Patents

Un material cristalino microporoso, zeolita itq-37, procedimiento de preparacion y uso. Download PDF

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Abstract

Un material cristalino microporoso, zeolita ITQ-37, procedimiento de preparación y uso. La presente invención se refiere a un material cristalino microporoso caracterizado por tener la siguiente composición química en forma calcinada xX{sub,2}O{sub,3} : n YO{sub,2} : m GeO{sub,2} en la que (n + m) es al menos 5, X es uno o más elementos trivalentes, Y corresponde a uno o varios elementos tetravalentes distintos de Ge, ¿x¿ puede tomar cualquier valor, incluido el cero, y la relación Y/Ge es mayor de 0.1, y tiene un patrón de difracción de rayos X característico, a su procedimiento de preparación y a su uso en la conversión de alimentaciones de compuestos orgánicos.

Description

Un material cristalino microporoso, zeolita ITQ-37, procedimiento de preparación y uso.
Campo de la técnica
La presente solicitud se refiere a un nuevo material cristalino microporoso, ITQ-37, a su procedimiento de preparación y a su uso en la conversión catalítica de compuestos orgánicos.
Antecedentes
Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos porosos que han encontrado importantes aplicaciones como catalizadores, adsorbentes e intercambiadores iónicos. Muchos de estos materiales zeolíticos tienen estructuras bien definidas que forman canales y cavidades en su interior de tamaño y forma uniforme que permiten la adsorción de determinadas moléculas, mientras que impiden el paso al interior del cristal de otras moléculas de tamaño demasiado grande para difundir a través de los poros. Esta característica confiere a estos materiales propiedades de tamiz molecular. Estos tamices moleculares pueden incluir en la red Si y otros elementos del grupo IIIA del sistema periódico, todos ellos tetraédricamente coordinados, estando los tetraedros unidos por sus vértices a través de oxígenos formando una red tridimensional. La carga negativa generada por los elementos del grupo IIIA en posiciones de red está compensada por la presencia en el cristal de cationes, como por ejemplo alcalinos o alcalinotérreos. Un tipo de catión puede ser intercambiado total o parcialmente por otro tipo de cationes mediante técnicas de intercambio iónico, pudiendo variar así las propiedades de un silicato dado seleccionando los cationes deseados.
Muchas zeolitas han sido sintetizadas en presencia de una molécula orgánica que actúa como agente director de estructura. Las moléculas orgánicas que actúan como agentes directores de estructura (ADE) contienen generalmente nitrógeno en su composición, y pueden dar lugar a cationes orgánicos estables en el medio de reacción.
La movilización de la sílice se puede llevar a cabo en presencia de grupos OH^{-} y medio básico, que puede introducirse como hidróxido del mismo ADE, como por ejemplo hidróxido de tetrapropilamonio en el caso de la zeolita ZSM-5. También los iones fluoruro pueden actuar como agentes movilizantes de la sílice en síntesis de zeolitas, como se describe, por ejemplo, en la patente EP-A-0337479 el uso de HF en H_{2}O a bajo pH como agente movilizante de la sílice para la síntesis de ZSM-5.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un nuevo material cristalino microporoso ITQ-37 que tiene una composición química en forma calcinada representada por la fórmula:
xX_{2}O_{3} : n YO_{2} : m GeO_{2}
en la que (n + m) es al menos 5, X es uno o más elementos trivalentes, Y corresponde a uno o varios elementos tetravalentes distintos de Ge, y la relación Y/Ge es mayor de 0.1, "x" puede tomar cualquier valor, incluido el cero, y tiene un patrón de difracción de rayos X cuyas líneas principales para su forma sintetizada sin calcinar son
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en las que (mf) significa intensidad relativa 80-100, "d" significa intensidad relativa 20-40 y "md" significa intensidad relativa 0-20, calculada como el porcentaje respecto del pico más intenso.
Este nuevo material, denominado ITQ-37, tanto en su forma calcinada como sintetizada sin calcinar tiene un patrón de difracción de rayos X que es diferente al de otros materiales zeolíticos conocidos y cuyas líneas de difracción más importantes vienen dadas en la tabla 1 para la forma calcinada.
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TABLA 1
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Los espaciados interplanares, d, se calcularon en Amgstrons, y la intensidad relativa de las líneas se calcula como el porcentaje respecto del pico más intenso, y se considera muy fuerte (mf)= 80-100, fuerte (f)=60-80, media (m)= 40-60, débil (d)=20-40, y muy débil (md)= 0-20.
Realizaciones preferentes de ITQ-37 tienen en su forma sin calcinar las líneas de difracción mostradas en la tabla 2.
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TABLA 2
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Estos difractogramas se obtuvieron con un difractómetro Philips X'Pert equipado con un monocromador de grafito y una rendija de divergencia fija utilizando la radiación K_{\alpha} del cobre. Los datos de difracción se registraron mediante un paso de 20 de 0.01º en el que \theta es el ángulo de Bragg y un tiempo de cuenta de 10 segundos por paso. Los espaciados interplanares, d, se calcularon en Amgstrons, y la intensidad relativa de las líneas se calcula como el porcentaje respecto del pico más intenso, y se considera muy fuerte (mf)= 80-100, fuerte (f)=60-80, media (m)= 40-60, débil (d)=20-40, y muy débil (md)= 0-20.
Debe tenerse en cuenta que los datos de difracción listados para esta muestra como líneas sencillas o únicas, pueden estar formados por múltiples solapamientos o superposición de reflexiones que, en ciertas condiciones, tales como diferencias en cambios cristalográficos, pueden aparecer como líneas resueltas o parcialmente resueltas. Generalmente, los cambios cristalográficos pueden incluir pequeñas variaciones en los parámetros de la celda unidad y/o cambios en la simetría del cristal, sin que se produzca un cambio en la estructura. Estas modificaciones, que incluyen también cambios en intensidades relativas, pueden deberse también a diferencias en el tipo y cantidad de cationes de compensación, composición de red, tamaño de cristal y forma de los mismos, orientación preferente o al tipo de tratamientos térmicos o hidrotérmicos sufridos.
En la fórmula general mostrada anteriormente, "m" puede tener el valor cero.
El material cristalino tiene preferentemente una composición en su forma calcinada anhidra, representada
por:
X_{2}O_{3} : n YO_{2} : m GeO_{2}
en la que (n + m) es al menos 5, y el valor n/m es al menos 0.1, X es uno o más elementos trivalentes seleccionados del grupo del Al, B, In, Ga, Fe, Cr y combinaciones de los mismos.
También de forma preferente, el material cristalino en su forma calcinada anhidra representada por la fórmula anterior en la que (n + m) es al menos 5, y el valor n/m es al menos 0.1, Y es uno o más elementos tetravalentes seleccionados entre Si, Sn, Ti, V y combinaciones de los mismos.
De manera más preferente todavía, el material cristalino en su forma calcinada anhidra representada por la fórmula anterior en la que (n + m) es al menos 5, y el valor n/m es al menos 0.1, X es uno o más elementos trivalentes seleccionados del grupo del Al, B, In, Ga, Fe, Cr y combinaciones de los mismos e Y es uno o más elementos tetravalentes seleccionados entre Si, Sn, Ti, V y combinaciones de los mismos.
Una realización especialmente preferida es la que el material cristalino tiene la fórmula anteriormente indicada en forma calcinada, en la que X está seleccionado entre B, Al y una mezcla de ambos; e Y es Si.
De los valores dados se deduce claramente que el material cristalino ITQ-37 se puede sintetizar en ausencia de elementos trivalentes añadidos.
El componente orgánico del material tal como se ha sintetizado, se puede eliminar, por ejemplo por extracción o por tratamiento térmico calentando a temperatura por encima de 250ºC durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 minutos y 25 horas.
Los cationes de compensación en el material en su forma sin calcinar, o después de un tratamiento térmico, pueden intercambiarse, en el caso de estar presentes, por otros cationes tales como iones metálicos, H^{+} y precursores de H^{+} como por ejemplo NH_{4}^{+}. Entre los cationes que pueden introducirse por intercambio iónico se prefieren aquellos que pueden tener un papel positivo en la actividad del material como catalizador, y más específicamente se prefieren cationes tales como H^{+}, cationes de tierras raras, y metales del grupo VIII, así como del grupo IIA, IIIA, IVA, VA, IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIIB de la tabla periódica de los elementos.
El material cristalino de la presente invención puede también combinarse íntimamente con uno o más componentes hidrogenantes-deshidrogenantes como platino, paladio, níquel, renio, cobalto, tungsteno, molibdeno, vanadio, cromo, manganeso, hierro y combinaciones de los mismos. La introducción de estos elementos se puede llevar a cabo en la etapa de cristalización, por intercambio (si ha lugar), y/o por impregnación o por mezcla física. Estos elementos pueden ser introducidos en su forma catiónica y/o a partir de sales u otros compuestos que por descomposición generen el componente metálico u óxido en su forma catalítica adecuada.
La presente invención se refiere también a un procedimiento para la preparación del material cristalino definido anteriormente, que comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
\newpage
Según una realización preferente, el procedimiento para la preparación del material cristalino definido anteriormente, comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-50
R/(YO_{2}) 0.1-3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
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En esta realización y de manera especialmente preferida las relaciones molares referidas a los óxidos son:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-20
R/(YO_{2}) 0.1-1.0 
\vskip1.000000\baselineskip
Una realización adicional preferente del procedimiento comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, una fuente de iones fluoruro y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R)
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
Según una realización preferente, el procedimiento para la preparación del material cristalino definido anteriormente, comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de iones fluoruro,
-
y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-50
R/(YO_{2}) 0.1-3.0
F^{-}/(YO_{2}) 0.1-3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta realización y de manera especialmente preferida las relaciones molares referidas a los óxidos son:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-20
R/(YO_{2}) 0.1-1.0
F^{-}/(YO_{2}) 0.1-1.0 
\vskip1.000000\baselineskip
Otra realización adicional preferente del procedimiento comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, una fuente de Ge, una fuente de iones fluoruro y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
Según una realización preferente, el procedimiento para la preparación del material cristalino definido anteriormente, comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
óxido de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro
-
y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) 1-50
R/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-3.0
F^{-}/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-3.0
YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta realización y de manera especialmente preferida las relaciones molares referidas a los óxidos son:
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) 1-20
R/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-1.0
F^{-}/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-1.0
YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1. 
\vskip1.000000\baselineskip
Otra realización adicional preferente del procedimiento comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, una fuente de uno o más elementos trivalentes X; una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\newpage
Otra realización adicional preferente del procedimiento comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, un óxido de uno o más elementos trivalentes X; un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y, una fuente de iones fluoruro y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
YO_{2}/X_{2}O_{3} al menos de 5
H_{2}O/YO_{2} entre 1 y 50
R/YO_{2} entre 0.1 y 3.0
F^{-}/(YO_{2}) entre 0.1 y 3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
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Según la realización anterior, las relaciones molares referidas a los óxidos preferidas son:
YO_{2}/X_{2}O_{3} mayor de 7
H_{2}O/YO_{2} entre 1 y 20
R/YO_{2} entre 0.1 y 1.0
F^{-}/(YO_{2}) entre 0.1 y 1.0 
\vskip1.000000\baselineskip
Otra realización adicional preferente del procedimiento comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, una fuente de uno o más elementos trivalentes X; una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, óxido de Ge, una fuente de iones fluoruro y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
Una realización adicional preferente del procedimiento comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, un óxido de uno o más elementos trivalentes X; un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y, óxido de Ge, una fuente de iones fluoruro y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
(YO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} al menos 5
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 50
R/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0
F^{-}(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0
YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1,
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
Según esta realización, preferentemente las relaciones molares referidas a los óxidos son:
(YO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} mayor de 7
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 20
R/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 1.0
F^{-}( YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 1.0
YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1 
\vskip1.000000\baselineskip
En cualquier realización del procedimiento de la presente invención se pueden añadir a la mezcla de síntesis cristales de zeolita ITQ-37 (hasta un 25% en peso) que actúan como siembra.
En cualquier realización del procedimiento de la presente invención el compuesto orgánico usado como agente director de estructura está preferentemente seleccionado entre una amina y una sal de tetraalquilamonio, preferentemente el hidróxido.
El procedimiento de la presente invención, cuando se pretende obtener el material cristalino calcinado, comprende una etapa de eliminación de la materia orgánica ocluida en el interior del material, la cual se puede realizar mediante extracción y/o tratamiento térmico a temperaturas superiores a 250ºC durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 minutos y 25 horas.
Según una realización adicional preferida del procedimiento de la presente invención, éste comprende;
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O, un óxido de uno o más elementos trivalentes X seleccionados entre Al, B y mezcla de ambos, un óxido de Si, óxido de Ge, una fuente de iones fluoruro y una sal de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro como R, con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
(SiO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} al menos de 5
H_{2}O/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 50
R/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0
F^{-}/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0
SiO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1,
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
\vskip1.000000\baselineskip
La cristalización de ITQ-37 se puede llevar a cabo en estático o en agitación, en autoclaves a temperatura comprendida entre 60 y 200ºC, a tiempos suficientes para conseguir la cristalización, por ejemplo entre 2 horas y 60 días.
Al finalizar la etapa de cristalización, se separan los cristales de ITQ-37 de las aguas madres, y se recuperan. Debe tenerse en cuenta que los componentes de la mezcla de síntesis pueden provenir de distintas fuentes, y dependiendo de estos pueden variar tiempos y condiciones de cristalización. Con el fin de facilitar la síntesis, se pueden añadir cristales de ITQ-37 como semillas, en cantidades de hasta 25% en peso respecto del total de óxidos, a la mezcla de síntesis. Estas pueden ser adicionadas previamente o durante la cristalización de ITQ-37.
El material producido mediante esta invención puede ser peletizado de acuerdo con técnicas conocidas. Además puede ser utilizado en diferentes procesos.
Preferentemente dicho proceso está seleccionado entre craqueo catalítico de hidrocarburos e hidrocraqueo catalítico de hidrocarburos.
También de manera preferente, dicho proceso está seleccionado entre procesos de alquilación tal como alquilación de aromáticos con olefinas, procesos de esterificación y acilación. El material producido mediante esta invención puede estar en su forma ácida, intercambiado con cationes adecuados y/o una combinación de ambas. De manera preferente el material está presente como componente de otros catalizadores.
La presente invención se refiere además a un método para convertir alimentaciones formadas por compuestos orgánicos, caracterizado porque comprende poner en contacto dicha alimentación con una forma activa del material cristalino poroso de la invención.
Preferentemente dicho método está seleccionado entre craqueo catalítico de hidrocarburos e hidrocraqueo catalítico de hidrocarburos.
También de manera preferente, dicho método está seleccionado entre procesos de alquilación tal como alquilación de aromáticos con olefinas, procesos de esterificación y acilación.
De manera preferente, dicho método comprende la peletización del material en una forma seleccionada entre su forma ácida, intercambiado con cationes y una combinación de ambas. De manera más preferente aún dicho material está presente como componente de otros catalizadores.
Ejemplos Ejemplo 1 Síntesis del agente director de estructura: hidroxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro
5.05 g (40.7 mmol) de 4,6-dimetil-2-pirona y 7.9 g (81.5 mmol) de anhídrido maleico se calientan a reflujo de tolueno (100 mL) durante cuatro días. El precipitado obtenido se filtra a vacío y se lava con hexano, obteniendo de forma cuantitativa (11.1 g) del dianhídrido deseado.
7
11.1 g (40.2 mmol) del dianhídrido se calientan a 75ºC durante 5 días, en presencia de 250 mL de una disolución de etilamina en agua (70%). Transcurrido este periodo se concentra parcialmente a vacío apareciendo un precipitado que se filtra y seca a vacío obteniendo 12.0 g de la diimida esperada (90.5%).
8
3.8 g de LiAlH_{4} (100.0 mmol) se purgan con N_{2} y se suspenden en 100 mL de THF anhidro. La mezcla se introduce en un baño de hielo y sobre ella se adicionan lentamente 6.7 g (20.1 mmol) de la diimida obtenida en el paso anterior. Terminada la adición se calienta a reflujo durante 6 horas, quedando seguidamente con agitación continua a temperatura ambiente durante toda la noche.
Transcurrido este periodo se introduce la mezcla en un baño de hielo y se adicionan 4 mL de H_{2}O, 3 mL de NaOH (15%) y 3 mL de H_{2}O, manteniendo en agitación a temperatura ambiente 1 h. El crudo se filtra y el filtrado se concentra hasta casi sequedad. Se vierte sobre H_{2}O extrayéndose con CH_{2}Cl_{2}, se seca sobre Na_{2}SO_{4} y se concentra obteniendo 4.8 g de la diamina (87%).
9
4.8 g (17.5 mmol) de la diamina se disuelven en 25 mL de EtOH, añadiendo sobre la disolución 4.2 mL de CH_{3}CH_{2}I (52 mmol) gota a gota. La mezcla se calienta a reflujo durante cuatro días. El precipitado resultante se filtra a vacío obteniendo 9.9 g de ioduro de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro con dos moléculas de H_{2}O de cristalización (91% de rendimiento).
10
El ioduro se intercambia por hidróxido utilizando resina de intercambio iónico.
\newpage
Ejemplo 2 Síntesis de ITQ-37
Se disuelven 0.131 g de GeO_{2} en 1.124 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c'] dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (20.3% peso). Se añade 0.195 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.466 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando la mezcla evaporar en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.51 SiO_{2} : 0.49 GeO_{2} : 0.24 R(OH)_{2} : 0.49 NH_{4}F: 5.00 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-e']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta durante 20 horas en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
El material se calcina a 540ºC durante 3 horas en flujo de aire para eliminar la materia orgánica. El patrón de difracción de rayos X de polvo del sólido obtenido coincide con los valores de la tabla 1.
Ejemplo 3
Se disuelven 0.115 g de GeO_{2} en 1.240 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[ 1,2-c:4,5-c'] dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (16.2% peso). Se añade 0.173 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.402 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando la mezcla evaporar en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.51 SiO_{2} : 0.49 GeO_{2} : 0.24 R(OH)_{2} : 0.48 NH_{4}F : 3.10 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-e']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta durante 20 horas en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
Ejemplo 4
Se disuelven 0.131 g de GeO_{2} en 1.061 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']
dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (21.7% peso). Se añaden 0.068 g de una disolución de H_{3}BO_{3} (5% peso) y 0.186 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.456 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando la mezcla evaporar en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.51 SiO_{2} : 0.49 GeO_{2} : 0.01 B_{2}O_{3} : 0.24 R(OH)_{2} : 0.48 NH_{4}F : 5 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta durante 6 días en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
Ejemplo 5
Se disuelven 0.174 g de GeO_{2} en 1.119 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']
dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (20.3% peso). Se añade 0.132 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.461 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando la mezcla evaporar en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.35 SiO_{2} : 0.65 GeO_{2} : 0.24 R(OH)_{2} : 0.48 NH_{4}F : 3 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
\newpage
El gel se calienta durante 20 horas en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
Ejemplo 6
Se disuelven 0.077 g de GeO_{2} en 1.053 g de disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']
dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (19% peso). Se añade 0.219 g de Ludox AS-40 y, finalmente, 0.409 g de disolución de fluoruro amónico (10% peso) y la mezcla se mantiene en agitación dejando evaporar hasta que la mezcla de reacción alcanza una composición final:
0.34 SiO_{2} : 0.66 GeO_{2} : 0.25 R(OH)_{2} : 0.50 NH_{4}F : 5 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta a 175ºC en estático durante 2 días en autoclaves de acero con una funda interna de teflón. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
Ejemplo 7
Se disuelven 0.131 g de GeO_{2} en 1.046 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']
dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (21.7% peso). Se añade 0.071 g de una disolución de H_{3}BO_{3} (5% peso) y 0.192 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.474 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando la mezcla evaporar en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.50 SiO_{2} : 0.50 GeO_{2} : 0.023 H_{3}BO_{3} : 0.25 R(OH)_{2} : 0.50 NH_{4}F: 5 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta durante 14 días en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido tras filtrar, lavar con agua destilada y secar a 100ºC es ITQ-37.
Ejemplo 8
Se disuelven 0.131 g de GeO_{2} en 1.061 g de una disolución de hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c'] dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro (21.7% peso). Se añade 0.003 g de Al_{2}O_{3} y 0.185 g de Ludox AS-40 en la disolución anterior, y cuando el gel está completamente homogéneo, se adiciona 0.468 g de una disolución de fluoruro amónico (10% peso), dejando evaporar la mezcla en agitación hasta alcanzar la composición final:
0.50 SiO_{2} : 0.50 GeO_{2} : 0.012 Al_{2}O_{3} : 0.25 R(OH)_{2} : 0.50 NH_{4}F : 5 H_{2}O
donde R es 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
El gel se calienta durante 20 horas en autoclaves de acero con una funda interna de teflón a 175ºC en estático. El sólido obtenido es ITQ-37.

Claims (35)

1. Un material cristalino poroso caracterizado porque tiene una composición química en forma calcinada representada por la fórmula:
xX_{2}O_{3} : n YO_{2} : m GeO_{2}
donde
- (n + m) es al menos 5,
- X es un elemento trivalente,
- Y corresponde a uno o varios elementos tetravalentes distintos de Ge,
- x tiene un valor cualquiera, incluido el valor cero, y
- la relación Y/Ge es mayor de 0.1, y tiene un patrón de difracción de rayos X cuyas líneas principales para su forma sintetizada sin calcinar son:
\vskip1.000000\baselineskip
11 
\vskip1.000000\baselineskip
en las que "mf" significa intensidad relativa 80-100, "d" significa intensidad relativa 20-40 y "md" significa intensidad relativa 0-20, calculada como el porcentaje respecto del pico más intenso.
2. Un material cristalino poroso según la reivindicación 1, caracterizado por un patrón de difracción de rayos X cuyas líneas principales para su forma calcinada son:
12
donde "mf", "d" y "md" tienen el significado indicado en la reivindicación 1.
3. El material cristalino según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque X es uno o más elementos trivalentes seleccionados del grupo del Al, B, In, Ga, Fe, Cr y combinaciones de los mismos.
4. El material cristalino según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque Y es uno o más elementos tetravalentes seleccionados entre Si, Sn, Ti, V y combinaciones de los mismos.
5. El material cristalino según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque:
- X es uno o más elementos trivalentes seleccionados del grupo del Al, B, In, Ga, Fe, Cr y combinaciones de los mismos, e
- Y es uno o más elementos tetravalentes seleccionados entre Si, Sn, Ti, V y combinaciones de los mismos.
6. El material cristalino según la reivindicación 3, caracterizado porque X está seleccionado entre B, Al y una mezcla de ambos; e Y es Si.
7. Un catalizador caracterizado porque comprende el material de una de las reivindicaciones anteriores combinado con uno o más componentes hidrogenantes-deshidrogenantes.
8. Un catalizador según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos componentes hidrogenantes-deshidrogenantes están seleccionados entre platino, paladio, níquel, renio, cobalto, tungsteno, molibdeno, vanadio, cromo, manganeso, hierro y combinaciones de los mismos.
9. Un procedimiento para sintetizar el material cristalino de una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R);
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
10. Un procedimiento para sintetizar el material cristalino de una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-50 R/(YO_{2}) 0.1-3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
11. Un procedimiento para sintetizar el material cristalino según la reivindicación 10, caracterizado por unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-20 R/(YO_{2}) 0.1-1.0
12. Un procedimiento para sintetizar el material cristalino de una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R);
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
13. Un procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
un óxido de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de iones fluoruro
-
y un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-50 R/(YO_{2}) 0.1-3.0 F^{-}/(YO_{2}) 0.1-3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
14. Un procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2}) 1-20 R/(YO_{2}) 0.1-1.0 F^{-}/(YO_{2}) 0.1-1.0
15. Un procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperar el material cristalino.
16. Un procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) 1-50 R/(YO_{2} + GeO_{2} ) 0.1-3.0 F^{-}/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-3.0 YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
17. Un procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por unas relaciones molares referidas a los óxidos:
H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) 1-20 R/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-1.0 F^{-}/(YO_{2} + GeO_{2}) 0.1-1.0 YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1
18. Un procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos trivalentes X,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
\newpage
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
19. Un procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos trivalentes X,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
20. Un procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos trivalentes X,
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
YO_{2}/X_{2}O_{3} al menos de 5 H_{2}O/YO_{2} entre 1 y 50 R/YO_{2} entre 0.1 y 3.0 F^{-}/YO_{2}) entre 0.1 y 3.0
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
21. Un procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado por unas relaciones molares referidas a los óxidos:
YO_{2}/X_{2}O_{3} mayor de 7 H_{2}O/YO_{2} entre 2 y 20 R/YO_{2} entre 0.1 y 1.0 F^{-}(YO_{2}) entre 0.1 y 3.0
22. Un procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos trivalentes X;
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
óxido de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R),
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
23. Un procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos H_{2}O,
-
una fuente de uno o más elementos trivalentes X;
-
una fuente de uno o más elementos tetravalentes Y,
-
óxido de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
un compuesto orgánico como agente director de estructura (R), con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
(YO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} al menos de 5 H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 50 R/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0 F^{-}(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0 YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1,
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
24. Un procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado por unas relaciones molares referidas a los óxidos:
(YO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} mayor de 7 H_{2}O/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 20 R/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 1.0 F^{-}/(YO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 1.0 YO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1.
25. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 24, caracterizado porque se añaden a la mezcla de síntesis cristales de zeolita ITQ-37 que actúan como siembra.
26. Un procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque dichos cristales de zeolita ITQ-37 que actúan como siembra se añaden en una proporción de hasta 25% en peso respecto al peso total de óxidos.
27. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 24, caracterizado porque el compuesto orgánico usado como agente director de estructura está seleccionado entre una amina y una sal de tetraalquilamonio.
28. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 24, caracterizado porque el compuesto orgánico usado como agente director de estructura es hidróxido de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro.
29. Un procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque comprende al menos:
- preparar una mezcla de síntesis que comprende al menos:
-
H_{2}O,
-
un óxido de uno o más elementos trivalentes X seleccionados entre Al, B y mezcla de ambos,
-
un óxido de Si,
-
óxido de Ge,
-
una fuente de iones fluoruro, y
-
una sal de 4,8-(2-metil)-etenobenzo[1,2-c:4,5-c']dipirrolio-4-metil-2,2,6,6-tetraetil-1,2,3,3a,4a,5,6,7,7a,8a-decahydro como agente director de estructura, R, con unas relaciones molares referidas a los óxidos:
(SiO_{2} + GeO_{2})/X_{2}O_{3} al menos de 5 H_{2}O/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 1 y 50 R/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0 F^{-}/(SiO_{2} + GeO_{2}) entre 0.1 y 3.0 SiO_{2}/GeO_{2} mayor de 0.1,
- mantener la mezcla de síntesis a una temperatura entre 60 y 200ºC hasta que se formen los cristales del material cristalino poroso; y
- recuperación del material cristalino.
30. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 29, caracterizado porque comprende una etapa de eliminación de la materia orgánica ocluida en el interior del material.
31. Un procedimiento según la reivindicación 30 caracterizado porque dicha etapa de eliminación de materia orgánica se realiza mediante extracción, tratamiento térmico a temperaturas superiores a 250ºC durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 minutos y 25 horas, o una combinación de ambos.
32. Uso de una forma activa del material cristalino poroso de una de las reivindicaciones 1 a la 6, como catalizador en la conversión de alimentaciones formadas por compuestos orgánicos.
33. Uso según la reivindicación 32, caracterizado porque dicha conversión está seleccionada entre craqueo catalítico de hidrocarburos e hidrocraqueo catalítico de hidrocarburos.
34. Uso según la reivindicación 32, caracterizado porque dicha conversión está seleccionada entre procesos de alquilación, esterificación y acilación.
35. Uso según la reivindicaciones 33 o 34, caracterizado porque el material es un componente de un catalizador.
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