FR2485946A1 - NOVEL ZEOLITE, PREPARATION METHOD AND APPLICATION TO HYDROCARBON CONVERSION - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE ZEOLITE. SELON L'INVENTION LE PRODUIT SE CARACTERISE PAR UN RAPPORT MOLAIRE D'UN OXYDE CHOISI PARMI CELUI DU SILICIUM ET DU GERMANIUM ET LEURS MELANGES A UN OXYDE CHOISI PARMI CELUI DE L'ALUMINIUM ET DU GALLIUM ET LEURS MELANGES QUI EST SUPERIEUR A ENVIRON 5: 1 ET POSSEDE DES LIGNES DE DIFFRACTION DES RAYONS X PARTICULIERES. CETTE ZEOLITE SERT A LA MISE EN OEUVRE DE DIVERSES REACTIONS DE CONVERSION D'HYDROCARBURES.THE INVENTION RELATES TO A ZEOLITE. ACCORDING TO THE INVENTION, THE PRODUCT IS CHARACTERIZED BY A MOLAR RATIO OF AN OXIDE CHOSEN FROM THAT OF SILICON AND GERMANIUM AND THEIR MIXTURES TO AN OXIDE CHOSEN FROM THAT OF ALUMINUM AND GALLIUM AND THEIR MIXTURES THAT IS GREATER THAN ABOUT 5: 1 AND HAS SPECIAL X-RAY DIFFRACTION LINES. THIS ZEOLITE IS USED FOR THE IMPLEMENTATION OF VARIOUS HYDROCARBON CONVERSION REACTIONS.
Description
- 1 - Jusqu'à présent, les zéolites connues étaient des alumino-silicatesUntil now, the known zeolites were alumino-silicates
naturels et synthétiques qui constituent des compositions importantes et utiles natural and synthetic, which constitute important and useful compositions
possédant des caractéristiques catalytiques. Ces alumino- possessing catalytic characteristics. These alumino-
silicates sont poreux et possèdent des structures cristallines bien définies et distinctes, comme on a pu le déterminer par diffraction des rayons X. Dans les cristaux on retrouve un important nombre de cavités et de pores dont les dimensions et les formes varient de zéolite à zéolite. Les variations des dimensions et formes des pores entraînent des changements des propriétés absorbantes et catalytiques des zéolites. Seules les molécules de certaines dimensions et formes sont capables d'entrer dans les pores d'une zéolite particulière, tandis que les molécules de dimensions plus grandes ou de formes différentes sont incapables de pénétrer dans les cristaux Silicates are porous and have well-defined and distinct crystalline structures, as determined by X-ray diffraction. In the crystals, there is a large number of cavities and pores whose sizes and shapes vary from zeolite to zeolite. Variations in pore size and shape result in changes in the absorbent and catalytic properties of the zeolites. Only molecules of certain sizes and shapes are able to enter the pores of a particular zeolite, while molecules of larger sizes or of different shapes are unable to penetrate the crystals.
de la zéolite.zeolite.
En raison de leurs remarquable caractéristiques Because of their remarkable characteristics
des tamis moléculaires, comme aussi de leur nature poten- molecular sieves, as well as their potential
tiellement acide, les zéolites conviennent tout particu- acidic, the zeolites are particularly suitable
lièrement au traitement d'hydrocarbures, à titre dt adsorbants et, comme catalyseurs, pour le craquage, le to the treatment of hydrocarbons as adsorbents and, as catalysts, for cracking,
reformage et d'autres réactions de transformation d'hydro- reforming and other hydrotreating
carbures. Bien que l'on ait préparé et testé de nombreux aluminosilicates cristallins différents, la recherche en vue de découvrir de nouvelles zéolites que l'on puisse carbides. Although many different crystalline aluminosilicates have been prepared and tested, the search for new zeolites that can be
utiliser dans le traitement des hydrocarbures et des pro- use in the treatment of hydrocarbons and
duits chimiques se poursuit encore.chemical fuels is still going on.
La demanderesse a découvert à présent une nouvelle famille de zéolites cristallines, appelées dans la suite du présent mémoire 'tzéolitesCZH-5" ou, plus simplement, IICZH-5t, ainsi qu'un procédé de préparation'de ces substances en se servant de composés du type choline. (La choline est The Applicant has now discovered a new family of crystalline zeolites, hereinafter referred to as "C-HZ-5 zeolites" or, more simply, IICZH-5t, as well as a process for the preparation of these substances using compounds. choline type. (Choline is
l'hydroxyde de triméthyl(2-hydroxyéthyl)ammonium). trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide).
Au cours des dernières années, on a préparé de nombreux aluminosilicates cristallins possédant des -2 - propriétés d'adsorption et des propriétés catalytiques In recent years, many crystalline aluminosilicates have been prepared with adsorption properties and catalytic properties.
souhaitables. De manière typique, les zéolites se prépa- desirable. Typically, the zeolites are prepared
rent à partir de mélanges de réactions se composant de from mixtures of reactions consisting of
sources d'oxydes de métaux alcalins ou de métaux alcalino- sources of alkali metal or alkali metal oxides
terreux, de silice, d'alumine et, facultativement, d'une espèce organique. Cependant, en fonction des conditions réactionnelles et de la composition du mélange réactionnel, on peut former des zéolites différentes, même si l'on utilise la même espèce organique. Par exemple, on a préparé des zéolites ZK-4, ZSlJa, la faujasite et la PHI, à partir de composés de tétraméthylammonium; et on a préparé les zéolites ZK-5 et ZS1M-10 à partir de composés earth, silica, alumina and, optionally, an organic species. However, depending on the reaction conditions and the composition of the reaction mixture, different zeolites can be formed even if the same organic species is used. For example, zeolites ZK-4, ZSlJa, faujasite and PHI have been prepared from tetramethylammonium compounds; and zeolites ZK-5 and ZS1M-10 were prepared from compounds
de N,N'-diméthyltriéthylènediammonium. N, N'-dimethyltriethylenediammonium.
Le brevet-des Etats-Unis d'Amérique n 4.046.895 U.S. Patent No. 4,046,895
de Plank et col., du 6 septembre 1977, dicrit la prépara- Plank et al., of 6 September 1977, prescribes the preparation of
tion d'une nouvelle famille de zéolites cristallines appelées v4ZS I 21"o Un membre de la famille ZS4-21, aà savoir la ZSM-38, est décrit comme ayant une composition en termes de rapports molaires d'oxydes, à l'état anhydre, de (0,3 à 2,5)R20: (0 à 0,8) 20 A1203 (supérieur à 8) Si02, o R dérive des composés de trialkyl(2-hydroxyalkyl) ammonium, comme la choline et M représente un cation métal alcalin. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.086.186 A member of the ZS4-21 family, namely ZSM-38, is described as having a composition in terms of molar ratios of oxides, in the form of a novel family of crystalline zeolites. anhydrous, from (0.3 to 2.5) R 20: (0 to 0.8) Al 2 O 3 (greater than 8) SiO 2, o R is derived from trialkyl (2-hydroxyalkyl) ammonium compounds, such as choline and M represents an alkali metal cation US Patent No. 4,086,186
de Rubin et col., du 25 avril 1978 et le brevet des Etats- Rubin et al., of 25 April 1978, and the United States Patent
Unis d'Amérique n 4.116.813 de Rubin et col., du 26 septembre 1978, décrivent la préparation d'une zéolite cristalline appelée ZSM-34 qui possède la composition, telle que synthétisée et sous forme anhydre, exprimée en 30. rapports molaires d'oxydes comme suit: (0,5 à 1,3)R20 (0 à 0,15) Na20:(0,lO à 0,50)K20:A1203:xSiO2 o R représente un cation contenant de l'azote organique dérivé United States of America No. 4,166,813 to Rubin et al., Of September 26, 1978, discloses the preparation of a crystalline zeolite called ZSM-34 which has the composition, as synthesized and in anhydrous form, expressed in 30 molar ratios. of oxides as follows: (0.5 to 1.3) R20 (0 to 0.15) Na2O: (0.10 to 0.50) K20: Al2O3: xSiO2 o R is a cation containing organic nitrogen derivative
de la choline et x varie de 8 à 50. choline and x ranges from 8 to 50.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.187.283 de Kokotailo et col., du 5 février l980, décrit la U.S. Patent No. 4,187,283 to Kokotailo et al., February 5, 1980, discloses the
préparation d'une zéolite cristalline appelée ZSM-47. preparation of a crystalline zeolite called ZSM-47.
-3- La ZSM-47 est décrite comme ayant été préparée à partir d'un composé de 2-(hydroxyalkyl)trialkylammonium, ZSM-47 is described as having been prepared from a compound of 2- (hydroxyalkyl) trialkylammonium,
comme la choline.like choline.
Bien que les ZSM-47, ZSM-34 et ZSM-38 soient décrites dans la littérature technique comme ayant été préparées à partir de choline, il est reconnu qu'elles possèdent des structures cristallines différentes ainsi Although ZSM-47, ZSM-34 and ZSM-38 are described in the technical literature as having been prepared from choline, it is recognized that they possess different crystalline structures as well.
que des possibilités catalytiques également différentes. that catalytic possibilities also different.
La nouvelle zéolite conforme à l'invention CZH-5 possède une structure cristalline qui diffère encore de celle de la ZSM-34, de la ZSM-38 et de la ZSM-47, ainsi que le The novel zeolite according to the invention CZH-5 has a crystalline structure which still differs from that of ZSM-34, ZSM-38 and ZSM-47, as well as the
révèle son réseau de diffraction des rayons X différent. reveals its different X-ray diffraction pattern.
Elle possède également une aptitude catalytique différente. It also has a different catalytic ability.
La présente invention a donc plus particulière- The present invention therefore has more particularly
ment pour objet une zéolite qui possède un rapport molaire d'un oxyde choisi parmi l'oxyde de silicium, l' oxyde de germanium et leurs mélanges, à un pxyde choisi parmi l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de gallium et leurs mélanges, supérieur à environ 5:1 et possédant les lignes de diffraction des rayons X présentées dans le tableau I. La zéolite présente en outre une composition, telle que synthétisée et à l'état anhydre, exprimée en termes des rapports molaires des oxydes comme suit.: (0,5 à l,4)R20:(Oà O, 50)M20:W203:(supérieur à 5)YO2 o M représente un cation métal alcalin, W est choisi parmi l'aluminium, le gallium et.leurs mélanges, Y est choisi parmi le silicium, le germanium et leurs mélanges et R représente un cation qui dérive d'un composé du type Zeolite which has a molar ratio of an oxide selected from silicon oxide, germanium oxide and mixtures thereof to a oxide selected from aluminum oxide, gallium oxide and their mixtures, greater than about 5: 1 and having the X-ray diffraction lines shown in Table I. The zeolite further has a composition, as synthesized and in the anhydrous state, expressed in terms of the molar ratios of the oxides as following: (0.5 to 1.4) R20: (O, O, 50) M20: W203: (greater than 5) YO2 where M is an alkali metal cation, W is selected from aluminum, gallium and. their mixtures, Y is selected from silicon, germanium and mixtures thereof and R represents a cation derived from a compound of the type
choline tel que défini dans la suite du présent mémoire. choline as defined later in this memo.
o30 Les zéolites CZH-5 peuvent posséder un rapport molaire Y02:W203 supérieur à environ 5:1, de préférence supérieur à environ 40:1. La gamme des rapports molaires Y02:W203 varie, de préférence, d'environ 8:l à 150:1, plus avantageusement encore, d'environ lO:l à 100:1 et mieux encore d'environ 40:1 à environ 100:l. De préférence, la CZH-5 est un aluminosilicate dans lequel W représente 4 - The CZH-5 zeolites may have a molar ratio YO2: W203 of greater than about 5: 1, preferably greater than about 40: 1. The range of molar ratios Y02: W203 preferably varies from about 8: 1 to 150: 1, more preferably from about 10: 1 to 100: 1 and more preferably from about 40: 1 to about 100 : l. Preferably, CZH-5 is an aluminosilicate wherein W is 4 -
l'aluminium et Y représente le silicium. aluminum and Y represents silicon.
La présente invention concerne. également un procédé de préparation de zéolites CZH-5, caractérisé en ce que l'on prépare un mélange aqueux formé de sources d'un composé contenant de ltazote organique,,d'un oxyde choisi parmi l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de gallium et leurs mélanges et d'un oxyde choisi parmi l'oxyde de silicium, l'oxyde de germanium et leurs mélanges et possédant une composition, exprimée en termes de rapports molaires d'oxydes, qui fluctue entre les limites suivantes: Y02/W203, 5:1 à 350:1; R20/W203 -0,5:1 à 40:1 o Y est choisi parmi le silicium, le germanium et-leurs mélanges, W est choisi parmi l'aluminium, le gallium et leurs The present invention relates to. also a process for preparing CZH-5 zeolites, characterized in that an aqueous mixture of sources of a compound containing organic nitrogen, an oxide selected from aluminum oxide, an gallium oxide and mixtures thereof and an oxide selected from silicon oxide, germanium oxide and mixtures thereof and having a composition, expressed in terms of molar ratios of oxides, which fluctuates between the following limits: YO2 / W203, 5: 1 to 350: 1; R20 / W203 -0.5: 1 to 40: 1 Y is selected from silicon, germanium and their mixtures, W is selected from aluminum, gallium and their
mélanges et R représente un cation qui dérive d'un compo- mixtures and R represents a cation derived from a compound
sé du type choline; en ce que l'on maintient le mélange à une température d'au moins 100 C jusqu'à ce que les cristaux de ladite zéolite soient formés; et en ce que se choline type; in that the mixture is maintained at a temperature of at least 100 C until the crystals of said zeolite are formed; and in that
l'on récupère les cristaux en question. the crystals in question are recovered.
Les zéolites CZH-5 possèdent une structure cristalline dont le réseau de diffraction des rayons X sur poudre présente les lignes caractéristiques suivantes: CZH-5 zeolites possess a crystalline structure whose X-ray powder diffraction pattern has the following characteristic lines:
TABLEAU ITABLE I
d(A) possède dans le Intensitéd (A) has in Intensity
11,85 - 0,10 S11.85 - 0.10 S
11,60 2-0,10 t11.60 2-0.10 t
9,97- 0,05 M9.97- 0.05M
4,25 - 0,02 vs4.25 - 0.02 vs
3,87 0,01 M3.87 0.01M
+ s M+ s M
3,83 - 0,01 M3.83 - 0.01M
-e40,01-e40,01
3,46 0,0 M3.46 0.0 M
Dans le tableau I et les tableaux qui suivent: In Table I and the following tables:
S = Fort, M = Moyen, VS = Très Fort et W = Faible. S = Strong, M = Medium, VS = Very Strong and W = Low.
Une zéolite d'aluminosilicate CZH-5 typique le réseau de diffraction des rayons X présenté A CZH-5 aluminosilicate zeolite typical of the X-ray diffraction grating presented
tableau II.Table II.
-5 --5 -
TABLEAU IITABLE II
7,46 7, 63 8,87 14,78 ,25 18 74 18,95 19,15 , 06 ,92 21,32 21,77 21,87 21 98 22,47 22,96 23,19 7.46 7, 63 8.87 14.78, 25 18 74 18.95 19.15, 06, 92 21.32 21.77 21.87 21 98 22.47 22.96 23.19
23; 3323; 33
24,47 ;,19 ,77 26,3024.47 ;, 19, 77 26.30
26, 8026, 80
26,94 27X98 28,8426.94 27X98 28.84
29;,3029; 30
,75 ,93 d(A) 11,85 11,60 9,97 ,99 ,81 4,73 4 68 4 63 4,43 4 37 4 25 4,08 4, 8 4,06 4 04 3,96 3,87 3 83 3,73 3,64 3,54 3,46 3,39 3,33 3,31 3,19 3, 14 3,05 2,91 2,89 "'o 6. , 75, 93 d (A) 11.85 11.60 9.97, 99, 81 4.73 4 68 4 63 4.43 4 37 4 25 4.08 4, 8 4.06 4 04 3.96 3 , 87 3 83 3.73 3.64 3.54 3.46 3.39 3.33 3.31 3.19 3, 14 3.05 2.91 2.89 "6.
13 - -13 - -
On a déterminé les valeurs ci-dessus par mise en oeuvre de techniques classiques. Le rayonnement était le K-alpha/doublet du cuivre et on a utilisé un spectromètre à compteur à scintillation avec un enregistreur à plumeplurbandelette. Les hauteurs des pics I et leurs positions, sous forme de fonction de 2 Q o O est l'angle de Bragg, ont été lues à partir -6 - de la bandelette du spectromètre. A partir de ces valeurs mesurées, on a calculé les intensités relatives, sans I/I0, o I0 représente l'intensité de la ligne ou pic le plus fort et d représente l'espacement interplanaire en Angstroms, correspondant aux lignes enregistrées. Le réseau de diffraction des rayons X présenté dans le tableau I est caractéristique de toutes les espèces de compositions de la famille CZH-5. La zéolite produite par échange des cations métal ou d'autres cations présents dans la zéolite pour divers autres cations, engendre sensiblement le même réseau de diffraction, bien qu'il The above values were determined using standard techniques. The radiation was copper K-alpha / doublet and a scintillation counter spectrometer was used with a plumplurbandlet recorder. The heights of the I peaks and their positions, as a function of 2 O where O is the Bragg angle, were read from the spectrometer strip. From these measured values, the relative intensities were calculated, without I / I0, where I0 represents the intensity of the strongest line or peak, and d represents the interplanar spacing in Angstroms corresponding to the recorded lines. The X-ray diffraction grating shown in Table I is characteristic of all species of compositions of the CZH-5 family. The zeolite produced by exchange of the metal or other cations present in the zeolite for various other cations, generates substantially the same diffraction grating, although
puisse se produire des glissements mineurs dans l'espace- minor shifts can occur in the space-
ment interplanaire et des variations de l'intensité rèlative. Des variations mineures du motif de diffraction peuvent également provenir de variations dans le composé du type choline utilisé pour la préparation et de variations dans le rapport molaire silice à alumine d'un échantillon particulier. La calcination peut. également entraîner des glissements mineurs dans le réseau de diffraction des rayons X. Malgré ces perturbations mineures, interplanar and variations in relative intensity. Minor variations in the diffraction pattern may also result from variations in the choline compound used for the preparation and variations in the silica to alumina mole ratio of a particular sample. Calcination can. also cause minor slips in the X-ray diffraction pattern. Despite these minor disturbances,
-la structure du réseau cristallin de base demeure inchangé. the structure of the basic crystal lattice remains unchanged.
Les zéolites CZH-5 peuvent se préparer de CZH-5 zeolites can be prepared from
manière appropriée à partir d'une solution aqueuse com- appropriate way from a common aqueous solution
posée de sources d'un oxyde de métal alcalin, d'un composé du type choline, d'un oxyde d'aluminium ou de gallium ou de mélanges de ces deux composés et d'un oxyde de silicium ou de germanium ou d'un mélange de ces deux composés. Le mélange réactionnel doit posséder une composition, exprimée en termes des rapports molaires dioxydes, qui fluctuelentre les limites qui suivent: Large Préférée Y02/w203 5-350 12-200 sources of an alkali metal oxide, a compound of the choline type, an aluminum oxide or gallium oxide or mixtures of these two compounds and an oxide of silicon or germanium or a mixture of these two compounds. The reaction mixture must have a composition, expressed in terms of molar ratios of dioxides, which fluctuates between the following limits: Wide Preferred Y02 / w203 5-350 12-200
M20/W203 0,5-20 1-17M20 / W203 0.5-20 1-17
R20/W203 0,5-40 5-25R20 / W203 0.5-40 5-25
Cl/W203 20-200 50-150Cl / W203 20-200 50-150
H20/W203 500-20000 1500-15000H20 / W203 500-20000 1500-15000
-7 - o R possède les significations précitées, Y représente le silicium, le germanium ou leurs mélanges et W -7 - o R has the above meanings, Y represents silicon, germanium or mixtures thereof and W
représente l'aluminium, le gallium ou leurs mélanges. represents aluminum, gallium or their mixtures.
M représente un métal alcalin, de préférence le sodium. M represents an alkali metal, preferably sodium.
De manière typique, on utilise un hydroxyde de métal alcalin ou un halogénure de métal alcalin dans le mélange réactionnel; cependant, ces composants peuvent être Typically, an alkali metal hydroxide or an alkali metal halide is used in the reaction mixture; however, these components can be
omis pour autant que l'on conserve une alcalinité équi- omitted provided that an equilibrium alkalinity is maintained
valente. Le composé du type choline peut fournir l'ion valente. The choline compound can provide the ion
hydroxyde.hydroxide.
Par l'expression "composé du type cheline, on entend désigner dans le présent mémoire un composé azoté organique possédant la formule RiR2R3NR4X. Rl, R2 et R3 possèdent les significations identiques ou différentes et représentent des radicaux alkyle inférieurs en C-C4 R4 représente un groupe hydroxyalkyle en C1-C5 et X représente un anion. Les composés du type choline sont généralement des composés de trialkyl(2-hydroxyalkyl) ammonium. Le composé du type chbline préféré comporte le By the term "cheline compound" is meant hereinafter an organic nitrogen compound having the formula R 1 R 2 R 3 NR 4 X. R 1, R 2 and R 3 have the same or different meanings and represent C 4 -C 4 lower alkyl radicals R 4 represents a C1-C5 hydroxyalkyl group and X is an anion The compounds of the choline type are generally trialkyl (2-hydroxyalkyl) ammonium compounds.
cation choline (ou triméthyl(2-hydroxyétshyl)ammonium). cation choline (or trimethyl (2-hydroxyethanyl) ammonium).
Le composé du type choline peut se présenter sous la forme de l'hydroxyde, par exemple l'hydroxyde de choline, de l'halogénure, par exemple le fluorure, le bromure ou le chlorure de choline, ou bien on peut l'associer à d'autres anions appropriés, comme des anions sulfate, acétate et nitrate. Le mélange réactionnel qui permet la synthèse de la CZH-5 se réalise de manière typique par l'addition d'eau à du chlorure de choline, -du fluorure de choline, de l'hydroxyde de choline ou des mélanges de The compound of the choline type can be in the form of the hydroxide, for example choline hydroxide, the halide, for example fluoride, bromide or choline chloride, or it can be associated with other suitable anions, such as sulfate, acetate and nitrate anions. The reaction mixture which allows the synthesis of CZH-5 is typically carried out by the addition of water to choline chloride, choline fluoride, choline hydroxide, or mixtures thereof.
ces composés et d'autres composés du type choline. these compounds and other compounds of the choline type.
Le mélange réactionnel se prépare en utilisant The reaction mixture is prepared using
des techniques de préparation de zéolites classiques. techniques for preparing conventional zeolites.
Des sources typiques d'oxyde d'aluminium pour le mélange réactionnel comprennent des aluminates, l'alumine et des composés d'aluminium, comme AlC13 et A12(S04)3. Comme sources typiques d'oxyde de silicium, on peut citer des silicates, l'hydrogel de silice, l'acide silicique, la silice colloïdale et des hydroxydes de silice. Le gallium et le germanium peuvent être ajoutés sous des formes correspondant à leurs contreparties d'aluminium et de silicium. Des sels, en particulier des' halogénures de métaux alcalins, comme le chlorure de sodium, peuvent être ajoutés au mélange réactionnel ou y être formés. Ces sels facilitent la cristallisation de la zéolite et empêchent l'occlusion de la silice dans le réseau, ainsi que le décrit le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3. 849.463 de Dwyer et col., du 19 novembre 1974, dont Typical sources of aluminum oxide for the reaction mixture include aluminates, alumina, and aluminum compounds, such as AlCl 3 and Al 2 (SO 4) 3. Typical sources of silicon oxide include silicates, silica hydrogel, silicic acid, colloidal silica, and silica hydroxides. Gallium and germanium can be added in forms corresponding to their aluminum and silicon counterparts. Salts, particularly alkali metal halides, such as sodium chloride, may be added to the reaction mixture or formed therein. These salts facilitate the crystallization of the zeolite and prevent the occlusion of the silica in the network, as described in U.S. Patent No. 3,849,463 to Dwyer et al., November 19, 1974, whose
la description est incorporée au présent mémoire à titre the description is incorporated herein by reference
de référence.reference.
- On maintient le mélange réactionnel à une température élevée jusqu'à ce que les cristaux de la zéolite soient formés. On maintient typiquement les températures au cours de l'étape de cristallisation hydrothermique à une valeur qui fluctue d'environ 1000C à environ 2350C, de préférence d'environ 1201C à environ 2000C et, plus avantageusement encore, d'environ 1350C à environ 1650C. La période de cristallisation est typiquement supérieure à 3 jours et varie, de préférence, The reaction mixture is kept at a high temperature until the crystals of the zeolite are formed. The temperatures during the hydrothermal crystallization step are typically maintained at a value that ranges from about 1000 ° C to about 2350 ° C, preferably from about 120 ° C to about 2000 ° C, and more preferably from about 1350 ° C to about 1650 ° C. The crystallization period is typically greater than 3 days and preferably varies
d'environ 7 jours à environ 50 jours. from about 7 days to about 50 days.
On réalise la cristallisation hydrothermique sous pression et habituellement dans un autoclave, de telle matière que le mélange réactionnel soit soumis à une pression autogène. Bien que l'on puisse agiter le mélange réactionnel au cours de la cristallisation, il Hydrothermal crystallization is carried out under pressure and usually in an autoclave of such material that the reaction mixture is subjected to autogenous pressure. Although the reaction mixture can be stirred during crystallization,
est préférable de ne pas le faire. is better not to do it.
- Une fois formés les cristaux de zéolite, on prépare le produit solide du mélange réactionnel par mise en oeuvre de techniques de préparation mécanique classiques, comme la filtration. On lave les cristaux à l'eau et on les sèche par exemple à une température de 90 à 1500C pendant 8 à 24 heures.afin d'obtenir les cristaux de zéolites CZH-5 tels que synthétisés. L'étape _-9 _ dé séchage peut être réalisée à des pressions égales ou Once the zeolite crystals are formed, the solid product of the reaction mixture is prepared by using conventional mechanical preparation techniques, such as filtration. The crystals are washed with water and dried, for example, at a temperature of 90 to 1500 ° C. for 8 to 24 hours in order to obtain the CZH-5 zeolite crystals as synthesized. The drying step can be carried out at equal pressures or
inférieures à la pression atmosphérique. below atmospheric pressure.
Au cours de l'étape de cristallisation hydro- During the hydrophilic crystallization step
thermique, on peut permettre aux cristaux de CZH-5 de nucléer spontanément à partir du mélange réactionnel. Le mélange réactionnel peut également être ensemencé de cristaux de CZH-5 tant pour diriger que pour accélérer la cristallisation, comme aussi pour minimiser la formation d'aluminosilicates contaminants indésirables. Si l'on ensemence le mélange réactionnel-de cristaux de CZH-5, on peut fortement réduire ou éliminer la concentration du composé azoté organique du type choline, mais il est préférable qu'un certain composé organique soit présent, Thermal, the crystals of CZH-5 can be allowed to nucleate spontaneously from the reaction mixture. The reaction mixture can also be inoculated with CZH-5 crystals both to direct and accelerate crystallization, as well as to minimize the formation of undesirable contaminant aluminosilicates. If the reaction mixture is inoculated with CZH-5 crystals, the concentration of the organic nitrogen compound of the choline type can be greatly reduced or eliminated, but it is preferable that a certain organic compound be present,
par exemple un alcool.for example an alcohol.
On peut utiliser les zéolites CZH-5 synthétiques, telles que synthétisées, ou bien on peut les soumettre à un traitement thermique (calcination). Habituellement, il est souhaitable d'enlever le cation métal alcalin par échange ionique et de le remplacer par un ion hydrogène, ammonium ou tout autre ion de métal souhaité. On peut Synthetic CZH-5 zeolites can be used as synthesized, or they can be heat treated (calcined). Usually, it is desirable to remove the alkali metal cation by ion exchange and replace it with a hydrogen ion, ammonium ion or any other desired metal ion. We can
utiliser la zéolite en combinaison intime avec des compo- use the zeolite in an intimate combination with
sants d'hydrogénation, comme le tungstène, le vanadium, le molybdène, le rhénium, le nickel, le cobalt, le chrome, le manganèse, ou un métal noble, tel que le palladium ou le platine, pour les applications o une fonction hydrogénation-déshydrogénation est souhaitable. Des cations de remplacement typiques peuvent comprendre des cations de métaux, par exemple des terres rares, des métaux du Hydrogenation agents, such as tungsten, vanadium, molybdenum, rhenium, nickel, cobalt, chromium, manganese, or a noble metal, such as palladium or platinum, for applications where a hydrogenation function dehydrogenation is desirable. Typical replacement cations may include metal cations, for example rare earths,
groupe II A et du groupe VIII, comme aussi leurs mélanges. Group II A and Group VIII, as well as their mixtures.
Parmi les cations métalliques de remplacement, on préfère Among the metal cations of replacement, it is preferred
tout particulièrement les cations-de métaux comme des.- especially the cations-of metals like -
terres rares, de Mn, de Ca, de Mg, Zn, Cd, Pt, Pd, Ni, - rare earths, of Mn, Ca, Mg, Zn, Cd, Pt, Pd, Ni, -
C, Ti, Al, Sn, Fe et Co. -. On peut échanger les composants hydrogène, ammonium et métal dans la zéolite. On peut également C, Ti, Al, Sn, Fe and Co. -. The hydrogen, ammonium and metal components can be exchanged in the zeolite. We can also
imprégner la zéolite de métaux, ou bien on peut physique- to impregnate the zeolite with metals, or one can physically
ment intimement mélanger les métaux à la zéolite en se intimately mix the metals with the zeolite
- 10 -- 10 -
servant de procédés classiques bien connus des spé- conventional processes well known to the spe-
cialistes de la.technique. On peut aussi oclure les métaux dans le réseau cristallin, en veillant à ce que les métaux souhaités soient présents sous forme dl ions dans le mélange réactionnel, à partir duquel on prépare la zéolite CZH-5. Les techniques d'échanges ioniques typiques impliquent la mise en contact de la zéolite synthétique avec une solutinn contenant un sel du ou des cations de remplacement souhaités. Bien que 1' on puisse se servir de toute une variété de sels, on préfère tout particulièrement les chlorures et les autres halogénures, les nitrates et les sulfates. Comme techniques d'échange ionique illustratives, on peut citer celles décrites dans toute-une série de brevets, y compris les brevets des Etats-Unis d'Amérique no 3.140.249, 3.140.251 et 3.140.253. L'échange ionique peut avoir lieu avant ou specialists in the technical field. The metals may also be occluded in the crystal lattice, ensuring that the desired metals are present as ions in the reaction mixture, from which the CZH-5 zeolite is prepared. Typical ion exchange techniques involve contacting the synthetic zeolite with a solutin containing a salt of the desired replacement cation (s). Although a variety of salts may be used, chlorides and other halides, nitrates and sulphates are particularly preferred. Illustrative ion exchange techniques include those described in a variety of patents, including U.S. Patent Nos. 3,140,249, 3,140,251 and 3,140,253. Ion exchange can take place before or
après la calcination de la zéolite. after calcination of the zeolite.
Après le contact avec-la solution kle sels du cation de remplacement souhaité, on lave typiquement la zéolite avec de l'eau et on la sèche à une température qui fluctue de 3050C à environ 3150C. Après le lavage, on peut calciner la zéolite à l'air ou dans un gaz inerte, à des températures qui fluctuent d'environ 2000C à environ 820C, pendant.des périodes qui varient de 1 à 48 heures et davantage, de façon à engendrer un produit catalytiquement actif, tout particulièrement intéressant After contact with the salt solution of the desired replacement cation, the zeolite is typically washed with water and dried at a temperature ranging from 3050C to about 3150C. After washing, the zeolite can be calcined in air or in an inert gas, at temperatures ranging from about 2000C to about 820C, for periods ranging from 1 to 48 hours and more, to generate a catalytically active product, particularly interesting
pour des procédés de conversion d'hydrocarbures. Indépen- for hydrocarbon conversion processes. independent
damment des cations présents dans la forme synthétisée de la zéolite, l'agencement spatial des atomes qui forment le réseau cristallin de base de la zéolite demeure sensiblement inchangé. L'échange de cations n'a que peu In addition to the cations present in the synthesized form of the zeolite, the spatial arrangement of the atoms that form the basic crystal lattice of the zeolite remains substantially unchanged. The exchange of cations has only little
ou pas d'effet sur les structures des réseaux des zéolites. or no effect on zeolite network structures.
La zéolite CZH-5 peut être fabriquée sous une très grande variété de formes physiques. Dans l'ensemble, la zéolite peut se présenter sous la forme d'une poudre, de granules ou d'un produit moulé, comme un produit Zeolite CZH-5 can be manufactured in a wide variety of physical forms. In general, the zeolite may be in the form of a powder, granules or a molded product, such as a product
- il -- he -
extrudé possédant un calibre suffisant pour passer à travers un tamis de 2 mesh (Tyler) et être retenu sur un tamis de 400 mesh (Tyler). Dans les cas o le catalyseur est moulé, comme par extrusion avec un liant organique, la zéolite peut être extrudée avant le séchage, ou bien elle peut être séchée ou partiellement séchée et ensuite extrudée. La zéolite peut être composée avec d'autres matières pour matrices résistant aux températures et aux autres conditions mises en oeuvre dans les procédés de conversions organiques. De telles matières pour matrices comprennent des substances actives et inactives-et des zéolites synthétiques-et naturelles, comme aussi des matières inorganiques, comme des argiles, la silice et des oxydes de métaux. Ces derniers peuvent être naturels ou se présenter sous la forme de précipités gélatineux, de sols ou de gels, y compris des mélanges de silice et extruded having sufficient size to pass through a 2 mesh screen (Tyler) and be retained on a 400 mesh screen (Tyler). In cases where the catalyst is molded, such as by extrusion with an organic binder, the zeolite may be extruded prior to drying, or it may be dried or partially dried and then extruded. The zeolite may be composed with other matrix materials resistant to the temperatures and other conditions used in organic conversion processes. Such matrix materials include active and inactive substances and synthetic and natural zeolites, as well as inorganic materials such as clays, silica and metal oxides. These may be natural or in the form of gelatinous precipitates, soils or gels, including mixtures of silica and
d'oxydes de métaux. L'utilisation d'une matière en combi- of metal oxides. The use of a material in combination
naison avec la zéolite synthétique, c'est-à-dire composée avec elle, qui est active, tend à améliorer la conversion et la sélectivité du catalyseur dans certains procédés de conversions organiques. Les matières inactives servent, de manière appropriée, de diluants pour régler l'ampleur de la conversion dans un procédé donné, de façon que les produits puissent être obtenus-de manière économique sans avoir recours à d'autres moyens de réglage de la vitesse de la réaction. Fréquemment, on a incorporé des matières du type zéolite à des argiles naturelles, par The combination with the synthetic zeolite, that is compounded with it, which is active, tends to improve the conversion and selectivity of the catalyst in certain organic conversion processes. The inactive materials suitably serve as diluents to control the extent of conversion in a given process so that the products can be obtained economically without resorting to other means of adjusting the speed of the conversion. the reaction. Frequently, zeolite materials have been incorporated into natural clays by
exemple la bentonite et le kaolin. Ces matières, c'est-à- example bentonite and kaolin. These materials, that is,
dire des argiles, des oxydes, etc.., fonctionnement, say clays, oxides, etc., operation,
en partie, comme liant pour le catalyseur. Il est souhai- partly as a binder for the catalyst. It is desirable
table d'obtenir un catalyseur ayant une bonne résistance à l'écrasement, étant donné qu'au cours du raffinage du to obtain a catalyst having good crush strength, since during the refining of the
pétrole, le catalyseur est soumis à un traitement brutal. oil, the catalyst is subjected to a brutal treatment.
Ce traitement tend à briser le catalyseur en matières This treatment tends to break the catalyst into materials
poudreuses qui posent des problèmes au cours du traitement. powder that causes problems during treatment.
- 12 -- 12 -
Les argiles naturelles que l'on peut composer avec les zéolites. synthétiques conformes à la présente invention comprennent des argiles appartenant aux familles de la montmorillonite et du kaolin, lesquelles familles comprennent les sub-bentonites et les kaolins. couramment connus sous les appellations Dixie, McNamee, Georgia et Florida et autres, o le constituant minéral principal est l'halloysite, la kaolinite, la dickite, la nacrite ou l'anauxite. On peut également utiliser des argiles fibreuses comme la sepiolite et l'attapulgite à titre de support. De telles argiles peuvent s'utiliser à l'état brut, comme elles se présentent à la.sortie de la mine, ou bien on peut initialement les soumettre à Natural clays that can be made with zeolites. Synthetics according to the present invention include clays belonging to the families montmorillonite and kaolin, which families include sub-bentonites and kaolins. commonly known as Dixie, McNamee, Georgia and Florida et al., where the main mineral component is halloysite, kaolinite, dickite, nacrite or anauxite. Fibrous clays such as sepiolite and attapulgite can also be used as a support. Such clays can be used in the raw state, as they are at the outlet of the mine, or they may be initially subjected to
une calcination, à un traitement à l'acide ou une modifi- calcination, acid treatment or modification of
cation chimique.chemical cation.
En plus des matières précédentes, on peut compo- In addition to the previous subjects, one can
ser les zéolites.CZH-5 avec des matières pour matrices poreuses et des mélanges de matières pour matrices, comme la. silice, l'alumine,.l'oxyde de titane, la magnésie, la silice-alumine, la silice-magnésie, la siliceoxyde de zirconium, la silice-oxyde de thorium, la silice-oxyde de beryllium, la silice-oxyde de titane, l'oxyde de titane-oxyde de. zirconium, comme aussi des compositions ternaires, comme la silicealumine-oxyde de thorium, la silice-alumine-oxyde de zirconium, la silicealumine-magnésie et la silice-magnésie-oxyde de zirconium. La matrice peut se présenter sous la forme zeolites.CZH-5 with porous matrix materials and matrix material mixtures, such as. silica, alumina, titanium dioxide, magnesia, silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconium oxide, silica-thorium oxide, silica-beryllium oxide, silica-oxide titanium, titanium oxide-oxide. zirconium, as also ternary compositions, such as silica-thorium oxide, silica-alumina-zirconium oxide, silicalumin-magnesia and silica-magnesia-zirconium oxide. The matrix can be in the form
d'un co-gel.a co-gel.
Les zéolites CZH-5 peuvent également être composées avec d'autres zéolites, comme des mordénites, des zérionites (par exemple X et Y) et des faujasites synthétiques et naturelles. Elles peuvent également être composées avec des zéolites purement syn6bétiques, comme celles de la série ZSM. La combinaison de zéolites peut également être composée dans une matrice inorganique poreuse. CZH-5 zeolites can also be compounded with other zeolites, such as mordenites, zerionites (eg X and Y) and synthetic and natural faujasites. They can also be composed with purely synbetic zeolites, such as those of the ZSM series. The combination of zeolites may also be composed in a porous inorganic matrix.
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Les proportions relatives de la zéolite d' The relative proportions of the zeolite
aluminosilicate cristalline conforme à la présente inven- crystalline aluminosilicate according to the present invention.
tion et de la matrice de gel d'oxyde inorganique peuvent varier entre de larges limites. La teneur en CZH-5 peut varier d'environ 1 à environ 90% en poids mais elle fluctue plus habituellement entre environ 2 et environ The inorganic oxide gel matrix and matrix may vary within wide limits. The content of CZH-5 can vary from about 1 to about 90% by weight, but it usually fluctuates between about 2 and about
% en poids du produit composite.% by weight of the composite product.
Les exemples qui suivent illustrent la prépara- The following examples illustrate the preparation of
tion des zéolites CZH-5 par cristallisation hydrothermique. CZH-5 zeolites by hydrothermal crystallization.
Exemple 1 Dans une bouteille en Teflon de 500 ml, on a mélangé 0,02902 g d'aluminate de sodium (48% A1203, Example 1 In a 500 ml Teflon bottle, 0.02902 g of sodium aluminate (48% Al 2 O 3,
33% Na2O), 12,46 g de chlorure de choline et 50 g d'eau. 33% Na2O), 12.46 g of choline chloride and 50 g of water.
A ce mélange, on a ajouté une seconde solution, préparée en dissolvant 6, 65 g de chlorure de sodium dans 100 g d' To this mixture was added a second solution, prepared by dissolving 6.65 g of sodium chloride in 100 g of
eau distillée.distilled water.
Aux solutions ainsi préparées, on a ajouté une troisième solution constituée de 46,34 g d'une solution de To the solutions thus prepared, a third solution consisting of 46.34 g of a solution of
silicate de sodium N (28% SiO2) dans 150 g d'eau distillée. sodium silicate N (28% SiO 2) in 150 g of distilled water.
On a obtenu le mélange de réaction final par l'addition d'une solution d'acide chlorhydrique, préparée par le mélange de 2,68 g d'acide chlorhydrique concentré (36% The final reaction mixture was obtained by the addition of a hydrochloric acid solution prepared by the mixture of 2.68 g of concentrated hydrochloric acid (36%).
HC1) dans 71,88 g d'eau distillée.HC1) in 71.88 g of distilled water.
On a hermétiquement fermé la bouteille de réaction en Teflon et on a passé le mélange de réaction à l'autoclave dans une étuve à 1500C, pendant 15 jours, The Teflon reaction bottle was sealed and the reaction mixture was autoclaved in an oven at 1500C for 15 days.
jusqu'à ce que le précipité cristallin se formât. until the crystalline precipitate formed.
On a laissé déposer les cristaux, on a décanté le liquide surnageant limpide et on a filtré les cristaux, on les a lavés à l.'eau distillée pour les débarrasser des ions chlorure et on les a séchés pendant 16 heures à 1200C The crystals were allowed to settle, the clear supernatant liquid was decanted and the crystals were filtered, washed with distilled water to remove chloride ions and dried for 16 hours at 1200.degree.
sous un vide de 51 cm de mercure et sous atmosphère d'azote. under a vacuum of 51 cm of mercury and under a nitrogen atmosphere.
Le réseau de diffraction des rayons X du produit fut déterminé et on a constaté qu'il était celui indiqué dans le tableau III, ce réseau étant caractéristique de la The X-ray diffraction pattern of the product was determined and found to be that shown in Table III, this pattern being characteristic of
CZH-5.CZH-5.
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TABLEAU IIITABLE III
d(A) Intensité il,79 Sd (A) Intensity il, 79 S
11,56 M11.56M
9,94 M9.94M
,97 W, 97 W
,79 W, 79 W
4,72 W4.72 W
4,67 W4.67 W
4,62 W4.62 W
4,42 W4.42 W
4,24 VS4.24 VS
4,07 VS4.07 VS
4,04 S4.04 S
3,96 W3.96 W
3,87 M3.87 M
3,82 M3.82M
3,72 W3.72 W
3,63 W3.63 W
3,53 W3.53 W
3,45 M3.45 M
3,38 W3.38 W
3,32 W3.32 W
3,18 W3.18 W
3,13 W3.13 W
3,04 W3.04 W
2,91 W2.91 W
2,88 W.2.88 W.
Exemple 2Example 2
Dans une bouteille en Teflon d'une contenance de 500 ml, on a mélangé 0, 5743 g d'aluminate de sodium (48% A1203, 33% Na20), 12,33 g de chlorure de choline et g d'eau. A ce mélange, on a ajouté une seconde solution préparée en dissolvant 6,54 g de chlorure de sodium dans In a 500 ml Teflon bottle, 0.5743 g of sodium aluminate (48% Al 2 O 3, 33% Na 2 O), 12.33 g of choline chloride and 1 g of water were mixed. To this mixture was added a second solution prepared by dissolving 6.54 g of sodium chloride in
100 g d'eau distillée.100 g of distilled water.
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A la solution ainsi préparée, on a ajouté une troisième solution constituée de 45,86 g d'une solution de silicate de sodium N (28% SiO2) dans 150 g d'eau distillée. On a obtenu le mélange de réaction finale en ajoutant une solution d'acide chlorhydrique préparée par le mélange de 2, 96 g d'acide chlorhydrique concentré To the thus prepared solution was added a third solution consisting of 45.86 g of a solution of N sodium silicate (28% SiO 2) in 150 g of distilled water. The final reaction mixture was obtained by adding a solution of hydrochloric acid prepared by the mixture of 2.96 g of concentrated hydrochloric acid.
(HC1 à 36%) dans 72,0 g d'eau distillée. (36% HCl) in 72.0 g of distilled water.
On a hermétiquement fermé la bouteille de réaction en Teflon et on a passé le mélange de réaction à l'autoclave dans une étuve à 150 C pendant 15 jours, The Teflon reaction bottle was sealed and the reaction mixture was autoclaved in an oven at 150 ° C. for 15 days.
jusqu'à ce que le précipité cristallin se format. until the crystalline precipitate forms.
On a laissé reposer les cristaux, on a décanté le liquide surnageant limpide et on a filtré les cristaux, on les a lavés à l'eau distillée pour les débarrasser des ions chlorure et on les a séchés pendant 16 heures à 120 C sous un vide de 51 cm et sous atmosphère d'azote. On a déterminé le réseau de diffraction des rayons X et on a constaté qu'il était celui présenté dans le tableau IV, The crystals were allowed to settle, the clear supernatant liquid was decanted and the crystals were filtered, washed with distilled water to remove chloride ions and dried for 16 hours at 120 ° C. under a vacuum. 51 cm and under a nitrogen atmosphere. The X-ray diffraction grating was determined and found to be that shown in Table IV.
typique de la zéolite CZH-5.typical of CZH-5 zeolite.
TABLEAU IVTABLE IV
d(A) Intensitéd (A) Intensity
11,79 S$ 11.79
11,56 M11.56M
9,9.4 M9.9.4 M
,97 W, 97 W
,79 W, 79 W
4,72 e-W4.72 e-W
4,67 W4.67 W
4;62 W4; 62W
4,42 W4.42 W
4724 S4724 S
4;07 M4; 07 M
4,04 M4.04M
3,96 W3.96 W
3,87 S3.87 S
3182 S3182 S
3,72 W3.72 W
3,63 W3.63 W
3,53 W3.53 W
> 2485946> 2485946
- 16- TABLEAU IV (suite) dMA) Intensité - 16- TABLE IV (continued) dMA) Intensity
3.45 M3.45M
3,38 M3.38 M
3,32 M3.32M
3;18 W3; 18W
3,13 W3.13 W
3,04 W3.04 W
2,91 W2.91 W
2, 88 W2, 88 W
Exemples 3-7Examples 3-7
Les exemples 3-7 illustrent la préparation de la CZH-5 et l'effet de la durée pendant laquelle le mélange réactionnel est maintenu à une temperature élevée et sous la pression autogène, sur la formation Examples 3-7 illustrate the preparation of CZH-5 and the effect of the time during which the reaction mixture is maintained at elevated temperature and under autogenous pressure, on the formation
des cristaux de zéolite.zeolite crystals.
On a préparé les mélanges de réaction des exemples 3-7 de manière à ce qu'ils présentassent les rapports molaires d'ingrédients qui suivent: SiO2/A1203 80:1 R20/A1203.16:1 (R = choline) Na20/A1203 4.0:1 The reaction mixtures of Examples 3-7 were prepared so that they had the following molar ratios of ingredients: SiO 2 / Al 2 O 3 80: 1 R 2 O / Al 2 O 3 · 16: 1 (R = choline) Na 2 O / Al 2 O 3 4.0: 1
H20/A1203 8328:1H20 / A1203 8328: 1
NaC1/A1203 84:1 poids % A1203 et SiO2 3 poids % NaCl 3 Au cours de chacune des expériences des exemples 3 à 7, on a maintenu le mélange réactionnel à 150 C sous la pression autogène, sans agitation au cours NaCl / Al 2 O 3 84: 1 weight% Al 2 O 3 and SiO 2 3 wt% NaCl 3 In each of the experiments of Examples 3 to 7, the reaction mixture was maintained at 150 ° C. under autogenous pressure, without stirring during
de la cristallisation.crystallization.
Le tableau V présente la durée de cristallisation Table V shows the crystallization time
et les résultats de l'analyse des produits obtenus. and the results of the analysis of the products obtained.
TABLEAU VTABLE V
*Exemple*Example
Durée de cristallisa-Crystallization time
tion (jours) Analyses Prod.: Structure (RDX) amor (days) Analyzes Prod .: Structure (RDX) amor
%CZH-5CZH-5%
% CZH-5% CZH-5
% CZH-5% CZH-5
% CZH-5% CZH-5
Composition PALm SiO2/A1203Composition PALm SiO2 / A1203
R20/A1203R20 / A1203
Na20/A1203Na20 / A1203
* Perte à l'allumage - 540 C, 10 heures, dans l'air. * Ignition loss - 540 C, 10 hours, in the air.
Cr un \.O CP% 6,68 37,5 1,02 0,28 8,05 42,5 1,08 0,23 3,03 53,7 1,33 0,o7 4,33 64,2 1,38 0,20 8,96 54,2 1,33 0,23 I j I Cr A \ .O CP% 6.68 37.5 1.02 0.28 8.05 42.5 1.08 0.23 3.03 53.7 1.33 0, o7 4.33 64.2 1 , 38 0.20 8.96 54.2 1.33 0.23 I j I
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Les zéolites CZH-5 conviennent pour la mise CZH-5 zeolites are suitable for
en oeuvre de réactions de conversion d'hydrocarbures. implementation of hydrocarbon conversion reactions.
Les réactions-de conversion d'hydrocarbures sont des processus chimiques et catalytiques au cours desquels des composés contenant du carbone sontchangés en composés contenant du carbone différent. Comme exemples de réactions de conversions d'hydrocarbures, on peut citer le craquage catalytique, l'hydrocraquage et les réactions de formation d'oléfines et de composés aromatiques. Les catalyseurs sont intéressants dans d'autres réactions de conversions d'hydrocarbures et de raffinage du pétrole, telles que The hydrocarbon conversion reactions are chemical and catalytic processes in which carbon-containing compounds are exchanged for different carbon-containing compounds. Examples of hydrocarbon conversion reactions are catalytic cracking, hydrocracking, and olefin and aromatic compound formation reactions. The catalysts are of interest in other reactions of hydrocarbon conversions and petroleum refining, such as
l'isomérisation de n-paraffines et de naphtènes, la poly- the isomerization of n-paraffins and naphthenes, the poly-
mérisation et l'oligomérisation de composés oléfiniques ou acétyléniques, tels que l'isobutylène et le butène-l, le reformage, l'alkylation, l'isomérisation des composés polyalkylaromatiques (par exemple l'orthoxylène) et la dismutation de composés aromatiques (par exemple le toluène) , de façon à obtenir un mélange de benzène, de xylène et de méthylbenzènes supérieurs. Les catalyseurs du type CZH-5 possèdent une sélectivité élevée et, dans des conditions de conversions d'hydrocarbures, ils peuvent donner un pourcentage élevé de produits souhaités merification and oligomerization of olefinic or acetylenic compounds, such as isobutylene and butene-1, reforming, alkylation, isomerization of polyalkylaromatic compounds (eg orthoxylene) and disproportionation of aromatic compounds (eg toluene), so as to obtain a mixture of benzene, xylene and higher methylbenzenes. CZH-5 type catalysts have a high selectivity and, under hydrocarbon conversion conditions, can give a high percentage of desired products
par rapport aux produits totaux. -compared to total products. -
On peut utiliser les zéolites CZH-5 pour le CZH-5 zeolites can be used for
traitement de charges hydrocarbonées. Les charges hydro- treatment of hydrocarbon feedstocks. Hydro loads
carbonées contiennent des composés du carbone et peuvent provenir de nombreuses sources différentes, par exemple les fractions de pétrole vierges, les fractions de pétrole de recyclage, le schiste bitumineux, le charbon liquéfié, l'huile de sable asphaltique et, en général, n'importe quel liquide contenant du carbone susceptible de subir des réactions catalytiques zéolitiques. En fonction du type de traitement que la charge hydrocarbonée doit subir, la charge peut contenir des métaux ou être dépourvue de métaux ou elle peut également contenir des quantités élevées ou faibles d'impuretés contenant de l'azote ou Carbon compounds contain carbon compounds and can come from many different sources, such as virgin oil fractions, recycle oil fractions, oil shale, liquefied coal, asphalt sand oil and, in general, any carbon-containing liquid susceptible to zeolitic catalytic reactions. Depending on the type of treatment that the hydrocarbon feedstock must undergo, the feedstock may contain metals or be free of metals or it may also contain high or low amounts of nitrogen-containing impurities or
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du soufre. Il faut cependant comprendre que le traitement sera, dans l'ensemble, d'autant plus efficace et le catalyseur d'autant plus actif que la teneur en métal, sulfur. It should be understood, however, that the treatment will be all the more effective and the catalyst even more active than the metal content,
en azote ou en soufre de la charge sera plus faible. nitrogen or sulfur load will be lower.
La conversion de charges hydrocarbonées peut avoir lieu conformément à n'importe-'quel mode-opératoire, par exemple, dans des réacteurs à lit fluidisé, à lit mobile ou à lit fixe, en fonction des types de traitement The conversion of hydrocarbon feedstocks may take place in accordance with any mode of operation, for example, in fluidized bed, moving bed or fixed bed reactors, depending on the types of treatment
que l'on souhaite mettre en oeuvre.that we want to implement.
La composition des particules du catalyseur variera en fonction du procédé de conversion et du mode opératoire. Par l'utilisation de catalyseurs du type CZH-5 The composition of the catalyst particles will vary depending on the conversion process and procedure. By the use of catalysts of the CZH-5 type
contenant des composants d'hydrogénation, on peut hydro- containing hydrogenation components, it is possible to
craquer des produits résiduels de pétrole lourd, des produits cycliques et d'autres charges hydrocraquables, à des températures de 175 à 4850C, en utilisant des rapports molaires hydrogène à charge hydrocarbonée qui fluctuent de l-à 100. La pression peut varier de 0,5 à 350 bars et la vitesse spatiale liquide horaire varie de 0,1 à 30. A ces fins, on peut mélanger le catalyseur de type CZH-5 à des mélanges de supports d'oxydes inorganiques, pomme aussi à des faujasites, telles que X et Y. On peut catalytiquement craquer des charges de craquage dYhydrocarbures en utilisant de la CZH-5 à des vitesses spatiales liquides horaires qui fluctuent de 0,5 à 50, à des températures.qui varient de 2600C à 6250C et à des pressions qui varient d'une pression inférieure à la pression atmosphérique à plusieurs crack residual heavy oil products, cyclic products and other hydrocrackable feedstocks at temperatures ranging from 175 to 4850C, using hydrogen to hydrocarbon feedstock molar ratios that range from 1 to 100. The pressure may vary from 0, 5 to 350 bar and the liquid hourly space velocity ranges from 0.1 to 30. For these purposes, the CZH-5 type catalyst can be mixed with mixtures of inorganic oxide supports, also with faujasites, such as X and Y. Hydrocarbon cracking feeds can be catalytically cracked using CZH-5 at hourly liquid space velocities ranging from 0.5 to 50, at temperatures ranging from 2600C to 6250C and pressures which vary from a pressure below atmospheric pressure to several
centaines d'atmosphères.hundreds of atmospheres.
On peut utiliser la CZH-5 pour déparaffiner des charges hydrocarbonées en enlevant sélectivement les CZH-5 can be used to dewax hydrocarbon feeds by selectively removing
paraffines à chaine -droite et à chaîne légèrement ramifiée. chain paraffins - straight and slightly branched chain.
Les conditions opératoires peuvent être celles d'un hydrodéparaffinage- un hydrocraquage modéré, ou bien elles peuvent faire appel à des pressions peu- élevées en The operating conditions can be those of hydrodewaxing-moderate hydrocracking, or they can use low pressures in
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l'absence d'hydrogène. Le déparaffinage en l'absence d'hydrogène à des pression inférieures à 30 bars et, the absence of hydrogen. Dewaxing in the absence of hydrogen at pressures below 30 bar and,
de préference inférieures à 15 bars, est de loin préfé- preferably less than 15 bar, is by far preferred
rable, étant donné que l'on peut obtenir d'importantes quantités d'oléfines à partir des paraffines craquées. On peut également utiliser la CZH-5 pour la mise en oeuvre de réactions de reformage en utilisant des températures qui varient de 300 C à 6000C, des pressions qui varient de 35 à 110 bars et des vitesses because large amounts of olefins can be obtained from cracked paraffins. CZH-5 can also be used for carrying out reforming reactions using temperatures ranging from 300 ° C. to 6000 ° C., pressures ranging from 35 to 110 bars and speeds.
spatiales liquides horaires qui fluctuent de Ol à 20. hourly liquid spaces that fluctuate from Ol to 20.
Le rapport molaire hydrogène à hydrocarbure peut dans The molar ratio of hydrogen to hydrocarbon can in
l'ensemble varier de I à- 20.the whole range from I to 20.
On peut également faire appel au catalyseur conforme à l'invention pour l'hydroisomérisation de paraffines normales, lorsque le catalyseur en question est doté d'un composant d'hydrogénation, par exemple de The catalyst according to the invention can also be used for the hydroisomerization of normal paraffins, when the catalyst in question is provided with a hydrogenation component, for example
platine. On n'effectue l'hydroisomérisation à des tempé- platinum. The hydroisomerization is carried out at temperatures
ratures de 90 à 375 C et à des vitesses spatiales horaires liquides qui varient de O,01 à 5. Le rapport molaire 90 to 375 ° C and at liquid hourly space velocities ranging from 0.01 to 5. The molar ratio
hydrogène à hydrocarbure fluctue typiquement de l:l à 5:1. Hydrocarbon hydrogen typically ranges from 1: 1 to 5: 1.
Au surplus, on peut utiliser les catalyseurs pour isomériser et polymériser des oléfines en se servant In addition, the catalysts can be used to isomerize and polymerize olefins using
de températures variant de 0 C à 2600C.. temperatures ranging from 0 C to 2600C ..
D'autres réactions que l'on peut effectuer en utilisant le catalyseur conforme à l'invention contenant un métal, par exemple du platine, comprennent les réactions d'hydrogénation-déshydrogénation et les réactions de Other reactions which can be carried out using the catalyst according to the invention containing a metal, for example platinum, include the hydrogenation-dehydrogenation reactions and the reaction reactions.
désazotation et de désulfuration.denitrogenation and desulphurization.
On peut utiliser la-CZH-5 pour la mise en oeuvre de réactions de conversion d'hydrocarbures avec des supports actifs ou inactifs, avec des liants organiques ou inorganiques et avec ou sans métaux additionnels. Ces réactions sont bien connues des spécialistes de la CZH-5 can be used for carrying out hydrocarbon conversion reactions with active or inactive carriers, with organic or inorganic binders and with or without additional metals. These reactions are well known to specialists in
technique tout comme le sont les conditions réactionnelles. as are the reaction conditions.
à utiliser pour leur mise en oeuvre. On peut également to use for their implementation. We can also
utiliser la CZH-5 comme adsorbant pour des liquides hydro- use CZH-5 as an adsorbent for hydro-
carbonés.carbon.
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