ITMI972250A1 - Processo per preparare zeoliti legate - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un nuovo processo per preparare catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, comprendenti zeolite e silice oligomerica, caratterizzati da un'elevata resistenza meccanica.
E' noto che le zeoliti, materiali sintetici cristallini porosi aventi attività catalitica, possono essere legate mediante leganti inorganici allo scopo di aumentarne le dimensioni e rendere possibile il loro utilizzo in impianti industriali. Infatti mentre da un lato le piccole dimensioni dei cristalliti di zeolite favoriscono la diffusione intraparticellare dei reagenti e dei prodotti di reazione e permettono di ottenere buone prestazioni catalitiche, d'altra parte simili dimensioni possono rendere impossibile la diffusione interparticellare in reattori a letto fisso o la separazione del catalizzatore zeolitico dal mezzo di reazione in reattori a mescolamento. Per ovviare a ciò si legano le zeoliti con opportuni leganti. I metodi di preparazione delle zeoliti legate devono essere tali da non provocare l'occlusione delle cavità zeolitiche che determinerebbe ovviamente una diminuzione di attività catalitica. Per reazioni in cui è da evitare un contributo catalitico da parte del legante, come ad esempio molte ossidazioni e reazioni acido-catalizzate, è di particolare interesse l'utilizzo come legante di un materiale cataliticamente inerte come la silice. La silice possiede però scarse proprietà leganti e pertanto non viene normalmente utilizzata nell'estrusione, non essendo in grado di conferire all'estruso sufficienti caratteristiche di durezza. In EP 265018 è descritto un procedimento per preparare catalizzatori a base di zeoliti e silice oligomerica. I catalizzatori zeolitici legati in forma di microsfere secondo questo metodo sono caratterizzati da un'elevata resistenza meccanica e risultano molto adatti per reazioni che avvengono in letto fluido o in reattori slurry. Questo procedimento comprende almeno i seguenti stadi:
a) preparazione della zeolite da legare mediante cristallizzazione in condizioni idrotermali della opportuna miscela di reagenti ;
b) separazione dei cristalli di zeolite ottenuti alla fase (a);
c) eventuale lavaggio della zeolite per ridispersione in acqua e nuova separazione della fase cristallina;
d) preparazione di una soluzione acquosa di silice oligomerica e tetraalchilammonio idrossido mediante idrolisi in fase liquida di un tetraalchilortosilicato in una soluzione acquosa di idrossido di tetraalchilammonio, ad una temperatura compresa tra 2 e 120°C, per un tempo compreso tra 0.2 e 24 ore;
e) dispersione della fase zeolitica cristallina ottenuta al punto (c) nella soluzione descritta al punto (d);
f) essiccamento rapido di questa dispersione mediante alimentazione ad uno spray-dryer ; g) calcinazione delle microsfere di prodotto ottenute dallo stadio di essiccamento.
E' stato ora da noi trovato un processo notevolmente semplificato per preparare catalizzatori comprendenti zeoliti e silice oligomerica aventi elevate caratteristiche di resitenza meccanica. Questo processo semplificato è in grado di conferire alla fase legante quelle particolari proprietà, come la distribuzione dei pori essenzialmente nella regione mesoporosa ed un'elevata area superficiale, che garantiscono l'assenza di barriere diffusionali a carico del legante e lasciano inalterate le proprietà catalitiche della zeolite. Questo nuovo processo permette contemporaneamente sia la riduzione del numero di operazioni unitarie richieste sia la riduzione delle quantità di reagenti utilizzate. In particolare, diversamente dalla prior art, il processo della presente invenzione non richiede più un passaggio di separazione della fase cristallina zeolitica dalla sospensione ottenuta al termine della sintesi: è stato infatti inaspettatamente trovato che, per le zeoliti la cui sintesi richiede la presenza di tetraalchilammonioidrossido (TAAOH) come templante, ossia come composto in grado di indurre una porosità regolare e costante nella struttura della zeolite, la sospensione risultante al termine di detta sintesi, nella quale sono presenti i cristalli di ze<'>olite e tetraalchilammonioidrossido rimasto in soluzione, può essere utilizzata tal quale, senza ulteriori passaggi di purificazione e/o di filtrazione, per la preparazione di zeoliti legate con silice oligomerica in forma di microsfere. Evitare lo stadio di separazione della zeolite è, dal punto di vista industriale, un notevole vantaggio, soprattutto quando si opera con cristalli di zeolite aventi dimensioni inferiori a 0.5 μ, che non possono essere separati dal mezzo di sintesi con le tecniche usuali, ad esempio per filtrazione o con centrifughe in continuo, ma richiedono l'utilizzo di tecniche più costose che operano in discontinuo.
E' quindi oggetto della presente invenzione un procedimento per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere comprendenti zeolite e silice oligomerica che consiste nel sottoporre ad essiccamento rapido la sospensione, eventualmente addizionata di tetraalchilortosilicato, risultante dalla sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena della miscela di reagenti contenente tetraalchilammonioidrossido come templante, e nel sottoporre a calcinazione il prodotto risultante dall'essiccamento.
Nella sospensione ottenuta al termine della sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale in presenza di tetraalchilammonioidrossido ( TAAOH ) come templante, che viene sottoposta ad essiccamento rapido secondo la presente invenzione, saranno presenti i cristalli di zeolite, la frazione di tetraalchilammonioidrossido che non è rimasta inglobata all'intemo dei pori della zeolite, ed eventualmente ossidi di silicio e di altri eteroatomi. E' noto infatti che nella sintesi delle zeoliti è necessario utilizzare un eccesso di tetraalchilammonioidrossido e quindi parte del TAAOH si ritrova in soluzione nel mezzo di reazione al termine della sintesi. L'utilizzo di questa sospensione risultante dalla sintesi della zeolite, oltre ai vantaggi sopra descritti, permette quindi di ridurre la quantità di TAAOH utilizzata globalmente nel processo di preparazione di zeoliti legate con silice oligomerica, rispetto a quella necessaria nel processo della prior art EP 265018 in cui si doveva separatamente preparare, in modo opportuno, una miscela di TAAOH e silice oligomerica e aggiungerla ai cristalli di zeolite, separati per filtrazione o centrifugazione, prima dello step di essiccamento rapido.
Nei casi in cui, secondo la presente invenzione, venga aggiunto tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dalla sintesi della zeolite, prima che questa venga sottoposta ad essiccamento rapido, esso sarà aggiunto in quantità da 0.08 a 0.50 moli ogni 100 grammi di zeolite contenuti in detta sospensione. Il tetraalchilortosilicato viene scelto tra i composti di formula Si(OR)4 dove i sostituenti R, che possono essere uguali o diversi tra loro, sono catene alchiliche contenenti da 1 a 4 atomi di carbonio.
L'essiccamento rapido della sospensione viene preferibilmente realizzato mediante alimentazione ad uno spray-dryer. Al termine del trattamento di essiccamento rapido si ottengono delle microsfere che vengono calcinate ad una temperatura compresa tra 400 e 800 °C.
I catalizzatori zeolitici ottenuti secondo il processo della presente invenzione sono caratterizzati da un'elevata resistenza meccanica, comprendono silice oligomerica e zeolite in rapporto ponderale compreso tra 0.05 e 0.30 e sono in forma di microsfere aventi diametro compreso tra 5 e 300 pm in cui i cristalli di zeolite sono ingabbiati mediante ponti Si-O-Si. Le zeoliti che possono essere legate con silice oligomerica mediante il processo della presente invenzione sono quelle la cui preparazione prevede l'utilizzo di tetraalchilammonio idrossido come templante, in particolare zeoliti ben utilizzabili possono essere scelte fra quelle a struttura MFI, MEL, MFI/MEL, MOR, FAU, FAU/EMT e BEA.
Sospensioni che possono essere sottoposte ad essiccamento rapido e successiva calcinazione per ottenere zeoliti legate con silice oligomerica, secondo la presente invenzione, sono quelle che risultano dalla sintesi della zeolite in condizioni idrotermali, a pressione autogena, e in presenza di TAAOH, realizzata secondo i metodi descritti nella prior art e noti al tecnico del ramo: in particolare, secondo un aspetto preferito della presente invenzione, la zeolite che viene legata è la silicalite appartenente alla famiglia MFI, o una zeolite consistente di ossidi di silicio e alluminio avente struttura MFI, MEL, MFI/MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT. Le sospensioni risultanti da dette sintesi contengono cristalli di zeolite, tetraalchilammonioidrossido, ossidi di silicio ed eventualmente di alluminio; in tal caso l'aggiunta di tetraalchilortosilicato non risulta necessaria, queste sospensioni vengono alimentate direttamente allo spray-drier e le microsfere risultanti calcinate nelle condizioni precedentemente riportate. E' quindi un aspetto della presente invenzione un procedimento per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere comprendente zeolite e silice oligomerica, dove la zeolite è scelta tra silicalite appartenente alla famiglia MFI, o una zeolite consistente di ossidi di silicio e alluminio avente struttura MFI, MEL, MFI/MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT, che consiste nel sottoporre ad essiccamento rapido la sospensione risultante dalla sintesi di detta zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena della miscela di reagenti contenente tetraalchilammonioidrossido come templante, e nel sottoporre a calcinazione il prodotto risultante dall'essi cameni o.
Le condizioni in cui vengono preparate queste sospensioni sono quelle note al tecnico del ramo e normalmente descritte nella prior art. Ad esempio la silicalite appartenente alla famiglia MFI, denominata silicalite S-l, e la sua preparazione sono descritte in US 4.061.724; una zeolite BEA consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata zeolite beta, e la sua preparazione, sono descritte in US 3.308.069; una zeolite MFI consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata ZSM-5, e la sua preparazione sono descritte in US 3.702.886 e nella reissue US 29948; una zeolite MOR consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata mordenite, e la sua preparazione sono descritte in US 4.052.472; una zeolite FAU consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata N-Y, e la sua preparazione sono descritte in US 3.306.922; una zeolite FAU/EMT consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata ECR-30 e la sua preparazione sono descritte in EP 315461; una zeolite MFI/MEL consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata Z SM- 5/Z SM- 11 è descrtta in US 4289607; una zeolite MEL consistente di ossidi di silicio e alluminio, denominata ZSM-11 è descritta in US 3709979.
Eventualmente il prodotto risultante dall'essicamento, prima di essere calcinato, può essere sottoposto ad un trattamento in aria a 200-300 C° per 2-10 ore e ad uno scambio in forma acida secondo le tecniche note per la rimozione dei metalli alcalini eventualmente presenti. La zeolite che meglio si presta ad essere legata secondo questo aspetto preferito è la silicalite S-I. Il materiale zeolitico in microsfere di diametro da 5 a 300 μιη, costituito da silicalite S-l e silice oligomerica, in rapporto ponderale silice oligomerica/silicalite compreso tra 0.05 e 0.3, caratterizzato da elevata resistenza meccanica, utile nel campo della catalisi, è nuovo ed è un ulteriore oggetto della presente invenzione. Quando vengono utilizzate zeoliti consistenti di ossidi di silicio e alluminio appartenenti alle famiglie MFI, MEL, MFI/MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT, nella fase legante del catalizzatore finale saranno presenti anche piccole quantità di allumina. Questi ultimi catalizzatori preparati secondo il processo della presente invenzione, aventi elevata resistenza meccanica, utili nei processi di trasformazione di idrocarburi, come reazioni di catalisi acida, sono nuovi e sono un ulteriore oggetto della presente invenzione.
Secondo un aspetto particolarmente preferito della presente invenzione, quando la zeolite da legare appartiene alla famiglia MFI, MFI/MEL e MEL, ed eventualmente contiene altri eteroatomi oltre il silicio, la sospensione che viene sottoposta ad essiccamento rapido è quella che deriva dalla sintesi della zeolite realizzata in modo da ottenere una resa alla cristallizzazione della zeolite il più possibile vicino al 100 %, ad esempio compresa tra 98 e 100 %. Ε' particolarmente preferito operare in modo da ottenere una resa alla cristallizzazione del 100%, che corrisponde ad un recupero totale nella zeolite di tutta la silice e dell'eventuale eteroatomo presente nella miscela reagente. Le zeoliti della famiglia MFI, MFI/MEL e MEL che ben si prestano ad essere preparate con una resa alla cristallizzazione del 100%, e vengono quindi preferibilmente legate secondo questo aspetto preferito della presente invenzione, sono scelte tra :
1) zeoliti MFI di formula p HMO, .q Ti02 . Si02 , dove M è un metallo scelto tra alluminio, gallio e ferro, p ha un valore da 0 a 0.04 e q ha un valore da 0.0005 a 0.03. In particolare quando p è 0, la zeolite è la titanio -si licalite TS-1 descritta in US 4.410.501; le zeoliti in cui p è diverso da 0 e M = Al, Ga e Fe sono descritte rispettivamente in EP 226257, EP 266825 e EP 226258;
2) zeoliti MFI di formula a A1203 . ( 1 -a) SiO, , dove a ha un valore da 0 a 0.02. In particolare quando a è 0 la zeolite è la silicalite S-l descritta in US 4.061.724; quando a è diverso da 0 la zeolite è la ZSM-5 descritta in US 3.702.886 e nella reissue US 29948.
3) zeoliti MEL o MFI/MEL di formula x Ti02. (1-x) Si02 , dove x ha un valore da 0.0005 e 0.03. Queste zeoliti sono descritte in BE 1001038 e denominate TS-2 e TS-l/TS-2.
Quindi, in accordo con l'aspetto preferito di operare in modo che la sospensione sottoposta ad essiccamento rapido derivi dalla sintesi di una zeolite MFI con una resa alla cristallizzazione maggiore del 98%, preferibilmente del 100 %, è un oggetto della presente invenzione un processo per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistenti di zeolite MFI di formula p HMO, .q TiO, . SiO, e di silice oligomerica, dove M è un metallo scelto tra alluminio, gallio e ferro, p ha un valore da 0 a 0.04 e q ha un valore da 0.0005 a 0.03, che consiste in:
a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena , ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, eventualmente una fonte di un metallo M, e tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari:
Si/Ti = 35-2000
M/Si = 0- 0.04 dove M è scelto tra Al, Ga e Fe
TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TP A = tetrapropilammonio
HjO/Si = 10- 35
b) aggiunta di tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a); c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b);
d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c).
Le fonti di silicio, titanio e metallo sono quelle descritte in US 4.410.501, EP 226257, EP 266825 e EP 226258. La fonte di silicio è preferibilmente tetraetilortosilicato, la fonte di titanio è preferibilmente tetraetilortotitanato, la fonte di metallo è preferibilmente un sale solubile del metallo. La zeolite che preferibilmente viene legata secondo questo metodo è la titanio-silicalite TS-1
In accordo con l'aspetto preferito di operare in modo che la sospensione sottoposta ad essiccamento rapido derivi dalla sintesi di una zeolite MFI con una resa alla cristallizzazione maggiore del 98%, preferibilmente del 100 %, e la zeolite MFI da legare è a A1203 . (1- a ) Si02, risulta essere un ulteriore oggetto della presente invenzione un processo per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistenti di zeolite MFI di formula a A1203. (1- a) Si02 e silice oligomerica, dove a ha un valore da 0 a 0.02, che consiste in :
a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, eventualmente una fonte di alluminio, tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari:
Al/Si = 0 - 0.04
TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TPA = tetrapropilammonio
H,0/Si = 10- 35
b) aggiunta di tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a) ; c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b);
d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c).
Le fonti di silicio e alluminio sono quelle descritte in US 4.061.724 e US 3.702.886. La fonte di silicio è preferibilmente tetraetil orto silicato, la fonte di alluminio è preferibilmente Al(OR)3 dove R è un alchile contenente da 3 a 4 atomi di carbonio.
In accordo con l'aspetto preferito di operare in modo che la sospensione sottoposta ad essiccamento rapido derivi dalla sintesi di una zeolite MFI/MEL o MEL con una resa alla cristallizzazione maggiore del 98%, preferibilmente del 100 %, e la zeolite MFI/MEL o MEL da legare è x TiO, . (1- x ) SiO,, risulta essere un ulteriore oggetto della presente invenzione un processo per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistente di zeolite MFI/MEL o MEL di formula x TiO, . (1- x ) SiO, e silice oligomerica, dove x ha un valore da 0.0005 a 0.03, che consiste in :
a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, tetraalchilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari;
Si/Ti = 35-2000
TAA-OH/Si = 0.2- 0.5
H,0/Si = 10- 35
b) aggiunta di tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a) ; c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b);
d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c).
La fonte di silicio, la fonte di titanio e il tetraalchilammonioidrossido utilizzabile, anche in miscele binarie o ternarie, sono quelli descritti in BE 1.001.038. La fonte di silicio è preferibilmente tetraetilortosilicato, la fonte di titanio è preferibilmente tetraetilortotitanato. Preferibilmente il trattamento idrotermale ai precedenti stadi a) di sintesi della zeolite viene condotto ad una temperatura da 200 a 230°C, e ad esempio viene realizzato ad una temperatura maggiore di 200° C e minore o uguale a 230°C.
La particolare combinazione di composizione della miscela di reazione e temperatura di reazione utilizzate nei precedenti stadi a) , che permette di preparare zeoliti a struttura MFI, MFI/MEL e MEL pure, in particolare TS-1 e S-l, con una elevatissima resa alla cristallizzazione, preferibilmente del 100%, è di per se stessa nuova ed è un ulteriore aspetto della presente invenzione. Negli esempi relativi alla preparazione di zeoliti a struttura MFI, MEL e MFI/MEL descritti nella prior art la resa di cristallizzazione riportata o calcolabile è sempre di gran lunga inferiore al 100%.
Utilizzando questa particolare combinazione di composizione e condizioni di reazione nello stadio (a) si ottengono, al termine dello stadio d), microsfere consistenti di zeolite MFI, MEL, o MFI/MEL, legate con silice oligomerica, preferibilmente TS-1 e S-l, con un rapporto ponderale silice oligomerica/zeolite da 0.05 a 0.3, aventi un'elevata area superficiale, una distribuzione dei pori nella fase legante essenzialmente nella regione mesoporosa, un'elevata resistenza meccanica, utili nel campo della catalisi. In particolare il materiale zeolitico in microsfere di diametro da 5 a 300 μηι, costituito da zeolite TS-2 o TS-l/TS-2 e silice oligomerica, in rapporto ponderale silice oligomerica/zeolite compreso tra 0.05 e 0.3 è nuovo ed è un ulteriore oggetto della presente invenzione.
Nei precedenti stadi (b) il tetraalchilortosilicato (TAOS), preferibilmente tetraetilortosilicato, viene aggiunto in quantità da 0.08 a 0.50 moli ogni 100 grammi di zeolite contenuti nella sospensione ottenuta al termine dello stadio a).
Preferibilmente la sospensione derivante dallo stadio (b) viene scaldata a 40-100 C° per 0.5-10 ore, prima di essere sottoposta allo stadio di essiccamento rapido.
Nei precedenti stadi (c) la sospensione ottenuta allo stadio (b) viene sottoposta a essiccamento rapido, preferibilmente mediante uno spray-drier, ottenendo microsfere formate da un reticolo tridimensionale di silice nel quale i cristalliti di zeolite sono strettamente ingabbiati con ponti Si-O-Si
Le microsfere risultanti dallo stadio (c) vengono calcinate ad una temperatura compresa tra 400 e 800 °C.
ESEMPIO 1
1873 g di tetrapropilammonio idrossido (TPA-OH) al 14 % in peso in soluzione acquosa vengono caricati in una autoclave. Successivamente, operando in sistema chiuso vengono rapidamente aggiunti in successione 547 g di tetraetilortosilicato ( TEOS) e una soluzione formata da 547 g di TEOS e 30 g di tetraetilortotitanato (TEOT). Senza sottoporre ad invecchiamento la miscela così preparata, si avvia immediatamente la fase di trattamento idrotermale a pressione autogena a 200C° per 2 ore. Terminata la cristallizzazione l'autoclave viene raffreddata e si scarica una sospensione lattescente.
100 g di questa sospensione vengono centrifugati , ridispersi in acqua e nuovamente centrifugati; il solido ottenuto viene essiccato, calcinato e utilizzato per caratterizzare la fase cristallina. La resa alla cristallizzazione è risultata del 100%, l'analisi chimica ha dato il seguente risultato : SiO, = 96.8% TiO, = 3.19 %
All'analisi TEM si osservano agglomerati cristallini aventi diametro medio di 0.3 μπι.
Lo spettro UV-Vis è riportato in fig.1, curva A ( in ascissa è riportata la lunghezza d'onda, in ordinata l'assorbanza ).
Alla rimanente sospensione lattescente sono aggiunti I lOg di TEOS, la miscela viene riscaldata per 1 ora a 60°C e quindi inviata allo spray-dryer ( Niro Mobile Minor HI-TEC, temperatura aria in entrata 230°C; temperatura aria in uscita 150 C°; diametro della camera: 1 m). Si ottengono microsfere compatte aventi un diametro medio di 30 μιη , e un rapporto ponderale silice oligomeri ca/zeolite di 0.1. Le microsfere vengono messe in muffola in atmosfera di azoto e scaldate fino a 550°C. Dopo 2 ore di permanenza a quella temperatura in azoto l'atmosfera viene gradualmente cambiata da azoto ad aria e il prodotto lasciato altre 2 ore a 550°C in aria. Il prodotto ottenuto ha la seguente composizione
Si02 = 97.05 % TiO, = 2.94 %
Lo spettro UV-Vis è riportato in figura 1, curva B. Dal confronto tra gli spettri riportati in fig.
1 si ricava che in entrambi i campioni tutto il titanio è in coordinazione tetraedrica e quindi inserito nel framework zeolitico. In fig.2 viene riportata la distribuzione delle dimensioni delle microsfere, determinata mediante Granulometre 715 E608, misurata prima del trattamento in ultrasuoni ( curva — #— ) e dopo il trattamento di 1 ora in ultrasuoni ( curva | | — ) ( Bagno Branson 5200). In ascissa è riportato il diametro medio delle microsfere espresso in pm, in ordinata è riportato il % di microsfere. Dalla figura si ricava che la distribuzione delle particelle non viene modificata dopo il trattamento in ultrasuoni e che quindi il catalizzatore presenta una buona resistenza meccanica.
ESEMPIO 2
In 2288 g di tetrapropilammonio idrossido (TPA-OH) al 14 % in peso in soluzione acquosa vengono sciolti 7 g di alluminio isopropilato e successivamente vengono aggiunti 1094 g di tetraetilortosilicato (TEOS). La soluzione ottenuta viene caricata in autoclave e sottoposta adattamento idrotermale a pressione autogena a 200C° per 2 ore. Terminata la cristallizzazione l'autoclave viene raffreddata e si scarica una sospensione lattescente.
100 g di questa sospensione vengono centrifugati , ridispersi in acqua e nuovamente centrifugati; il solido ottenuto viene essiccato, calcinato e utilizzato per caratterizzare la fase cristallina. La resa alla cristallizzazione è risultata del 100%, l'analisi chimica ha dato il seguente risultato : SiCL = 99.44 % AI203 = 0.56 %
Alla rimanente sospensione lattescente sono aggiunti I lOg di TEOS, la miscela viene riscaldata per 1 ora a 60°C e quindi inviata allo spray-dryer ( Niro Mobile Minor HI-TEC, temperatura aria in entrata 230°C; temperatura aria in uscita 150 C°; diametro della camera: 1 m). Si ottengono microsfere compatte aventi un diametro medio di di 30 pm , e un rapporto ponderale silice oligomerica/zeolite di 0.1. Le microsfere vengono messe in muffola in atmosfera di azoto e scaldate fino a 550°C. Dopo 2 ore di permanenza a quella temperatura in azoto l'atmosfera viene gradualmente cambiata da azoto ad aria e il prodotto lasciato altre 2 ore a 550°C in aria. Il prodotto ottenuto ha la seguente composizione:
SiO, = 99.49 % Al203 - 0.51 %
In fig 3 viene riportata la distribuzione delle dimensioni delle microsfere, determinata mediante Granulometre 715 E608, misurata prima del trattamento in ultrasuoni ( curva _ φ—) e dopo il trattamento di 1 ora in ultrasuoni ( curva -Θ- -) ( Bagno Branson 5200). In ascissa è riportato il diametro medio delle microsfere espresso in pm, in ordinata è riportato il % di microsfere. Dalla figura si ricava che la distribuzione delle particelle non viene modificata dopo il trattamento in ultrasuoni e che quindi il catalizzatore presenta una buona resistenza meccanica.
ESEMPIO 3
A 802 g di TPA-OH al 40 % sono stati aggiunti 1102 g di acqua e 1096 di TEOS. La soluzione ottenuta è stata caricata in autoclave e sottoposta a trattamento idrotermale per 3 ore a 180°C. L'autoclave viene quindi raffreddata e si scarica una sospensione lattescente. 100 g di questa sospensione vengono centrifugati , ridispersi in acqua e nuovamente centrifugati. Il solido ottenuto viene essiccato e calcinato. La resa alla cristallizzazione è risultata essere del 84 %. La sospensione rimanente viene inviata tal quale allo spray dryer ( Buchi 190, temperatura ingresso 200°C; temperatura uscita 140°C).
In fig.4 viene riportata la distribuzione delle dimensioni delle microsfere, determinata mediante Granulometre 715 E608, misurata prima del trattamento in ultrasuoni ( curva—® — ) e dopo il trattamento di 2 ore in ultrasuoni ( curva- -S- -) ( Bagno Branson 5200). In ascissa è riportato il diametro medio delle microsfere espresso in pm, in ordinata è riportato il % di microsfere. Dalla figura si ricava che la distribuzione delle particelle non viene modificata dopo il trattamento in ultrasuoni e che quindi il catalizzatore presenta una buona resistenza meccanica.
ESEMPIO 4 (comparativo)
Viene preparata una TS-1 in accordo con US 4.410501 : in 4662 g di TPAOH al 15 % in peso in soluzione acquosa viene aggiunta nel corso di un'ora una soluzione formata da 2844 g di TEOS e 153 g di TEOT. La soluzione finale ottenuta viene riscaldata leggermente per accellerare l'idrolisi ed evaporare l'alcol etilico formato. Dopo circa 5 ore a 80 °C vengono addizionati 5850 g di acqua. La soluzione finale viene caricata in autoclave e riscaldata a 180°C a pressione autogena per 5 ore . Terminata la cristallizzazione l'autoclave viene raffreddata, e si scarica una sospensione lattescente . 1000 g di questa sospensione vengono centrifugati, ridispersi in acqua e nuovamente centrifugati. Il solido ottenuto viene essiccato, calcinato e utilizzato per caratterizzare la fase cristallina. La resa alla cristallizzazione è risultata del 89 %, l'analisi chimica ha dato il seguente risultato
SiO, = 93.97 % TiO, = 3.10 %
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, comprendenti zeolite e silice oligomeri ca, che consiste nel sottoporre ad essiccamento rapido la sospensione, eventualmente addizionata di tetraalchilortosilicato, risultante dalla sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena della miscela di reagenti contenente tetraalchilammonioidrossido come templante, e nel sottoporre a calcinazione il prodotto risultante dall'essiccamento.
- 2) Processo in accordo con la rivendicazione 1 in cui la zeolite è scelta tra le zeoliti a struttura MFI, MFl/MEL, MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT.
- 3) Procedimento in accordo con la rivendicazione 1 in cui il tetralchilortosilicato viene aggiunto in quantità da 0.08 a 0.50 moli ogni 100 grammi di zeolite contenuti nella sospensione risultante dalla sintesi .
- 4) Procedimento in accordo con la rivendicazione 3 in cui il tetraalchilortosilicato viene scelto tra i composti di formula Si(OR)4 dove i sostituenti R, uguali o diversi tra loro, sono catene alchiliche contenenti da 1 a 4 atomi di carbonio. 5) Procedimento in accordo con la rivendicazione 1 in cui l'essiccamento rapido viene realizzato mediante alimentazione ad uno spray-dryer. 6) Procedimento in accordo con la rivendicazione 1 in cui la calcinazione viene condotta ad una temperatura compresa tra 400 e 800 °C. 7) Procedimento in accordo con la rivendicazione 1 che consiste nel sottoporre ad essiccamento rapido la sospensione, risultante dalla sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena della miscela di reagenti contenente tetraalchilammonioidrossido come templante, e nel sottoporre a calcinazione il prodotto risultante dall'essiccamento, dove la zeolite è scelta tra silicalite appartenente alla famiglia MFI o una zeolite consistente di ossidi di silicio e alluminio avente struttura MF1, MFI/MEL, MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT . 8) Processo in accordo con la rivendicazione 1 per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistenti di zeolite MFI di formula p HMO, .q TiO, . Si02 e di silice oligomerica, dove M è un metallo scelto tra alluminio, gallio e ferro, p ha un valore da 0 a 0.04 e q ha un valore da 0.0005 a 0.03, che consiste in: a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, eventualmente una fonte di un metallo M, e tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari: Si/Ti = 35-2000 M/Si = 0- 0.04 dove M è scelto tra Al, Ga e Fe TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TPA = tetrapropilammonio H20/Si = 10- 35 b) aggiunta di tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a); c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b); d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c). 9) Processo in accordo con la rivendicazione 8 in cui la fonte di silicio è tetraetilortosilicato, la fonte di titanio è tetraetilortotitanato e la fonte di metallo è un sale solubile del metallo. 10 ) Processo in accordo con la rivendicazione 8 in cui la zeolite è la titanio-silicalite TS-1. 1 1) Processo in accordo con al rivendicazione 1 per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistenti di zeolite MFI di formula a A1203. (1- a) Si02 e silice oligomerica, dove a ha un valore da 0 a 0.02, che consiste in: a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, eventualmente una fonte di alluminio, tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari: Al/Si = 0 - 0.04 TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TPA = tetrapropil ammonio H20/Si = 10- 35 b) aggiunta di tetraalchilortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a); c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b); d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c). 12) Processo in accordo con la rivendicazione 11 in cui la fonte di silicio è tetraetilortosilicato e la fonte di alluminio è Al(OR)3 dove R è un alchile contenente da 3 a 4 atomi di carbonio. 13) Procedimento in accordo con la rivendicazione 11 in cui la zeolite è silicalite S-l. 14) Processo in accordo con la rivendicazione 1 per la preparazione di catalizzatori zeolitici in forma di microsfere, consistenti di zeolite MFI/MEL o MEL di formula x Ti02 . (1- x ) Si02 e silice oligomerica, dove x ha un valore da 0.0005 a 0.03, che consiste in : a) sintesi della zeolite mediante trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, di una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, tetraalchilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari. Si/Ti = 35-2000 TAA-OH/Si = 0.2- 0.5 Η,Ο/Si = 10- 35 b) aggiunta di tetraalchi!ortosilicato alla sospensione risultante dal precedente stadio a) ; c) essiccamento rapido della sospensione ottenuta allo stadio b); d) calcinazione del prodotto ottenuto allo stadio c). 15) Procedimento in accordo con la rivendicazione 14 in cui la fonte di silicio è tetraetil ortosilicato e la fonte di titanio è tetraetilortotitanato. 16) Procedimento in accordo con le rivendicazioni 8, 11 e 14 in cui il trattamento idrotermale allo stadio a) viene condotto ad una temperatura da 200 a 230°C. 17) Procedimento in accordo con le rivendicazioni 8, 11 e 14 in cui, nello stadio b), il tetralachilortosilicato viene aggiunto in quantità da 0.08 a 0.50 moli ogni 100 grammi di zeolite contenuti nella sospensione risultante dallo stadio a). 18) Processo in accordo con le rivendicazioni 8, I l e 14 in cui nello stadio b) il tetraalchilortosilicato è tetraetilortosilicato. 19) Processo in accordo con le rivendicazioni 8, 11 e 14 in cui la calcinazione allo stadio c) viene realizzata ad una temperatura compresa tra 400 e 800 °C. 20) Processo per preparare zeoliti MFI di formula p HM02 q Ti02 . Si02 , dove M è un metallo scelto tra alluminio, gallio e ferro, p ha un valore da 0 a 0.04 e q ha un valore da 0,0005 a 0.03, che consiste in sottoporre a trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, eventualmente una fonte di un metallo M, e tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari: Si/Ti = 35-2000 M/Si = 0- 0.04 dove M è scelto tra Al, Ga e Fe TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TPA = tetrapropilammonio H,0/Si = 10- 35 21) Procedimento in accordo con la rivendicazione 20 in cui la zeolite è TS-1 22) Procedimento per preparare zeoliti della famiglia MFI di formula A1203 . (1- a ) Si02, dove a ha un valore da 0 a 0.02, che consiste nel sottoporre a trattamento idrotermale a pressione autogena , ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, una miscela contenente una fonte di silicio, eventualmente una fonte di alluminio, tetrapropilammonioidrossido, avente la seguente composizione espressa come rapporti molari: Al/Si = 0 - 0.04 TPA-OH/Si = 0.2- 0.5 dove TPA = tetrapropilammonio Η,Ο/Si - 10- 35 23) Procedimento in accordo con la rivendicazione 22 in cui la zeolite è silicalite S-l. 24) Processo per preparare zeoliti MFI/MEL o MEL di formula x TiO, . (1- x ) Si02 , dove x ha un valore da 0.0005 a 0.03, che consiste nel sottoporre a trattamento idrotermale a pressione autogena, ad una temperatura da 190 a 230 °C e per un tempo compreso tra 0.5 e 10 ore, in assenza di metalli alcalini, una miscela contenente una fonte di silicio, una fonte di titanio, tetraalchilammonioidrossido (TAAOH), avente la seguente composizione espressa come rapporti molari: Si/Ti = 35-2000 TAA-OH/Si = 0.2- 0.
- 5 H,0/Si = 10- 35 25) Catalizzatori zeolitici comprendenti zeolite e silice oligomerica, in forma di microsfere, dove la zeolite è una zeolite consistente di ossidi di silicio e alluminio appartenente alle famiglie MFI, MFI/MEL, MEL, BEA, MOR, FAU e FAU/EMT preparati secondo il processo della rivendicazione 7. 26) Catalizzatore zeolitico in forma di microsfere di diametro compreso tra 5 e 300 pm, costituito da silicalite e silice oligomerica, in rapporto ponderale silice oligomerica/siiicalite compreso tra 0.05 e 0.3. 27) Catalizzatori zeolitici in forma di microsfere di diametro compreso tra 5 e 300 μιη, costituiti da silice oligomerica e da una zeolite scelta tra TS-2 e TS-l/TS-2, in rapporto ponderale silice oligomerica/zeolite compreso tra 0.05 e 0.3.
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