JP2002210374A - モレキュラーシーブ打錠成型体 - Google Patents
モレキュラーシーブ打錠成型体Info
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Abstract
れ、強度に優れるとともに触媒活性も高いモレキュラー
シーブ打錠成型体を提供する。 【解決手段】 水分含有量が20wt% 以下、嵩密度が0.3
から0.7g/cm3の範囲にあるモレキュラーシーブ粉末を打
錠成型して得られる成型体の密度が0.9 から1.2g/cm3で
あり、比表面積が400 から600m2/g の範囲である打錠成
型体。
Description
る。詳細には、モレキュラーシーブを圧密し、該圧密体
を破砕整粒した後に打錠する事で、粉化率が低く、充分
な圧壊強度を有し、高い触媒活性と機械強度を併せ持つ
成型体を製造する方法に関する。本発明は、成型用バイ
ンダ−を使用しない為、バインダ−添加に伴う反応成績
の低下が起きない。高い機械強度を持ち、しかも反応成
績の低下の無いバインダーレス成型体を得る方法は工業
的に重要である。
成型やスプレードライ法等により成型される。金属酸化
物等からなる非晶質固体酸類では、打錠成型によって充
分な機械強度が得られ、打錠圧縮に伴う比表面積減少が
反応成績に及ぼす悪影響は最小限に抑える事が出来る。
しかし、ゼオライト等のモレキュラーシーブ類は細孔が
潰れ易いので、実用的な機械強度を得る為に打錠圧を高
くすると比表面積の低下が大きく充分な触媒活性を確保
する事が難しい。従って、ゼオライト等のモレキュラー
シーブ類の成型では打錠成型を避け、押し出し成型を用
いるのが一般的である。押し出し成型では、アルミナ、
シリカ、或いはタルク、カオリン等の粘土化合物類をバ
インダーとして20〜50重量% 程度添加する事で実用的な
成型体強度が得られる。しかし、バインダ−の添加によ
って成型体中の触媒量は相対的に減少するので、バイン
ダ−レスの場合に比べて触媒活性が低下し、必要な触媒
量が増加する欠点がある。また、活性を高める為にバイ
ンダ−を減らすと成型触媒の強度が低下し実用的では無
い。
度を有し、粉化率が少なく、しかも触媒活性の低下が殆
ど無い打錠によるモレキュラーシーブ成型体を製造する
方法を提供する事にある。
ラーシーブの打錠成型に関して鋭意検討を重ね、モレキ
ュラーシーブを0.5 〜5MPaの圧力で圧密し、該圧密体を
破砕、整粒した後、打錠して成型体密度を、0.9 から1.
2(g/cm3)、BET 比表面積を400 から600(m2/g) の範囲に
保った場合に実用的な圧壊強度と粉化率を持ち、しかも
打錠圧縮による活性低下の殆ど無い優れた成型体が得ら
れる事を見い出し、本発明をなすに至った。
以下、嵩密度が0.3 から0.7g/cm3の範囲にあるモレキュ
ラーシーブ粉末を打錠成型して得られる成型体の密度が
0.9 から1.2g/cm3であり、比表面積が400 から600m2/g
の範囲である事を特徴とする打錠成型体であり、(2)
モレキュラーシーブが、IUPAC の構造コードで、8員環
構造のABW 、AEI、AFX 、APC 、ATN 、ATT 、ATV 、AWW
、CHA 、DDR 、EAB 、ERI 、GIS 、JBW、KFI 、LEV 、
LTA 、MER 、MON 、PAU 、PHI 、RHO 、RTE 、RTH 又は
VNI 、9員環構造の−CHI 、LOV 、RSN 、又はVSV 、10
員環構造のDAC 、EPI 、FER 、LAU 、MEL 、MFI 、MFS
、MTT 、NES 、TON 又はWEI 、又は12員環構造のMOR
を有しており、(3)モレキュラーシーブが、chabazit
e 、LZ-218、Linde D 、Linde R 、ZK-14、ZYT-6 、SAP
O-17 、SAPO-18 、SAPO-25 、SAPO-31 、SAPO-33 、SAP
O-34 、SAPO-42 、SAPO-43 、SAPO-44 、SAPO-47 、SAP
O-56 、Zeolite A 、フェリエライト、エリオナイト、S
SZ-16又はモルデナイトであり、(4)モレキュラーシ
ーブが、chabazite 、フェリエライト、エリオナイト、
モルデナイト、Zeolite A 、SSZ-16又はSAPO-56 であ
り、(5)モレキュラーシーブがシャバサイト構造のSA
PO-34 、SAPO-44 、SAPO-47又はフェリエライト、又はA
FX 構造のSSZ-16又はSAPO-56 であり、Na、Mg、Ca、C
s、Sr、Ti、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Y 、Zr、Ru、Pd及びP
tの中から選択された1種類以上の金属を含有、若しく
は該金属で置換したものであり、上記(1)から(5)
の打錠成型体を(6)メタノール又はジメチルエーテル
とアンモニアとからメチルアミン類の製造に用いるもの
であり、(7)モノメチルアミンの不均化反応によって
ジメチルアミンの製造に用いるものである。
ーブは所望の反応に適する細孔径を有するものを選択し
て用いる事が好ましい。例えば、メタノ−ルとアンモニ
アの反応においてメチルアミンを製造する場合、若しく
はモノメチルアミンの不均化反応によってジメチルアミ
ンを製造する場合には0.3 から0.7nm 範囲にあるモレキ
ュラーシーブを使用する事が好ましく、IUPAC の構造コ
ードでは8員環構造のABW 、AEI 、AFX 、APC 、ATN 、
ATT 、ATV 、AWW 、CHA 、DDR 、EAB 、ERI 、GIS 、JB
W 、KFI 、LEV 、LTA 、MER 、MON 、PAU 、PHI 、RHO
、RTE 、RTH 、及びVNI、9 員環構造の−CHI 、LOV 、
RSN 及びVSV 、10員環構造のDAC 、EPI 、FER 、LAU 、
MEL 、MFI 、MFS 、MTT 、NES 、TON 及びWEI 、12員環
構造のMOR が好ましい。
られており、具体的に例示すれば、結晶質アルミノシリ
ケ−トモレキュラーシーブであるchabazite 、 LZ-218、
Linde D 、Linde R 、ZK-14 、 ZYT-6 、SSZ-16、モルデ
ナイト、Zeolite A 、フェリエライト、エリオナイト等
がある。さらに結晶質シリコアルミノフォスフェ−トで
あるSAPO-17 、SAPO-18 、SAPO-25 、 SAPO-31 、SAPO-3
3 、SAPO-34 、SAPO-42 、SAPO-43 、SAPO-44 、SAPO-4
7 及びSAPO-56 等が挙げられる。SAPO-34 、フェリエラ
イト、SAPO-56 が特に好ましい。これらモレキュラーシ
ーブは単独、或いは適宜混合して用いる事ができる。
しいが、H型の一部をNa、Mg、Ca、Cs、Sr、Ti、Cr、F
e、Co、Cu、Zn、Y 、Zr、Ru、Pd、Ptの中から選択され
た1種類以上の金属によって置換、或いは該金属を含有
する化合物を被覆する事で、これら金属を含有させて反
応活性や選択性を改善させる事がより好ましい。特に、
Ti、Y 、Zrを同形置換、若しくは、金属酸化物として含
有したものが好ましい。
酸塩、塩酸塩等の水溶性塩類、或いは有機金属化合物等
が好ましく、これらを該モレキュラーシーブに含浸す
る、又は機械的に混合する事により該モレキュラーシー
ブを被覆する。さらに好ましくは、予め金属化合物を水
熱合成時の原料物に添加する。当該金属はモレキュラー
シーブに対して、0.05から20重量% の範囲である事が好
ましい。
m3) が0.3 から0.7 の範囲である事が好ましい、水分含
有量が多いと打錠圧縮の際、モレキュラーシーブ粒子間
の凝集が妨げられて充分な機械強度が得られないので水
分含有量は20wt% 以下が好ましく、より好ましくは1〜
5wt% である。
る事が必要であるが、滑剤として、例えばステアリン酸
の無機塩類、人造黒鉛を用いるが、特に人造黒鉛を用い
るのが好ましい。滑剤の添加量はモレキュラーシーブに
対し1.0 から1.3 重量% が適当である。滑剤をモレキュ
ラーシーブに添加する順序は特に限定されないが、モレ
キュラーシーブの圧密処理前に添加するのが効果的であ
る。
0.5 〜5MPaの圧力で行う。圧密処理により得られる圧密
体は、更に破砕、整粒される。整粒後の粒度は打錠機金
型への充填性から30メッシュ以下とするが、特に20
メッシュ以下に調整するのが好ましい。
円状、その他の任意の形状のもおで良いが、打錠圧力を
100MPa以下、好ましくは80から90MPa の範囲で行ない、
成型体密度を0.9 から1.2(g/cm3)、また成型体のBET 比
表面積を400 から600 (m2/g)の範囲にする事が重要で
ある。この様にして、高い機械強度を有し、粉化率が少
なく、しかも触媒活性の低下が殆ど無いモレキュラーシ
ーブ成型体を製造する事ができる。
メチルエーテルとアンモニアとからメチルアミン類を製
造する反応、モノメチルアミンの不均化反応によってジ
メチルアミンを製造する反応のほかに、メタノール又は
ジメチルエーテルの脱水反応によるオレフィンの製造反
応や、エステル化等の各種脱水反応に用いることが出来
る。次に本発明の具体的態様を実施例、及び比較例をも
って、更に詳細に説明する。
製造したTi-SAPO-34を用い、この粉末を100 ℃で16時間
乾燥して水分含有量を1.1wt%とした。Ti-SAPO-34の乾燥
重量に対して1.5wt%の人造黒鉛を添加し、混合した。混
合粉末の嵩密度は0.43であった。次に、ロ−ラーコンパ
クター(フロイント産業社製)を用いて1.5MPaの圧力
下、圧密処理を施し、得られた圧密体を破砕した後16me
shに整粒した。整粒した粉末の嵩密度は0.45であった。
これを、打錠成型機(菊水製作所製)を用いて打錠し、
成型体を得た。得られた成型体の密度は1.08(g/cm3) で
あり、BET 比表面積は450m2/g であった。圧壊強度は1
4.8MPa (大倉理研製 破壊強度測定器で測定)であっ
た。また、直径100mm 、高さ90mmの14メッシュSUS 製ス
クリーン内に成型体を入れて毎分160 回転させて粉化率
を測定した。粉化率は、触媒の物理的耐久性や実際の反
応に於ける触媒強度の長期耐久性の指標となり、工業的
に用いる為には5wt%以下が望ましい。この方法による粉
化率は、2.5wt%であり工業的に用いる上で何ら問題ない
水準であった。
ニアとメタノ−ルの1:1重量混合物を時空間速度 (GH
SV)2500h-1で供給し、メチルアミン合成反応活性を調べ
た。反応圧力2MPa、温度320 ℃における12時間後の加速
条件に於ける反応成績は、以下の通りであった。参考の
為に打錠せずに僅かに圧縮して固めた粉末(圧壊強度0M
Pa)を用いた場合(括弧内の数値)と比較すると細孔が
潰れた事等による活性低下や選択率の変化は起きていな
い事が明らかである。 メタノール転化率:98.2% (98.3%) アミン選択率 モノメチルアミン:32wt% (32wt% ) ジメチルアミン :64wt% (64wt% ) トリメチルアミン: 4wt% (4wt%)
にして行い密度1.00(g/cm3) である成型体を得た。BET
比表面積は472m2/g 、圧壊強度は7MPa、粉化率は3.9wt%
であった。また実施例1と同条件下に行なった活性試験
の結果は、以下の通りであった。 メタノール転化率:98.5% アミン選択率 モノメチルアミン:32wt% ジメチルアミン :64wt% トリメチルアミン: 4wt%
を10wt% とした以外は同様にして成型体を得た。密度は
1.10(g/cm3) であり、BET 比表面積は442m2/g、圧壊強
度は4.9MPa、粉化率は5.2wt%であった。また実施例1と
同条件下に行なった活性試験の結果は、以下の通りであ
った。 メタノ−ル転化率:98.0% アミン選択率 モノメチルアミン:31wt% ジメチルアミン :60wt% トリメチルアミン: 9wt%
を25wt% とした以外は同様にして、密度1.10(g/cm3) で
ある成型体を得た。BET 比表面積は439cm2/gであり、成
型体の圧壊強度は2.0MPaであった。しかし、成型体の機
械強度にばらつきが多く、粉化率は16wt% であり実用に
は耐えられない水準であった。また実施例1と同条件下
に行なった活性試験の結果は以下の通りであり、活性の
点ではかなり満足できるものであった。 メタノ−ル転化率:97.9% アミン選択率 モノメチルアミン:33wt% ジメチルアミン :64wt% トリメチルアミン: 3wt%
を10wt% とし、打錠成型圧を調整して密度が1.35(g/c
m3) である成型体を得た。BET 比表面積は335m2/g 、成
型体の圧壊強度は4.2MPa、粉化率は3.1wt%であった。実
施例1と同条件下に行なった活性試験の結果は、以下の
通りであった。この試験に於けるメタノール転化率は98
% 以上でなければ実用上問題があり90% 以下では実際に
用いる事は難しい。 メタノ−ル転化率:89.5% アミン選択率 モノメチルアミン:34wt% ジメチルアミン :64wt% トリメチルアミン: 2wt%
とした以外は同様に行った。圧密後の粉末の嵩密度は0.
72g/cm3 であり、打錠成型して得られた成型体の密度は
1.13(g/cm3) であった。BET 比表面積は288m2/g 、圧壊
強度は14.2MPa、粉化率は3wt%であった。実施例1と同
条件下に行なった活性試験の結果は、以下の通りであ
り、活性、選択率、共に満足できるものではなかった。 メタノ−ル転化率:85.7% アミン選択率 モノメチルアミン:25wt% ジメチルアミン :47wt% トリメチルアミン:22wt%
、SAPO-34 、SAPO-44、SAPO-47 、LZ-218、Linde D 、
Linde R 、ZK-14 、ZYT-6 、フェリエライト、エリオナ
イト、モルデナイト、Zeolite A を用いて成型体を得
た。得られた成型体のBET 比表面積、圧壊強度、粉化率
等を、表1に纏めて記載した。表1からTi-SAPO-34の場
合と同様に比表面積の低下も小さく、充分な強度を有す
る成型体が得られる事が分かる。
様に、本発明によれば、モレキュラーシーブの打錠成型
によって活性低下が殆ど無く、かつ実用的な圧壊強度と
粉化率を有する機械強度に優れた成型体が得られる事は
明白である。
型体はバインダーレスである為、バインダーの添加によ
る活性低下が殆ど無く、押し出し成型品に比べて触媒充
填量が少なくて済む。また圧壊強度が高く、粉化率が小
さい等の優れた機械的な特徴を有する。この様な成型体
を製造する方法は、触媒成型の分野において有用であ
り、本発明の意義は大きい。
Claims (7)
- 【請求項1】 水分含有量が20wt% 以下、嵩密度が0.3
から0.7g/cm3の範囲にあるモレキュラーシーブ粉末を打
錠成型して得られる成型体の密度が0.9 から1.2g/cm3で
あり、比表面積が400 から600m2/g の範囲である事を特
徴とする打錠成型体。 - 【請求項2】 モレキュラーシーブが、IUPAC の構造コ
ードで、8員環構造のABW 、AEI 、AFX 、APC 、ATN 、
ATT 、ATV 、AWW 、CHA 、DDR 、EAB 、ERI、GIS 、JBW
、KFI 、LEV 、LTA 、MER 、MON 、PAU 、PHI 、RHO
、RTE 、RTH、又はVNI 、9員環構造の−CHI 、LOV 、
RSN 、又はVSV 、10員環構造のDAC 、EPI 、FER 、LAU
、MEL 、MFI 、MFS 、MTT 、NES 、TON 又はWEI 、又
は12員環構造のMOR を有する請求項1記載の打錠成型
体。 - 【請求項3】 モレキュラーシーブが、chabazite 、LZ
-218、Linde D 、Linde R 、ZK-14 、ZYT-6 、SAPO-17
、SAPO-18 、SAPO-25 、SAPO-31 、SAPO-33、SAPO-34
、SAPO-42 、SAPO-43 、SAPO-44 、SAPO-47 、SAPO-56
、Zeolite A、フェリエライト、エリオナイト、SSZ-1
6、又はモルデナイトである請求項1記載の打錠成型
体。 - 【請求項4】 モレキュラーシーブが、chabazite 、フ
ェリエライト、エリオナイト、モルデナイト、Zeolite
A 、SSZ-16又はSAPO-56 である請求項1に記載の打錠成
型体。 - 【請求項5】 モレキュラーシーブがシャバサイト構造
のSAPO-34 、SAPO-44 、SAPO-47 又はフェリエライト、
AFX 構造のSSZ-16又はSAPO-56 であり、Na、Mg、Ca、C
s、Sr、Ti、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Y 、Zr、Ru、Pd及びP
tの中から選択された1種類以上の金属を含有、若しく
は該金属で置換したものである請求項1から4に記載の
打錠成型体。 - 【請求項6】 メタノール又はジメチルエーテルとアン
モニアとからメチルアミン類の製造に用いる請求項1か
ら5のいずれかに記載の打錠成型体。 - 【請求項7】 モノメチルアミンの不均化反応によって
ジメチルアミンの製造に用いる請求項1から5 のいずれ
かに記載の打錠成型体。
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- 2001-01-18 JP JP2001010533A patent/JP4736190B2/ja not_active Expired - Fee Related
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