JP2003095643A - 超安定y型ゼオライト - Google Patents
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Abstract
制御された超安定Y型ゼオライトを提供する。 【解決手段】 細孔直径3.5〜5nmの範囲にある細
孔容積yが、下記式の関係を満足することを特徴とする
超安定Y型ゼオライト。 2.11×10-3x−0.140≦y≦2.11×10
-3x−0.110 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nm以
上である。〕
Description
イトに関し、更に詳しくは、細孔直径3.5〜5nmの
範囲の細孔容積が制御された超安定Y型ゼオライトに関
する。
SYということがある。)は、特有の固体酸、細孔分布
などの特性を有するため、接触分解、水素化分解、異性
化、アルキル化、リホーミングなどの石油精製用触媒と
して広く使用されているほか、吸着剤などにも利用され
ている。特に、触媒として使用される超安定Y型ゼオラ
イトは、ゼオライト特有の均一細孔以外に大孔径細孔を
有することが望ましい。
H4 +にイオン交換して、水熱法によってSiO2/Al2
O3比(ケイバン比)を向上させた超安定Y型ゼオライ
トは、Y型ゼオライト特有の細孔以外に大孔径細孔を有
することが知られている〔例えば、堀越ら、日本化学会
誌、(3)、398(1989)〕。しかし、従来のこ
の様な方法で得られる超安定Y型ゼオライトは、大孔径
細孔の容積が小さいため、該容積を大きくすることが望
まれていた。
(a)結晶度100〜130%、(b)比表面積500
〜800m2/g、(c)SiO2/Al2O3のモル比が
8〜18、(d)細孔径が600Å以下である細孔の全
細孔容積が0.35〜0.50ml/g、(e)細孔径
が20Å未満である細孔の細孔容積が0.15〜0.3
5ml/g、(f)細孔径20Å〜600Åの範囲にあ
る細孔の細孔容積(PVm)が0.15〜0.30ml
/g、(g)細孔径20Å〜600Åの範囲にある細孔
の細孔容積(PVm)のうち、細孔径35Å〜50Åの
細孔の細孔容積(PVs)が0.10〜0.25ml/
g、(h)PVmとPVsの差(PVm−PVs)が
0.05ml/g以下、であることを特徴とする均一な
ミクロポアと均一なメソポアの2種類の細孔を有するフ
ォージャサイト型ゼオライトおよびその製造方法が提案
されている。
は、ゼオライトY物質の2〜60nm範囲の直径のメソ
ポア容量を、そのゼオライトを処理溶液の大気圧沸点以
上の温度において、熱水処理することによって増加させ
る方法が記載されている。
の大部分は、細孔直径3.5〜5nmの範囲の均一な細
孔であることが知られている。しかし、従来の処理方法
では、細孔直径3.5〜5nmの細孔の細孔容積を制御
することができなかったし、また、制御された超安定Y
型ゼオライトも知られていなかった。
直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積が制御された超安
定Y型ゼオライトを提供することにある。
型ゼオライトの大孔径細孔の大部分を占める細孔直径
3.5〜5nmの範囲の均一な細孔の細孔容積を制御す
る方法について鋭意研究をした結果、出発原料NaY型
ゼオライトの結晶子径(nm)と超安定Y型ゼオライト
の細孔直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積(ml/
g)とが密接な関係にあることを見出し、本発明を完成
するに至った。
nmの範囲にある細孔容積yが、下記式の関係を満足す
るものであることを特徴とする超安定Y型ゼオライトに
関する。 2.11×10-3x−0.140≦y≦2.11×10
-3x−0.110 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nmn
m以上である。〕
nmであることが好ましい。また本発明においては、本
発明の前記超安定Y型ゼオライトの単位格子定数(U
D)は2.455nm以下、SiO2/Al2O3モル比
は8以上、比表面積は400〜900m2/g、および
結晶度は95%以上であることが好ましい。
する。
の出発原料であるNaY型ゼオライトの結晶子径(x)
は66.5nm以上であることが必要である。該結晶子
径(x)が66.5nmより小さい場合には、得られる
超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5〜5nmの範囲
の細孔容積(y)はほとんど生成しないため好ましくな
い。出発原料NaY型ゼオライトの結晶子径(x)は、
好ましくは75nm以上であり、更に好ましくは80n
m以上、500nm以下の範囲にあることが望ましい。
特に、石油精製用触媒に利用される細孔容積(y)の大
きい超安定Y型ゼオライトでは、該結晶子径(x)は、
90〜300nmの範囲にあるものが望ましい。
ゼオライトの結晶子径(x)とは、X線回折の(53
3)面の回折線プロファイルをGauss関数型で近似
してScherrerの式により求めた値である。
オライトの細孔直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積
(y)が出発原料NaY型ゼオライトの結晶子径(x)
と下記式(I)で表される関係にある。 2.11×10-3x−0.140≦y≦2.11×10-3x−0.110 (I) 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nmn
m以上である。〕
イトの結晶子径(x)の大きさを適宜選択することによ
り、超安定Y型ゼオライトにおける細孔直径3.5〜5
nmの範囲の細孔容積(y)を目的とする細孔容積
(y)に制御することが可能となる。なお、結晶子径
(x)の大きさが異なる出発原料NaY型ゼオライト
は、例えば、NaY型ゼオイライトの種子を使用する合
成方法において、合成時における種子量を変化させるこ
とにより製造することができる。
細孔直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積(y)とは、
窒素吸脱着等温線の脱着等温線からB.J.H法で計算
した細孔分布より求めた値である。
制御された細孔容積(y)を有する外、単位格子定数
(UD)が2.455nm以下、好ましくは2.450
〜2.419nmの範囲であることが望ましい。また、
該超安定Y型ゼオライトは、SiO2/Al2O3モル比
が8以上であることが望ましく、比表面積が400〜9
00m2/gの範囲にあることが望ましく、また結晶度
(リンデ社SK−40を100%とした相対結晶度)が
95%以上であることが望ましい。
結晶子径が66.5nm以上である出発原料NaY型ゼ
オライトをアンモニウムイオンでイオン交換してイオン
交換率80%以上にしたNH4Y型ゼオライトを水蒸気
雰囲気中で加熱処理して単位格子定数2.455nm以
下にした後、鉱酸などの脱アルミニウム剤で脱アルミニ
ウム処理して製造することができる。
イト特有の均一細孔以外に、制御された細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積を有するため、目的に応じて
大孔径細孔の細孔調節が可能であるので石油精製用触媒
としての利用価値が高い。
本発明はこれにより限定されるものでない。
66.5nm以上であるNaY型ゼオライト(A、B、
C、D、Eの5種)を調製した。各ゼオライトの性状を
表1に示す。
よびEの各NaY型ゼオライト4113gを、それぞれ
60℃の温水33リットルに懸濁した。次いで、ゼオラ
イトに対して1モル倍の硫安924gを加え、90℃で
1時間攪拌してイオン交換した。その後、濾過し、再
度、硫安924gを60℃の温水10リットルに溶解し
た溶液で同様にイオン交換した後、濾過し、60℃の純
水30リットルで洗浄し、乾燥、粉砕を行ない、各々6
5%イオン交換されたY型ゼオライト(NH4 65Y)を
得た。
Y)3487gを回転スチミング装置で600℃で1時
間飽和水蒸気雰囲気中で焼成して焼成Y型ゼオライト
(H65Y)を得た。
18gを60℃の温水30リットルに懸濁し、硫安をゼ
オライトに対して2モル倍量の1848g加え、90℃
で1時間攪拌してイオン交換した後、濾過し、60℃の
純水30リットルで洗浄した。洗浄したゼオライトを、
再度、60℃の温水30リットルに懸濁し、この懸濁液
に硫安1812gを加え、90℃で1時間攪拌してイオ
ン交換した。その後、濾過し、60℃の純水30リット
ルで洗浄し、乾燥、粉砕を行ない、各々85%イオン交
換されたY型ゼオライト(NH4 85Y)を得た。
ト(NH4 85Y)2952gを回転スチミング装置で7
80℃で1時間飽和水蒸気雰囲気中で焼成して格子定数
2.431〜2.432nmの焼成Y型ゼオライト(H
85Y)を得た。
gを60℃温水30リットルに懸濁し、この懸濁液に2
5%硫酸5530gを徐々に添加した後、95℃で1時
間攪拌して脱アルミニウム処理をした。その後、濾過、
洗浄、乾燥を行い超安定Y型ゼオライトA、B、C、D
およびEを得た。各超安定Y型ゼオライトA〜Eの性状
を表2に示す。また、出発原料NaY型ゼオライトの結
晶子径(x)と超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(y)の関係を図1に示す。
トの結晶子径(x)と超安定Y型ゼオライトの細孔直径
3.5〜5nmの範囲の細孔容積(y)の関係は、次の
実験式(II)で表すことができる。 y=2.11×10-3x−0.125 (II) 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nm以
上である。〕
測定値との標準誤差(σ)は、±0.005(ml/
g)であり、誤差範囲を通常妥当な範囲と考えられる3
σ=±0.015(ml/g)とすると、超安定Y型ゼ
オライトの細孔直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積
(y)は、下記式(I)で表すことができる。 2.11×10-3x−0.140≦y≦2.11×10-3x−0.110 (I) 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nmn
m以上である。〕
オライトEを出発原料として得られた焼成Y型ゼオライ
ト(H85Y)を4等分して、それぞれを60℃の温水8
リットルに懸濁し、それぞれのゼオライトに対する25
%硫酸の量を変えて添加した他は、実施例1と同様にし
て脱アルミニウム処理をして、ケイバン比の異なる超安
定Y型ゼオライトE1〜E4を得た。これらの超安定Y
型ゼオライトの性状を表3に示す。
により、蛍光X線分析から求めたSiO2/Al2O3を
22.3〜505と変えても、超安定Y型ゼオライトの
細孔直径3.5〜5nmの範囲の細孔容積の変化は、前
記式(II)における誤差3σ=±0.015(ml/
g)の範囲内であることが分かる。
原料として、実施例1と全く同様にして85%イオン交
換されたY型ゼオライト(NH4 85Y)を得た。このイ
オン交換されたY型ゼオライト(NH4 85Y)2952
gを回転スチミング装置で840℃で1時間飽和水蒸気
雰囲気中で焼成して格子定数2.428nmの焼成Y型
ゼオライト(H85Y)を得た。この焼成Y型ゼオライト
(H85Y)を実施例1と同様にして脱アルミニウム処理
をし、格子定数の異なる超安定Y型ゼオライトE5を得
た。得られた超安定Y型ゼオライトE5の性状を表4に
示す。
水蒸気雰囲気中で加熱処理条件を変えて格子定数を変化
させても、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5〜5
nmの範囲の細孔容積の変化は、前記式(II)における
誤差3σ=±0.015(ml/g)の範囲内であるこ
とが分かる。
ライトは、ゼオライト特有の均一な細孔の他に、細孔直
径3.5〜5nmの範囲の均一な細孔の細孔容積が制御
されたものであり、また比表面積が大きく結晶度も高い
ので、触媒、触媒担体、吸着剤などに有用である。特に
細孔直径が3.5〜5nmの範囲の均一な細孔の細孔容
積が制御されているので、反応物の分子の大きさにより
所望の細孔容積を有する超安定Y型ゼオライトを軽油、
残油などの炭化水素油の水素化分解に好適に使用するこ
とができる。
と超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5〜5nmの範
囲の細孔容積(y)の関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 細孔直径3.5〜5nmの範囲にある細
孔容積yが、下記式の関係を満足するものであることを
特徴とする超安定Y型ゼオライト。 2.11×10-3x−0.140≦y≦2.11×10
-3x−0.110 〔式中、yは、超安定Y型ゼオライトの細孔直径3.5
〜5nmの範囲の細孔容積(ml/g)を表し、xは、
超安定Y型ゼオライトの出発原料NaY型ゼオライトの
結晶子径(nm)を表す。但し、xは、66.5nmn
m以上である。〕 - 【請求項2】 前記xが75nm以上500nm以下で
あることを特徴とする請求項1に記載の超安定Y型ゼオ
ライト。 - 【請求項3】 単位格子定数(UD)が2.455nm
以下、SiO2/Al2O3モル比が8以上、比表面積が
400〜900m2/g、および結晶度が95%以上で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の超安定
Y型ゼオライト。
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