JP2005515139A - ゼオライトssz−57 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、「ゼオライトSSZ−57」又は単に「SSZ−57」としてここで言及する、独特の性質を有する一連の結晶質分子篩に関する。SSZ−57は、その硼珪酸塩型として得られるのが好ましいが、本発明の新規なゼオライトは、硼珪酸塩又はアルミノ珪酸塩相の両方として合成することができる。用語「硼珪酸塩」とは、硼素及び珪素の両方の酸化物を含むゼオライトを指す。用語「アルミノ珪酸塩」とは、アルミニウム及び珪素の両方の酸化物を含むゼオライトを指す。
YO2/WcOd 20-∞
M2/n/YO2 0.01-0.03
Q/YO2 0.02-0.05
式中、Yは珪素、ゲルマニウム、又はそれらの混合物であり;Wは硼素、又は硼素及びアルミニウム、ガリウム、インジウム、チタン、又はそれらの混合物の組合せであり;Mはアルカリ金属陽イオン、アルカリ土類金属陽イオン、又はそれらの混合物であり;nはMの原子価(即ち、1又は2)であり;cは1又は2であり;dは、cが1(即ち、Wが四価)の時、2であり、又はdは、cが2の時、3又は5であり(即ち、dは、Wが三価の時3であるか、又はWが五価の時5であり);Qは、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオン、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオン、又はN−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムである。
(a) 反応領域に低分子量炭化水素含有ガスを導入し、前記ガスを前記領域中で、低分子量炭化水素を高分子量炭化水素へ転化することができる触媒及び金属又は金属化合物とC2+炭化水素合成条件下で接触させ、そして
(b) 前記反応領域から高分子量炭化水素含有流を取り出す、
工程からなる製造方法が与えられる。
本発明は、ここで「ゼオライトSSZ−57」又は単に「SSZ−57」と命名された結晶質系ゼオライトに関する。
表A
反応混合物
典型的範囲 好ましい範囲
YO2/WaOb 20-∞ 35-90
OH−/YO2 0.1-0.50 0.2-0.3
Q/YO2 0.05-0.5 0.1-0.2
M2/n/YO2 0.02-0.4 0.1-0.25
H2O/YO2 25-80 30-50
ここでY、W、Q、M、及びnは上で定義した通りであり、aは1又は2であり、bは、aが1(即ち、Wが四価)の時、2であり、bは、aが2(即ち、Wが三価)の時、3である。
(a) 結晶質分子篩を形成することができる少なくとも一種類の酸化物の源、及びSSZ−57の形成に有害ではない陰イオン性対イオンの存在下でN−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオン、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオン、又はN−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムを含む水溶液を調製し、
(b) 前記水溶液をSSZ−57の結晶を形成するのに充分な条件下に維持し、そして
(c) SSZ−57の結晶を回収する、
ことからなる方法により製造する。
表B
合成したままのSSZ−57
YO2/WcOd 20-∞
M2/n/YO2 0.01-0.03
Q/YO2 0.02-0.05
ここで、Y、W、c、d、M、n、及びQは上で定義した通りである。
合成したままのSSZ−57
2θ(゜)(a) 間隔d 強度I/Io(b)
7.7+/-0.15□ 11.5 S
8.8 10.0 M
14.65 6.04 W
15.55 5.69 W
17.65 5.02 W
20.85 4.26 W
23.05 3.86 VS
24.35 3.65 M
26.6 3.35 W
30.2 2.96 W
45.1 2.10 W
(a) ±0.15
(b) 与えられたX線像は、相対強度スケールに基づいており、この場合X線像の最も強い線には100の値を付け、W(弱)は20より小さく、M(中程度)は20〜40、S(強)は40〜60、VS(非常に強)は60より大きい。
表2
合成したままのSSZ−57のデーター
2θ(゜)(a) 間隔d(Å) 強度I/Io×100
7.74 11.413 32
8.78 10.063 22
11.72 7.545 7
12.42 7.121 5
13.86 6.384 2
14.26 6.206 3
14.66 6.038 4
15.56 5.690 4
17.14 5.169 3
17.64 5.024 3
18.96 4.677 3
19.28 4.600 1
19.76 4.489 2
20.86 4.255 4
21.82 4.070 1
23.04 3.857 100
23.44 SH 3.792 5
24.32 3.657 12
25.98 3.427 3
26.62 3.346 5
27.75 3.212 1
28.96 3.081 3
29.46 3.030 2
30.22 2.955 6
31.54 2.834 1
32.36 2.764 1
34.10 2.627 2
35.40 2.534 2
35.76 2.509 2
36.18 2.481 2
36.90 2.434 1
37.64 2.388 1
43.24 2.091 1
45.12 2.008 7
45.30 SH 2.000 4
47.52 1.912 1
48.52 1.875 2
SH=肩
(a) ±0.15
表3
か焼SSZ−57
2θ(゜)(a) 間隔d(Å) 強度I/Io
7.7 11.5 VS
8.8 10.0 VS
14.7 6.02 M
15.55 5.69 W
17.65 5.02 W
20.8 4.27 W
23.10 3.85 VS
24.4 3.65 M
26.65 3.34 W
30.25 2.95 W
45.25 2.00 W
(a) ±0.15
表4
か焼SSZ−57
2θ(゜)(a) 間隔d(Å) 強度I/Io×100
7.72 11.443 100
8.78 10.063 74
11.74 7.532 2
12.43 7.115 2
13.84 6.393 3
14.24 6.215 1
14.70 6.021 17
15.56 5.690 8
17.16 5.163 1
17.66 5.018 11
19.00 4.667 2
19.32 4.591 1
19.74 4.494 2
20.82 4.263 3
23.08 3.850 91
23.48 SH 3.786 5
24.36 3.651 11
25.05 3.552 1
26.04 3.419 4
26.66 3.341 6
29.00 3.076 3
29.52 3.023 2
30.26 2.951 7
31.56 2.833 1
31.90 2.803 1
34.20 2.620 2
35.46 2.529 1
35.84 2.503 2
36.28 2.474 1
36.96 2.430 1
37.76 2.380 1
43.97 2.058 1
45.26 2.002 16
46.22 1.962 1
47.58 1.910 1
48.60 1.872 1
SH=肩
(a) ±0.15
SSZ−57ゼオライトは炭化水素転化反応で有用である。炭化水素転化反応は、炭素含有化合物を異なった炭素含有化合物へ変化させる化学的触媒方法である。SSZ−57が有用になると予想される炭化水素転化反応の例には、水素化分解、脱蝋、接触分解、オレフィン及び芳香族形成反応が含まれる。それら触媒は、n−パラフィン及びナフテンの異性化、イソブチレン及びブテン−1のようなオレフィン系又はアセチレン系化合物の重合及びオリゴマー化、改質、ポリアルキル置換芳香族(例えば、m−キシレン)の異性化、及びベンゼン、キシレン、及び高級メチルベンゼン類の混合物を与える芳香族(例えば、トルエン)の不均化、及び酸化反応のような他の石油改質及び炭化水素転化反応に有用であるとも予想されている。種々のナフタレン誘導体を製造するための再配列反応、及び低分子量炭化水素から高分子量炭化水素の形成(例えば、メタン高級化)も含まれる。SSZ−57触媒は高い選択性をもち、炭化水素転化条件で全生成物に対し大きな割合の希望の生成物を与えることができる。
好ましくは主に水素型のSSZ−57及び水素化促進剤を含む触媒を用いて、重油残留物供給原料、環式原料、及び他の水素化分解供給原料は、前記米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書に記載されている工程条件及び触媒成分を用いて水素化分解することができる。
好ましくは主に水素型のSSZ−57は、直鎖パラフィンを選択的に除去することにより炭化水素質供給物を脱蝋するのに用いることができる。典型的には、ワックス状供給物を異性化脱蝋条件でSSZ−57と接触させると、脱蝋された生成物の粘度指数が改良される(ワックス状供給物と比較して)。
SSZ−57は軽質直留ナフサ及び同様な混合物を高度に芳香性の混合物へ転化するのに用いることができる。例えば、直鎖及び僅かに分岐した鎖の炭化水素、好ましくは約40℃より高く、約200℃よりは低い沸点範囲を有するものを、実質的に一層大きなオクタン価の芳香族含有量を有する生成物へ、その炭化水素供給物とSSZ−57含有触媒とを接触させることにより転化することができる。SSZ−57含有触媒を用いて、一層重質の供給物をBTX又は価値のあるナフタレン誘導体へ転化することもできる。
炭化水素分解原料は、好ましくは主に水素型のSSZ−57を用い、水素を入れずに接触分解することができる。
本発明の触媒は、C4〜C7炭化水素の異性化に対し高度に活性で、高度の選択性を有する。活性度とは、高度に分岐したパラフィンに熱力学的に都合がよいような比較的低い温度で触媒が働くことができることを意味する。従って、その触媒は高オクタン価生成物を生ずることができる。選択性が高いとは、触媒を高オクタン価で操作した時、比較的大きな液体収率を達成することができることを意味する。
SSZ−57は、芳香族炭化水素のアルキル化又はアルキル交換のための方法で用いることができる。その方法は、芳香族炭化水素をC2〜C16オレフィンアルキル化剤又はポリアルキル芳香族炭化水素アルキル交換剤と、少なくとも部分的に液相の条件で、SSZ−57を含む触媒の存在下で接触させることからなる。
SSZ−57は、軽いガス状C2〜C6パラフィンを芳香族化合物を含めた一層分子量の大きな炭化水素へ転化するのに用いることができる。ゼオライトは触媒金属又は金属酸化物を含むのが好ましく、その場合その金属は周期表第IB、IIB、VIII、又はIIIA族からなる群から選択される。好ましくは、金属は、ガリウム、ニオブ、インジウム、又は亜鉛で、約0.05〜5重量%の範囲にある。
SSZ−57は、C8芳香族供給物中の一種類以上のキシレン異性体を異性化して、平衡値に近い比率でオルト−、メタ−、及びパラ−キシレンを得る方法でも有用である。特にキシレン異性化は、パラ−キシレンを製造する別の方法に関連して用いられる。例えば、混合C8芳香族流中のパラ−キシレンの一部分を結晶化及び遠心分離により回収することができる。結晶化器からの母液を、次にキシレン異性化条件下で反応させ、オルト−、メタ−、及びパラ−キシレンを平衡比に近い所まで回復させる。同時に、母液中のエチルベンゼンの一部分を、キシレン又は濾過により容易に分離される生成物へ転化する。アイソメレート(isomerate)を新しい供給物と混合し、その一緒にした流れを蒸留して重質及び軽質副生成物を除去する。得られたC8芳香族流を、次に結晶化器へ送り、その工程を繰り返す。
SSZ−57は、約2〜21、好ましくは2〜5個の炭素原子を有する直鎖及び分岐鎖オレフィンをオリゴマー化するのにも用いることができると考えられている。その方法の生成物であるオリゴマーは、燃料、即ちガソリン又はガソリン混合用原料と、化学物質の両方に有用な重質オレフィンに対する媒体である。
SSZ−57は、1〜10個の炭素原子を有する低級脂肪族アルコールを、混合脂肪族及び芳香族炭化水素からなるガソリン沸点炭化水素生成物へ縮合するのに用いることができる。バター(Butter)その他による1975年7月8日に公告された米国特許第3,894,107号明細書(この特許は参考のため全体的にここに入れてある)に記載の方法は、この方法で用いられる工程条件を述べている。
低分子量炭化水素と、SSZ−57及び低分子量炭化水素を高分子量炭化水素へ転化することができる金属又は金属化合物を含む触媒とを接触させることにより、低分子量炭化水素から高分子量炭化水素を形成することができる。そのような反応の例には、メタンから、エチレン又はベンゼン又はそれらの両方のようなC2+炭化水素への転化が含まれる。有用な金属及び金属化合物の例には、ランタニド及び/又はアクチニド金属又は金属化合物が含まれる。
硼素−SSZ−57の合成
23ccのテフロン(登録商標)ライナー(Teflon liner)に、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液4.8g(3mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.2g(NaOH、1.2mM)及び6gの脱イオン水を導入した。この混合物に、0.06gの硼酸ナトリウム十水和物(0.157mMのNa2B4O7・10H2O;約0.315mMのB2O3)を添加し、完全に溶解するまで撹拌した。この溶液に、0.9gのキャブオシル(CABOSIL)M−5、ヒュームドSiO2(約14.7mMのSiO2)を添加し、混合物を完全に撹拌した。得られたゲルの蓋を取り、パール(Parr)ボンベ鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら160℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、6日の間隔で走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶形成を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で18日間加熱した後完了した。結晶化が完了すると、出発反応ゲルは透明液相と、底に沈降した固体(粉末)とからなる混合物に変化した。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過した。収集した固体を水で完全に洗浄し、次にアセトン(10ml)で濯ぎ、全ての有機残留物を除去した。固体を一晩空気乾燥し、次に炉中で120℃で1時間乾燥した。この反応により非常に細かい粉末0.8gを生じた。SEMは、唯一種類の結晶相の存在を示していた。その粉末のX線分析は、その物質がSSZ−57であることを示していた。
表5
2θ(a) 間隔d(Å) 強度I/Io×100
7.74 11.413 32
8.78 10.063 22
11.72 7.545 7
12.42 7.121 5
13.86 6.384 2
14.26 6.206 3
14.66 6.038 4
15.56 5.690 4
17.14 5.169 3
17.64 5.024 3
18.96 4.677 3
19.28 4.600 1
19.76 4.489 2
20.86 4.255 4
21.82 4.070 1
23.04 3.857 100
23.44 SH 3.792 5
24.32 3.657 12
25.98 3.427 3
26.62 3.346 5
27.75 3.212 1
28.96 3.081 3
29.46 3.030 2
30.22 2.955 6
31.54 2.834 1
32.36 2.764 1
34.10 2.627 2
35.40 2.534 2
35.76 2.509 2
36.18 2.481 2
36.90 2.434 1
37.64 2.388 1
43.24 2.091 1
45.12 2.008 7
45.30 SH 2.000 4
47.52 1.912 1
48.52 1.875 2
SH=肩
(a) ±0.15
SiO 2 /B 2 O 3 比を変化させたSSZ−57の合成
SiO 2 /B 2 O 3 SiO 2 /Na 日 観察された生成物
∞(全てシリカ) 12.25 15 SSZ−57
280 11.74 15 SSZ−57
140 11.26 15 SSZ−57
93.6 10.83 18 SSZ−57
70 10.42 18 SSZ−57
56 10.05 18 SSZ−57
46.3 9.7 18 SSZ−57
40 9.38 18 SSZ−57
35 9.07 18 SSZ−57
31 8.8 18 SSZ−57
28 8.52 18 SSZ−57
25.5 8.27 18 SSZ−57
23.3 8.03 18 SSZ−57
21.55 7.81 21 SSZ−57及び微量の層状物
18.67 7.4 21 SSZ−57及び微量の層状物
硼素−SSZ−57の種子添加合成
23ccのテフロン(登録商標)ライナーに、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液4.8g(3mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.2g(NaOH、1.2mM)及び6gの脱イオン水を導入した。この混合物に、0.06gの硼酸ナトリウム十水和物(0.157mMのNa2B4O7・10H2O;〜0.315mMのB2O3)を添加し、完全に溶解するまで撹拌した。この溶液に、0.9gのキャブオシルM−5(〜14.7mMのSiO2)及び0.04gのSSZ−57(例1の生成物)を添加し、混合物を完全に撹拌した。得られたゲルの蓋を取り、パールボンベ鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら160℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、2日の間隔で走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶形成を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で6日間加熱した後完了した。結晶化が完了すると、出発反応ゲルは透明液相と、底に沈降した固体(粉末)とからなる混合物に変化した。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過した。収集した固体を水で完全に洗浄し、次にアセトン(10ml)で濯ぎ、全ての有機残留物を除去した。固体を一晩空気乾燥し、次に炉中で120℃で1時間乾燥した。この反応により非常に細かい粉末0.86gを生じた。SEMは、唯一種類の結晶相の存在を示していた。生成物の粉末のX線回折像は、その物質が例1の生成物と同じであることを示していた。
アルミニウム−SSZ−57の合成(アルミニウム源としてLZ−Y52を使用)
23ccのテフロン(登録商標)ライナーに、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液3.6g(2.25mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.5g(NaOH、1.5mM)及び2.3gの脱イオン水を導入した。この溶液に、0.26gのナトリウム−Yゼオライト〔ユニオン・カーバイド(Union Carbide)LZ−Y52:SiO2/Al2O3=5〕及び0.80gのキャブオシルM−5、ヒュームドSiO2(約13mMのSiO2)を順次添加した。混合物を完全に撹拌し、得られたゲルの蓋を取り、パールボンベ鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら160℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、6日の間隔で走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶形成を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で6日間加熱した後完了した。完了した反応混合物は、テフロン(登録商標)ライナーの底に沈降した微細な白色固体を有する無色の液体のように見えた。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過し、得られた白色固体を水で充分洗浄し、次に少量のアセトンで濯ぎ、一晩空気乾燥した。得られた固体を、更に120℃の炉で1時間乾燥した。この反応により、生成物の粉末X線分析により示して0.82gのSSZ−57及び微量の出発反応物LZ−Y52ゼオライトを生じた。
SiO 2 /Al 2 O 3 比を変化させたSSZ−57の合成
SiO 2 /Al 2 O 3 SiO 2 /Na 日 観察された生成物
∞(全てシリカ) 8.7 18 SSZ−57及び微量の層状物
317 8.4 12 SSZ−57
158.5 8.1 12 SSZ−57
107.5 7.78 12 SSZ−57
82.5 7.5 12 SSZ−57
66.9 7.3 12 SSZ−57
56.5 7.1 12 SSZ−57
49 6.9 12 SSZ-57,微量LZ−Y52
43.5 6.7 12 SSZ-57,微量LZ−Y52
39 6.6 12 SSZ-57,微量LZ−Y52
35.8 6.4 12 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
33 6.26 12 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
30.8 6.16 12 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
26.3 5.85 18 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
23.8 5.66 18 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
20 5.32 18 SSZ-57(大部分),微量LZ−Y52(少量)
Al−SSZ−57の合成(アルミニウム源としてレヘイス(Reheis)F−2000を使用)
23ccのテフロン(登録商標)ライナーに、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液3.6g(2.25mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.5g(NaOH、1.5mM)及び6.8gの脱イオン水を導入した。この溶液に、0.032gのレヘイスF−2000(0.164mMのAl2O3;0.195gのレヘイスF−2000=1mMのAl2O3)を添加し、完全に溶解するまで撹拌した。次に0.90gのキャブオシルM−5、ヒュームドSiO2(約14.7mMのSiO2)を混合物に添加し、得られたゲルの蓋を取り、パールボンベ鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら170℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、6日の間隔で走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶化を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で18日間加熱した後完了した。完了した反応混合物は、テフロン(登録商標)ライナーの底に沈降した微細な白色固体を有する無色の液体のように見えた。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過し、得られた白色固体を水で充分洗浄し、次に少量のアセトンで濯ぎ、一晩空気乾燥した。次に固体を、更に120℃の炉で1時間乾燥した。この反応により、生成物の粉末X線分析により示して0.85gのSSZ−57を生じた。
Al−SSZ−57の合成(アルミニウム源としてレヘイスF−2000を使用)
23ccのテフロン(登録商標)ライナーに、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液3.6g(2.25mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.5g(NaOH、1.5mM)及び6.8gの脱イオン水を導入した。この溶液に、0.032gのレヘイスF−2000(0.164mMのAl2O3;0.195gのレヘイスF−2000=1mMのAl2O3)を添加し、完全に溶解するまで撹拌した。次に0.90gのキャブオシルM−5(〜14.7mMのSiO2)及び0.04gのSSZ−57(例4の生成物)を混合物に添加した。得られたゲルを完全に撹拌し、蓋を取り、パール鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら170℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶化を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で5日間加熱した後完了した。完了した反応混合物は、テフロン(登録商標)ライナーの底に沈降した微細な白色固体を有する無色の液体のように見えた。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過し、得られた白色固体を水で充分洗浄し、次に少量のアセトンで濯ぎ、一晩空気乾燥した。次に固体を、更に120℃の炉で1時間乾燥した。この反応により、生成物の粉末X線分析により示して0.9gのSSZ−57を生じた。
全シリカSSZ−57の合成
23ccのテフロン(登録商標)ライナーに、水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの0.625M水溶液4.8g(3mMのテンプレート)、NaOHの1M水溶液1.2g(NaOH、1.2mM)及び6gの脱イオン水を導入した。次に、この溶液に0.9gのキャブオシルM−5、ヒュームドSiO2(約14.7mMのSiO2)を添加し、混合物を完全に撹拌した。得られたゲルの蓋を取り、パールボンベ鋼反応器中へ入れ、炉中で43rpmで回転させながら160℃に加熱した。反応は、ゲルのpHを調べ、6日の間隔で走査電子顕微鏡(SEM)を用いて結晶形成を探すことにより監視した。反応は、上に記載の条件で18日間加熱した後完了した。結晶化が完了すると、出発反応ゲルは透明液相と、底に沈降した固体(粉末)とからなる混合物に変化した。混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過した。収集した固体を水で完全に洗浄し、次にアセトン(10ml)で濯ぎ、全ての有機残留物を除去した。固体を一晩空気乾燥し、次に炉中で120℃で1時間乾燥した。この反応により非常に細かい粉末0.86gを生じた。SEMは、唯一種類の結晶相の存在を示していた。粉末のX線分析は、その物質が、上記例1、2、3、4、及び5の生成物(SSZ−57)と同じであることを示していた。
テンプレート剤、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオンの合成
下に示す方式に記載した反応順序を用い、構造指定剤(SDA)を合成した。3000mlの三口フラスコに、100g(1.4モル)のピロリジン、50gのシクロヘキサノン(0.51モル)、及び1000mlの無水ヘキサンを導入した。得られた溶液に122g(1.022モル)の無水硫酸マグネシウムを添加し、混合物を機械的に撹拌し、96時間還流加熱した(反応はNMR分析で監視した)。反応混合物をフリットガラス漏斗に通して濾過した。濾液を回転蒸発器で減圧で濃縮し、透明な(黄色着色)油状物質75gを得た。1H−NMR及び13C−NMRスペクトルは、希望の生成物、1−(1−ピロリジノ)シクロヘキセンとして許容できるものであった。N−シクロヘキシルピロリジンを与える1−(1−ピロリジノ)シクロヘキセンの飽和は、エタノール中、55psiの水素ガス圧力で活性炭に10%のPdを付着させたものを存在させて水素化により定量的収率で達成された。
600mlの無水メタノール中に50g(0.326モル)のN−シクロヘキシルピロリジンを入れた溶液に、120g(0.652モル)の沃化ブチルを添加した。反応を室温で48時間機械的に撹拌した。次に更に等量の沃化ブチル及び1当量(33.7g、0.326モル)の炭酸水素カリウムを添加し、反応を還流温度で72時間撹拌した。反応混合物を回転蒸発器で減圧で濃縮し、灰色がかった白色の固体物質を得た。それら固体を数回クロロホルムで濯ぎ、濯ぐ度毎に濾過した。全てのクロロホルム濯ぎ物を一緒にし、濃縮して白色粉末を与えた。そのNMRデーターは、希望の第四級アンモニウム沃化物塩として許容できるものであった。反応は95g(収率86%)の生成物を与えた。その沃化物塩を、再結晶化により精製した。これは、アセトンに完全にその沃化物塩を溶解し、次にそのアセトン溶液にエチルエーテルを添加して沈澱させることにより行なった。この手順により、生成物(沃化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウム)として非常に明瞭な1H及び13C−NMRスペクトルを示す白色粉末87gを得た。
500ml体積のプラスチック瓶中で、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウム沃化物塩(85g、0.25モル)を300mlの水中に溶解した。この溶液に300gのイオン交換樹脂−OH〔バイオ・ラド(BIO RAD)(登録商標名)AH1−X8〕を添加し、混合物を室温で一晩撹拌した。混合物を濾過し、固体を更に85mlの水で濯いだ。最初の濾液及び濯ぎ物を一緒にし、少量を0.1NのHClで滴定し、溶液中に0.24モルの水酸化物(0.24モルの水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウム)が存在することを示していた。上に記載の合成手順を下に描く。
SSZ−57のか焼
例1からの物質を次のやり方でか焼した。マッフル炉中でその物質の薄い床を室温から120℃へ1℃/分の速度で加熱し、120℃で3時間保持した。次に温度を同じ速度で540℃へ上昇し、この温度で5時間保持した後、それを594℃へ上昇させ、そこで更に5時間保持した。空気の僅かな漏れを含む窒素流を、加熱中、20標準ft3/分の速度でゼオライト上に通した。生成物のX線回折データーを、下の表8に示す。表8は、か焼物質のXRDデーターを示している。
か焼SSZ−57
2θ(゜)(a) 間隔d(Å) 強度I/Io×100
7.72 11.443 100
8.78 10.063 74
11.74 7.532 2
12.43 7.115 2
13.84 6.393 3
14.24 6.215 1
14.70 6.021 17
15.56 5.690 8
17.16 5.163 1
17.66 5.018 11
19.00 4.667 2
19.32 4.591 1
19.74 4.494 2
20.82 4.263 3
23.08 3.850 91
23.48 SH 3.786 5
24.36 3.651 11
25.05 3.552 1
26.04 3.419 4
26.66 3.341 6
29.00 3.076 3
29.52 3.023 2
30.26 2.951 7
31.56 2.833 1
31.90 2.803 1
34.20 2.620 2
35.46 2.529 1
35.84 2.503 2
36.28 2.474 1
36.96 2.430 1
37.76 2.380 1
43.97 2.058 1
45.26 2.002 16
46.22 1.962 1
47.58 1.910 1
48.60 1.872 1
SH=肩
(a) ±0.15
NH 4 交換
か焼SSZ−57物質(例8で製造したもの)のイオン交換をNH4NO3を用いて行い、ゼオライトをそのNa+型からNH4 +型へ転化し、最終的にH+型に転化した。典型的には、ゼオライトと同じ量のNH4NO3を25−50:1の水対ゼオライトの比で水中に入れ、スラリーにした。交換溶液を95℃に2時間加熱し、次に濾過した。この手順を3回まで繰り返すことができる。最終的交換の後で、ゼオライトを水で数回洗浄し、乾燥した。次にこのNH4 +型のSSZ−57を(例9に記載したようにして)540℃までか焼することによりH+型に転化することができた。
N 2 微細孔体積
例8及び9のように処理した後の例1の生成物のH+型のものを、吸着剤としてN2を用い、BET法により比表面積及び微細孔体積分析にかけた。ゼオライト物質の比表面積は52m2/gであり、微細孔体積は0.17cc/gであり、全細孔体積は0.2cc/gであり、BET比表面積は415m2/gであった。
束縛指数(constraint index)の決定
例5のゼオライトの水素型のもの(例8及び9による処理後)を、2〜3Kpsiでペレット化し、粉砕し、20〜40メッシュにし、次に0.50gより多くのものを約540℃で空気中で4時間か焼し、デシケーター中で冷却した。0.50gを3/8inステンレス鋼管中に詰め、そのゼオライト床の両側にアランダムを詰めた。リンドバーグ(Lindburg)炉を用いてその反応管を加熱した。ヘリウムを10cc/分及び大気圧で反応管中に導入した。反応器を約315℃に加熱し、n−ヘキサン及び3−メチルペンタンの50/50(w/w)供給物を8μl/分の速度で反応器中に導入した。供給物の送入は、ブラウンリー(Brownlee)ポンプにより行なった。10分の供給物導入後にガスクロマトグラフへの直接の試料採取を始めた。束縛指数値を当分野で知られている方法を用いてガスクロマトグラフデーターから計算し、315℃で10分間の流通で1.05であることが判明した。供給物転化率は82%より大きかった。データーは、大きな触媒活性度を有する中間的気孔のゼオライトであることを示唆していた。
n−ヘキサデカンの水素化分解
例5で製造したSSZ−57の試料を、例8及び9のように処理した。次に、試料を水中に入れてスラリーにし、スラリーのpHを希釈水酸化アンモニウムで〜10のpHに調節した。そのスラリーに、Pd(NH3)4(NO3)2の溶液を、ゼオライト試料の乾燥重量に関して0.5重量%のPdを与える濃度で添加した。このスラリーを100℃で48時間撹拌した。冷却後スラリーをガラスフリットに通して濾過し、脱イオン水で洗浄し、100℃で乾燥した。次にその触媒を空気中で900°Fまでゆっくりか焼し、そこに3時間保持した。
n−ヘキサデカン水素化分解試験データー
温度 488゜F 540゜F
流通時間 26.6-30 72.1-72.6
WHSV 1.55 1.55
psig 1200 1200
滴定 なし 有り
n−16、転化率、% 82.1 86.2
水素化分解転化率、% 57.6 49.5
異性化選択性、% 28.3 41.8
分解選択性、% 71.7 58.2
C4−、% 8.3 6
C5/C4、% 12.8 8.8
C5+C6/C5、% 31.6 21.6
DMB/MP 0 0
DMB/nC6 0 0
C4−C13、i/n 0.8 1.13
Claims (69)
- 酸化珪素、酸化ゲルマニウム、及びそれらの混合物から選択された酸化物対酸化硼素、又は酸化硼素及び酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化チタン、及びそれらの混合物の組合せのモル比が約20より大きく、か焼後、表3のX線回折線を有するゼオライト。
- 酸化物が酸化珪素及び酸化硼素からなる、請求項1に記載のゼオライト。
- 酸化物が酸化珪素及び酸化アルミニウムからなる、請求項1に記載のゼオライト。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項1に記載のゼオライト。
- ゼオライトが実質的に酸性を持たない、請求項1に記載のゼオライト。
- 合成したままで無水状態で、モル比で表して次の組成:
YO2/WcOd 20- ∞
M2/n/YO2 0.01-0.03
Q/YO2 0.02-0.05
〔式中、Yは、珪素、ゲルマニウム、又はそれらの混合物であり;Wは、硼素、又は硼素及びアルミニウム、ガリウム、インジウム、チタン、又はそれらの混合物の組合せであり;cは1又は2であり;dは、cが1の時2であるか、又はdは、cが2の時3又は5であり;Mはアルカリ金属陽イオン、アルカリ土類金属陽イオン、又はそれらの混合物であり;nはMの原子価であり;Qは、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオン、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオン、又はN−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムカチオンである。〕
を有するゼオライト。 - Wが硼素であり、Yが珪素である、請求項5に記載のゼオライト。
- Yが珪素であり、Wがアルミニウムある、請求項5に記載のゼオライト。
- 酸化珪素、酸化ゲルマニウム、及びそれらの混合物から選択された酸化物対酸化硼素、又は酸化硼素及び酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化チタン、及びそれらの混合物の組合せを含有する結晶質物質を製造する方法において、前記酸化物の原料と、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオン、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオン、又はN−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムカチオンからなるテンプレート剤とを、結晶化条件下で接触させることからなる、結晶質物質製造方法。
- 結晶質物質が、か焼後、表3のX線回折線を有する、請求項9に記載の方法。
- テンプレート剤が、N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムカチオンである、請求項9に記載の方法。
- テンプレート剤が、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオンである、請求項9に記載の方法。
- テンプレート剤が、N−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムカチオンである、請求項9に記載の方法。
- 炭化水素質供給物と、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、及びそれらの混合物から選択された酸化物対酸化硼素、及び酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、又はそれらの混合物のモル比が約20より大きく、か焼後、表3のX線回折線を有するゼオライトを含む触媒とを、炭化水素転化条件で接触させることからなる、炭化水素転化方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが実質的に酸性を持たない、請求項14に記載の方法。
- 炭化水素質供給原料と触媒とを、水素化分解条件下で接触させることからなる水素化分解方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項17に記載の方法。
- 炭化水素供給原料と触媒とを、脱蝋条件下で接触させることからなる脱蝋方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項19に記載の方法。
- ワックス状炭化水素供給物と触媒とを、異性化脱蝋条件下で接触させることからなるワックス状炭化水素供給物の脱蝋生成物の粘度指数を改良する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項21に記載の方法。
- C20+オレフィン供給物から、そのオレフィン供給物を触媒上で異性化条件下で異性化することによりC20+潤滑油を製造する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項23に記載の方法。
- 触媒が、更に少なくとも一種類の第VIII族金属を含む、請求項24に記載の方法。
- 約350°Fより高い沸点を持ち、直鎖及び僅かに分岐した鎖の炭化水素を含む炭化水素油供給原料を、添加水素ガスの存在下で約15〜3000psiの水素圧力で、脱蝋条件下で触媒と接触させることからなる、前記炭化水素油供給原料を接触脱蝋する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項26に記載の方法。
- 触媒が、更に少なくとも一種類の第VIII族金属を含む、請求項26に記載の方法。
- 触媒が、ゼオライト及び少なくとも一種類の第VIII族金属を含む第一層と、前記第一層のゼオライトよりも形態選択性であるアルミノ珪酸塩ゼオライトを含む第二層とからなる層状触媒からなる、請求項26に記載の方法。
- 水素化分解領域で炭化水素質供給原料を水素化分解して、水素化分解した油からなる流出物を得、そして
前記水素化分解した油からなる流出物を、少なくとも約400°Fの温度及び約15psig〜約3000psigの圧力で、添加水素の存在下で触媒で接触脱蝋する、
ことからなる潤滑油製造方法である、請求項14に記載の方法。 - ゼオライトが主に水素型になっている、請求項30に記載の方法。
- 触媒が、更に少なくとも一種類の第VIII族金属を含む、請求項30に記載の方法。
- ラフィネートを添加水素の存在下で、異性化脱蝋条件下で触媒と接触させることからなる、ラフィネートを異性化脱蝋する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項33に記載の方法。
- 触媒が、更に少なくとも一種類の第VIII族金属を含む、請求項33に記載の方法。
- ラフィネートがブライトストックである、請求項33に記載の方法。
- 約40℃より高く、約200℃より低い沸点範囲を有する直鎖及び僅かに分岐した炭化水素からなる炭化水素質供給原料を、芳香族転化条件で、触媒と接触させることからなる、芳香族含有量が増大した生成物を生成させる、炭化水素供給原料のオクタン価を増大する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが実質的に酸性を持たない、請求項37に記載の方法。
- ゼオライトが、第VIII族金属成分を含む、請求項37に記載の方法。
- 炭化水素供給原料を反応領域で添加水素を入れずに接触分解条件下で、触媒と接触させることからなる接触分解法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項40に記載の方法。
- 触媒が、更に大気孔結晶質分解成分を含む、請求項40に記載の方法。
- 直鎖及び僅かに分岐したC4〜C7炭化水素を含む供給物と触媒とを異性化条件下で接触させることからなる、C4〜C7炭化水素を異性化するための異性化法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項43に記載の方法。
- ゼオライトに、少なくとも一種類の第VIII族金属が含浸されている、請求項43に記載の方法。
- 触媒が、第VIII族金属を含浸させた後、上昇させた温度で水蒸気/空気混合物中でか焼されている、請求項43に記載の方法。
- 第VIII族金属が白金である、請求項45に記載の方法。
- アルキル化条件で、少なくともモル過剰の芳香族炭化水素と、C2〜C20オレフィンとを、少なくとも部分的に液相の条件下で、触媒の存在下で接触させることからなる芳香族炭化水素をアルキル化する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項48に記載の方法。
- オレフィンがC2〜C4オレフィンである、請求項48に記載の方法。
- 芳香族炭化水素とオレフィンが、夫々約4:1〜約20:1のモル比で存在する、請求項50に記載の方法。
- 芳香族炭化水素を、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、ナフタレン、ナフタレン誘導体、ジメチルナフタレン、又はそれらの混合物からなる群から選択する、請求項50に記載の方法。
- アルキル交換条件で、芳香族炭化水素と、ポリアルキル芳香族炭化水素とを、少なくとも部分的に液相の条件下で、触媒の存在下で接触させることからなる、芳香族炭化水素をアルキル交換する方法である、請求項14に記載の方法。
- ゼオライトが主に水素型になっている、請求項53に記載の方法。
- 芳香族炭化水素及びポリアルキル芳香族炭化水素が、夫々約1:1〜約25:1のモル比で存在する、請求項53に記載の方法。
- 芳香族炭化水素を、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、又はそれらの混合物からなる群から選択する、請求項53に記載の方法。
- ポリアルキル芳香族炭化水素がジアルキルベンゼンである、請求項53に記載の方法。
- パラフィンと、ゼオライト及びガリウム、亜鉛、又はガリウム又は亜鉛の化合物からなる触媒とを、パラフィンを芳香族に転化する条件下で接触させることからなる、パラフィンを芳香族へ転化する方法である、請求項14に記載の方法。
- オレフィンと、触媒とを、オレフィンの異性化を起こす条件下で接触させることからなるオレフィンの異性化方法である、請求項14に記載の方法。
- キシレン異性体又はキシレン異性体とエチルベンゼンとの混合物の芳香族C8流からなる異性化供給物を異性化し、オルト−、メタ−、及びパラ−キシレンの平衡に一層近い比率が得られる異性化方法において、前記供給物を異性化条件下で触媒と接触させることからなる異性化方法である、請求項14に記載の方法。
- オレフィン供給物を、オリゴマー化条件で触媒と接触させることからなる、オレフィンをオリゴマー化する方法である、請求項14に記載の方法。
- 酸化珪素、酸化ゲルマニウム、及びそれらの混合物から選択された酸化物対酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、又はそれらの混合物のモル比が約20より大きく、か焼後、表3のX線回折線を有するゼオライトを含む触媒と、低級アルコール又は他の酸素化炭化水素とを液体生成物を生成させる条件下で接触させることからなる、低級アルコール及び他の酸素化炭化水素を転化する方法。
- 低分子量炭化水素から高分子量炭化水素を製造する方法で、
(a) 反応領域へ低分子量炭化水素含有ガスを導入し、前記ガスを前記領域中でC2+炭化水素合成条件下で、触媒及び低分子量炭化水素を高分子量炭化水素へ転化することができる金属又は金属化合物と接触させ、そして
(b) 前記反応領域から高分子量炭化水素含有流を取り出す、
工程を有する方法である、請求項14に記載の方法。 - 金属又は金属化合物が、ランタニド又はアクチニド金属又は金属化合物からなる、請求項63に記載の方法。
- 低分子量炭化水素がメタンである、請求項63に記載の方法。
- ガス流とゼオライトとを接触させることからなる、酸素の存在下でガス流中に含まれた窒素酸化物を還元する方法において、改良が、ゼオライトとして、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、及びそれらの混合物から選択された酸化物対酸化硼素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、又はそれらの混合物のモル比が約20より大きく、か焼後、表3のX線回折線を有するゼオライトを用いることからなる還元法。
- ゼオライトが、窒素酸化物の還元に対し触媒作用を及ぼすことができる金属又は金属イオンを含む、請求項66に記載の方法。
- 金属が、銅、コバルト、又はそれらの混合物である、請求項67に記載の方法。
- ガス流が、内燃機関の排気ガス流である、請求項67に記載の方法。
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