JP2005515139A - ゼオライトssz−57 - Google Patents

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Abstract

本発明は、新規な結晶質ゼオライトSSZ−57に関する。本発明は、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を構造指定剤として用いることにより製造された結晶質ゼオライト及び触媒にSSZ−57を用いた方法にも関する。

Description

本発明は、新規な結晶質ゼオライトSSZ−57、及びN−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウカチオン、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウカチオン、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をテンプレート剤として用い、SSZ−57を製造する方法に関する。
結晶質分子篩及びゼオライトは、それらの触媒性と同様、それらの独特の篩特性のために、炭化水素転化、ガス乾燥、及び分離のような用途で特に有用である。多くの異なった結晶質分子篩が開示されてきているが、ガス分離及び乾燥、炭化水素及び化学的転化、及び他の用途にとって望ましい性質を有する新規なゼオライトが依然として必要とされている。新規なゼオライトは、これらの方法で向上した選択性を与える或る新規な内部気孔構造を持っていることがある。
結晶質アルミノ珪酸塩は、アルカリ又はアルカリ土類金属酸化物、シリカ、及びアルミナを含む水性反応混合物から通常製造されている。結晶質硼珪酸塩は、硼素がアルミニウムの代わりに用いられている点を除き、通常同様な反応条件下で製造されている。合成条件及び反応混合物の組成を変えることにより、異なったゼオライトを屡々形成することができる。
発明の要旨
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。
本発明に従い、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、又はそれらの混合物の組合せに対するモル比が約20より大きく、か焼後、下の表3のX線回折線を有するゼオライトが与えられる。
本発明は、更に、合成したままの無水状態で、モル比で表して次のような組成を有するそのようなゼオライトも与える:
YO2/W 20-∞
2/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。
本発明に従い、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、又はそれらの混合物の組合せに対するモル比が約20より大きなゼオライトを約200℃〜約1100℃の温度で熱処理することにより製造されたゼオライトも与えられ、このようにして製造されたゼオライトは、下の表3のX線回折線を有する。本発明は、主に水素型になっているこのように製造されたゼオライトも包含し、その水素型は、酸又はアンモニウム塩溶液でイオン交換し、次に第二のか焼を行うことにより製造される。
本発明に従い、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、及び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、又はそれらの混合物の組合せを含む結晶質物質の製造方法も与えられ、その方法は、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。
本発明は、炭化水素質供給物と、本発明の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を与える。そのゼオライトは、主に水素型になっていてもよい。それは実質的に酸性(acidity)を持たなくてもよい。
更に本発明により、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒と、炭化水素供給原料とを水素化分解条件で接触させることからなる水素化分解法が更に与えられる。
本発明は、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒と、炭化水素供給原料とを脱蝋条件下で接触させることからなる脱蝋方法も包含する。
本発明は、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒と、ワックス状炭化水素供給物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ための方法も包含する。
本発明は、更にC20+オレフィン供給物からC20+潤滑油を製造する方法において、少なくとも一種類の第VIII族金属及び本発明のゼオライトからなる触媒上で前記オレフィン供給物を異性化条件下で異性化することからなる潤滑油製造方法を包含する。ゼオライトは、主に水素型になっていてもよい。
本発明に従い、約350°Fより高い温度で沸騰し、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接触脱蝋する方法において、少なくとも一種類の第VIII族金属及び本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトからなる触媒と、前記炭化水素油供給原料とを添加水素ガスの存在下で約15〜3000psiの水素圧力で接触させることからなる脱蝋方法も与えられる。触媒は、少なくとも一種類の第VIII族金属及び本発明のゼオライトを含む第一層、及び前記第一層のゼオライトよりも一層形状選択性のアルミノ珪酸塩ゼオライトを含む第二層からなる層状触媒でもよい。
本発明には、水素化分解領域で炭化水素質供給原料を水素化分解し、水素化分解した油からなる流出物を得、前記水素化分解油からなる流出物を、少なくとも一種類の第VIII族金属及び本発明のゼオライトを含む触媒を用いて、少なくとも約400°Fの温度で、約15psig〜約3000psigの圧力で、添加水素ガスの存在下で接触脱蝋することからなる潤滑油製造方法も包含される。ゼオライトは主に水素型になっていてもよい。
更に本発明には、ラフィネートを異性化脱蝋する方法において、少なくとも一種類の第VIII族金属と本発明のゼオライトを含む触媒と、前記ラフィネートとを添加水素の存在下で接触することからなる異性化脱蝋方法も含まれる。ラフィネートはブライトストック(bright stock)でもよく、ゼオライトは主に水素型になっていてもよい。
本発明には、約40℃より高く、約200℃より低い沸騰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、本発明のゼオライトで、それを塩基性金属で中和することにより実質的に酸性を持たないようにしたゼオライトを含む触媒と芳香族転化条件下で接触することからなる、炭化水素供給原料のオクタン価を増大して芳香族含有量が増大した生成物を生成させる方法も含まれる。本発明では、ゼオライトが第VIII族金属成分を含む場合のそのような方法も与えられる。
本発明により、反応領域で炭化水素供給原料を、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒と接触分解条件下で添加水素を入れずに接触させることからなる接触分解法も与えられる。本発明には、触媒が更に大気孔で結晶質の分解用成分を含む場合のそのような接触分解方法も含まれる。
本発明は、更に、直鎖及び僅かに分岐したC4〜C7炭化水素を、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒と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方法を与える。ゼオライトは少なくとも一種類の第VIII族金属、好ましくは白金を含浸させてもよい。触媒は、第VIII族金属を含浸させた後、水蒸気/空気混合物中で上昇させた温度でか焼してもよい。
本発明により、C2〜C20オレフィンと、少なくとも過剰モルの芳香族炭化水素とをアルキル化条件下で少なくとも部分的に液相の条件下で、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む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も与えられる。オレフィンはC2〜C4オレフィンでもよく、芳香族炭化水素及びオレフィンは、夫々約4:1〜約20:1のモル比で存在していてもよい。芳香族炭化水素は、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、ナフタレン、ジメチルナフタレンのようなナフタレン誘導体、又はそれらの混合物からなる群から選択される。
更に本発明に従い、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、本発明のゼオライト、好ましくは主に水素型のゼオライトを含む触媒の存在下でアルキル交換条件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が与えられる。芳香族炭化水素とポリアルキル芳香族炭化水素とは、夫々約1:1〜約25:1のモル比で存在していてもよい。
芳香族炭化水素は、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され、ポリアルキル芳香族炭化水素は、ジアルキルベンゼンでもよい。
更に本発明により、パラフィンと、本発明のゼオライトを含む触媒とを、パラフィンを転化して芳香族に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が与えられ、前記触媒は、ガリウム、亜鉛、或はガリウム又は亜鉛の化合物を含む。
本発明に従い、オレフィンを、本発明のゼオライトを含む触媒と、前記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、オレフィンを異性化する方法も与えられる。
更に本発明に従い、キシレン異性体の芳香族C8流又はキシレン異性体とエチルベンゼンとの混合物からなる異性化供給物を異性化するための方法において、前記供給物を異性化条件で本発明のゼオライトを含む触媒と接触させることからなる、一層平衡に近いオルト−、メタ−、及びパラ−キシレン比が得られる異方化方法が与えられる。
本発明は、更に、オレフィン供給物をオリゴマー化条件で本発明のゼオライトを含む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を与える。
本発明は、低級アルコール又は他の酸素化炭化水素を、本発明のゼオライトを含む触媒と液体生成物を生成する条件下で接触することからなる、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も与える。
更に、本発明に従い、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において、
(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。
本発明により、ガス流中に含まれる窒素酸化物を酸素の存在下で還元するための方法で、前記ガス流とゼオライトとを接触させることからなる改良された方法において、その改良が、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と、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改良還元法が与えられる。ゼオライトは、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(例えば、コバルト、銅、又はそれらの混合物)を含んでいてもよく、化学量論的に過剰の酸素の存在下で行なってもよい。好ましい態様として、ガス流は、内燃機関の排気ガス流である。
発明の詳細な記述
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。
SSZ−57ゼオライトを製造する際、N−シクロヘキシル−N−ブチルピロリジニウムアンモニウムカチオン、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、結晶化テンプレートとして用いる。一般にSSZ−57は、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と、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、又はそれらの混合物の組合せとの活性源と、テンプレート剤とを接触することにより製造される。
SSZ−57は、下の表Aに示した組成を有する反応混合物から製造する。
表A
反応混合物
典型的範囲 好ましい範囲
YO2/Wab 20-∞ 35-90
OH−/YO2 0.1-0.50 0.2-0.3
Q/YO2 0.05-0.5 0.1-0.2
2/n/YO2 0.02-0.4 0.1-0.25
2O/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。
実際に、SSZ−57は、
(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。
従って、SSZ−57は、架橋した三次元的結晶構造を形成するように、共有酸素原子によって四面体配位状に結合した金属及び非金属の酸化物と組合された結晶質物質及びテンプレート剤からなる。金属及び非金属の酸化物は、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と、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、又はそれらの混合物の組合せとを含む。
酸化珪素の典型的な源には、珪酸塩、シリカヒドロゲル、珪酸、ヒュームドシリカ、コロイドシリカ、オルト珪酸テトラアルキル、及びシリカ水酸化物が含まれる。アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、チタン、及びインジウムと同様、硼素を、それらの珪素対応物に相当する形で添加することができる。
ゼオライト薬品原料により、硼素の源を与えてもよい。殆どの場合、そのゼオライト原料はシリカの源にもなる。脱アルミ(dealuminated)型又は脱硼素(deboronated)型のゼオライト源を、例えば、上で列挙した慣用的原料を用いて付加的珪素を添加して、シリカの原料として用いてもよい。本発明の方法のためのアルミナ源としてゼオライト薬品原料を用いることは、ナカガワによる「分子篩の製造方法」(Method of Making Molecular Sieves)と題する1993年7月6日に公告された米国特許第5,225,179号明細書(その記載は参考のためここに入れてある)に一層完全に記述されている。
典型的には、アルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、セシウム、ルビジウム、カルシウム、及びマグネシウムの水酸化物を反応混合物中に用いる。しかし、この成分は、同等の塩基度が維持される限り、省略することができる。テンプレート剤は水酸化物イオンを与えるために用いることができる。このようにして、例えば、ハロゲン化物イオンと水酸化物イオンとをイオン交換し、それによって必要なアルカリ金属水酸化物の量を減少するか、又は除外するのが有利なこともある。アルカリ金属陽イオン又はアルカリ土類金属陽イオンは、合成したままの結晶質酸化物物質の一部分とし、その中の原子価電子の帯電を釣り合わせるようにしてもよい。
反応混合物は、SSZ−57ゼオライトの結晶が形成されるまで、上昇させた温度に維持する。水熱結晶化は、通常自然発生圧力下で100℃〜200℃、好ましくは135℃〜160℃の温度で行われる。結晶化時間は、典型的には1日より長く、好ましくは約3日〜約20日間である。
ゼオライトは穏やかな撹拌・かき回しを用いて製造するのが好ましい。
水熱結晶化工程中、SSZ−57結晶を反応混合物から自然的に核生成させることができる。SSZ−57結晶を種子材料として用いることは、完全な結晶化を起こすのに必要な時間を短縮するのに有利である。更に種子添加は、望ましくない相よりもSSZ−57の核生成及び/又は形成を促進することにより、得られる生成物の純度を大きくすることができる。種子として用いる場合、SSZ−57結晶は、反応混合物に用いたシリカの重量の0.1〜10%の量で添加する。
ゼオライト結晶が形成されたならば、固体生成物を濾過のような標準的機械的分離方法により反応混合物から分離する。結晶を水洗し、次に、例えば90℃〜150℃で8〜24時間乾燥し、合成されたままのSSZ−57ゼオライト結晶を得る。乾燥工程は、大気圧でも、或は真空中でも行うことができる。
製造されたままのSSZ−57は、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、又はそれらの混合物の組合せのモル比が、約20より大きく、下の表IのX線回折線を有する。更に、合成されたままのSSZ−57は、無水状態で、モル比で表して下の表Bに示す組成を有する:
表B
合成したままのSSZ−57
YO2/W 20-∞
2/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。
SSZ−57は、本質的にアルミニウムを含まない、即ち、∞に近づいて行くシリカ対アルミナモル比を有するように作ることができる。シリカ対アルミナモル比を増大する方法は、標準的酸浸出又はキレート処理を用いることによる。しかし、本質的にアルミニウムを含まないSSZ−57は、本質的にアルミニウムを含まない珪素及び硼素源を用いて直接合成することができる。SSZ−57は、一般に硼珪酸塩として直接製造される。
低いシリカ対アルミナ比は、アルミニウムを結晶の骨組み中へ挿入する方法を用いて得ることもできる。例えば、アルミナ結合剤又は溶解したアルミナ源と組合せてゼオライトを熱処理することによりアルミナの挿入を行うことができる。そのような手順は、チャング(Chang)その他による1985年12月17日に公告された米国特許第4,559,315号明細書に記載されている。
SSZ−57は、そのX線回折像により特徴付けられる新しい骨組み構造、即ちトポロジーを有すると考えられる。SSZ−57ゼオライトは、合成したままでは、表1に示す特性線を示す粉末X線回折像を有する結晶構造を有し、従って、他のゼオライトとは区別される。
表1
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。
硼素SSZ−57ゼオライトの完全なX線回折像を下の表2に示す:
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
か焼後、SSZ−57ゼオライトは、表3に示す特性線を含む粉末X線回折像を有する結晶構造を有する。
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
SSZ−57か焼ゼオライトの完全なX線回折像を表4に示す:
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
粉末X線回折像は、標準的方法により決定された。放射線は銅のK−α/二重線であった。ピークの高さ及び位置を2θ(θはブラッグ角である)の関数としてピークの相対強度から読取り、記録した線に相当する面間隔d(Å)を計算することができる。
装置誤差及び個々の試料の差による散乱角(2θ)測定の変動は、±0.15°であると推定された。
表1のX線回折像は、「合成したまま」又は「製造したまま」のSSZ−57ゼオライトを代表するものである。回折像の僅かな変動は、格子定数の変化による特定の試料のシリカ対硼素又はシリカ対アルミナモル比の変動により起きることがある。更に、充分小さな結晶はピークの形及び強度に影響を与え、かなりピークを広くすることになるであろう。
か焼したSSZ−57のX線回折像からの代表的ピークは、表3に示されている。か焼は、回折像の僅かな移行と同様、「製造したまま」の物質の像と比較して、ピークの強度にも変動を与える結果になることがある。ゼオライト中に存在する金属又は他の陽イオンを、種々の他の陽イオン(例えば、H+又はNH4 +)と交換することにより生成したゼオライトは、本質的に同じ回折像を生ずるが、その場合も面間隔の僅かな変動及びピークの相対強度に変動を生ずることがある。これらの僅かな変動にも拘わらず基本的結晶格子は、これらの処理によっても変化しないままになっている。
結晶質SSZ−57は、合成したままで用いることができるが、熱的に処理(か焼)するのが好ましいであろう。通常、イオン交換によりアルカリ金属陽イオンを除去し、それを水素、アンモニウム、又は希望の金属イオンで置き換えることが望ましい。ゼオライトはキレート剤、例えばEDTA又は希釈酸溶液で浸出し、シリカ対アルミナモル比を増大することができる。ゼオライトは水蒸気処理することもできる。水蒸気処理は、結晶格子が酸によって侵食されることに対し安定化するのに役立つ。
ゼオライトは、タングステン、バナジウム、モリブデン、レニウム、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン、或はパラジウム又は白金のような貴金属のような水素化成分と緊密に組合せて、水素化・脱水素化機能が望まれる用途に用いることができる。
金属は、ゼオライト中の陽イオンの幾つかを標準的イオン交換法により金属陽イオンで置き換えることによりゼオライト中へ導入することもできる〔例えば、プランク(Plank)その他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,249号明細書、プランクその他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,251号明細書、及びプランクその他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,253号明細書参照〕。典型的な置換用陽イオンには、金属陽イオン、例えば、稀土類、第IA族、第IIA族、及び第VIII族の金属、及びそれらの混合物が含まれる。置換用金属陽イオンの中で、稀土類、Mn、Ca、Mg、Zn、Cd、Pt、Pd、Ni、Co、Ti、Al、Sn、及びFeのような金属の陽イオンが特に好ましい。
水素、アンモニウム、及び金属成分は、SSZ−57中にイオン交換で入れることができる。ゼオライトは金属を含浸させることもでき、或は金属をゼオライトと、当分野で知られている標準的方法を用いて物理的によく混合することができる。
典型的なイオン交換法には、合成ゼオライトを希望の置換用陽イオン(一種又は多種)の塩を含む溶液と接触させることが含まれる。種々の塩を用いることができるが、塩化物及び他のハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩、及び硫酸塩が特に好ましい。ゼオライトは、通常イオン交換法の前にか焼し、溝中及び表面上に存在する有機物質を除去する。なぜなら、これは一層効果的なイオン交換を与える結果になるからである。イオン交換法の代表的なものは、プランクその他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,249号明細書、プランクその他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,251号明細書、及びプランクその他による1964年7月7日に公告された米国特許第3,140,253号明細書を含む種々の特許に記載されている。
希望の置換用陽イオンの塩溶液と接触させた後、そのゼオライトを水で洗浄し、65℃〜約200℃の範囲の温度で乾燥するのが典型的である。洗浄後、ゼオライトを空気中又は不活性ガス中、約200℃〜約800℃の範囲の温度で1〜48時間以上の範囲の時間か焼し、炭化水素転化法で特に有用な触媒活性生成物を生成させることができる。
合成された形のSSZ−57中に存在する陽イオンとは無関係に、ゼオライトの基本的結晶格子を形成する原子の空間的配列は本質的に未変化のままである。
SSZ−57は、種々の物理的形態に形成することができる。一般的に言って、ゼオライトは2メッシュ(タイラー)篩を通過し、400メッシュ(タイラー)篩上に留まるのに充分な粒径を有する押出し物のような、粉末、粒子、成形生成物の形にすることができる。触媒を有機結合剤を用いた押出しなどにより成形する場合、アルミノ珪酸塩は押出した後乾燥するか、又は乾燥又は部分的に乾燥してから押出すことができる。
SSZ−57は、有機転化工程で用いられる温度及び他の条件に対し耐久性のある他の材料と複合体にすることができる。そのようなマトリックス材料には、活性及び不活性材料及び合成又は天然産ゼオライトの外、粘土、シリカ、及び金属酸化物のような無機材料も含まれる。そのような材料の例及びそれらを用いることができる方法は、ゾーンズ(Zones)その他による1990年5月20日に公告された米国特許第4,910,006号明細書、及びナカガワによる1994年5月31日に公告された米国特許第5,316,753号明細書(これらの両方共参考のため全体的にここに入れてある)に記載されている。
炭化水素転化法
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。
SSZ−57ゼオライトは炭化水素質供給原料を処理するのに用いることができる。炭化水素質供給原料は炭素化合物を含み、未使用石油留分、リサイクル石油留分、頁岩油、液化石炭、タールサンドオイル、NAOからの合成パラフィン、リサイクルプラスチック供給原料のような多くの異なった原料から得ることができ、一般にゼオライト触媒反応を受け易いどのような炭素含有供給原料でもよい。炭化水素質供給物が受ける処理の型により、供給物は金属を含むか、又は金属を含まなくてもよく、それは窒素又は硫黄不純物が多いか又は少ないものにすることもできる。しかし、供給原料の金属、窒素、及び硫黄の含有量が低い程、その処理は一般に一層効果的になる(触媒が一層活性になる)ことを認めることができる。
炭化水素質供給物の転化はどのような便利な方式で行なってもよく、希望の方法の種類により、例えば、流動床、移動床、又は固定床の反応器で行うことができる。触媒粒子の配合は、転化法及び操作法によって変わるであろう。
金属、例えば白金のような第VIII族金属を含む本発明の触媒を用いて行うことができる他の反応には、水素化・脱水素化反応、脱硝、及び脱硫反応が含まれる。
次の表IIIは、本発明の炭化水素転化反応でSSZ−57を含む触媒を用いた場合に使用することができる典型的な反応条件を示している。好ましい条件は()の中に示してある。

Figure 2005515139
他の反応条件及びパラメーターは下に与えてある。
水素化分解
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。
水素化分解触媒は、水素化分解触媒で一般に用いられている種類の少なくとも一種類の水素化成分を有効な量含んでいる。水素化成分は、一般に、塩、錯体、及びそれらを含む溶液を含めた、第VIB族及び第VIII族の一種類以上の金属からなる水素化触媒群から選択される。水素化触媒は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、及びそれらの混合物の少なくとも一種類からなる群、又はニッケル、モリブデン、コバルト、タングステン、チタン、クロム、及びそれらの混合物の少なくとも一種類からなる群の金属、塩、及びそれらの錯体からなる群から選択されるのが好ましい。触媒活性金属(一種又は多種)についての言及は、元素状態、又は酸化物、硫化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩等のような或る形のそのような金属(一種又は多種)を含めるものとする。水素化触媒は、水素化分解触媒の水素化機能を与えるのに有効な量で、好ましくは0.05〜25重量%の範囲の量で存在する。
脱蝋
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)。
接触脱蝋条件は、用いられる供給物及び希望の流動点に大きく依存する。接触脱蝋工程中反応領域中に水素が存在するのが好ましい。水素対供給物比は典型的には約500〜約30,000SCF/bbl(標準立法フィート/バレル)、好ましくは約1000〜約20,000SCF/bblである。一般に水素は、生成物から分離され、反応領域へ再循環されるであろう。典型的な供給原料には、軽質ガスオイル、重質ガスオイル、及び約350°Fより高い温度で沸騰する還元粗製油が含まれる。
典型的な脱蝋法は、約350°Fより高い温度で沸騰し、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、SSZ−57及び少なくとも一種類の第VIII族金属を含む触媒と、約15〜3000psiの水素圧力で添加した水素ガスの存在下で接触させることにより、その炭化水素油供給原料を接触脱蝋することである。
SSZ−57水素化脱蝋触媒は、場合により脱蝋触媒で一般に用いられている種類の水素化成分を含んでいてもよい。これらの水素化成分の例については、前記米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
水素化成分は、有効な水素化脱蝋及び水素化異性化触媒を与えるのに有効な量で、好ましくは約0.05〜5重量%の範囲の量で存在する。触媒は、クラッキング反応を犠牲にしてイソ脱蝋(isodewaxing)を増大させるような方式で働らかせることもできる。
供給物は水素化分解し、次に脱蝋してもよい。この型の二段階法及び典型的な水素化分解条件は、ミラーによる1990年5月1日に公告された米国特許第4,921,594号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に記載されている。
SSZ−57は、層状触媒の形で脱蝋触媒として用いることもできる。即ち、触媒はゼオライトSSZ−57及び少なくとも一種類の第VIII族金属を含む第一層と、ゼオライトSSZ−57よりも一層形態選択性を持つアルミノ珪酸塩ゼオライトを含む第二層からなる。層状触媒を使用することは、ミラーによる1992年9月22日に公告された米国特許第5,149,421号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に記載されている。層状体は、水素化分解又は水素化仕上げのために設計した非ゼオライト成分を用いて層状にしたSSZ−57の床を含んでいてもよい。
SSZ−57は、ブライトストックを含めたラフィネートを、ギレスピー(Gillespie)その他による1980年1月1日に公告された米国特許第4,181,598号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に記載されているような条件下で脱蝋するのに用いることもできる。
穏やかな水素化(時々水素化仕上げとして言及されている)を用いて、一層安定な脱蝋生成物を製造することが屡々望ましい。水素化仕上げ工程は、脱蝋工程の前又は後で行うことができ、後であるのが好ましい。水素化仕上げは、典型的には、約190℃〜約340℃の範囲の温度で、約400psig〜約3000psigの圧力で、約0.1〜20の空間速度(LHSV)、及び約400〜1500SCF/bblの水素再循環速度で行われる。用いられる水素化触媒は、存在することがあるオレフィン、ジオレフィン、及び着色物体を水素化するのみならず、芳香族含有量を減少させるのに充分な活性を持たなければならない。適当な水素化触媒は、ミラーによる1990年5月1日に公告された米国特許第4,921,594号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に記載されている。水素化仕上げ工程は、許容できる安定な生成物(例えば、潤滑油)を製造するのに有利である。なぜなら、水素化分解された原料から製造された脱蝋生成物は、空気及び光に対し不安定になる傾向があり、自然に速くスラッジを形成する傾向があるからである。
SSZ−57を用いて潤滑油を製造することができる。例えば、水素型のSSZ−57及び少なくとも一種類の第VIII族金属を含む触媒上でC20+オレフィン供給物を異性化することにより、C20+潤滑油を製造することができる。別法として、炭化水素質供給原料を水素化分解領域内で水素化分解して、水素化分解油からなる流出物を得、その流出物を少なくとも約400°Fの温度で、約15psig〜約3000psigの圧力で、添加水素ガスの存在下で、水素型のSSZ−57及び少なくとも一種類の第VIII族金属を含む触媒により接触脱蝋することにより、潤滑油を製造することができる。
芳香族形成
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。
転化触媒は、商業的用途にとって充分な活性度を持つように第VIII族金属化合物を含んでいるのが好ましい。ここで用いられる第VIII族金属化合物とは、金属それ自体又はその化合物を意味する。第VIII族貴金属及びそれらの化合物、白金、パラジウム、及びイリジウム、又はそれらの組合せを用いることができる。レニウム又は錫又はそれらの混合物を、第VIII族金属化合物、好ましくは貴金属化合物と一緒に用いることもできる。最も好ましい金属は白金である。転化触媒中に存在する第VIII族金属の量は、改質用触媒で用いられる通常の範囲、約0.05〜2.0重量%、好ましくは0.2〜0.8重量%の範囲内であるべきである。
有用な量で芳香族を選択的に製造するためには、転化触媒が、塩基性金属、例えばアルカリ金属の化合物でゼオライトを中和することにより、酸性を実質的に持たないようにすることが必須である。触媒を、酸性を持たないようにする方法は当分野で知られている。そのような方法の記載については、前記米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
好ましいアルカリ金属はナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムである。ゼオライト自身は非常に高いシリカ:アルミナ モル比でのみ実質的に酸性をもたないようにすることができる。
接触分解
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。
SSZ−57は、水素を入れずに接触分解触媒として用いた場合、その触媒は、慣用的分解触媒、例えば分解触媒の一成分としてこれまで用いられてきたどのようなアルミノ珪酸塩でも、それと一緒に用いることができる。典型的には、これらは大気孔結晶質アルミノ珪酸塩である。これらの慣用的分解触媒の例は、前述の米国特許第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。慣用的分解触媒(TC)成分を用いた場合、SSZ−57に対するTCの相対的重量比は、一般に約1:10〜約500:1、望ましくは約1:10〜約200:1、好ましくは約1:2〜約50:1、最も好ましくは約1:1〜約20:1である。新規なゼオライト及び/又は慣用的分解成分は、更に稀土類イオンとイオン交換して選択性を改良してもよい。
分解触媒は、典型的には、無機酸化物マトリックス成分と一緒に用いられる。そのようなマトリックス成分の例については、前記米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
異性化
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。
本発明の方法は、異性化触媒、即ち水素型のSSZ−57を含む触媒と、炭化水素供給物とを異性化条件で接触させることを含む。供給物は30°F〜250°F、好ましくは60°F〜200°Fの範囲内の沸点を有する軽い直留留分であるのが好ましい。好ましくはその方法のための炭化水素供給物は、実質的量のC4〜C7直鎖及び僅かに分岐した低オクタン価炭化水素、一層好ましくはC5及びC6炭化水素からなる。
異性化反応は水素の存在下で行うのが好ましい。好ましくは水素は、0.5〜10のH2/HCの水素対炭化水素比(H2/HC)、一層好ましくは1〜8のH2/HCを与えるように添加される。異性化工程条件についての一層の説明については、前述の米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
低硫黄供給物が本発明の方法で特に好ましい。供給物の硫黄含有量は、好ましくは10ppm未満、一層好ましくは1ppm未満、最も好ましくは0.1ppm未満である。未だ硫黄含有量が低くなっていない供給物の場合には、硫黄被毒に対する抵抗性がある水素化触媒で、前飽和領域中の供給物を水素化することにより許容出来る水準に到達させることができる。この水素化脱硫法についての更に詳しい説明については、前述の米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
供給物の窒素の量及び水含有量を限定するのが好ましい。これらの目的に適した触媒及び方法は当業者に知られている。
操作期間後、触媒は硫黄又はコークスにより不活性になっていることがある。この硫黄及びコークスを除去する方法及びその触媒を再生する方法についての更に詳しい説明については、前述の米国特許第4,910,006号及び米国特許第5,316,753号明細書を参照されたい。
転化触媒は、商業的用途に充分な活性度を有するように第VIII族金属化合物を含むのが好ましい。ここで用いられる第VIII族金属化合物とは、金属それ自体又はそれらの化合物を意味する。第VIII族貴金属及びそれらの化合物、白金、パラジウム、イリジウム、又はそれらの組合せを用いることができる。レニウム及び錫も貴金属と一緒に用いることができる。最も好ましい金属は白金である。転化触媒中に存在する第VIII族金属の量は、異性化触媒で通常の使用範囲内、約0.05〜2.0重量%、好ましくは0.2〜0.8重量%であるのがよい。
アルキル化及びアルキル交換
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、上で述べたように、ベンゼンをアルキル化し、そのアルキル化生成物をガソリンから除去することにより、ガソリンからベンゼンを除去するのにも用いることができる。
高い触媒活性度のためには、SSZ−57ゼオライトは、主にその水素イオン型になっているべきである。か焼後、陽イオン部位の少なくとも80%が水素イオン及び/又は稀土類イオンによって占められているのが好ましい。
本発明の方法によりアルキル化又はアルキル交換することができる適当な芳香族炭化水素供給原料の例には、ベンゼン、トルエン、及びキシレンのような芳香族化合物が含まれる。好ましい芳香族炭化水素はベンゼンである。ナフタレン又はジメチルナフタレンのようなナフタレン誘導体が望ましい場合もある。芳香族炭化水素の混合物も用いることができる。
芳香族炭化水素のアルキル化に適したオレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン−1、トランス−ブテン−2、及びシス−ブテン−2、又はそれらの混合物のように2〜20個、好ましくは2〜4個の炭素原子を有するオレフィンである。ペンテンが望ましい場合もある。好ましいオレフィンはエチレン及びプロピレンである。一層長い鎖のαオレフィンも同様に用いることができる。
アルキル交換が望まれる場合、アルキル交換剤は、夫々2〜約4個の炭素原子を有する2つ以上のアルキル基を有するポリアルキル芳香族炭化水素である。例えば、適当なポリアルキル芳香族炭化水素には、ジ−、トリ−、及びテトラ−アルキル芳香族炭化水素、例えば、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジエチルメチルベンゼン(ジエチルトルエン)、ジ−イソプロピルベンゼン、ジ−イソプロピルトルエン、ジブチルベンゼン等が含まれる。好ましいポリアルキル芳香族炭化水素はジアルキルベンゼンである。特に好ましいポリアルキル芳香族炭化水素はジ−イソプロピルベンゼンである。
行われる方法がアルキル化である場合、反応条件は次の通りである。芳香族炭化水素供給物は化学量論的に過剰に存在するのがよい。芳香族対オレフィンのモル比は、早い触媒汚染を防ぐため4:1より大きいのが好ましい。反応温度は100°F〜600°F、好ましくは250°F〜450°Fの範囲にある。反応圧力は、触媒汚染を遅らせるため少なくとも部分的に液相を維持するのに充分であるべきである。これは供給原料及び反応温度により50psig〜1000psigであるのが典型的である。接触時間は10秒〜10時間の範囲でよいが、通常5分〜1時間である。1時間当たり触媒1g(ポンド)についての芳香族炭化水素及びオレフィンのg(ポンド)数で表した重量空間時速(WHSV)は、一般に約0.5〜50の範囲内にある。
行われる方法がアルキル交換である場合、芳香族炭化水素のモル比は一般に約1:1〜25:1、好ましくは約2:1〜20:1の範囲にあるであろう。反応温度は約100°F〜600°Fの範囲であろうが、好ましくは約250°F〜450°Fである。反応圧力は少なくとも部分的液相を維持するのに充分であるのがよく、典型的には約50psig〜1000psig、好ましくは300psig〜600psigの範囲にある。重量空間時速は約0.1〜10の範囲にあるであろう。1992年1月21日に公告されたフシー(Hsieh)その他による米国特許第5,082,990号明細書には、そのような方法が記載されており、参考のためここに入れてある。
パラフィンから芳香族への転化
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。
キシレン異性化
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。
場合により、気相異性化はアルキルベンゼン(例えば、エチルベンゼン)1モル当たり3.0〜30.0モルの水素を存在させて行う。水素を用いた場合、触媒は周期表第VIII族金属成分から選択された水素化/脱水素化成分、特に白金又はニッケルを約0.1〜2.0重量%含むのがよい。第VIII族金属成分とは、それら金属及びそれらの酸化物及び硫化物のような化合物を意味する。
場合により、異性化供給物は、トルエン、トリメチルベンゼン、ナフテン、又はパラフィンのような希釈剤を10〜90重量%含んでいてもよい。
オリゴマー化
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。
オリゴマー化法は、オレフィン供給原料を気相又は液相でSSZ−57を含む触媒と接触させることからなる。
ゼオライトは、最初にそれに伴われている陽イオンを、当分野でよく知られている技術に従って他の種々の陽イオンによって置き換えることができる。典型的な陽イオンには、水素、アンモニウム、金属陽イオン及びそれらの混合物が含まれるであろう。置換用金属陽イオンの中で、特に、稀土類金属、マンガン、カルシウムの外、周期表第II族の金属、例えば亜鉛、及び周期表第VIII族、例えばニッケルのような金属の陽イオンを挙げることができる。重要な要件の一つは、ゼオライトの芳香族化活性度がかなり低く、即ち、生成する芳香族の量が約20重量%以下であると言うことである。このことは、n−ヘキサンを分解する能力により測定して、約0.1〜約120、好ましくは約0.1〜約100の制御された酸性活性度(acid activity)[α値]を持つゼオライトを用いることにより達成される。
α値は、例えば、1976年6月1日に公告されたギブンス(Givens)その他による米国特許第3,960,978号明細書(これは参考のため全体的にここに入れてある)に示されているように、当分野で知られた標準的試験によって定義されている。もし必要ならば、そのようなゼオライトは水蒸気処理により、又は転化工程で用いることにより、或は当業者が思いつくような他の方法により得ることができる。
アルコールの縮合
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。
触媒は水素型でもよく、或は好ましくは約0.05〜5重量%の範囲で、アンモニウム又は金属陽イオン補充物を含むように塩基交換又は含浸させてもよい。存在してもよい金属陽イオンには、周期表第I〜VIII族の金属のいずれでも含まれる。しかし、第IA族金属の場合には、陽イオン含有量が触媒を効果的に不活性にする程大きくなるような場合がないようにすべきであり、或は交換が酸性を全て除くようなものにすべきではない。塩基性触媒が望まれる場合、酸素化物質の処理を含む他の工程が存在することもある。
メタン高級化
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。
これらの反応、用いられる金属又は金属化合物、及びそれらを実施することができる条件は、デブリーズ(Devries)その他による1988年3月29日に公告された米国特許第4,734,537号;ウォシェチェック(Washecheck)その他による1990年7月3日に公告された第4,939,311号;アブレバヤ(Abrevaya)その他による1990年10月9日に公告された第4,962,261号;アブレバヤその他による1992年3月10日に公告された第5,095,161号;ハン(Han)その他による1992年4月14日に公告された第5,105,044号;ウォシェチェックによる1992年4月14日に公告された第5,105,046号;ハンその他による1993年8月24日に公告された第5,238,898号;ファン・デル・バート(van der Vaart)による1994年6月14日に公告された第5,321,185号;及びチョゥドハリー(Choudhary)その他による1994年8月9日に公告された第5,336,825号(これらの各々は参考のため全体的にここに入れてある)に記載されている。
SSZ−57は、ガス流中の窒素酸化物を接触還元するために用いることもできる。典型的には、ガス流は酸素も含み、屡々それを化学量論的に過剰に含んでいる。また、SSZ−57は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その内部又はその上に含んでいてもよい。そのような金属又は金属イオンの例には、銅、コバルト、及びそれらの混合物が含まれる。
ゼオライトの存在下で窒素酸化物を接触還元するそのような方法の一例は、リッチャー(Ritscher)その他による1981年10月27日に公告された米国特許第4,297,328号明細書(これは参考のためここに入れてある)に記載されている。そこではその接触方法は、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼と、内燃機関からの排気ガスのようなガス流中に含まれている窒素酸化物の接触還元である。用いられるゼオライトは、ゼオライト内又はその上に有効な量の触媒銅金属又は銅イオンを与えるように充分に金属がイオン交換、ドープ、又は付着されている。更に、その方法は、過剰の酸化剤、例えば、酸素中で行われる。
次の実施例は本発明を例示するものであって、限定するものではない。
例1
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Na247・10H2O;約0.315mMのB23)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。
下の表5は、製造したままの物質のXRDデーターを示している。
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
下の表6は、SiO2/B23比を変化させてB−SSZ−57を製造した結果を示している。合成は、全ての反応物の量を一定に保ちながら、硼酸ナトリウム十水和物の量を変えて、例1に記載したようにして行なった。
表6
SiO 2 /B 2 3 比を変化させたSSZ−57の合成
SiO 2 /B 2 O 3 SiO 2 /Na 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
合成は、NaOH、水、及びキャブオシルM−5の量を同じに保ち、Na247・10H2Oの量を変化させて、正確に例1に記載したようにして行なった。SiO2/OH=3.5、H2O/SiO2=45。反応は、160℃、43rpmで行なった。
例2
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Na247・10H2O;〜0.315mMのB23)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。
例3
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/Al23=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。
下の表7は、SiO2/Al23比を変化させてAl−SSZ−57を製造した試験の結果を示している。合成は、LZ−Y52の量を変化させ、他の全ての反応物の量を一定に保ちながら、正確に例3に記載したようにして行なった。
表7
SiO 2 /Al 2 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)
反応は、アルミニウム源としてユニオン・カーバイドのLZ−Y52を用い、SiO2源としてキャブオシルM−5を用いて、正確に上記例3に記載したようにして(160℃及び43rpmで)行なった。SiO2/OH=8.7、H2O/SiO2=28。
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テンプレート剤として用いて同様なやり方でSSZ−57を製造した。
例4
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Al23;0.195gのレヘイスF−2000=1mMのAl23)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。
例5
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Al23;0.195gのレヘイスF−2000=1mMのAl23)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。
例6
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。
例7
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

Figure 2005515139
I.N−シクロヘキシルピロリジンの合成
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。
1−シクロヘキシル−2−ピロリジノンの水素化リチウムアルミニウム還元により、N−シクロヘキシルピロリジンも得られる。3000mlの三口反応フラスコ中に入れた、600mlの無水テトラヒドロフラン(THF)中に入れた22.7g(0.6モル)の水素化リチウムアルミニウムの懸濁物に、100mlのTHF中に50g(0.3モル)の1−シクロヘキシル−2−ピロリジノンを滴下漏斗により滴下した。滴下が完了したならば、氷浴を加熱マントルで置き換え、反応を還流し、一晩機械的に撹拌した。反応は湿分から保護し続けた。次に反応混合物を0℃ヘ冷却し(加熱マントルを氷浴で置き換え)、反応混合物を500mlのエーテルで希釈した。反応を、0℃で15重量%のNaOH水溶液75mlを激しく撹拌しながら添加することにより仕上げた。NaOHの添加が完了した時、15mlのH2Oを添加し、反応混合物を更に15分間撹拌し続けた。灰色に見える混合物は、透明な無色の液体及び白色の沈澱物を有する二相混合物に変化した。混合物を濾過し、固体をエーテルで完全に濯いだ。濾液及びエーテル濯ぎ物を一緒にし、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。濾過し、回転蒸発器で減圧下で濾液を濃縮することにより、95.7%の収率(44g)で無水の油として希望の還元生成物を得た。
II.四級化(沃化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの合成)
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。
III.イオン交換(水酸化N−ブチル−N−シクロヘキシルピロリジニウムの合成)
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。
Figure 2005515139
同様なやり方で、N−プロピル−N−シクロヘプチルピロリジニウムカチオン及びN−ブチル−N−シクロオクチルピロリジニウムを製造した。
例8
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。
表8
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
例9
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。
例10
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。
例11
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。
例12
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(NH34(NO32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。
か焼した触媒をカルバープレス(Carver Press)でペレット化し、粉砕して20/40メッシュの粒径範囲を有する粒子を生成させた。粒状触媒(0.5g)を、n−ヘキサデカン水素化転化のためのマイクロユニット中の1/4″外径の管状反応器中に充填した。表9は、そのn−ヘキサデカンに対する水素化分解試験の実験条件及び生成物データーを与えている。触媒をn−ヘキサデカンで試験した後、ブチルアミンをヘキサン中に入れた溶液を用いて触媒を滴定した。温度を上昇し、転化率及び生成物データーを滴定条件下で再び評価した。表9に示した結果は、SSZ−57が水素化分解触媒として有効であることを示している。
表9
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
4−、% 8.3 6
5/C4、% 12.8 8.8
5+C6/C5、% 31.6 21.6
DMB/MP 0 0
DMB/nC6 0 0
4−13、i/n 0.8 1.13

Claims (69)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 合成したままで無水状態で、モル比で表して次の組成:
    YO2/W 20- ∞
    2/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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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。
  22. 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。
  23. 20+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。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 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。
  27. 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。
  28. 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。
  29. 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。
  30. 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。
  31. 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。
  32. 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。
  33. 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。
  34. 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。
  35. 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。
  36. 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。
  37. 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。
  38. 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。
  39. 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。
  40. 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。
  41. 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。
  42. 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。
  43. 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。
  44. 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。
  45. 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。
  46. 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。
  47. 第VIII族金属が白金である、請求項45に記載の方法。
  48. 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。
  49. 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。
  50. 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。
  51. 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。
  52. 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。
  53. 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。
  54. 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。
  55. 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。
  56. 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。
  57. 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。
  58. 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。
  59. 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。
  60. 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。
  61. 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。
  62. 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。
  63. 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。
  64. 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。
  65. 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。
  66. 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。
  67. 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。
  68. 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。
  69. 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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