JP2011046575A - Method for manufacturing mordenite - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、MOR構造を持つモルデナイトの製法に関する。 The present invention relates to a method for producing mordenite having an MOR structure.
アルミノシリケートMCM−68は2000年にMobil社により合成された比較的新しいゼオライトである(特許文献1)。このゼオライトは、大細孔(12員環細孔)や中細孔(10員環細孔)が三次元的に交わった構造をもつ。このタイプのゼオライトは一般に広い表面積と大きな内部空間を持つので、石油精製や石油化学プロセスにおける触媒として有用であり、比較的嵩高い有機分子を基質とする触媒として有用と期待されている。
Mobil社によるアルミノシリケートMCM−68の製法は、鋳型(テンプレート)、コロイダルシリカ、水酸化カリウム、水酸化アルミニウム及び水を混合して得たゲルを、オートクレーブ中で加熱し、得られた結晶を焼成するといういわゆる水熱法により合成されている。
一方、ゼオライトの一種であるモルデナイト(mordenite)は、四角柱状の骨格構造をしており、通常鋳型(テンプレート)、粉末状シリカ、水酸化ナトリウム、塩化アルミニウム及び水を混合して得たゲルを、オートクレーブ中で加熱し、得られた結晶を焼成するという水熱法により合成されている(非特許文献1)。
Aluminosilicate MCM-68 is a relatively new zeolite synthesized by Mobil in 2000 (Patent Document 1). This zeolite has a structure in which large pores (12-membered ring pores) and medium pores (10-membered ring pores) intersect three-dimensionally. Since this type of zeolite generally has a large surface area and a large internal space, it is useful as a catalyst in petroleum refining and petrochemical processes, and is expected to be useful as a catalyst using a relatively bulky organic molecule as a substrate.
The manufacturing method of aluminosilicate MCM-68 by Mobil is to heat a gel obtained by mixing a template (template), colloidal silica, potassium hydroxide, aluminum hydroxide and water in an autoclave, and to fire the resulting crystals. It is synthesized by the so-called hydrothermal method.
On the other hand, mordenite, which is a kind of zeolite, has a square columnar skeleton structure, and a gel obtained by mixing a normal template (template), powdered silica, sodium hydroxide, aluminum chloride and water, It is synthesized by a hydrothermal method of heating in an autoclave and firing the resulting crystals (Non-patent Document 1).
通常、MCM-68は、オートクレーブを静置して合成されていた(後述の比較例)。 Usually, MCM-68 was synthesized by leaving the autoclave to stand (Comparative Example described later).
ところが、本発明者らは、MCM-68の合成を行う際に、オートクレーブを回転させてその内容物を流動化させると、モルデナイト(mordenite)が生成することを見出した。更に、モルデナイトが効率良く生成する回転数に最適範囲があることを見出した。即ち、MCM-68の合成と同じ原料を用いて、結晶化の最中に、原料を適度に流動させることにより、モルデナイトを生成させることができる。
即ち、本発明は、(1)シリカ源、(2)N,N,N',N'−テトラアルキルビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3:5,6−ジピロリジニウム(但し、アルキル基は、その炭素数が4以下であり、同じであっても異なってもよい。)の水酸化物又はハロゲン化物、(3)アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物、及び(4)水との混合物を、オートクレーブ中でこの混合物を流動させながら加熱することから成るモルデナイトの製法、及びこの合成したままの(as-synthesized)モルデナイトを更に焼成することから成るモルデナイトの製法である。
However, the present inventors have found that when synthesizing MCM-68, mordenite is produced when the contents are fluidized by rotating the autoclave. Furthermore, it has been found that there is an optimum range for the number of revolutions that mordenite efficiently produces. That is, mordenite can be produced by using the same raw material as the synthesis of MCM-68 and appropriately flowing the raw material during crystallization.
That is, the present invention provides (1) silica source, (2) N, N, N ′, N′-tetraalkylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium. (However, the alkyl group has 4 or less carbon atoms and may be the same or different.) (3) Alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide And (4) a process for preparing mordenite comprising heating the mixture in an autoclave while flowing the mixture, and mordenite comprising further calcining the as-synthesized mordenite. It is a manufacturing method.
本発明のモルデナイト(mordenite)は、12員環及び8員環のチャンネルが二次元的に交わった構造をもつアルミノシリケートである。ユニットセル(単位胞)はRnSi48-nAlnO96(Rは陽イオンを表す。)という組成の斜方(直方)晶系である。
モルデナイト(mordenite)は、International Zeolite Association Structure Commission (IZA-SC)により"MOR"の三文字コードが与えられており、表1に示す原子座標と結晶学的パラメーターで一義的に決まるトポロジーを有する。
Mordenite is given the three letter code “MOR” by the International Zeolite Association Structure Commission (IZA-SC) and has a topology that is uniquely determined by the atomic coordinates and crystallographic parameters shown in Table 1.
以下、本発明のモルデナイト(mordenite)の製法を順に説明する。
(A)まず、(1)シリカ源、(2)鋳型としてN,N,N',N'−テトラアルキルビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3:5,6−ジピロリジニウム(但し、アルキル基は、その炭素数が4以下であり、同じであっても異なってもよい。)の水酸化物又はハロゲン化物、(3)アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物、及び(4)水との混合物を、オートクレーブ中でこの混合物を流動させながら加熱することにより合成したままの(as-synthesized)モルデナイトを合成する。
Hereafter, the manufacturing method of the mordenite of this invention is demonstrated in order.
(A) First, (1) silica source, (2) N, N, N ′, N′-tetraalkylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2, 3: 5,6- as a template Hydroxides or halides of dipyrrolidinium (wherein the alkyl group has 4 or less carbon atoms and may be the same or different), (3) alkali metal hydroxide or alkaline earth metal water As-synthesized mordenite is synthesized by heating a mixture of the oxide and (4) water in an autoclave while flowing the mixture.
本発明で用いるシリカ源として、水ガラス、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、シリコンアルコキシド、石英など、好ましくはフュームドシリカが挙げられる。
本発明で用いる鋳型(テンプレート)は、下式
式中のアルキル基(即ち、R1及びR2)は、同じであっても異なってもよく、その炭素数は1〜4である。R1及びR2はそれぞれ、同じであってもよく、また全てのアルキル基(即ち、R1及びR2)が同じであってもよい。
このアルキル基としては、例えば、CH3-、CH3CH2-、CH3CH2CH2-、(CH3)2CH-、CH3CH2CH2CH2-、(CH3)2CHCH2-、(CH3CH2(CH3)CH-、(CH3)3C-を挙げることができる、
この化合物(鋳型)は、水酸化物又はハロゲン化物(ヨウ化物、臭化物、塩化物、フッ化物)として用いてもよい。
Examples of the silica source used in the present invention include water glass, colloidal silica, fumed silica, silicon alkoxide, and quartz, and preferably fumed silica.
The mold (template) used in the present invention has the following formula:
The alkyl groups in the formula (ie, R 1 and R 2 ) may be the same or different and have 1 to 4 carbon atoms. R 1 and R 2 may each be the same, or all alkyl groups (ie, R 1 and R 2 ) may be the same.
As this alkyl group, for example, CH 3- , CH 3 CH 2- , CH 3 CH 2 CH 2- , (CH 3 ) 2 CH-, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2- , (CH 3 ) 2 CHCH 2- , (CH 3 CH 2 (CH 3 ) CH-, (CH 3 ) 3 C- can be mentioned,
This compound (template) may be used as a hydroxide or halide (iodide, bromide, chloride, fluoride).
本発明で用いるアルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物として、好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、例えば、LiOH、NaOH、KOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Sr(OH)2又はBa(OH)2、好ましくはNaOHが挙げられる。KOHの場合は純度85%以上、その他の場合は95%以上のものを使用し、脱イオン水で5〜50%に希釈して用いるか、又は予め希釈されたものを使用する。
用いる水は高純度の水、例えば、イオン交換水(脱イオン水)が好ましい。
The alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide used in the present invention is preferably an alkali metal hydroxide, for example, LiOH, NaOH, KOH, CsOH, Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2. , Sr (OH) 2 or Ba (OH) 2 , preferably NaOH. In the case of KOH, a purity of 85% or more is used. In other cases, a purity of 95% or more is used, diluted to 5 to 50% with deionized water, or previously diluted.
The water used is preferably high-purity water, for example, ion-exchanged water (deionized water).
以上の各成分を、シリカ100モルに対して、鋳型を10〜50モル、より好ましくは10〜30モル、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物を1〜30モル、より好ましくは10〜30モル、水を500〜10000モル、より好ましくは2000〜7000モルの割合で用いる。 Each of the above components is 10 to 50 mol, more preferably 10 to 30 mol, and alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide 1 to 30 mol, more preferably 100 mol of silica. 10-30 mol and water are used in a proportion of 500-10000 mol, more preferably 2000-7000 mol.
これら原料を適宜混合し、撹拌して均一な水性反応原料組成物とした後、原料が流動するような条件で、結晶化させる。
このことにより、モルデナイト(mordenite)が生成する。
この原料が流動化するような条件は、例えば、合成ゲルの入ったオートクレーブを特定の回転数で回転させて、オートクレーブの向きを連続的に変化させる方法で作り出すことができる(後述の実施例2を参照のこと)。
このような好ましい回転条件は、オートクレーブを10〜60rpm、好ましくは20〜30rpmで回転させる。
このときの、加熱温度は、120〜200℃、より好ましくは150〜170℃である。加熱時間は一般に120〜400時間、好ましくは150〜200時間である。
These raw materials are appropriately mixed and stirred to obtain a uniform aqueous reaction raw material composition, and then crystallized under conditions such that the raw material flows.
This produces mordenite.
The conditions for fluidizing the raw material can be created by, for example, a method of continuously changing the direction of the autoclave by rotating the autoclave containing the synthetic gel at a specific rotation speed (Example 2 described later). checking).
Such a preferable rotation condition is to rotate the autoclave at 10 to 60 rpm, preferably 20 to 30 rpm.
The heating temperature at this time is 120-200 degreeC, More preferably, it is 150-170 degreeC. The heating time is generally 120 to 400 hours, preferably 150 to 200 hours.
この工程で得られる合成したままの(as-synthesized)モルデナイトは、以下の組成式で表される。
RnAlnSi48−nO96
(式中、nは約4〜5を表す。)
Si/Alは約8.5〜12である。
Rは上記の鋳型の陽イオン部分(R2+)から電荷を除いたものを表す。
また、X線回折データは以下の値を含む。(強度比10%以上のピーク)
2θ=6.60±0.10、8.76±0.10、9.84±0.05、13.64±0.05、15.40±0.10、19.76±0.10、22.40±0.10、23.32±0.10、25.84±0.10、26.40±0.10、27.84±0.10、31.08±0.10、35.84±0.10
The as-synthesized mordenite obtained in this step is represented by the following composition formula.
R n Al n Si 48-n O 96
(In the formula, n represents about 4 to 5.)
Si / Al is about 8.5-12.
R represents one obtained by removing the charge from the cation portion (R 2+ ) of the template.
The X-ray diffraction data includes the following values. (Peak with an intensity ratio of 10% or more)
2θ = 6.60 ± 0.10, 8.76 ± 0.10, 9.84 ± 0.05, 13.64 ± 0.05, 15.40 ± 0.10, 19.76 ± 0.10, 22.40 ± 0.10, 23.32 ± 0.10, 25.84 ± 0.10, 26.40 ± 0.10, 27.84 ± 0.10, 31.08 ± 0.10, 35. 84 ± 0.10
(B)焼成工程
この結晶性シリケートを、オートクレーブから取り出した後焼成する。この焼成は、通常、マッフル炉又は管状炉を用いて、O2:N2=0:100〜100:0、好ましくは20:80〜30:70の雰囲気で、0.1〜100ml/分の流量で1〜12時間流通させて行う。温度は500〜800℃、好ましくは600〜700℃である。
この工程で得られるモルデナイトは、以下の組成式で表される。
HnAlnSi48−nO96(式中、nは4〜5を表す。)
この結晶性多孔質シリケートは、上述のMOR構造を持ち、上記表1の空間群と原子座標で特定される骨格トポロジーを有する。
(B) Firing step The crystalline silicate is fired after being taken out of the autoclave. This firing is usually performed using a muffle furnace or a tubular furnace in an atmosphere of O 2 : N 2 = 0: 100 to 100: 0, preferably 20:80 to 30:70, and 0.1 to 100 ml / min. The flow is carried out for 1 to 12 hours at a flow rate. The temperature is 500 to 800 ° C, preferably 600 to 700 ° C.
Mordenite obtained in this step is represented by the following composition formula.
H n Al n Si 48-n O 96 ( wherein, n represents 4-5.)
This crystalline porous silicate has the MOR structure described above and has a skeletal topology specified by the space group and atomic coordinates in Table 1 above.
焼成処理したあとのmordeniteのX線回折データは以下の値を含む。(強度比10%以上のピーク)
2θ=6.60±0.10、8.86±0.10、9.88±0.05、13.56±0.05、15.40±0.10、19.76±0.10、22.36±0.10、23.32±0.10、25.80±0.10、26.40±0.10、27.84±0.10、31.08±0.10、35.84±0.10
焼成後のmordeniteは,長軸(c軸)方向の長さLが80〜100nmの微粒子であり、長軸(c軸)方向の長さLと短軸(a又はb軸)方向の長さDの比(アスペクト比:L/D)は1.0〜2.0である。
The mordenite X-ray diffraction data after the firing treatment includes the following values. (Peak with an intensity ratio of 10% or more)
2θ = 6.60 ± 0.10, 8.86 ± 0.10, 9.88 ± 0.05, 13.56 ± 0.05, 15.40 ± 0.10, 19.76 ± 0.10, 22.36 ± 0.10, 23.32 ± 0.10, 25.80 ± 0.10, 26.40 ± 0.10, 27.84 ± 0.10, 31.08 ± 0.10, 35. 84 ± 0.10
The mordenite after firing is a fine particle having a length L in the major axis (c-axis) direction of 80 to 100 nm, and a length L in the major axis (c-axis) direction and a length in the minor axis (a- or b-axis) direction. The ratio of D (aspect ratio: L / D) is 1.0 to 2.0.
以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。
本実施例において、X線回折は以下の条件で測定した。
使用装置 : MAC Science社製MX-Labo粉末X線解析装置
X線源 : CuKα = 1.5405A、印加電圧 : 40 kV、管電流: 20 mA
測定範囲 : 2θ = 2.040〜52.000deg
スキャン速度 : 2.000 deg. / min、サンプリング間隔 : 0.040 deg.
発散スリット: 1.00 deg、散乱スリット: 1.00 deg、受光スリット: 0.30 mm
縦型ゴニオメータ、モノクロメータ使用
測定方法 連続法、通常法
The following examples illustrate the invention but are not intended to limit the invention.
In this example, X-ray diffraction was measured under the following conditions.
Equipment used: MX-Labo powder X-ray analyzer manufactured by MAC Science Co., Ltd. X-ray source: CuKα = 1.5405A, applied voltage: 40 kV, tube current: 20 mA
Measuring range: 2θ = 2.040 ~ 52.000deg
Scan speed: 2.000 deg./min, Sampling interval: 0.040 deg.
Diverging slit: 1.00 deg, Scattering slit: 1.00 deg, Receiving slit: 0.30 mm
Using vertical goniometer and monochromator Measurement method Continuous method, normal method
製造例1
本合成例では、後記の実施例で用いる鋳型を合成した。
まず、下式で示すようにN,N'-ジエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-テトラカルボキシジイミドを合成した。
In this synthesis example, the template used in the examples described later was synthesized.
First, N, N′-diethylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-tetracarboxydiimide was synthesized as shown in the following formula.
次に、N,N'-ジエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジンを合成した。
次に、N,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム二ヨウ化物を合成した。
生成物の分析値を以下に示す。
1H NMR(400 MHz, D2O) δ: 1.25 (12H, t, J=7.2Hz, -CH3), 2.82 (8H, s, CH-CH 2-N+), 2.89 (2H, s, -CH=CH-), 3.28 (8H, q, J=7.5Hz, CH3-CH 2-N+), 3.78 (4H,d, CH-CH-CH2), 6.42 (2H, t, J=3.8 Hz, -CH-CH=)
13C NMR(100 MHz, D2O) δ: 8.14, 8.99, 33.71, 40.59, 53.32, 56.24, 65.05, 134.75
Next, N, N, N ′, N′-tetraethylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium diiodide was synthesized.
The analytical value of the product is shown below.
1 H NMR (400 MHz, D 2 O) δ: 1.25 (12H, t, J = 7.2Hz, -CH 3 ), 2.82 (8H, s, CH-C H 2 -N + ), 2.89 (2H, s , -CH = CH-), 3.28 (8H, q, J = 7.5Hz, CH 3 -C H 2 -N + ), 3.78 (4H, d, CH-C H -CH 2 ), 6.42 (2H, t , J = 3.8 Hz, -C H -CH =)
13 C NMR (100 MHz, D 2 O) δ: 8.14, 8.99, 33.71, 40.59, 53.32, 56.24, 65.05, 134.75
次に、N,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジウムジヒドロキシドを合成した。
1H NMR(400 MHz, D2O) δ: 1.21 (12H, t, J=7.3Hz, -CH3), 2.77 (8H, s, CH-CH 2-N+), 2.84 (2H, s, -CH=CH-), 3.24 (8H, q, J=7.5Hz, CH3-CH 2-N+), 3.73 (4H,d, CH-CH-CH2), 6.37 (2H, t, J=3.8 Hz, -CH-CH=)
13C NMR(100 MHz, D2O) δ: 7.93, 8.81, 33.62, 40.54, 53.17, 56.16, 64.95, 134.61
Next, N, N, N ′, N′-tetraethylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium dihydroxide was synthesized.
1 H NMR (400 MHz, D 2 O) δ: 1.21 (12H, t, J = 7.3Hz, -CH 3 ), 2.77 (8H, s, CH-C H 2 -N + ), 2.84 (2H, s , -CH = CH-), 3.24 (8H, q, J = 7.5Hz, CH 3 -C H 2 -N + ), 3.73 (4H, d, CH-C H -CH 2 ), 6.37 (2H, t , J = 3.8 Hz, -C H -CH =)
13 C NMR (100 MHz, D 2 O) δ: 7.93, 8.81, 33.62, 40.54, 53.17, 56.16, 64.95, 134.61
実施例1
90 ml フッ素樹脂(PFA)製容器にコロイダルシリカ(デュポン社、LUDOX(登録商標)HS-40、SiO2: 40wt%) 3.00 gを入れ、超純水 (milliQ)8.20 gを加えて10分間撹拌した。次に、水酸化アルミニウム (Al(OH)3, Pfaltz & Bauer) 0.156 gを溶かして10分間撹拌した。そのあと、水酸化カリウム (8 mol L-1 KOH solution: 6.097 mmol g-1, Wako) 1.23 gを加え30分間撹拌し、製造例1で合成した鋳型であるN,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム二ヨウ化物を加えて4時間撹拌を行った。調製したゲルを23 mlのフッ素樹脂製容器に移し、オートクレーブ(外部寸法10cm×5cmφ・内部寸法3.8cm×2.8cmφ・内容積23 ml)を用いて160℃, 16日間(384時間)、回転条件(20 rpm)で合成を行った。合成に用いた装置を図1に示す。回転軸中心からオートクレーブ中心までの距離は8.4cmである。
合成後、オートクレーブを取り出して放冷し、液が中性となるまで蒸留水を用いて遠心分離(4000 rpm, 60分間×5回)をした。そのあと100℃オーブンで一晩乾燥して白色粉末 (as-synthesized)を得た。
その後、焼成を650℃で10時間、空気雰囲気で行った。
得られた結晶は、そのX線回折パターンを図2に示すように、MOR構造(IZA-SCによる三文字コード)をもつモルデナイトであった。
得られた結晶は、その走査型電子顕微鏡写真を図3に示すように、c軸方向の長さが約100 nmでアスペクト比が約1.0の、均一な形状をもつ微結晶であった。
Example 1
In a 90 ml fluororesin (PFA) container, add 3.00 g of colloidal silica (DuPont, LUDOX (registered trademark) HS-40, SiO 2 : 40 wt%), add 8.20 g of ultrapure water (milliQ) and stir for 10 minutes. did. Next, 0.156 g of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 , Pfaltz & Bauer) was dissolved and stirred for 10 minutes. After that, 1.23 g of potassium hydroxide (8 mol L-1 KOH solution: 6.097 mmol g-1, Wako) was added and stirred for 30 minutes, and the template synthesized in Production Example 1 N, N, N ′, N ′ -Tetraethylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium diiodide was added and stirred for 4 hours. Transfer the prepared gel to a 23 ml fluororesin container and use an autoclave (external dimensions 10 cm x 5 cmφ, internal dimensions 3.8 cm x 2.8 cmφ, internal volume 23 ml) at 160 ° C for 16 days (384 hours), rotation conditions Synthesis was performed at (20 rpm). The apparatus used for the synthesis is shown in FIG. The distance from the rotation axis center to the autoclave center is 8.4 cm.
After the synthesis, the autoclave was taken out and allowed to cool, followed by centrifugation (4000 rpm, 60 minutes × 5 times) using distilled water until the liquid became neutral. Thereafter, it was dried overnight in a 100 ° C. oven to obtain a white powder (as-synthesized).
Thereafter, firing was performed at 650 ° C. for 10 hours in an air atmosphere.
The obtained crystal was mordenite having an MOR structure (three letter code by IZA-SC) as shown in FIG. 2 in the X-ray diffraction pattern.
The obtained crystal was a microcrystal having a uniform shape having a length in the c-axis direction of about 100 nm and an aspect ratio of about 1.0, as shown in the scanning electron micrograph of FIG. .
実施例2
本実施例では、実施例1と同様の条件でオートクレーブを回転させ、そのオートクレーブの回転数を変えることにより、生成物を観察した。
加熱温度と時間をそれぞれ160℃と7日間(168時間)に固定し、オートクレーブの回転速度を0(静置), 20, 40, 60, 80 rpmと変化させた。その結果、生成物は0 rpm(静置)と80 rpmではアモルファス、20, 40, 60 rpmではMOR(モルデナイト)であった。回転数が20〜60 rpmの範囲外では、モルデナイトは合成されなかった。
得られた生成物のX線回折パターンを図4に示す。B(回転速度 20 rpm)、C(回転速度 40 rpm)及びD(回転速度 60 rpm)は、MOR構造(モルデナイト)に特徴的なX線回折パターンを示したが、A(回転速度 0 rpm、静置)とE(回転速度 80 rpm)のX線回折パターンにはピークがなく、結晶が得られなかったことを示す(即ち、アモルファスが得られた)。
Example 2
In this example, the product was observed by rotating the autoclave under the same conditions as in Example 1 and changing the rotation speed of the autoclave.
The heating temperature and time were fixed at 160 ° C. and 7 days (168 hours), respectively, and the rotation speed of the autoclave was changed to 0 (standing), 20, 40, 60, and 80 rpm. As a result, the product was amorphous at 0 rpm (stationary) and 80 rpm, and MOR (mordenite) at 20, 40 and 60 rpm. Mordenite was not synthesized outside the range of 20 to 60 rpm.
The X-ray diffraction pattern of the obtained product is shown in FIG. B (rotational speed 20 rpm), C (rotational speed 40 rpm) and D (rotational speed 60 rpm) showed X-ray diffraction patterns characteristic of the MOR structure (mordenite), but A (rotational speed 0 rpm, There are no peaks in the X-ray diffraction patterns of (stationary) and E (rotation speed of 80 rpm), indicating that crystals were not obtained (that is, amorphous was obtained).
このように図1の装置を用いた場合に回転数が20〜60 rpmの範囲でのみモルデナイトが合成された理由は次のように考えられる。
オートクレーブの中心(重心)は周期が1/(回転速度)の等速円運動をする。回転軸まわりの回転運動によって、オートクレーブはA〜Dのように向きを変える。このようにオートクレーブが向きを変えると、オートクレーブ内のゲルの粘度は高いため、ゲルは向きを変えたオートクレーブ内で重力と反対方向に移動し、ゲル全体は攪拌される(即ち、結晶化の過程で反応物は流動化する。)。しかし、回転速度が大きすぎると、ゲルの移動が回転運動に追随できなくなり、ゲル全体は攪拌されない(即ち、結晶化の過程で反応物は流動化しない。)。このような攪拌の効果は、回転速度または回転周期の関数であり、これらで規定することができる。即ち、オートクレーブを特定の回転速度と回転周期で回転させることにより、反応物を結晶化中に流動させることができる。
The reason why mordenite was synthesized only in the range of the rotational speed of 20 to 60 rpm when the apparatus of FIG. 1 was used in this way is considered as follows.
The center (center of gravity) of the autoclave makes a uniform circular motion with a period of 1 / (rotational speed). The autoclave changes its direction as A to D by the rotational movement around the rotation axis. When the orientation of the autoclave changes in this way, the viscosity of the gel in the autoclave is high, so the gel moves in the opposite direction to gravity in the changed autoclave, and the entire gel is stirred (ie, the crystallization process). The reactants will fluidize.) However, if the rotational speed is too high, the movement of the gel cannot follow the rotational movement, and the entire gel is not stirred (that is, the reactant does not fluidize during the crystallization process). The effect of such agitation is a function of the rotation speed or the rotation period and can be defined by these. That is, the reactant can be flowed during crystallization by rotating the autoclave at a specific rotation speed and rotation cycle.
実施例3
本実施例では、実施例1で得られた微結晶モルデナイトを用いて、クメンのクラッキング反応を行った(下式)。
比較のため、市販のmordenite(触媒学会参照触媒JRC-Z-HM20、長軸(c軸)方向の長さL 120〜240nm、アスペクト比(L/D) 2.0〜2.5)を用いて同様に反応を行った。
クメンの転化率を図5に示す。本発明の微結晶モルデナイトは、市販のモルデナイト(JRC-Z-HM20)と比べて粒子径が小さく、高い触媒活性を有し、寿命が長いことがわかった。
Example 3
In this example, a cumene cracking reaction was performed using the microcrystalline mordenite obtained in Example 1 (the following formula).
For comparison, a commercially available mordenite (catalyst society reference catalyst JRC-Z-HM20, length L 120-240 nm in the major axis (c-axis) direction, aspect ratio (L / D) 2.0-2.5) is used. The reaction was conducted in the same manner.
The conversion rate of cumene is shown in FIG. The microcrystalline mordenite of the present invention was found to have a smaller particle size, higher catalytic activity, and longer life compared to commercially available mordenite (JRC-Z-HM20).
比較例1
実施例1と同じ原料を用いて、水熱合成を静置条件(0 rpm)で行う以外は、実施例1と同様に結晶化を行った。得られたX線回折パターンを図6に示す。回転条件下ではMOR構造のモルデナイトが得られたのに対し、静置条件下ではMSE構造(IZA-SCによる三文字コード)のMCM-68が得られた。実施例2の静置条件(0 rpm, 168時間)ではアモルファスが得られたが、さらに合成時間を長くする(384時間)ことにより、MCM-68が得られる。
Comparative Example 1
Crystallization was performed in the same manner as in Example 1 except that hydrothermal synthesis was performed under static conditions (0 rpm) using the same raw materials as in Example 1. The obtained X-ray diffraction pattern is shown in FIG. Mordenite with MOR structure was obtained under rotating conditions, while MCM-68 with MSE structure (three letter code by IZA-SC) was obtained under stationary conditions. Although amorphous was obtained under the stationary conditions of Example 2 (0 rpm, 168 hours), MCM-68 can be obtained by further increasing the synthesis time (384 hours).
Claims (3)
2θ(単位:度)=6.60±0.10、8.76±0.10、9.84±0.05、13.64±0.05、15.40±0.10、19.76±0.10、22.40±0.10、23.32±0.10、25.84±0.10、26.40±0.10、27.84±0.10、31.08±0.10、35.84±0.10 (1) Silica source, (2) N, N, N ′, N′-tetraalkylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium (provided that the alkyl group is The number of carbon atoms is 4 or less, and may be the same or different.) (3) Alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide, and (4) a mixture of water, a comprises heating in flowing the mixture in an autoclave synthesized remained (as-synthesized) mordenite process, the mordenite composition formula R n Al n Si 48-n O 96 (wherein n represents 4 to 5 and R represents N, N, N ′, N′-tetraalkylbicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3: 5,6-dipyrrolidinium. (However, the alkyl group has 4 or less carbon atoms and is the same. And may be different.) Represented by representative.) And synthesized remained (the as-Synthesized) preparation of mordenite having an X-ray diffraction pattern including the following values.
2θ (unit: degree) = 6.60 ± 0.10, 8.76 ± 0.10, 9.84 ± 0.05, 13.64 ± 0.05, 15.40 ± 0.10, 19.76 ± 0.10, 22.40 ± 0.10, 23.32 ± 0.10, 25.84 ± 0.10, 26.40 ± 0.10, 27.84 ± 0.10, 31.08 ± 0 .10, 35.84 ± 0.10
2θ(単位:度)=6.60±0.10、8.86±0.10、9.88±0.05、13.56±0.05、15.40±0.10、19.76±0.10、22.36±0.10、23.32±0.10、25.80±0.10、26.40±0.10、27.84±0.10、31.08±0.10、35.84±0.10 A method of producing mordenite comprising calcining as-synthesized mordenite obtained in claim 1, wherein the mordenite has the composition formula H n Al n Si 48-n O 96 (wherein n represents 4 to 5), and a process for producing mordenite having an X-ray diffraction pattern including the following values.
2θ (unit: degree) = 6.60 ± 0.10, 8.86 ± 0.10, 9.88 ± 0.05, 13.56 ± 0.05, 15.40 ± 0.10, 19.76 ± 0.10, 22.36 ± 0.10, 23.32 ± 0.10, 25.80 ± 0.10, 26.40 ± 0.10, 27.84 ± 0.10, 31.08 ± 0 .10, 35.84 ± 0.10
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