JP2012096983A - 大きな細孔容積を有するnu−85分子篩およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】臭化ノナメトニウム、臭化デカメトニウム、および、臭化ウンデカメトニウムはNU−85分子篩を合成するための従来からのテンプレートではないが、これらを用いることによりNU−85分子篩の合成を効果的に促進する、この動的結晶化から得られる生成物は大きな細孔容積および大きな比表面積を有する。この方法によって調製されたNU−85分子篩は、炭素数が8の芳香族化合物の異性化、トルエンの不均一化、および、トリメチルベンゼンのアルキル基転移反応、さらに、ベンゼンおよびエチレンを用いたエチルベンゼンの調製において使用可能であり、および、より良好な触媒効果を有する。
【選択図】図2
Description
本開示は、新規なNU−85分子篩およびその製造方法に関する。
NU−85分子篩は、二次元の微細孔構造を有する高シリコンゼオライト分子篩である。NU−85分子篩は、EU−1分子篩とNU−87分子篩との連晶(intergrowth)であり、内部ではEU−1分子篩およびNU−87分子篩の構造的バンドが相互に織り込まれ、密接に結合している。このような構造を有するので、NU−85分子篩は、元になるこれら2種類の分子篩の細孔チャネルに関する特徴と触媒特性とを有し得る。このため、NU−85分子篩は、炭化水素化合物の異性化およびアルキル化において触媒として広く使用できる。
ここでは、NU−85分子篩の結晶化時間を効果的に短縮する、NU−85分子篩の製造方法を開示する。この結果得られるNU−85分子篩は、大きな比表面積および大きな細孔容積を有する。
SiO2/Al2O3=約30:1〜約70:1、
R/SiO2=約0.04:1〜約0.25:1、
Na2O/SiO2=約0.05:1〜約0.3:1、
H2O/SiO2=約35:1〜約80:1、および、
NaL/SiO2=約0.03:1〜約0.14:1、
好ましくは、
SiO2/Al2O3=約40:1〜約65:1、
R/SiO2=約0.08:1〜約0.22:1、
Na2O/SiO2=約0.1:1〜約0.2:1、
H2O/SiO2=約42:1〜約55:1、
NaL/SiO2=約0.049:1〜約0.098:1である。
ただし、Rは臭化ノナメトニウム、臭化デカメトニウム、臭化ウンデカメトニウム、または、これらの混合物からなる群より選択されるテンプレートであって、好ましくは臭化デカメトニウムであり、NaLはナトリウム塩である。上記ナトリウム塩は、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、または、これらの混合物からなる群より選択されてもかまわない。いくつかの実施形態において、NaLは塩化ナトリウムである。
図1は、本発明の実施例1に従って調製したNU−85分子篩のX線回折(“XRD”;X−ray diffraction)パターンを示している。
本発明について以下の例を用いてさらに説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
調合溶液1: 2.61gのNaAlO2、4.37gのNaOH、4.26gのNaCl、および、60.32gのDecBr2(臭化デカメトニウム)を300mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 3.73gのNaAlO2、6.48gのNaOH、3.82gのNaCl、および、44.67gのDecBr2を350mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 2.98gのNaAlO2、8.96gのNaOH、3.96gのNaCl、および、55.76gのDecBr2を400mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 3.25gのNaAlO2、7.23gのNaOH、2.13gのNaCl、および、34.89gのDecBr2を350mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 3.73gのNaAlO2、8.98gのNaOH、4.02gのNaCl、および、36.54gのDecBr2を350mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 2.89gのNaAlO2、6.36gのNaOH、3.94gのNaCl、および、69.01gのDecBr2を400mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 2.88gのNaAlO2、7.63gのNaOH、2.13gのNaCl、および、45.13gのDecBr2を350mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
調合溶液1: 4.25gのNaAlO2、9.34gのNaOH、4.26gのNaCl、および、25.09gのDecBr2を400mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
(比較例)
調合溶液1: 6.8gのNaAlO2、8.86gのNaOH、2.0gのNaCl、および、51.72gのHexBr2(ヘキサメトニウム臭化物)を350mlのH2Oに添加し、攪拌して均質に混合した。
実施例1において調製したNU−85分子篩を550℃で6時間か焼して、テンプレートを除去した。そして、この分子篩を、液体に対する固体の比を50g/Lとなるように1Mの硝酸アンモニウム溶液と混合して、アンモニウム交換を70℃で5時間かけて2回実施した。混合物を550℃で6時間か焼して、水素型のNU−85分子篩であるNUZ−1を得た。
〔NU−85分子篩を用いた、ベンゼンおよびプロピレンからのクメンの調製〕
実施例10において得られたNUZ−1およびNUZ−2を使用して、ベンゼンおよびプロピレンからクメンを調製した。反応条件は、温度が110℃、圧力が3.0MPa、プロピレンの容積空間速度(volume space velocity)が15.0h−1、ベンゼン/プロピレンのモル比が4であった。反応の結果を表1に列挙する。
〔NU−85分子篩を用いた炭素数が8の芳香族化合物の異性化〕
アルミナ、実施例10において調製したNUZ−1分子篩、および、活性金属(例えば白金)を混合、混練し、押し出し成型して、触媒C1を調製した。EU−1分子篩を用いて、コントロールとして触媒C2を調製した。上記触媒は、30重量%の分子篩、0.3重量%の白金、および、69.7重量%のアルミナからなっていた。反応物質は、0.01mol%のベンゼン、0.13mol%のトルエン、12.16mol%のエチルベンゼン、0.4mol%のp−キシレン、55.23mol%のm−キシレン、および、22.58mol%のo−キシレンからなっていた。反応は、395℃の温度、1.0MPaの圧力、4.0h−1の容積空間速度、4.0の水素/炭化水素モル比で実施した。反応の結果を表2(モル百分率)に列挙する。
〔NU−85分子篩を用いた、トルエンの不均一化およびトリメチルベンゼンのアルキル基転移反応〕
実施例10において調製したNUZ−1分子篩を使用した。また、モルデナイト(“MOR”;Mordenite)(CN98110736.2に記載の実施例9の方法に従って調製した)を比較用分子篩として使用した。原料は60%のトルエンおよび40%の1,2,4−トリメチルベンゼンからなっていた。反応条件は、温度が400℃、圧力が2.4MPa、容積空間速度が1.2h−1、水素/炭化水素の体積比が13であった。反応の結果を表3(モル百分率)に列挙する。
〔ベンゼンを用いたエチルベンゼンの調製、および、NU−85分子篩を用いたエチレンの調製〕
実施例10において調製したNUZ−1分子篩を使用した。また、βゼオライト(CN01106040.9に記載の実施例1の方法に従って調製した)を比較用分子篩として使用した。反応条件は、温度が220℃、圧力が3.5MPa、エチレンの容積空間速度が2.0h−1、および、出発物質のベンゼンの/エチレンのモル比は12であった。反応の結果を表4(モル百分率)に列挙する。
Claims (12)
- 約405m2/g〜約470m2/gの範囲の比表面積、および、約0.27cm3/g〜約0.35cm3/gの範囲の細孔容積を有する、NU−85分子篩。
- 約410m2/g〜約460m2/gの範囲の比表面積を有する、請求項1に記載のNU−85分子篩。
- 約0.28cm3/g〜約0.32cm3/gの範囲の細孔容積を有する、請求項1または2に記載のNU−85分子篩。
- アルミニウム源、シリコン源、塩基、テンプレート、無機塩、EU−1分子篩、および、水を、シリコン源中のSiO2に対するEU−1分子篩の質量比が約2.5〜約8.5の範囲となり、かつ、得られる結晶化物質中のアルミニウム源(Al2O3に基づいて算出)、シリコン源(SiO2に基づいて算出)、塩基(Na2Oに基づいて算出)、テンプレート、無機塩(NaLに基づいて算出)、および、水のモル比が、
SiO2/Al2O3=約30:1〜約70:1、
R/SiO2=約0.04:1〜約0.25:1、
Na2O/SiO2=約0.05:1〜約0.3:1、
H2O/SiO2=約35:1〜約80:1、および、
NaL/SiO2=約0.03:1〜約0.14:1
の範囲となるように混合し(ただし、Rは臭化ノナメトニウム、臭化デカメトニウム、臭化ウンデカメトニウム、および、これらの混合物からなる群より選択されるテンプレートであり、NaLはナトリウム塩である)、
約300rpm〜約800rpmの範囲の攪拌速度および約100℃〜約160℃の範囲の結晶化温度における、約1日〜約2日の範囲の期間の高速攪拌によって実施される低温結晶化と、約40rpm〜約250rpmの範囲の攪拌速度および約170℃〜約190℃の範囲の結晶化温度における、約2日〜約6日の範囲の期間の低速攪拌によって実施される高温結晶化との2つの段階をこの順に実施することを含む動的結晶化過程によって、上記結晶化物質を結晶化させることを含む、請求項1に記載のNU−85分子篩を製造する方法。 - 上記結晶化物質中のアルミニウム源、シリコン源、塩基、テンプレート、無機塩、および、水のモル比が、
SiO2/Al2O3=約40:1〜約65:1、
R/SiO2=約0.08:1〜約0.22:1、
Na2O/SiO2=約0.1:1〜約0.2:1、
H2O/SiO2=約42:1〜約55:1、および、
NaL/SiO2=約0.0049:1〜約0.098:1
となる範囲である、請求項4に記載の方法。 - 上記シリコン源中のSiO2に対するEU−1分子篩の質量比が約3.0:1〜約7.0:1である、請求項4または5に記載の方法。
- 結晶化過程の全体が、上記結晶化温度において自己圧(autogenous pressure)下で実施される、請求項4または5に記載の方法。
- ナトリウム塩NaLが、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、および、これらの混合物からなる群より選択される、請求項4に記載の方法。
- 上記アルミニウム源が、アルミニウム塩、アルミン酸、アルミナ、水酸化アルミニウム、アルミナゾル、および、これらの混合物からなる群より選択されるアルミニウム源である、請求項4に記載の方法。
- 上記シリコン源が、ホワイトカーボンブラック、シリカゾル、水ガラス、テトラエチルオルトシリケート、および、これらの混合物からなる群より選択される、請求項4に記載の方法。
- EU−1分子篩中のSiO2/Al2O3のモル比が、約20:1〜約35:1の範囲である、請求項4に記載の方法。
- 請求項1に記載のNU−85分子篩を、芳香族化合物のアルキル化、芳香族化合物の異性化、および、アルカンの水素異性化において用いる使用方法。
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