JP2019536774A - Mor骨格構造の銅変性ゼオライトを用いて、モノエタノールアミンをエチレンジアミンに変換する方法 - Google Patents

Mor骨格構造の銅変性ゼオライトを用いて、モノエタノールアミンをエチレンジアミンに変換する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、(i)YO2およびX2O3を含み、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、骨格外イオンとして銅を含むMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有する触媒を準備すること、(ii)2−アミノエタノールおよびアンモニアを含むガス流を準備すること、(iii)2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換するために、(i)で準備された触媒を、(ii)で準備されたガス流と接触させることを含む、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法に関する。

Description

本発明は、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状のポリエチレンイミンに変換する方法において、前記方法は、YO2およびX23を含むMOR骨格構造を有し、Yは四価元素であり、Xは三価元素であるゼオライト材料を使用し、前記ゼオライト材料は、骨格外イオンとして銅を含む、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または線状のポリエチレンイミンに変換する方法に関する。
イントロダクション
モルデナイト(MOR)型ゼオライトは、1次元の12員環(MR)チャンネルと交差する8MRチャンネル(サイドポケット)とを有する大細孔ゼオライトの一種である。中性のシリケート骨格内へのAl置換は、カチオン(例えばブレンステッド酸として作用するO−H基)により補償された電荷不均衡を生じさせる。この種のゼオライトは、以前には、フリーデル・クラフツ型反応、異性化、カルボニル化およびアミノ化プロセスのような多様なタイプの化学的変換について記載された。MOR型ゼオライト合成は、またテンプレートフリー合成(有機細孔形成剤の不存在で)、テンプレート合成または脱アルミニウム反応のような後修飾のような多様な反応経路に従って記述された。したがって、国際公開第2014/135662号(WO 2014/135662 A)は、合成ガスを用いてジメチルエーテル(DME)を酢酸メチルにカルボニル化することに関し、この際、使用されるMOR型ゼオライトは、好ましくは、臭化テトラエチルアンモニウム(TEABr)テンプレートを用いて製造される。米国特許第7,605,295号明細書(US 7,605,295)は、好ましくは50nmの12MR細孔の方向に対して平行方向の平均クリスタリット長さを有する小結晶MOR型ゼオライトを用いるトランスアルキル化法に関し、この際、ゼオライトは、TEABrテンプレートを用いて製造される。同様に、米国特許第7,687,423号明細書(US 7,687,423 B2)は、60nm以下の12環チャンネルの方向に対して平行方向の平均クリスタリット長さを有するMOR骨格構造を有するクリスタリットの合成、ならびに芳香族化合物のトランスアルキル化におけるその使用に関する。Grundner, Sebastian et al., Nat. Commun. 2015, Vol. 6, article number 7546は、連続的か焼なしでCu(OAc)2から出発する特定のCuイオン交換法を含む、メタノールへのメタン酸化用の選択/活性触媒としてのCu−MORに関する。
モルデナイトを基礎とする触媒は、また、主にモノエタノールアミンの気相アミノ化によるエチレンアミンの合成のために公知である。したがって、米国特許第4,918,233号明細書(US 4,918,233)は、モノエタノールアミン(MEOA)気相アミノ化用の、26%のMEOA転化率でEDAに対して80%の選択率を有する希土類ドープしたMORの使用について報告している。中国特許出願公開第1962058号明細書(CN 1962058 A)は、Zr、Nb、Mo、またはSnの一つをZnまたはFeと組み合わせて含むモルデナイト触媒を用いるエタノールアミンのアミノ化によるエチレンジアミンの気相合成に関する。特開平06−87797号公報(JP H0687797 A)および特開平07−247245号公報(JP H07247245 A)はそれぞれ、脱アルミニウムモルデナイト触媒を用いたアンモニアおよびモノエタノールアミンのエチレンジアミンへの気相反応のための方法に関する。MEOAからEDAおよびピペラジン誘導体の製造用のモルデナイト型ゼオライトのPによる修飾も、中国特許第101215239号明細書(CN 101215239 B)に記載されている。中国特許出願公開第101406845号明細書(CN 101406845 A)は、H−モルデナイトアミノ化触媒およびその製造を記載する。中国特許出願公開第102974393号明細書(CN 102974393 A)は、修飾ゼオライト分子ふるいアミノ化触媒の再生方法に関する。中国特許出願公開第103007984号明細書(CN 103007984 A)は、アミノ化触媒の製造方法を請求している。中国特許出願公開第102233272号明細書(CN102233272A)および中国特許出願公開第102190588号明細書(CN102190588A)は、モノエチレングリコール(MEG)の接触アミノ化によるEDAの製造方法に関する。
これらに加えて、Achim Fischerの最初の論文「Heterogeneous Transition Metal Catalyzed Amination of Aliphatic Diols(不均一遷移金属触媒による脂肪族ジオールのアミノ化)」、Diss. ETH No 12978, 1998は、モノエチレングリコールおよびモノエタノールアミンをそれぞれエチレンジアミンに変換するためのゼオライト触媒による方法を議論している。国際公開第2009/083580号(WO 2009/083580 A1)は、触媒としてスルホン化されたテトラフルオロエチレンを基礎とするフルオロポリマー−コポリマー(Nafion)を用いる、酸化エチレン、エチレングリコール、またはエタノールアミンのアミノ化からのエチレンアミンの製造方法に関する。米国特許第4918233号明細書(US 4918233)は、脱アルミニウムモルデナイト触媒を使用したモノエタノールアミンおよびアンモニアからのエチレンジアミンの製造に関する。上述の方法の全ては、液相中で行われかつ高圧の使用が必要であるアミノ化法に関することに注目される。
独国特許出願公開第102005047464号明細書(DE 10 2005 047464 A1)は、Cu/Co/Ni/ガンマ−Al23不均一系触媒の存在で、モノエタノールアミンをアンモニアと反応させることによりエチレンアミンを製造する方法を開示している。
最後に、中国特許出願公開第101215239号明細書(CN 101215239 A)は、エチレンジアミンとアミノエチルピペラジンとの共同製造に関し、この際、この方法はリン修飾モルデナイト触媒の使用を含む。
モノエタノールアミンのアミノ化のために利用可能な方法にもかかわらず、より高い活性を示すだけでなく、アミノ化生成物に関して、特にエチレンジアミンに関して増大する選択率を可能にする触媒を使用する、改善された方法の提供の必要性が未だに存在する。
詳細な説明
したがって、本発明の課題は、モノエタノールアミン前駆体化合物の比較的高い転化率で、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンの比較的高い収率を得ることができる、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法を提供することであった。したがって、意外にも、骨格外イオンとして銅を含むMOR骨格構造を有するゼオライト材料を含む触媒の使用により、比較的高い転化率を達成するだけでなく、さらにエタン−1,2−ジアミンおよび/または上述の線状ポリエチレンイミンに対する比較的高い選択率を達成することを可能にする、2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法が提供されることが見出された。
したがって、本発明は、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法において、
(i)YO2およびX23を含み、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、骨格外イオンとして銅を含むMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有する触媒を準備すること、
(ii)2−アミノエタノールおよびアンモニアを含むガス流を準備すること、
(iii)2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換するために、(i)で準備された触媒を、(ii)で準備されたガス流と接触させること、
を含み、ここで、nは、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜5、より好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2の範囲であり、より好ましくはn=1である、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換する方法に関する。
本発明の意味の範囲内で、「骨格外イオン」の用語は、ゼオライト材料のイオン交換サイトに位置し、したがってゼオライト骨格の電荷を補償するために役立つイオンを表し、この際、本発明の好ましい意味によると、「骨格外イオン」の用語は、ゼオライト材料のイオン交換サイトに位置し、したがってゼオライト骨格の負電荷を補償するために役立つカチオンを表す。
本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中の2−アミノエタノールの量に関して特別な制限はない。したがって、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、2−アミノエタノールを、0.1〜10体積%、好ましくは0.5〜5体積%、より好ましくは1〜4.5体積%、より好ましくは1.5〜4体積%、より好ましくは2〜3.7体積%、より好ましくは2.5〜3.5体積%、より好ましくは2.7〜3.3体積%の範囲内の量で含んでよい。しかしながら、本発明によれば、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、2−アミノエタノールを、2.9〜3.1体積%の範囲内の量で含むことが特に好ましい。
本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニア:2−アミノエタノールのモル比に関しては、前記モル比が1〜45の範囲内にあるという条件で原則として制限はない。したがって、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニア:2−アミノエタノールのモル比は、2〜35、好ましくは4〜30、より好ましくは6〜25、より好ましくは8〜20、より好ましくは10〜16の範囲内にあってよい。しかしながら、本発明によれば、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニア:2−アミノエタノールのモル比は、12〜14の範囲内にあることが特に好ましい。
(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニア含有率に関しては特別な制限は適用されず、アンモニアの考えられる全ての量が、本発明の方法を行うために選択されてよい。したがって、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニアの量は、5〜90体積%、好ましくは10〜80体積%、より好ましくは20〜70体積%、より好ましくは25〜60体積%、より好ましくは30〜50体積%、より好ましくは35〜45体積%、より好ましくは37〜43体積%の範囲内にあってよい。しかしながら、本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、39〜41体積%の範囲内の量でアンモニアを含むことが特に好ましい。
本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中の水素の含有率に関しては原則として制限はない。したがって、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、水素を、1体積%以下、好ましくは0.5体積%以下、より好ましくは0.1体積%以下、より好ましくは0.05体積%以下、より好ましくは0.001体積%以下、より好ましくは0.0005体積%以下で含んでよい。しかしながら、本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、水素を0.0001体積%以下で含むことが特に好ましい。
あるいは、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、さらに、水素を0.1〜70体積%、好ましくは0.5〜50体積%、より好ましくは1〜40体積%、より好ましくは5〜35体積%、より好ましくは10〜30体積%、より好ましくは15〜25体積%、より好ましくは17〜23体積%の範囲内の量で含んでよい。しかしながら、本発明によれば、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、水素を19〜21体積%で含むことが特に好ましい。
本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、さらに、不活性ガスを5〜90体積%、好ましくは10〜80体積%、より好ましくは20〜70体積%、より好ましくは25〜60体積%、より好ましくは30〜50体積%、より好ましくは35〜45体積%、より好ましくは37〜43体積%の範囲内の量で含むことが好ましい。本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、不活性ガスを39〜41体積%で含むことが特に好ましい。
本発明の方法で使用されてよい不活性ガスのタイプは、選択された条件下で2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換することを可能にするという条件で、特に制限はない。したがって、例として、不活性ガスは、希ガス、N2、およびそれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される、好ましくはHe、Ne、Ar、N2およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のガス、より好ましくはArおよび/またはN2、好ましくはN2を含んでよい。しかしながら、本発明によると、不活性ガスは、Arおよび/またはN2、好ましくはN2であることが特に好ましい。
本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中の水の含有率に関しては、H2Oの含有率が5体積%以下であるという条件で原則として制限はない。したがって、例として、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のH2Oの量は、3体積%以下、好ましくは1体積%以下、より好ましくは0.5体積%以下、より好ましくは0.1体積%以下、より好ましくは0.05体積%以下、より好ましくは0.01体積%以下、より好ましくは0.005体積%以下、より好ましくは0.001体積%以下、より好ましくは0.0005体積%以下であってよい。しかしながら、本発明によると、(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、水を0.0001体積%以下で含み、好ましくは水を含まないことが特に好ましい。
本発明によると、(ii)で準備されるガス流は、好ましくは、(iii)で触媒と接触される前に加熱される。したがって、例として、(ii)で準備されるガス流を、120〜600℃の温度に、好ましくは150〜550℃、より好ましくは200〜500℃、より好ましくは230〜450℃、より好ましくは250〜400℃、より好ましくは270〜370℃、より好ましくは300〜350℃、より好ましくは320〜340℃の範囲内の温度に加熱し、その後でこの温度で(iii)で触媒と接触させてよい。しかしながら、本発明によると、(ii)で準備されるガス流を325〜335℃の温度に加熱し、その後でこの温度で(iii)で触媒と接触させることが特に好ましい。
本発明によると、(iii)で触媒をガス流と接触させるための条件に関しては、2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンへの変換が行われるという条件で原則として制限はない。したがって、例として、(iii)で触媒をガス流と接触させることは、0.05〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは0.3〜5MPa、より好ましくは0.5〜3MPa、より好ましくは0.6〜2MPa、より好ましくは0.7〜1.5MPa、より好ましくは0.8〜1.3MPaの範囲内の圧力で行われてよい。しかしながら、本発明によると、(iii)で触媒をガス流と接触させることは、0.9〜1.1MPaの範囲内で行うことが特に好ましい。
(iii)で触媒をガス流と接触させるために使用される時間基準のガス空間速度(GHSV)に関しては特別な制限は適用されず、100〜30,000h-1の範囲内で含まれるという条件で、原則として、本発明の方法を実施するために、考えられる全ての時間基準のガス空間速度が選択されてよい。したがって、例として、(iii)で触媒をガス流と接触させることは、500〜20,000h-1、好ましくは1,000〜15,000h-1、より好ましくは2,000〜10,000h-1、より好ましくは3,000〜8,000h-1、より好ましくは4,000〜6,000h-1,より好ましくは4,500〜5,500h-1の範囲内の時間基準のガス空間速度(GHSV)で行われてよい。しかしながら、本発明によると、(iii)で触媒をガス流と接触させることは、4,800〜5,200h-1の範囲内の時間基準のガス空間速度(GHSV)で行われることが特に好ましい。
本発明によると、ゼオライト材料のYO2:X23のモル比に関しては原則として制限はなく、本発明の方法を実施するために、原則として考えられる全てのYO2:X23のモル比が選択されてよい。したがって、例として、ゼオライト材料は、5〜100、好ましくは6〜70、より好ましくは8〜40、より好ましくは10〜30、より好ましくは12〜25、より好ましくは14〜20のYO2:X23のモル比を表してよい。しかしながら、本発明によると、ゼオライト材料は、15〜17のYO2:X23のモル比を表すことが特に好ましい。
本発明の方法で使用されるゼオライト材料の四価元素Yに関しては、特別な制限は適用されず、本発明の方法を実施するために、原則として考えられる全ての四価元素が選択されてよい。したがって、例として、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択されてよい。しかしながら、本発明によると、YはSiであることが特に好ましい。
本発明の方法で使用されるゼオライト材料の三価元素Xに関しては、特別な制限は適用されず、本発明の方法を実施するために、原則として考えられる全ての三価元素が選択されてよい。したがって、例として、Xは、Al、B、In、Ga、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択されてよい。しかしながら、本発明によると、Xは、Alおよび/またはB、好ましくはAlであることが好ましい。
本発明によると、ゼオライト材料中の骨格外イオンとして銅の含有量に関して原則として制限はない。したがって、例として、ゼオライト材料は、骨格外イオンとして銅を、元素として計算してかつMOR骨格構造を有するゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として、0.5〜15質量%、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは1.3〜8質量%、より好ましくは1.5〜7質量%、より好ましくは1.8〜6質量%、より好ましくは2〜5.5質量%、より好ましくは2.3〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは2.8〜4質量%、より好ましくは3〜3.5質量%含んでよい。しかしながら、本発明によると、ゼオライト材料は、骨格外イオンとして銅を、元素として計算してかつMOR骨格構造を有するゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として、3.1〜3.4質量%含むことが特に好ましい。
本発明によると、ゼオライト材料のCu:X23のモル比は、0.01〜2、好ましくは0.05〜1.5、より好ましくは0.1〜1、より好ましくは0.2〜0.8、より好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.35〜0.65、より好ましくは0.4〜0.6の範囲内にあることが好ましい。ゼオライト材料のCu:X23のモル比は、0.45〜0.55の範囲内にあることが特に好ましい。
本発明によると、MOR骨格構造を有するゼオライト材料は、モルデナイト、UZM−14、[Ga−Si−O]−MOR、Ca−Q、LZ−211、マリコパイト、Na−D、RMA−1、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のゼオライトを含むことが好ましく、この際、MOR骨格構造をゼオライト材料は、好ましくはUZM−14および/またはモルデナイトである。本発明によると、MOR骨格構造を有するゼオライト材料は、モルデナイトであることが特に好ましい。
本発明によると、ゼオライト材料は、実質的にNaを含まず、好ましくは実質的にNaまたはKを含まず、より好ましくは実質的にアルカリ金属を含まないことが好ましい。本発明によると、ゼオライト材料は、実質的にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含まないことが特に好ましい。
本発明の意味の範囲内で、ゼオライト材料の骨格中に含まれるNa、K、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の量との関連で本発明において使用される「実質的に」は、Na、K、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を、元素として計算してかつMOR骨格構造を有するゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として、0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量を示す。
本発明によると、(ii)で準備されたガス流を(i)で準備された触媒と接触させた後に(iii)で得られるガス流は、5超、好ましくは5〜80、より好ましくは5.5〜50、より好ましくは6〜30、より好ましくは6.5〜20、より好ましくは7〜15、より好ましくは7.5〜12、より好ましくは8〜11、より好ましくは8.5〜10.5のエタン−1,2−ジアミンとジエチレントリアミンとの全モル量のアミノエチルエタノールアミンとピペラジンとの全モル量に対する(エタン−1,2−ジアミン+ジエチレントリアミン):(アミノエチルエタノールアミン+ピペラジン)のモル比を表すことが好ましい。本発明によると、(ii)で準備されたガス流を(i)で準備された触媒と接触させた後に(iii)で得られるガス流は、9〜10のエタン−1,2−ジアミンとジエチレントリアミンとの全モル量のアミノエチルエタノールアミンとピペラジンとの全モル量に対する(エタン−1,2−ジアミン+ジエチレントリアミン):(アミノエチルエタノールアミン+ピペラジン)のモル比を表すことが特に好ましい。
本発明によると、(i)で準備された触媒と(ii)で準備されたガス流との(iii)での接触の前の時点では、MOR骨格構造からX23を除去するための処理、好ましくはゼオライト材料からX23を除去するための処理に供せられたMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有しないことが好ましい。
本発明の意味の範囲内で、(i)で準備された触媒と(ii)で準備されたガス流との(iii)での接触の前の時点では、MOR骨格構造からX23を除去するための処理に供せられたMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有しないことが好ましいことは、この時点で、合成されたゼオライト材料中に含まれるX23の100モル%を基準として、X23の5モル%以上、好ましくは3モル%以上、より好ましくは1モル%以上、より好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは0.05モル%以上、より好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.005モル%以上、より好ましくは0.001モル%以上、より好ましくは0.0005モル%以上、より好ましくは0.0001モル%以上がゼオライト材料の骨格構造から除去された処理に供せられたゼオライト材料を有しないことを示す。
本発明の意味によると、(i)で準備された触媒と(ii)で準備されたガス流との(iii)での接触の前の時点では、ゼオライト材料からX23を除去するための処理に供せられたMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有しないことが好ましく、このことは、この時点で、合成されたゼオライト材料中に含まれるX23の100モル%を基準として、X23の5モル%以上、好ましくは3モル%以上、より好ましくは1モル%以上、より好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは0.05モル%以上、より好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.005モル%以上、より好ましくは0.001モル%以上、より好ましくは0.0005モル%以上、より好ましくは0.0001モル%以上がゼオライト材料から除去された処理に供せられたゼオライト材料を有しないことを示す。
本発明の方法で使用されるMOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造に関して特別な制限は適用されず、本発明の方法を実施するために、原則として、MOR骨格構造を有する考えられる全てのゼオライト材料が選択されてよい。しかしながら、本発明によると、MOR骨格構造を有するゼオライト材料は、
(1)YO2の少なくとも1つの供給源、X23の少なくとも1つの供給源を含み、かつ構造規定剤として1つ以上の有機テンプレートを含み、かつ/または種結晶を含む混合物を製造すること;
(2)MOR骨格構造を有するゼオライト材料を得るために、(1)で製造された混合物を結晶化すること;
(3)任意に、(2)で得られたゼオライト材料を単離すること;
(4)任意に、(2)または(3)で得られたゼオライト材料を洗浄すること;
(5)任意に、(2)、(3)または(4)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること;
(6)任意に、(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをH+イオンにイオン交換すること;
(7)(2)、(3)、(4)、(5)または(6)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンを、Cu2+および/またはCu+、好ましくはCu2+にイオン交換すること;
(8)任意に、(7)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること
を含む方法により製造されることが好ましい。
本発明の意味の範囲内で、本出願で使用される「有機テンプレート」の用語は、一般に、ゼオライト材料、好ましくはMOR型骨格構造を有するゼオライト材料のテンプレート媒介合成のために適している、さらにより好ましくはモルデナイトの合成のために適している、考えられる全ての有機材料を示す。本発明によると、(1)で製造された混合物中に含まれる1つ以上の有機テンプレートは、テトラアルキルアンモニウム含有化合物およびテトラアルキルホスホニウム含有化合物からなる群、好ましくはテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物およびテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物からなる群から選択されることが好ましく、ここで、R1、R2、R3およびR4は、互いに無関係に、任意に置換されたおよび/または任意に分枝した(C1〜C6)アルキル、好ましくは(C1〜C5)アルキル、より好ましくは(C1〜C4)アルキル、より好ましくは(C1〜C3)アルキル、さらにより好ましくは任意に置換されたメチルまたはエチルを表し、この際に、さらにより好ましくは、R1、R2、R3およびR4は、任意に置換されたエチル、好ましくは非置換のエチルを表す。
本発明によると、1つ以上のテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物および/または1つ以上のテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物は、塩、好ましくはハロゲン化物、好ましくは塩化物および/または臭化物、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩またはこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上の塩であり、より好ましくは1つ以上のテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物および/または1つ以上のテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物は、水酸化物および/または臭化物、さらにより好ましくは臭化物であることがさらに好ましい。
本発明によると、(1)で製造された混合物中に含まれる1つ以上の有機テンプレートは、N,N,N,N−テトラ(C1〜C4)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C4)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C3)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C3)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物、N,N,N,N−テトラメチルアンモニウム化合物、N,N,N,N−テトラエチルホスホニウム化合物、N,N,N,N−テトラメチルホスホニウム化合物、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択されることが好ましい。本発明によると、1つ以上の有機テンプレートは、1つ以上のN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物またはN,N,N,N−テトラエチルホスホニウム化合物、好ましくは1つ以上のN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物を含むことが特に好ましい。
MOR骨格構造を有するゼオライト材料を製造するための(1)により準備された混合物中の1つ以上の有機テンプレートのYO2に対する有機テンプレート:YO2のモル比に関して、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法を実施するために、原則として考えられる全ての有機テンプレート:YO2のモル比が選択されてよい。したがって、例として、(1)により準備された混合物中の1つ以上の有機テンプレートのYO2に対する有機テンプレート:YO2のモル比は、0.005〜0.14、好ましくは0.01〜0.3、より好ましくは0.02〜0.2、より好ましくは0.025〜0.14、より好ましくは0.03〜0.1、より好ましくは0.035〜0.08、より好ましくは0.04〜0.06の範囲であってよい。しかしながら、本発明によると、(1)により準備された混合物中の1つ以上の有機テンプレートのYO2に対する有機テンプレート:YO2のモル比は、0.045〜0.055の範囲にあることが特に好ましい。
あるいは、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、好ましくは種結晶として使用されるゼオライト材料のミクロ孔中に任意に含まれていてよい有機テンプレートを除いて有機テンプレートを実質的に含まないことが好ましく、この際に、より好ましくは、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的に有機テンプレートを含まない。しかしながら、本発明によると、(1)で製造された混合物は、構造規定剤として1つ以上の有機テンプレートを含むことが好ましい。
本発明の意味の範囲内で、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的に有機テンプレートを含まないことは、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、有機テンプレートを、混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1質量%以下の量で、好ましくは、混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量でだけ含んでよいことを示す。有機テンプレートの前記量は、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物中に存在するとしても、本発明の意味の範囲内で、「不純物」または「痕跡量」として表されてもよい。さらに、「有機テンプレート」および「有機構造規定剤」の用語は、本出願において同義に使用されることに留意される。
本発明によると、本発明の方法で使用されるMOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法の(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的にゼオライト材料を含まないことが好ましい。本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は,実質的に種結晶を含まないことが特に好ましい。
本発明の意味の範囲内で、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、実質的にゼオライト材料を含まない、好ましくは実質的に種結晶を含まないことは、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、ゼオライトを、好ましくは種結晶を、混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1質量%以下の量でだけ、好ましくは混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量でだけ含んでよいことを示す。ゼオライト材料および好ましくは種結晶の前記量は、(1)で製造され(2)で結晶化された混合物中に存在したとしても、本発明の意味の範囲内で、「不純物」または「痕跡量」として表されてもよい。
本発明によると、本発明の方法で使用されるMOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法の(6)において、ゼオライト材料をイオン交換手順に供する工程は、
(6.a)(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをNH4 +にイオン交換すること;
(6.b)(6.a)で得られたイオン交換されたゼオライト材料をか焼して、H型のゼオライト材料を得ること
の工程を含むことが好ましい。
(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼に関しては、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法を実施するために、原則として考えられる全ての温度および/または期間が選択されてよい。
したがって、例として、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼は、200〜850℃、好ましくは250〜800℃、より好ましくは300〜750℃、より好ましくは350〜700℃、より好ましくは400〜650℃、より好ましくは450〜620℃、より好ましくは500〜600℃、より好ましくは520〜580℃の範囲内の温度で実施されてよい。しかしながら、本発明によると、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼は、540〜560℃の範囲内の温度で実施されることが特に好ましい。
さらに、例として、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのゼオライトのか焼は、バッチ式で、半連続式で、または連続式で行われてよい。(6.b)でのか焼は、ゼオライト材料を、本出願で定義された特別でかつ実施された実施態様のいずれかによる温度に加熱し、かつこの温度で0.5〜36時間、好ましくは1〜32時間、より好ましくは2〜28時間、より好ましくは4〜24時間、より好ましくは6〜20時間、より好ましくは8〜18時間、より好ましくは10〜14時間の範囲の期間保持することによって行われる。しかしながら、本発明によると、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼は、ゼオライト材料を所与の温度に加熱し、かつこの温度を11.5〜12.5時間の範囲の期間保持することにより行われることが特に好ましい。さらに、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼は、540〜560℃の範囲内の温度で、11.5〜12.5時間の範囲の期間実施されることが特に好ましい。半連続式または連続式で実施される場合、か焼の期間は、半連続式または連続式で操作される所定のか焼炉中でのゼオライト材料の滞留時間に相当する。
この方法がより大規模で実施される場合に、か焼を半連続式でまたは連続式で、より好ましくは連続式で行うことが好ましい。さらにより好ましくは、(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのゼオライト材料のか焼は、1時間当たり0.2〜50.0kgのゼオライト材料、好ましくは1時間当たり0.5〜2.0kgのゼオライト材料の範囲内の速度で連続式で実施される。好ましい連続か焼のために使用することができる考えられる装置は、例えば、ベルト式か焼炉および/または回転式か焼炉を含み、この場合、好ましくは回転式か焼炉が使用される。
しかしながら、本発明によると、(7)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料が、乾燥および/またはか焼のような熱処理に供される場合、前記温度は、540℃以上の温度を含まない、好ましくは520℃以上、より好ましくは500℃以上、より好ましくは450℃以上、より好ましくは400℃以上、より好ましくは350℃以上、より好ましくは300℃以上、より好ましくは250℃以上、より好ましくは200℃以上の温度を含まないことが特に好ましい。本発明によると、(7)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料は、150℃以上の温度に供されないことが特に好ましい。したがって、前記特に好ましい実施態様によると、(7)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料は、本出願の特別なおよび好ましい実施態様のいずれかに定義されている(8)によるか焼に供されない。
本発明によると、(7)においてゼオライト材料は、元素として計算してかつゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜8質量%、より好ましくは1〜6質量%、より好ましくは1.2〜5質量%、より好ましくは1.5〜4質量%、より好ましくは1.8〜3.5質量%、より好ましくは2〜3質量%、より好ましくは2.3〜2.9質量%の範囲でゼオライト材料中のCuの負荷量を達成するようにイオン交換されることが好ましい。本発明によると、(7)においてゼオライト材料は、2.5〜2.7質量%の範囲でゼオライト材料中のCuの負荷量を達成するようにイオン交換されることが特に好ましい。
MOR骨格構造を有するゼオライト材料を製造するために使用される元素Yに関して、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法を実施するために、原則として考えられる全ての四価元素が選択されてよい。したがって、例として、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Geおよびこれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてよい。しかしながら、YがSiであることが特に好ましい。
本発明によると、YO2のための少なくとも1つの供給源は、シリカ、ケイ酸塩、およびこれらの混合物からなる群から、好ましくはヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、反応性非晶質固体シリカ、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水和物、セスキケイ酸塩、二ケイ酸塩、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、より好ましくはヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、より好ましくはヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、コロイド状シリカ、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、より好ましくはヒュームドシリカ、シリカゲル、コロイド状シリカ、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上の化合物を含むことが好ましく、より好ましくはYO2の少なくとも1つの供給源は、ヒュームドシリカ、コロイド状シリカ、およびこれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。本発明によると、ヒュームドシリカをYO2の供給源として使用することが特に好ましい。
MOR骨格構造を有するゼオライト材料を製造するために使用される元素Xに関しては、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料を製造する方法を実施するために、原則として考えられる全ての三価元素が選択されてよい。したがって、例として、Xは、Al、B、In、Ga、およびこれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてよい。しかしながら、本発明によると、XはAlであることが好ましい。
本発明によると、X23のための少なくとも1つの供給源は、1つ以上のアルミニウム塩、好ましくはアルカリ金属のアルミン酸塩を含むことが好ましく、この場合、アルカリ金属は、好ましくはLi、Na、K、Rb、およびCsからなる群から選択され、より好ましくはアルカリ金属は、Naおよび/またはKであり、さらにより好ましくはアルカリ金属はNaである。
(1)で製造された混合物のYO2:X23のモル比に関しては、特別な制限は適用されず、本発明の方法で使用されるMOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法を実施するために、原則として考えられる全てのYO2:X23のモル比が選択されてよい。したがって、例として、(1)で製造された混合物YO2:X23のモル比は、2〜50、好ましくは4〜40、より好ましくは6〜35、より好ましくは10〜30、より好ましくは13〜25、より好ましくは15〜23、より好ましくは17〜22の範囲であってよい。しかしながら、本発明によると、(1)で製造された混合物のYO2:X23のモル比は、19〜21の範囲にあることが特に好ましい。
MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法のために使用される種結晶に関しては、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造のために、原則として考えられる全ての種結晶が選択されてよい。したがって、例として、種結晶は、ゼオライト材料、好ましくは1つ以上のゼオライト、より好ましくはBEA骨格構造を有する1つ以上のゼオライトを含んでよく、より好ましくは、種結晶は、ゼオライトベータを含む。しかしながら、本発明によると、ゼオライトベータを、(1)での混合物の製造のための種結晶として使用することが特に好ましい。
MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法のために使用される種結晶の量にも、MOR骨格構造を有するゼオライト材料を製造できるという条件で同じことが適用される。したがって、例として、(1)で製造された混合物中の種結晶の量は、混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1〜15質量%、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは0.8〜8質量%、より好ましくは1〜5質量%、より好ましくは1.3〜3質量%の範囲であってよい。しかしながら、本発明によると、(1)で製造された混合物中の種結晶の量は、1.5〜2.5質量%の範囲にあることが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造された混合物は、さらに1つ以上の溶媒を含む溶媒系を含むことが好ましく、この場合、溶媒系は、好ましくは極性プロトン性溶媒およびこれらの混合物からなる群から、好ましくはn−ブタノール、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、水およびこれらの混合物からなる群から、より好ましくはエタノール、メタノール、水およびこれらの混合物からなる群から選択される1つ以上の溶媒を含み、この場合、より好ましくは、溶媒系は水を含む。本発明によると、水、好ましくは脱イオン水を、溶媒系として使用することが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを含み、かつ(1)で製造された混合物が、溶媒系として水を含む場合、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、5〜70、好ましくは10〜65、より好ましくは15〜60、より好ましくは20〜55、より好ましくは25〜50、より好ましくは30〜47、より好ましくは35〜45、より好ましくは37〜43の範囲であってよいことがさらに好ましい。しかしながら、本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを有し、かつ(1)で製造された混合物が、溶媒系として水を含む場合、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、39〜41の範囲にあることが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含み、かつ(1)で製造された混合物が、溶媒系として水を含む場合、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、5〜45、好ましくは10〜40、より好ましくは12〜35、より好ましくは15〜30、より好ましくは17〜27、より好ましくは19〜25の範囲であってよいことがさらに好ましい。しかしながら、本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含み、かつ(1)で製造された混合物が溶媒系として水を含む場合、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、21〜23の範囲にあることが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造された混合物は、さらに1つ以上のアルカリ金属(AM)を含み、好ましくは1つ以上のアルカリ金属は、Li、Na、K、Cs、およびこれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、(1)で製造された混合物は、さらにNaおよび/またはKを含むことが好ましい。本発明によると、(1)で製造された混合物は、さらにアルカリ金属AMとしてNaを含むことが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを含む場合、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比は、0.05〜2、好ましくは0.1〜1.5、より好ましくは0.2〜1、より好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.35〜0.65、より好ましくは0.4〜0.6の範囲にあることがさらに好ましい。本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを含む場合、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比は、0.45〜0.55の範囲にあることが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含む場合、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比が、0.3〜2、好ましくは0.5〜1.5、より好ましくは0.8〜1.2、より好ましくは1〜1、より好ましくは1.2〜0.8、より好ましくは1.3〜0.5の範囲にあることがさらに好ましい。本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含む場合、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比が、1.35〜1.4の範囲にあることが特に好ましい。
本発明によると、(1)で製造された混合物のYO2:X23:AMのモル比は、1:(0.02〜0.5):(0.05〜2)、好ましくは1:(0.025〜0.25):(0.05〜2)、より好ましくは1:(0.029〜0.17):(0.1〜1.5)、より好ましくは1:(0.033〜0.1):(0.2〜1)、より好ましくは1:(0.04〜0.08):(0.3〜0.7)、より好ましくは1:(0.043〜0.7):(0.35〜0.65)、より好ましくは1:(0.045〜0.06):(0.4〜0.6)、より好ましくは1:(0.045〜0.05):(0.45〜0.55)の範囲にあることがさらに好ましい。
(2)での結晶化に関しては、特別な制限は適用されず、MOR骨格構造を有するゼオライト材料の製造方法を実施するために、原則として結晶化のために考えられる全ての条件が選択されてよい。
したがって、例として、(2)での結晶化は、(1)で製造された混合物の加熱、好ましくは75〜210℃、より好ましくは100〜200℃、より好ましくは130〜190℃、より好ましくは150〜185℃、より好ましくは160〜180℃の範囲の温度での加熱を含んでよい。しかしながら、本発明によると、(2)での結晶化は、(1)で製造された混合物を165〜175℃の範囲の温度に加熱することを含むことが特に好ましい。
例として、(2)での結晶化は、自生圧力下で、好ましくはソルボサーマル条件下で実施されてよい。しかしながら、本発明によると、(2)での結晶化は、熱水条件下で実施されることが特に好ましい。
さらに、例として、(2)での結晶化は、(1)で製造された混合物を60〜120時間、より好ましくは65〜100時間、より好ましくは70〜95時間、より好ましくは75〜90時間、より好ましくは80〜88時間の範囲内の期間加熱することを含んでよい。しかしながら、本発明によると、(2)での結晶化が、(1)で製造された混合物を82〜86時間の範囲内の期間加熱することを含むことが特に好ましい。
本発明によると、(2)で結晶化されたMOR骨格構造を有するゼオライト材料はモルデナイトであることが好ましい。
本発明によると、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的にリンを含まないことが好ましい。
本発明の意味の範囲内で、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物中に含まれるリンの量との関連で本発明において使用される「実質的に」は、元素として計算してかつ混合物中のYO2の100質量%を基準として、リンの0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量を示す。本発明の意味の範囲内で、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物中に実質的に含まれないリンの定義は、単体のリンならびにリン含有化合物の両方を含む。
さらに、本発明によると、(2)で得られたゼオライト材料の骨格は、実質的にリンを含まないことが好ましい。(2)で得られたゼオライト材料は、実質的にリンを含まないことが特に好ましい。
本発明の意味の範囲内で、(2)で得られたゼオライト材料の骨格中に含まれるリンの量との関連で本発明において使用される「実質的に」は、元素として計算してかつゼオライト材料中のYO2の100質量%を基準として、リンの0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量を示す。さらに、本発明の意味の範囲内で、(2)で得られたゼオライト材料中に含まれるリンの量との関連で本発明において使用される「実質的に」は、元素として計算してかつゼオライト材料中のYO2の100質量%を基準として、リンの0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下、より好ましくは0.0005質量%以下、さらにより好ましくは0.0001質量%以下の量を示す。本発明の意味の範囲内で、(2)で得られたゼオライト材料の骨格中に実質的に含まれない、好ましくは(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物中に含まれないリンの定義は、単体のリンならびにリン含有化合物の両方を含む。
MOR骨格構造を有しかつ骨格外イオンとして銅を含むゼオライト材料が、本発明の方法で使用される触媒において提供することができる形態に関して、本発明による特別な制限はない。したがって、ゼオライト材料は、それ自体として使用されてもよく、または他の成分と一緒に使用されてよい。本発明の方法によると、ゼオライト材料は、成形品の形態で本発明の方法で使用される触媒中に含まれていることが好ましい。したがって、本発明によると、本出願に記載された特に好ましい実施態様のいずれかによるゼオライト材料を製造するための好ましい方法は、さらに
(9)(7)または(8)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料を、1つ以上の結合剤と混合すること;
(10)(9)で得られた混合物を混練すること;
(11)(10)で得られた混練された混合物を成形して、1つ以上の成形品を得ること;および
(12)(11)で得られた1つ以上の成形品を乾燥および/またはか焼すること
を含むことが好ましい。
(7)または(8)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料と混合することができる1つ以上の結合剤に関して、特別な制限は適用されず、原則として全ての適切な結合剤が使用されてよい。したがって、例として、1つ以上の結合剤は、無機結合剤からなる群から選択されてよく、この際、本発明によると、1つ以上の結合剤は、金属酸化物および/または半金属酸化物の1つ以上の供給源または黒鉛の1つ以上の供給源を含むことが好ましく、この際、金属酸化物および/または半金属酸化物の1つ以上の供給源は、好ましくはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ランタナ、マグネシア、およびこれらの2つ以上の混合物および/または混合酸化物からなる群から、より好ましくはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、シリカ−アルミナ混合酸化物、シリカ−チタニア混合酸化物、シリカ−ジルコニア混合酸化物、シリカ−ランタナ混合酸化物、シリカ−ジルコニア−ランタナ混合酸化物、アルミナ−チタニア混合酸化物、アルミナ−ジルコニア混合酸化物、アルミナ−ランタナ混合酸化物、アルミナ−ジルコニア−ランタナ混合酸化物、チタニア−ジルコニア混合酸化物、およびこれらの2つ以上の混合物および/または混合酸化物からなる群から、より好ましくはシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ混合酸化物、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される。しかしながら、本発明によると、1つ以上の結合剤は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、および/または黒鉛の1つ以上の供給源を含むことが特に好ましく、この際、より好ましくは、結合剤は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、および/または黒鉛の1つ以上の供給源からなり、この際、より好ましくは、1つ以上の結合剤は、シリカ、アルミナ、および/またはジルコニアの1つ以上の供給源を含み、この際、さらにより好ましくは、結合剤は、シリカ、アルミナ、および/またはジルコニアの1つ以上の供給源からなる、好ましくはシリカ、アルミナ、および/またはジルコニアからなる。
本発明によると、(iii)で得られたガス流中に含まれる2−アミノエタノールを、前記ガス流から分離し、かつ(ii)に再循環することが好ましい。
本発明は、さらに、それぞれの依存形式により示される組み合わせおよび実施形態を含む、次の特に好ましい実施態様により特徴付けられる:
1.2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法において、
(i)YO2およびX23を含み、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、骨格外イオンとして銅を含むMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有する触媒を準備すること、
(ii)2−アミノエタノールおよびアンモニアを含むガス流を準備すること、
(iii)2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換するために、(i)で準備された触媒を、(ii)で準備されたガス流と接触させること、
を含み、ここで、nは、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜5、より好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2の範囲であり、より好ましくはn=1である、2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換する方法。
2.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、2−アミノエタノールを、0.1〜10体積%、好ましくは0.5〜5体積%、より好ましくは1〜4.5体積%、より好ましくは1.5〜4体積%、より好ましくは2〜3.7体積%、より好ましくは2.5〜3.5体積%、より好ましくは2.7〜3.3体積%、より好ましくは2.9〜3.1体積%の範囲内の量で含む、実施態様1の方法。
3.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流中のアンモニア:2−アミノエタノールのモル比は、1〜45、好ましくは2〜35、より好ましくは4〜30、より好ましくは6〜25、より好ましくは8〜20、より好ましくは10〜16、より好ましくは12〜14の範囲内である、実施態様1または2の方法。
4.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、アンモニアを、5〜90体積%、好ましくは10〜80体積%、より好ましくは20〜70体積%、より好ましくは25〜60体積%、より好ましくは30〜50体積%、より好ましくは35〜45体積%、より好ましくは37〜43体積%、より好ましくは39〜41体積%の範囲内の量で含む、実施態様1から3までのいずれかの方法。
5.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、水素を、1体積%以下、好ましくは0.5体積%以下、より好ましくは0.1体積%以下、より好ましくは0.05体積%以下、より好ましくは0.001体積%以下、より好ましくは0.0005体積%以下、より好ましくは、水素を0.0001体積%以下で含む、実施態様1から4までのいずれかの方法。
6.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、さらに水素を、0.1〜70体積%、好ましくは0.5〜50体積%、より好ましくは1〜40体積%、より好ましくは5〜35体積%、より好ましくは10〜30体積%、より好ましくは15〜25体積%、より好ましくは17〜23体積%、より好ましくは19〜21体積%の範囲内の量で含む、実施態様1から4までのいずれかの方法。
7.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、さらに不活性ガスを、5〜90体積%、好ましくは10〜80体積%、より好ましくは20〜70体積%、より好ましくは25〜60体積%、より好ましくは30〜50体積%、より好ましくは35〜45体積%、より好ましくは37〜43体積%、より好ましくは39〜41体積%の範囲内の量で含む、実施態様1から6までのいずれかの方法。
8.不活性ガスは、希ガス、N2、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、好ましくはHe、Ne、Ar、N2、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のガスを含み、この際、より好ましくは不活性ガスは、Arおよび/またはN2、好ましくはN2を含み、この際、より好ましくは不活性ガスは、Arおよび/またはN2、好ましくはN2である、実施態様7の方法。
9.(ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触されるガス流は、H2Oを、5体積%以下、好ましくは3体積%以下、より好ましくは1体積%以下、より好ましくは0.5体積%以下、より好ましくは0.1体積%以下、より好ましくは0.05体積%以下、より好ましくは0.01体積%以下、より好ましくは0.005体積%以下、より好ましくは0.001体積%以下、より好ましくは0.0005体積%以下、より好ましくは0.0001体積%以下の量で含む、実施態様1から8までのいずれかの方法。
10.(ii)で準備されるガス流を、120〜600℃の範囲内、好ましくは150〜550℃、より好ましくは200〜500℃、より好ましくは230〜450℃、より好ましくは250〜400℃、より好ましくは270〜370℃、より好ましくは300〜350℃、より好ましくは320〜340℃、より好ましくは325〜335℃の範囲内の温度に加熱し、その後でこの温度で(iii)で触媒と接触させる、実施態様1から9までのいずれかの方法。
11.(iii)で触媒をガス流と接触させることは、0.05〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは0.3〜5MPa、より好ましくは0.5〜3MPa、より好ましくは0.6〜2MPa、より好ましくは0.7〜1.5MPa、より好ましくは0.8〜1.3MPa、より好ましくは0.9〜1.1MPaの範囲内の圧力で行われる、実施態様1から10までのいずれかの方法。
12.(iii)で触媒をガス流と接触させることは、100〜30,000h-1、好ましくは500〜20,000h-1、より好ましくは1,000〜15,000h-1、より好ましくは2,000〜10,000h-1、より好ましくは3,000〜8,000h-1、より好ましくは4,000〜6,000h-1、より好ましくは4,500〜5,500h-1、より好ましくは4,800〜5,200h-1の範囲内の時間基準のガス空間速度(GHSV)で行われる、実施態様1から11までのいずれかの方法。
13.ゼオライト材料は、5〜100、好ましくは6〜70、より好ましくは8〜40、より好ましくは10〜30、より好ましくは12〜25、より好ましくは14〜20、より好ましくは15〜17の範囲内のYO2:X23のモル比を表す、実施態様1から12までのいずれかの方法。
14.Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択され、Yは、好ましくはSiである、実施態様1から13までのいずれかの方法。
15.Xは、Al、B、In、Ga、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択され、Xは、好ましくはAlおよび/またはBであり、より好ましくはAlである、実施態様1から14までのいずれかの方法。
16.ゼオライト材料は、骨格外イオンとして銅を、元素として計算してかつMOR骨格構造を有するゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として、0.5〜15質量%、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは1.3〜8質量%、より好ましくは1.5〜7質量%、より好ましくは1.8〜6質量%、より好ましくは2〜5.5質量%、より好ましくは2.3〜5質量%、より好ましくは2.5〜4.5質量%、より好ましくは2.8〜4質量%、より好ましくは3〜3.5質量%、より好ましくは3.1〜3.4質量%含む、実施態様1から15までのいずれかの方法。
17.ゼオライト材料のCu:X23のモル比は、0.01〜2、好ましくは0.05〜1.5、より好ましくは0.1〜1、より好ましくは0.2〜0.8、より好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.35〜0.65、より好ましくは0.4〜0.6、より好ましくは0.45〜0.55の範囲内にある、実施態様1から16までのいずれかの方法。
18.MOR骨格構造を有するゼオライト材料は、モルデナイト、UZM−14、[Ga−Si−O]−MOR、Ca−Q、LZ−211、マリコパイト、Na−D、RMA−1、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のゼオライトを含み、この際、好ましくは、MOR骨格構造をゼオライト材料は、UZM−14および/またはモルデナイト、好ましくはモルデナイトである、実施態様1から17までのいずれかの方法。
19.ゼオライト材料は、実質的にNaを含まず、好ましくは実質的にNaまたはKを含まず、より好ましくは実質的にアルカリ金属を含まず、より好ましくは実質的にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含まない、実施態様1から18までのいずれかの方法。
20.(ii)で準備されたガス流を(i)で準備された触媒と接触させた後に(iii)で得られるガス流は、5超、好ましくは5〜80、より好ましくは5.5〜50、より好ましくは6〜30、より好ましくは6.5〜20、より好ましくは7〜15、より好ましくは7.5〜12、より好ましくは8〜11、より好ましくは8.5〜10.5、より好ましくは9〜10のエタン−1,2−ジアミンとジエチレントリアミンとの全モル量のアミノエチルエタノールアミンとピペラジンとの全モル量に対する(エタン−1,2−ジアミン+ジエチレントリアミン):(アミノエチルエタノールアミン+ピペラジン)のモル比を表す、実施態様1から19までのいずれかの方法。
21.(i)で準備された触媒と(ii)で準備されたガス流との(iii)での接触の前の時点では、MOR骨格構造からX23を除去するための処理、好ましくはゼオライト材料からX23を除去するための処理に供せられたMOR骨格構造を有するゼオライト材料を有しない、実施態様1から20までのいずれかの方法。
22.MOR骨格構造を有するゼオライト材料は
(1)YO2の少なくとも1つの供給源、X23の少なくとも1つの供給源を含み、かつ構造規定剤として1つ以上の有機テンプレートを含み、かつ/または種結晶を含む混合物を製造すること;
(2)MOR骨格構造を有するゼオライト材料を得るために、(i)で製造された混合物を結晶化すること;
(3)任意に、(2)で得られたゼオライト材料を単離すること;
(4)任意に、(2)または(3)で得られたゼオライト材料を洗浄すること;
(5)任意に、(2)、(3)または(4)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること;
(6)任意に、(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをH+イオンにイオン交換すること;
(7)(2)、(3)、(4)、(5)または(6)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンを、Cu2+および/またはCu+、好ましくはCu2+にイオン交換すること;
(8)任意に、(7)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること
を含む方法により製造される、実施態様1から21までのいずれかの方法。
23.(1)で製造された混合物中に含まれる1つ以上の有機テンプレートは、テトラアルキルアンモニウム含有化合物およびテトラアルキルホスホニウム含有化合物からなる群から、好ましくはテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物およびテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物からなる群から選択され、ここで、R1、R2、R3およびR4は、互いに無関係に、任意に置換されたおよび/または任意に分枝した(C1〜C6)アルキル、好ましくは(C1〜C5)アルキル、より好ましくは(C1〜C4)アルキル、より好ましくは(C1〜C3)アルキル、さらにより好ましくは任意に置換されたメチルまたはエチルを表し、この際、さらにより好ましくは、R1、R2、R3およびR4は、任意に置換されたエチル、好ましくは非置換のエチルを表す、実施態様22の方法。
24.1つ以上のテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物および/または1つ以上のテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物は、塩、好ましくはハロゲン化物、好ましくは塩化物および/または臭化物、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、より好ましくは塩化物、水酸化物、硫酸塩またはこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上の塩であり、この際、より好ましくは1つ以上のテトラアルキルアンモニウムカチオンR1234+含有化合物および/または1つ以上のテトラアルキルホスホニウムカチオンR1234+含有化合物は、水酸化物および/または臭化物、さらにより好ましくは臭化物である、実施態様23の方法。
25.(1)で製造された混合物中に含まれる1つ以上の有機テンプレートは、N,N,N,N−テトラ(C1〜C4)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C4)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C3)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C3)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルアンモニウム化合物およびN,N,N,N−テトラ(C1〜C2)アルキルホスホニウム化合物からなる群から、より好ましくはN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物、N,N,N,N−テトラメチルアンモニウム化合物、N,N,N,N−テトラエチルホスホニウム化合物、N,N,N,N−テトラメチルホスホニウム化合物、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択され、この際、同様にさらに好ましくは、1つ以上の有機テンプレートは、1つ以上のN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物またはN,N,N,N−テトラエチルホスホニウム化合物、好ましくは1つ以上のN,N,N,N−テトラエチルアンモニウム化合物を含む、実施態様22から24までのいずれかの方法。
26.(1)により準備された混合物中の1つ以上の有機テンプレートのYO2に対する有機テンプレート:YO2のモル比は、0.005〜0.14、好ましくは0.01〜0.3、より好ましくは0.02〜0.2、より好ましくは0.025〜0.14、より好ましくは0.03〜0.1、より好ましくは0.035〜0.08、より好ましくは0.04〜0.06、より好ましくは0.045〜0.055の範囲にある、実施態様22から25までのいずれかの方法。
27.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、好ましくは種結晶として使用されるゼオライト材料のミクロ孔中に任意に含まれていてよい有機テンプレートを除いて有機テンプレートを実質的に含まず、この際に、より好ましくは、(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的に有機テンプレートを含まない、実施態様22の方法。
28.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は,実質的にゼオライト材料を含まず、この際、好ましくは(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的に種結晶を含まない、実施態様22から27までのいずれかの方法。
29.(6)において、ゼオライト材料をイオン交換手順に供する工程が、
(6.a)(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをNH4 +にイオン交換すること;
(6.b)(6.a)で得られたイオン交換されたゼオライト材料をか焼して、H型のゼオライト材料を得ること
の工程を含む、実施態様22から28までのいずれかの方法。
30.(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのか焼は、200〜850℃、好ましくは250〜800℃、より好ましくは300〜750℃、より好ましくは350〜700℃、より好ましくは400〜650℃、より好ましくは450〜620℃、より好ましくは500〜600℃、より好ましくは520〜580℃、より好ましくは540〜560℃の範囲内の温度で実施される、実施態様29の方法。
31.(5)、(6.b)、(8)および/または(12)でのゼオライト材料のか焼は、0.5〜36時間、好ましくは1〜32時間、より好ましくは2〜28時間、より好ましくは4〜24時間、より好ましくは6〜20時間、より好ましくは8〜18時間、より好ましくは10〜14時間、より好ましくは11.5〜12.5時間の範囲の期間にわたるゼオライト材料のか焼により行われる、実施態様29または30の方法。
32.(7)でゼオライト材料は、元素として計算してかつゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜8質量%、より好ましくは1〜6質量%、より好ましくは1.2〜5質量%、より好ましくは1.5〜4質量%、より好ましくは1.8〜3.5質量%、より好ましくは2〜3質量%、より好ましくは2.3〜2.9質量%、より好ましくは2.5〜2.7質量%の範囲でゼオライト材料中のCuの負荷量を達成するようにイオン交換される、実施態様22から31までのいずれかの方法。
33.Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびこれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され、Yは、好ましくはSiである、実施態様22から32までのいずれかの方法。
34.YO2のための少なくとも1つの供給源は、シリカ、ケイ酸塩、およびこれらの混合物からなる群から、
好ましくはヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、反応性非晶質固体シリカ、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水和物、セスキケイ酸塩、二ケイ酸塩、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、ヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、ケイ酸、水ガラス、コロイド状シリカ、ケイ酸エステル、テトラアルコキシシラン、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、ヒュームドシリカ、シリカヒドロゾル、シリカゲル、コロイド状シリカ、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から、
より好ましくは、ヒュームドシリカ、シリカゲル、コロイド状シリカ、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上の化合物を含み、
この際、より好ましくはYO2の少なくとも1つの供給源は、ヒュームドシリカ、コロイド状シリカ、およびこれらの混合物からなる群から選択され、この際、より好ましくはヒュームドシリカが、YO2の供給源として使用される、
実施態様22から33までのいずれかの方法。
35.Xは、Al、B、In、Ga、およびこれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され、Xは、好ましくはAlである、実施態様22から34までのいずれかの方法。
36.X23のための少なくとも1つの供給源は、1つ以上のアルミニウム塩、好ましくはアルカリ金属のアルミン酸塩を含み、この際、アルカリ金属は、好ましくはLi、Na、K、Rb、およびCsからなる群から選択され、この際、より好ましくはアルカリ金属は、Naおよび/またはKであり、この際、さらにより好ましくはアルカリ金属はNaである、実施態様22から35までのいずれかの方法。
37.(1)で製造された混合物のYO2:X23のモル比は、2〜50、好ましくは4〜40、より好ましくは6〜35、より好ましくは10〜30、より好ましくは13〜25、より好ましくは15〜23、より好ましくは17〜22、より好ましくは19〜21の範囲にある、実施態様22から36までのいずれかの方法。
38.種結晶は、ゼオライト材料、好ましくは1つ以上のゼオライト、より好ましくはBEA骨格構造を有する1つ以上のゼオライトを含み、この際、より好ましくは種結晶は、ゼオライトベータを含み、この際、より好ましくはゼオライトベータが、(1)で混合物を製造するための種結晶として使用される、実施態様22から37までのいずれかの方法。
39.(1)で製造された混合物中の種結晶の量は、混合物中に含まれるYO2の100質量%を基準として0.1〜15質量%、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは0.8〜8質量%、より好ましくは1〜5質量%、より好ましくは1.3〜3質量%、より好ましくは1.5〜2.5質量%の範囲にある、実施態様22から38までのいずれかの方法。
40.(1)で製造された混合物がさらに、1つ以上の溶媒を含む溶媒系を含み、この際、溶媒系は、好ましくは極性プロトン性溶媒およびこれらの混合物からなる群から、
好ましくは、n−ブタノール、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、水、およびこれらの混合物からなる群から
より好ましくは、エタノール、メタノール、水、およびこれらの混合物からなる群から
選択される1つ以上の溶媒を含み、
この際、より好ましくは、溶媒系は、水を含み、この際、より好ましくは、水、好ましくは脱イオン水が溶媒系として使用される、
実施態様22から39までのいずれかの方法。
41.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを含み、この際、(1)で製造された混合物が、溶媒系として水を含み、この際、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、好ましくは、5〜70、好ましくは10〜65、より好ましくは15〜60、より好ましくは20〜55、より好ましくは25〜50、より好ましくは30〜47、より好ましくは35〜45、より好ましくは37〜43、より好ましくは39〜41の範囲にある、実施態様40の方法。
42.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含み、この際、(1)で製造された混合物が、溶媒系として水を含み、この際、(1)で製造された混合物のH2O:YO2のモル比は、好ましくは、5〜45、好ましくは10〜40、より好ましくは12〜35、より好ましくは15〜30、より好ましくは17〜27、より好ましくは19〜25、より好ましくは21〜23の範囲にある、実施態様41の方法。
43.(1)で製造された混合物は、さらに1つ以上のアルカリ金属(AM)、好ましくはLi、Na、K、Cs、およびこれらの混合物からなる群から選択される1つ以上のアルカリ金属を含み、この際、より好ましくは、(1)で製造された混合物は、さらにアルカリ金属AMとして、Naおよび/またはK、より好ましくはNaを含む、実施態様22から42までのいずれかの方法。
44.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、1つ以上の有機テンプレートを含み、この際、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比は、0.05〜2、好ましくは0.1〜1.5、より好ましくは0.2〜1、より好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.35〜0.65、より好ましくは0.4〜0.6、より好ましくは0.45〜0.55の範囲にある、実施態様43の方法。
45.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物が、種結晶を含み、この際、(1)で製造された混合物中のアルカリ金属のYO2に対するAM:YO2のモル比が、0.3〜2、好ましくは0.5〜1.5、より好ましくは0.8〜1.2、より好ましくは1〜1、より好ましくは1.2〜0.8、より好ましくは1.3〜0.5、より好ましくは1.35〜1.4の範囲にある、実施態様44の方法。
46.(1)で製造された混合物のYO2:X23:AMのモル比は、1:(0.02〜0.5):(0.05〜2)、好ましくは1:(0.025〜0.25):(0.05〜2)、より好ましくは1:(0.029〜0.17):(0.1〜1.5)、より好ましくは1:(0.033〜0.1):(0.2〜1)、より好ましくは1:(0.04〜0.08):(0.3〜0.7)、より好ましくは1:(0.043〜0.7):(0.35〜0.65)、より好ましくは1:(0.045〜0.06):(0.4〜0.6)、より好ましくは1:(0.045〜0.05):(0.45〜0.55)の範囲にある、実施態様43から45までのいずれかの方法。
47.(2)での結晶化は、(1)で製造された混合物を、好ましくは75〜210℃、より好ましくは100〜200℃、より好ましくは130〜190℃、より好ましくは150〜185℃、より好ましくは160〜180℃、より好ましくは165〜175℃の範囲の温度に加熱することを含む、実施態様22から46までのいずれかの方法。
48.(2)での結晶化は、自生圧力下で、好ましくはソルボサーマル条件下で、より好ましくは水熱条件下で実施される、実施態様22から47までのいずれかの方法。
49.(2)での結晶化は、(1)で製造された混合物を60〜120時間、より好ましくは65〜100時間、より好ましくは70〜95時間、より好ましくは75〜90時間、より好ましくは80〜88時間、より好ましくは82〜86時間の範囲内の期間加熱することを含む、実施態様22から48までのいずれかの方法。
50.(2)で結晶化されたMOR骨格構造を有するゼオライト材料は、モルデナイトである、実施態様22から49までのいずれかの方法。
51.(1)で製造されかつ(2)で結晶化された混合物は、実質的にリンを含まない、実施態様22から50までのいずれかの方法。
52.(2)で得られたゼオライト材料の骨格は、実質的にリンを含まず、この際、好ましくは(2)で得られたゼオライト材料は、実質的にリンを含まない、実施態様22から51までのいずれかの方法。
53.(7)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料が、540℃以上、より好ましくは520℃以上、より好ましくは500℃以上、より好ましくは450℃以上、より好ましくは400℃以上、より好ましくは350℃以上、より好ましくは300℃以上、より好ましくは250℃以上、より好ましくは200℃以上、より好ましくは150℃以上の温度に曝されない、実施態様22から52までのいずれかの方法。
54.方法が、さらに
(9)(7)または(8)で得られた銅イオン交換ゼオライト材料を、1つ以上の結合剤と混合すること;
(10)(9)で得られた混合物を混練すること;
(11)(10)で得られた混練された混合物を成形して、1つ以上の成形品を得ること;および
(12)(11)で得られた1つ以上の成形品を乾燥および/またはか焼すること
を含む、実施態様22から53までのいずれかの方法。
55.1つ以上の結合剤は、無機結合剤からなる群から選択され、この際、1つ以上の結合剤は、好ましくは、金属酸化物および/または半金属酸化物の1つ以上の供給源または黒鉛の1つ以上の供給源を含み、この際、金属酸化物および/または半金属酸化物の1つ以上の供給源は、好ましくはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ランタナ、マグネシア、これらの2つ以上の混合物および/または混合酸化物からなる群から、より好ましくはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、シリカ−アルミナ混合酸化物、シリカ−チタニア混合酸化物、シリカ−ジルコニア混合酸化物、シリカ−ランタナ混合酸化物、シリカ−ジルコニア−ランタナ混合酸化物、アルミナ−チタニア混合酸化物、アルミナ−ジルコニア混合酸化物、アルミナ−ランタナ混合酸化物、アルミナ−ジルコニア−ランタナ混合酸化物、チタニア−ジルコニア混合酸化物、およびこれらの2つ以上の混合物および/または混合酸化物からなる群から、より好ましくはシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ混合酸化物、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択され、この際、より好ましくは、1つ以上の結合剤は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、および/または黒鉛の1つ以上の供給源を含み、1つ以上の結合剤は、好ましくは、シリカ、アルミナ、および/またはジルコニアの1つ以上の供給源を含み、この際、より好ましくは、結合剤は、シリカ、アルミナ、および/またはジルコニアの1つ以上の供給源からなり、好ましくはシリカ、アルミナおよび/またはジルコニアからなる、実施態様54の方法。
56.(iii)で得られたガス流中に含まれる2−アミノエタノールを、前記ガス流から分離し、かつ(ii)に再循環する、実施態様1から55までのいずれかの方法。
実施例2で得られたNaモルデナイトの粉末X線回折パターンを示し、この際、結晶学的データベースからのナトリウムモルデナイトの線形パターンが、比較の目的で含まれている。この図に示されたX線回折パターンは、Cu K アルファ−1放射線を用いて測定された。それぞれの回折図において、°で表される回折角2シータが横座標に沿って示され、かつ強度が縦軸に沿ってプロットされている。
実施例
試料のクリスタリットサイズを、ソフトウェアTOPAS 4.2を用いて回折ピーク幅をフィッティングによりX線回折を用いて決定した。機器の広がりは、TOPAS 4.2ユーザーマニュアル(Bruker AXS GmbH, Oestliche Rheinbrueckenstr. 49, 76187 Karlsruhe、独国)に記載されたような基本的なパラメータアプローチを用いてピークフィッティングにより考慮された。これにより、試料の広がりからの機器の分離が生じる。試料の寄与は、次の方程式で定義される単一のローレンツプロフィル関数を用いて決定された:
β=λ/(L・cosθ)
式中、βは、ローレンツ半値全幅(FWHM)であり、λは、使用したCuKα放射線のX線波長であり、Lは、クリスタリットサイズであり、θは、ピーク位置の散乱角の半分である。
MOR骨格型を有する試料中の002反射のクリスタリットサイズは、21°から24.2°(2θ)までの002反射を取り囲む局所データの精密化で決定された。変化するクリスタリットサイズを有する単一ピークは、取り囲む反射をモデル化する。
このデータは、0.02°(2θ)のステップ幅を用いて、2°から70°(2θ)までのブラッグ−ブレンターノ幾何学で集められた。
参考例1:H−モルデナイトの合成
5Lのプラスチックビーカ中で、ヒュームドシリカ(CAB-O-SIL M5, Sigma-Aldrich)120gを、脱イオン水900g中に懸濁させる。この懸濁液に、脱イオン水161.7g中の臭化テトラエチルアンモニウム(TEABr, Aldrich)52.04gの混合物を添加する。得られた混合物を、200rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。次いで、脱イオン水161.7g中の水酸化ナトリウムフレーク(NaOH, Sigma-Aldrich)36.5gの混合物を添加する。得られた混合物を、次いで、300rpmの撹拌速度で1.5時間撹拌する。引き続き、脱イオン水188.6gを添加し、次いで脱イオン水188.6g中のアルミン酸ナトリウム(NaAlO2, Sigma-Aldrich)15.66gの混合物を添加する。得られた混合物を、次いで、200rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。混合物のpH値は、12.5であると決定された。ゲルが形成され、これを一晩中ねかす。
0.28 Na2O:0.048 Al23:SiO2:44.5 H2O:0.13 TEABrのモル組成を示す合成ゲルを、次いで、耐圧容器中で170℃で84時間、250rpmの撹拌速度で撹拌しながら結晶化させる。次いで、得られた生成物を固体として濾別し、かつ洗浄水の電気伝導度が150μS未満の値に達するまで、脱イオン水で洗浄する。次いで、この固体を、空気中で90℃で12時間乾燥する。引き続き、この固体を空気中で、1分当たり3.5℃の加熱速度で90℃に加熱し、次いで前記温度で2時間放置する。次いで、この固体を、1分当たり1.5℃の加熱速度で120℃に加熱し、次いで前記温度で2時間放置する。次いで、この固体を4.5℃/minの加熱速度で550℃に加熱し、前記温度で12時間放置する。収量は66gであった。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素0.1g、アルミニウム5.0g、ナトリウム3.2gおよびケイ素37gの含有量を有していた。
BET表面積は、382m2/gであると決定された。生成物の結晶化度は、86%であると測定された。
得られた生成物のX線回折パターンから解るように、得られたゼオライト材料は、単結晶相としてのMOR骨格構造を示し、この際、X線回折データから計算されるクリスタリットの002軸に沿った平均結晶サイズは、58nmであると決定された。
2リットルの撹拌装置中に、蒸留水450g中に溶かした硝酸アンモニウム50gを水溶液(10質量%のNH4NO3)として装入し、ゼオライト材料50gを添加し、得られた混合物を80℃で2時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、次いで蒸留水450g中に溶かした硝酸アンモニウム50gを含む新たな10質量%の水溶液を撹拌容器中に装入し、これに濾別されたゼオライト材料を添加し、得られた混合物をまた80℃で2時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、洗浄水が硝酸塩を含まなくなるまで蒸留水で洗浄した。次いで、洗浄した材料を120℃で5時間乾燥し、引き続き2℃/minの加熱速度で500℃で5時間か焼した。次いで、全ての手順を繰り返し、H型のゼオライト材料43.7gが得られた。
元素分析により、得られた試料は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム4.9g、ナトリウム0.06gおよびケイ素38gの含有量を有していた。
BET表面積は、432m2/gであると決定された。
参考例2:H−モルデナイトの合成
5Lのプラスチックビーカ中で、ヒュームドシリカ(CAB-O-SIL M5, Sigma-Aldrich)120gを、脱イオン水900g中に懸濁させる。この懸濁液に、脱イオン水161.7g中の臭化テトラエチルアンモニウム(TEABr, Aldrich)52.04gの混合物を添加する。得られた混合物を、200rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。次いで、脱イオン水161.7g中の水酸化ナトリウムフレーク(NaOH, Sigma-Aldrich)36.5gの混合物を添加する。得られた混合物を、次いで、300rpmの撹拌速度で1.5時間撹拌する。引き続き、脱イオン水188.6gを添加し、次いで脱イオン水188.6g中のアルミン酸ナトリウム(NaAlO2, Sigma-Aldrich)15.66gの混合物を添加する。得られた混合物を、次いで、200rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。混合物のpH値は、12.2であると決定された。ゲルが形成され、これを一晩中ねかす。
0.28 Na2O:0.048 Al23:SiO2:44.5 H2O:0.13 TEABrのモル組成を示す合成ゲルを、次いで、耐圧容器中で170℃で72時間、250rpmの撹拌速度で撹拌しながら結晶化させる。次いで、得られた生成物を固体として濾別し、かつ洗浄水の電気伝導度が150μS未満の値に達するまで、脱イオン水で洗浄する。次いで、この固体を、空気中で90℃で12時間乾燥する。引き続き、この固体を空気中で、1分当たり3.5℃の加熱速度で90℃に加熱し、次いで前記温度で2時間放置する。次いで、この固体を、1分当たり1.5℃の加熱速度で120℃に加熱し、次いで前記温度で2時間放置する。次いで、この固体を4.5℃/minの加熱速度で550℃に加熱し、前記温度で12時間放置する。収量は82gであった。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム4.9g、ナトリウム3.2gおよびケイ素37gの含有量を有していた。
BET表面積は、404m2/gであると決定された。生成物の結晶化度は、90%であると測定された。
得られた生成物のX線回折パターンから解るように、得られたゼオライト材料は、単結晶相としてのMOR骨格構造を示し、この際、X線回折データから計算される平均結晶サイズは、59nmであると決定され、かつクリスタリットの002軸に沿った平均結晶サイズは、46nmであると決定された。
2リットルの撹拌装置中に、蒸留水630g中に溶かした硝酸アンモニウム70gを水溶液(10質量%のNH4NO3)として装入し、ゼオライト材料70gを添加し、得られた混合物を80℃で2時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、洗浄水が硝酸塩を含まなくなるまで蒸留水で洗浄した。濾液を廃棄し、次いで蒸留水630g中に溶かした硝酸アンモニウム70gを含む新たな10質量%の水溶液を撹拌容器中に装入し、これに洗浄されたゼオライト材料を添加し、得られた混合物をまた80℃で2時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、洗浄水が硝酸塩を含まなくなるまで改めて蒸留水で洗浄した。次いで、洗浄した材料を120℃で5時間乾燥し、引き続き2℃/minの加熱速度で500℃で5時間か焼した。次いで、全ての手順を繰り返し、H型のゼオライト材料63.4gが得られた。
元素分析により、得られた試料は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム5.0g、ナトリウム0.01gおよびケイ素38gの含有量を有していた。
BET表面積は、474m2/gであると決定された。
実施例1:銅交換モルデナイトの合成
酢酸銅(II)の0.01モルの水溶液1.5リットル(1.5リットル中3グラム)を、2リットルの撹拌装置中に装入し、次いで参考例2からの生成物25gを添加し、混合物を室温で20時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾液を廃棄した。酢酸銅(II)の0.01モルの水溶液1.5リットル(1.5リットル中3グラム)の新たな溶液を、2リットルの撹拌装置中に装入し、これにゼオライト材料を添加し、混合物を室温で20時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾液を廃棄し、ゼオライト材料をまた酢酸銅(II)の0.01モルの新たな水溶液1.5リットル(1.5リットル中3グラム)に添加し、室温で20時間撹拌した。次いで得られた生成物を遠心分離により溶液から分離し、溶液を廃棄し、引き続きゼオライト材料を蒸留水1.25リットル中に懸濁させた。次いで、ゼオライト材料を遠心分離により溶液から分離し、洗浄水を廃棄し、蒸留水を用いた洗浄手順を、ゼオライト材料の洗浄のために3回繰り返した。次いで、ゼオライト材料を110℃で24時間乾燥し、こうして銅交換ゼオライト材料24.4gが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム4.8g、銅2.6gおよびケイ素35gの含有量を有していた。
BET表面積は、371m2/gであると決定された。
実施例2:銅交換モルデナイトの合成
撹拌装置中で、ヒュームドシリカ(CAB-O-SIL M5, Sigma-Aldrich)2.4kgを、脱イオン水18kg中に懸濁させる。この懸濁液に、脱イオン水1.04kg中の臭化テトラエチルアンモニウム(TEABr, Aldrich)1.04kgの溶液を添加する。得られた混合物を、150rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。次いで、脱イオン水3.5kg中の水酸化ナトリウムフレーク(NaOH, Sigma-Aldrich)0.73kgの溶液を添加する。得られた混合物を、次いで、180rpmの撹拌速度で1.5時間撹拌する。引き続き脱イオン水4kg中のアルミン酸ナトリウム(NaAlO2, Sigma-Aldrich)0.31kgの溶液を、先の溶液を含む容器を洗浄した脱イオン水3kgと一緒に添加した。得られた混合物を、次いで、180rpmの撹拌速度で1時間撹拌する。得られたゲルのpH値は、13.1であると決定された。次いで、ゲルを一晩中ねかせた。
次いで、0.5 Na2O:0.0475 Al23:SiO2:44.5 H2O:0.125 TEABrのモル組成を示す合成ゲルを、耐圧容器中で200rpmで撹拌しながら170℃に加熱し、さらに同じ速度で撹拌しながら84時間この温度を維持する。次いで、12.5のpHを示す得られた生成物を固体として濾別し、かつ洗浄水の電気伝導度が85μSの値に達するまで、それぞれ脱イオン水50リットルで5回洗浄する。次いで、濾過ケークを100℃に加熱し、窒素流をこの温度で乾燥するために16時間濾過ケークに通す。こうして、結晶質材料1.667kgが得られ、これを、次いで550℃で12時間か焼し、こうして、白色粉末1.533kgが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム5.3g、ナトリウム3.2gおよびケイ素35gの含有量を有していた。
BET表面積は、400m2/gであると決定された。生成物の結晶化度は、93%であると測定された。
図1で示された得られた生成物のX線回折パターンから解るように、得られたゼオライト材料は、単結晶相としてMOR骨格構造を示す。X線回折データから計算されたクリスタリットの平均結晶サイズは、57.5nmであると決定された。
蒸留水325gを撹拌装置中に装入し、次いで、MOR型骨格構造を有する結晶化生成物50gを添加し、60℃に加熱した。次いで、酢酸銅(II)7.15gおよび蒸留水0.17g中の酢酸0.39gの溶液(70%の酢酸溶液)をこの混合物に添加し、次いで60℃で1時間撹拌した。次いで、蒸留水(室温を有する)243.75gを、この熱い混合物に添加し、この後、ゼオライト材料を即座に濾別した。次いで、濾過ケークを110℃で12時間乾燥し、引き続き2℃/minの加熱勾配を用いて500℃に加熱し、この温度で5時間か焼し、こうして、銅交換ゼオライト材料51.5gが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム4.7g、銅0.08g、Na0.07g、およびケイ素35gの含有量を有していた。
BET表面積は、377m2/gであると決定された。
実施例3:銅交換モルデナイトの合成
撹拌装置中に、硝酸アンモニウム650gを、蒸留水5.85kg中の溶液(10質量%のNH4NO3)として装入し、結晶化から得られ、洗浄し、乾燥しかつ実施例2でか焼した後のMOR骨格構造を有する銅イオン交換していないゼオライト材料650gを、この溶液に添加し、得られた混合物を撹拌しながら80℃に加熱し、この温度で2時間保持した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾液を廃棄し、次いで硝酸アンモニウム650gを含む新たな10質量%の水溶液を撹拌装置に装入し、これに濾別したゼオライト材料を添加し、得られた混合物を再び80℃で2時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、蒸留水12リットルで洗浄した。次いで、洗浄した材料を、120℃で5時間乾燥し、引き続き500℃で5時間か焼し、白色粉末1.196kgが得られた。
元素分析により、得られた試料は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム5.4g、ナトリウム0.1gおよびケイ素40gの含有量を有していた。
次いで、硝酸アンモニウム650gを含む新たな10質量%の水溶液を撹拌装置中に装入し、か焼した粉末をこの溶液に添加し、その後に、得られた混合物を撹拌しながら80℃に加熱し、この温度で2時間保持した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、蒸留水12リットルで洗浄した。次いで、洗浄した材料を、120℃で5時間乾燥し、引き続き500℃で5時間か焼し、H型ゼオライト材料1.172kgが得られた。
元素分析により、得られた試料は、物質100g当たりで決定して、アルミニウム4.6g、ナトリウム0.01gおよびケイ素38gの含有量を有していた。
元素分析により、得られた試料は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム5.0g、ナトリウム0.01gおよびケイ素38gの含有量を有していた。
BET表面積は、438m2/gであると決定された。
酢酸銅(II)の0.01モルの水溶液1.8リットル(1.8リットル中3.6グラム)を、2リットルの撹拌装置中に装入し、次いでH型ゼオライト材料30gを添加し、混合物を室温で20時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾液を廃棄した。次いで、酢酸銅(II)の0.01モルの水溶液1.8リットル(1.8リットル中3.6グラム)の新たな溶液を、2リットルの撹拌装置中に装入し、これにゼオライト材料を添加し、混合物を室温で20時間撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾液を廃棄し、ゼオライト材料をまた酢酸銅(II)の0.01モルの水溶液1.8リットル(1.8リットル中3.6グラム)の新たな溶液に添加し、室温で20時間撹拌した。次いで、得られた生成物を遠心分離により溶液から分離し、溶液を廃棄し、引き続きゼオライト材料を蒸留水1.5リットル中に懸濁させた。次いで、ゼオライト材料を遠心分離により溶液から分離し、洗浄水を廃棄し、蒸留水を用いる洗浄手順を、ゼオライト材料の洗浄のために3回繰り返した。次いで、ゼオライト材料を110℃で24時間乾燥し、こうして銅交換ゼオライト材料22gが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素0.17g、アルミニウム4.4g、銅2.6gおよびケイ素36gの含有量を有していた。
BET表面積は、425m2/gであると決定された。
実施例4:銅交換モルデナイトの合成
銅イオン交換に供されていない実施例3で得られたH型ゼオライト材料50gを、ビーカー中に装入し、これに、蒸留水50ml中に溶かした酢酸銅(II)一水和物4.03gの水溶液を添加し、得られた混合物をスパチュラで撹拌した。次いで、ゼオライト材料を濾別し、濾過ケークを乾燥炉内で110℃で12時間乾燥し、引き続き2℃/minの速度で500℃に加熱し、この温度で5時間か焼し、こうして、銅イオン交換ゼオライト材料49gが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、炭素<0.1g、アルミニウム4.7g、銅2.6gおよびケイ素38gの含有量を有していた。
BET表面積は、444m2/gであると決定された。
実施例5:銅交換モルデナイトの合成
蒸留水325gを丸底フラスコ中に装入し、これに、銅イオン交換に供されていない実施例3で得られたH型ゼオライト材料50gを撹拌しながら添加し、その後に、次いで、この混合物を撹拌しながら60℃に加熱した。次いで、酢酸銅(II)7.15gおよび蒸留水0.17g中の酢酸0.39gの溶液(70%の酢酸溶液)をこの混合物に添加し、次いで、これを60℃で1時間撹拌した。次いで、蒸留水(室温を有する)243.75gを、冷却のために、この熱い混合物に添加し、この後、ゼオライト材料を濾別した。次いで、濾過ケークを蒸留水600mlで2回洗浄し、濾液中で10μSの値が得られた。次いで、濾過ケークを110℃で12時間乾燥し、引き続き2℃/minの加熱勾配を用いて500℃に加熱し、この温度で5時間か焼し、こうして、銅交換ゼオライト材料49.5gが得られた。
元素分析により、得られた生成物は、物質100g当たりで決定して、アルミニウム4.4g、銅1.9gおよびケイ素37gの含有量を有していた。
BET表面積は、477m2/gであると決定された。
実施例6:触媒試験
窒素および特定量のメタン(内部標準として)からなるキャリアガス流内に、水素、アンモニアおよびモノエタノールアミン(MEOA)を、それらの分圧に従った温度で蒸発させる。アンモニアを第一の蒸発器内で蒸発させ、MEOAを下流の第二の蒸発器中で蒸発させる。その後で、得られたガス蒸気流を200℃に加熱する。
試験されるべきゼオライト材料を、それぞれ黒鉛3質量%と混合し、振盪しかつ必要な場合に乳鉢と乳棒を用いて混合することにより均質化した。次いで、均質化された混合物を、安定なペレット、ひいては安定な目標画分を得るために、13mmの直径のペレット化ツールセットを用いて、ゼオライトに応じて10〜40kNの力を適用してペレット化し、その際、得られたペレットは、2〜3mmの高さ、および13mmの直径を有する。こうして得られたペレットを、次いで、乳鉢と乳棒を用いて予備粉砕し、1000μmの分析篩を通して篩い分けした。適切な分析篩および乳棒を用いて315〜500μmの範囲内の粒径を有する所望の目標画分を得るために粉砕および篩い分けを繰り返し、その際、微粉(<315μm)を、篩い分けツール(例えばRetsch AS 200)での篩い分けによりまたは手動による篩い分けにより除去した。
このガス蒸気流を、315〜500μmの範囲内のサイズの触媒粒子1cm3で充填された反応器に供給する。触媒床は、4mmの直径および80mmの長さを有する。触媒床の直径が小さいため、これは等温である。触媒床の前で、ガス蒸気流を、不活性床に通すことにより反応温度に加熱する。触媒床と不活性床との両方は、反応温度に外部加熱される。触媒床の下流で、生成物流を希釈し、250℃に冷却する。さらに下流で、この組成を、オンラインGCにより測定する。
結果は、出発物質対内部標準(IS)の比を、バイパス管からのガス蒸気流を分析することにより得られる同様の比に対して参照することにより計算した。したがって、検出されない生成物(高沸点、コークス)も考慮される。次の式は、詳細な手順を与える:
転化率:X(出発物質)=1−c(出発物質)/c(IS)/(c(出発物質_バイパス)/c(IS_バイパス))
収率:Y(生成物)=c(生成物)/c(IS)/(c(出発物質_バイパス)/c(IS_バイパス))
選択率:S(生成物)=Y(生成物)/X(出発物質)
標準試験のために次の試験条件を選択した:1体積%のMEOA濃度で5000h-1の時間基準のガス空間速度(GHSV)。主要の出発物質のMEOAの他に、ガス流は、アンモニア40体積%、水素20体積%および内部標準としてメタン1体積%、および残り窒素からなっていた。触媒を窒素中で300℃の反応温度に加熱し、次いでガス供給を試験条件に切り替えた。実施例1〜5ならびに参考例1および2で実施された触媒試験から得られた結果は、次に表1に示され、ここで、エチレンジアミンの収率およびMEOAの転化率は、それぞれ%で表され、反応で生成されたジエチレントリアミン(DETA)、アミノエチルエタノールアミン(AEEA)、ピペラジン(PIP)1−(2−アミノエチル)ピペラジン(AE−PIP)、および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)の量も%で表される。実施例1および参考例2で得られる結果に関して、値はそれぞれ2つの異なる試験から得られる。
表1:実施例1〜5ならびに参考例1および2の触媒試験の結果。
Figure 2019536774
したがって、表1に示された結果から解るように、本発明の試料の全ては、MOR骨格構造を有する参照例のゼオライト材料が銅でイオン交換されている場合に、MEOAからEDAへの接触アミノ化において優れた性能を示す。したがって、前記効果は、参考例2について得られた結果を、参考例2からの試料をイオン交換に供した後の実施例1についての結果と比較した場合に観察することができる。参照例1について得られた結果は、参考例1により得られた試料をそれぞれ、銅によりイオン交換に供した後の実施例3、4および5についての結果と比較した場合にも、同様のことが適用される。
実施例2について得られた結果に関して、これは、それぞれMOR骨格構造を有するH型ゼオライトを用いて得られた全ての他の実施例および参考例と直接比較することはできない。特に、この例が、MOR骨格構造を有するナトリウム型ゼオライト材料から得られ、これを、引き続きナトリウムイオンの銅(II)イオンへの部分的イオン交換に供せられた例であることに留意すべきである。したがって、実施例2についての試料の比較は、必然的に、銅によりイオン交換されていない同量のナトリウムを含むゼオライト材料の試料を、MEOAの接触アミノ化において試験する必要がある。
そのため、前述で説明したように、意外にも、MOR骨格構造を有しかつ銅でイオン交換されたゼオライト材料が、MEOAのアミノ化においてかなり改善された触媒活性を示すばかりか、さらに、本発明の試料により達成されたEDAにおける収率についての結果から観察することができるような大いに改善された選択率も示すことが見出された。したがって、MOR骨格構造を有する銅イオン交換ゼオライト材料を用いることにより、MEOAのEDAへのアミノ化についての大いに改善された方法を得ることができることは全く予想外に見出された。
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Claims (15)

  1. (i)YO2およびX23を含み、Yは四価元素であり、Xは三価元素であり、骨格外イオンとして銅を含む、MOR骨格構造を有するゼオライト材料を有する触媒を準備すること、
    (ii)2−アミノエタノールおよびアンモニアを含むガス流を準備すること、
    (iii)2−アミノエタノールをエタン−1,2−ジアミンおよび/または線状ポリエチレンイミンに変換するために、(i)で準備された触媒を、(ii)で準備されたガス流と接触させること、
    を含む、2−アミノエタノールを、エタン−1,2−ジアミンおよび/または式H2N−[CH2CH2NH]n−CH2CH2NH2[式中、n≧1]の線状ポリエチレンイミンに変換する方法。
  2. (ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触される前記ガス流は、2−アミノエタノールを0.1〜10体積%の範囲内の量で含む、請求項1記載の方法。
  3. (ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触される前記ガス流は、アンモニアを5〜90体積%の範囲内の量で含む、請求項1または2記載の方法。
  4. (ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触される前記ガス流は、水素を1体積%以下で含む、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. (ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触される前記ガス流は、さらに水素を、0.1〜70体積%の範囲内の量で含む、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  6. (ii)で準備されかつ(iii)で触媒と接触される前記ガス流は、H2Oを、5体積%以下の量で含む、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. (ii)で準備された前記ガス流を120〜600℃の範囲内の温度に加熱し、その後、前記温度で(iii)で触媒と接触させる、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. Xは、Al、B、In、Ga、およびこれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 前記ゼオライト材料は、骨格外イオンとして銅を、元素として計算してかつ前記MOR骨格構造を有するゼオライト材料中に含まれるYO2の100質量%を基準として、0.5〜15質量%含む、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
  11. 前記ゼオライト材料のCu:X23のモル比は、0.01〜2の範囲内にある、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. 前記ゼオライト材料は、実質的にNaを含まない、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 前記MOR骨格構造を有するゼオライト材料は、
    (1)YO2の少なくとも1つの供給源、X23の少なくとも1つの供給源を含み、かつ構造規定剤として1つ以上の有機テンプレートを含み、かつ/または種結晶を含む混合物を製造すること;
    (2)前記MOR骨格構造を有するゼオライト材料を得るために、(i)で製造された混合物を結晶化すること;
    (3)任意に、(2)で得られたゼオライト材料を単離すること;
    (4)任意に、(2)または(3)で得られたゼオライト材料を洗浄すること;
    (5)任意に、(2)、(3)または(4)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること;
    (6)任意に、(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをH+イオンにイオン交換すること;
    (7)(2)、(3)、(4)、(5)または(6)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンを、Cu2+および/またはCu+にイオン交換すること;
    (8)任意に、(7)で得られたゼオライト材料を乾燥および/またはか焼すること
    を含む方法により製造される、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. (6)において、前記ゼオライト材料をイオン交換手順に供する工程が、
    (6.a)(2)、(3)、(4)または(5)で得られたゼオライト材料をイオン交換手順に供し、この際に、前記ゼオライト材料中に含まれる骨格外イオンをNH4 +にイオン交換すること;
    (6.b)(6.a)で得られたイオン交換されたゼオライト材料をか焼して、H型のゼオライト材料を得ること
    の工程を含む、請求項13記載の方法。
  15. (iii)で得られた前記ガス流中に含まれる2−アミノエタノールを、前記ガス流から分離し、かつ(ii)に再循環する、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
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