JP2023011609A - バインダーレスゼオライト吸着剤およびバインダーレスゼオライト吸着剤の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年12月29日に出願された米国特許出願番号第62/272,522号の優先権を主張する。
本発明は、全体として、バインダーレスゼオライト吸着剤、およびバインダーレス吸着剤の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、FAU型バインダーレスゼオライト吸着剤、およびFAU型バインダーレス吸着剤の製造方法に関する。FAU型バインダーレス吸着剤は、バインダーレスゼオライト吸着剤を用いる選択的吸着分離プロセスでのキシレン分離および精製に使用することができる。
M2/nO:Al2O3:wSiO2:yH2O
により表され、式中、「M」は四面体の電価を平衡させる陽イオンであり、通常は交換可能な陽イオン部位と呼ばれ、「n」は陽イオンの価数を表し、「w」はSiO2のモル数を表し、「y」は水のモル数を表す。吸着剤として使用するこの結晶性アルミノケイ酸ゼオライトは、相対的に明確な細孔構造を有する。正確なアルミノケイ酸ゼオライトの型は、特有のシリカ:アルミナのモル比およびケージ構造の細孔寸法によって、一般的に特定化される。
でメタキシレンを選択的に吸着することが知られている。
本発明の第1の態様は、3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する第1のFAU型ゼオライト、2.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有するバインダー転換FAU型ゼオライト、およびバインダーレスゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位を含み、バインダー転換FAU型ゼオライトはバインダーレスゼオライト吸着剤のうちの5~50%であり得る、バインダーレスゼオライト吸着剤である。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%は、FAU型ゼオライトである。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%は、FAU型ゼオライトである。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダー転換FAU型ゼオライトは、バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの10~20%であってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、陽イオン交換可能な部位は、アルカリ金属陽イオン/アルカリ土類金属陽イオンであってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、陽イオン交換可能な部位は、バリウム、カリウム、ナトリウム、またはバリウム、カリウムまたはナトリウムのうちの任意の組合せであってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、凝集塊のイオン交換可能な部位は、凝集したFAU型ゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位に、陽イオン交換可能な部位のうちの少なくとも95%までNaを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべ
てである本発明の態様において、非ゼオライトバインダーは、シリカ、アルミナ、またはシリカとアルミナの組合せを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダー転換FAU型ゼオライトは、3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤は、1%~7%の水を含む。
分的には、以下の説明を検討することで当業者に明白になるか、あるいは実施例での生産や操業を通して習得される場合もある。これらの趣旨の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された方法論、手段および組合せによって実現かつ達成され得る。
本明細書で使用される「流れ」という用語は、直鎖状、分枝状または環状のアルカン、アルケン、アルカジエン、およびアルキンなどの様々な炭化水素分子、ならびに任意に、水素などの気体、金属などの不純物、および硫黄化合物および窒素化合物などの他の物質を含む。この流れはまた、芳香族炭化水素および非芳香族炭化水素を含むことができる。さらに、炭化水素分子は、C1、C2、C3...Cnと略記することができ、ここで、「n」は、1種以上の炭化水素分子中の炭素原子の数を表す。さらに、上付き文字「+」または「-」は、略記された1種以上の炭化水素を含めて、C3 +またはC3 -などの略記された1種以上の炭化水素の表記とともに使用してもよい。例として、略語「C3 +」は、3個および/またはそれ以上の炭素原子の1種以上の炭化水素分子を意味する。
本明細書で使用する「原子比」という用語は、「モル比」と互換的に使用してもよい。
本明細書で使用する「FAU型」という用語は、ゼオライトXおよびゼオライトYなどのフォージャサイト型ゼオライトを指すことができる。
態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、凝集塊のイオン交換可能な部位は、凝集したFAU型ゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位に、陽イオン交換可能な部位のうちの少なくとも95%までNaを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、非ゼオライトバインダーはシリカ、アルミナ、またはシリカとアルミナの組合せを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダー転換FAU型ゼオライトは3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤は1%~7%の水を含む。
90wt%のゼオライトY、および10~20wt%のカオリン粘土バインダーを含んでもよい。カオリン粘土バインダーは、出発ゼオライト粉末を相互に固定して、0.3mm~0.8mmの範囲の粒径を有し、かつ後述するような水流磨耗試験によって示される機械的強度が増加した吸着剤ビーズを生成する。ビーズの形態の凝集塊が述べられているが、本発明はそれに限定はされない。ゼオライトYは、押出物、凝集塊、錠剤のような粒子、マクロ球体、顆粒、またはその種の他の形態に凝集されてもよい。
以下の実施例は、対象の吸着剤をさらに説明することを意図している。本開示の態様のこの説明は、本開示の特許請求の範囲をこれらの実施例の特定の詳細に限定することを意味しない。これらの例は、工学計算と類似のプロセスによる実際の操業実績に基づいている。次の表は、試験された5つの異なる組成を示す。
物を、(Y-54粉末を除いたバインダー組成物を含む)ゲル状モル酸化物比としてAl2O3:10.45SiO2:4.5Na2O:500H2Oを目標にして調製した溶液により処理した。この溶液は、11.82gのケイ酸ナトリウム、2.09gの50%NaOH溶液、および52.13gのH2Oからなり、その溶液をガラスフラスコに添加し蓋をして、湯水浴中で88℃の温浸温度に仕込んだ。溶液がその温度になったら、メッシュを通した押出物をフラスコに加え、そのフラスコに再び蓋をして水浴中に戻した。最後に水浴を覆って、シェーカー部品を始動し、20時間その温度に維持するように設定し、自動的に停止するようにプログラムした。室温まで冷却したら、フラスコの母液をデカントし、転換した固体を、洗浄水のpHが11未満になるまで周囲温度で脱イオン水により洗浄した。試料を室温で一晩風乾した。
以下は特定の態様に関連して説明するが、当然ながら、この説明は例示を意図するものであり、前述の説明および添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
FAU型ゼオライト、2.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有するバインダー転換FAU型ゼオライト、およびバインダーレスゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な
部位を含み、バインダー転換FAU型ゼオライトはバインダーレスゼオライト吸着剤のうちの5~50%であり得る、バインダーレスゼオライト吸着剤である。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%はFAU型ゼオライトである。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%はFAU型ゼオライトである。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダー転換FAU型ゼオライトはバインダーレスゼオライト吸着剤のうちの10~20%であってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、陽イオン交換可能な部位はアルカリ金属陽イオン/アルカリ土類金属陽イオンであってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、陽イオン交換可能な部位は、バリウム、カリウム、ナトリウム、またはバリウム、カリウムまたはナトリウムのうちの任意の組合せであってもよい。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、凝集塊のイオン交換可能な部位は、凝集したFAU型ゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位に、陽イオン交換可能な部位のうちの少なくとも95%までNaを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、非ゼオライトバインダーは、シリカ、アルミナ、またはシリカとアルミナの組合せを含む。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダー転換FAU型ゼオライトは、3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する。この段落中の第1の態様に至るまでのこの段落中の前述の態様のうちの1つ、いずれか、またはすべてである本発明の態様において、バインダーレスゼオライト吸着剤は、1%~7%の水を含む。
なる例示として解釈され、決して本開示の残りの部分を限定するものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な改変および等価な構成を包含することを意図している。
がない限り、重量によるものである。
本明細書は以下の発明の開示を包含する。
[1]
バインダーレスゼオライト吸着剤であって、
3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する第1のFAU型ゼオライト、
2.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有し、かつバインダーレスゼオライト吸着剤のうちの5~50%であり得るバインダー転換FAU型ゼオライト、および
バインダーレスゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位、
を含む、バインダーレスゼオライト吸着剤。
[2]
該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%は、FAU型ゼオライトである、[1]に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
[3]
該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%は、FAU型ゼオライトである、[1]に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
[4]
該バインダー転換FAU型ゼオライトは、該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの10~34%であってもよい、[1]に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
[5]
該陽イオン交換可能な部位は、アルカリ金属陽イオン/アルカリ土類金属陽イオンであってもよい、[1]に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
[6]
バインダーレスゼオライト吸着剤を製造する方法であって、
イオン交換可能な部位を有し、かつ3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有するFAU型ゼオライトと、シリカ、アルミナまたはシリカとアルミナとの組み合わせを含む非ゼオライトバインダーと、成形助剤とから生成され、かつ50%を超えるFAU型ゼオライトから形成される凝集塊を生成すること、
熱処理を施して、バインダーを前処理し成形助剤を散逸させること、
少なくとも1種の水酸化物源を含有する溶液で水熱処理を施して、非ゼオライト材料をFAU型ゼオライト材料に変換すること、および
バインダーレスゼオライト吸着剤を乾燥すること、を含む方法。
[7]
該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%は、FAU型ゼオライトである、[6]に記載の方法。
[8]
該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%は、FAU型ゼオライトである、[6]に記載の方法。
[9]
該水酸化物を含有する溶液はさらに、ケイ素、アルミニウム、またはケイ素とアルミニウムの両方の混合物を含む、[6]に記載の方法。
[10]
さらに該イオン交換可能な部位を交換することを含む、[6]に記載の方法。
Claims (10)
- バインダーレスゼオライト吸着剤であって、
3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有する第1のFAU型ゼオライト、
2.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有し、かつバインダーレスゼオライト吸着剤のうちの5~50%であり得るバインダー転換FAU型ゼオライト、および
バインダーレスゼオライト吸着剤内の陽イオン交換可能な部位、
を含む、バインダーレスゼオライト吸着剤。 - 該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%は、該FAU型ゼオライトである、請求項1に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
- 該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%は、該FAU型ゼオライトである、請求項1に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
- 該バインダー転換FAU型ゼオライトは、該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの10~34%であってもよい、請求項1に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
- 該陽イオン交換可能な部位は、アルカリ金属陽イオン/アルカリ土類金属陽イオンであってもよい、請求項1に記載のバインダーレスゼオライト吸着剤。
- バインダーレスゼオライト吸着剤を製造する方法であって、
イオン交換可能な部位を有し、かつ3.0~6.0のシリカ対アルミナのモル比を有するFAU型ゼオライトと、シリカ、アルミナまたはシリカとアルミナとの組み合わせを含む非ゼオライトバインダーと、成形助剤とから生成され、かつ50%を超えるFAU型ゼオライトから形成される凝集塊を生成すること、
熱処理を施して、バインダーを前処理し成形助剤を散逸させること、
少なくとも1種の水酸化物源を含有する溶液で水熱処理を施して、非ゼオライト材料をFAU型ゼオライト材料に変換すること、および
バインダーレスゼオライト吸着剤を乾燥すること、を含む方法。 - 該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも95%は、該FAU型ゼオライトである、請求項6に記載の方法。
- 該バインダーレスゼオライト吸着剤のうちの少なくとも98%は、該FAU型ゼオライトである、請求項6に記載の方法。
- 該水酸化物を含有する溶液はさらに、ケイ素、アルミニウム、またはケイ素とアルミニウムの両方の混合物を含む、請求項6に記載の方法。
- さらに該イオン交換可能な部位を交換することを含む、請求項6に記載の方法。
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