JP2023510094A - ゼオライト触媒の成形品を調製する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法に関し、この方法は、特に、ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤の混合物を調製する工程;酸を前記混合物に混合する工程;前記混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;を含み、前記混合物において、前記ゼオライト材料および前記酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物結合剤の供給源の特定の質量比を適用する。さらに、本発明は、本発明の方法によって得ることができる、または得られた成形品、および、特に比較的改善された破砕強度を示す、成形品それ自体に関する。さらに、本発明は、酸素化物をオレフィンに変換する方法および本発明の成形品の使用に関する。
【選択図】図3
【選択図】図3
Description
本発明は、可塑剤の使用を含む成形品を調製するための特定の方法、前記方法に従って調製された成形品、およびその使用に関する。その成形品は比較的少量の結合剤を含む一方で格別の物理的および化学的特性を示す。
オレフィン合成の分野では、特にメタノールからプロピレンへの変換が重要な役割を果たしており、C1出発材料の入手可能性が高まっているため、関心が高まっている。特に短鎖オレフィンの合成には、それぞれの出発物質を変換するための非常に特異的な触媒が必要であることが知られている。
そのようなプロセスに伴う特定の課題は、反応パラメータの最適な選択に依存するだけでなく、より重要なことに、例えば所望のオレフィン画分への、非常に効率的かつ選択的な変換を可能にする特定の触媒の使用に依存することである。上記のように、メタノールが出発物質として採用されるプロセスは特に重要であり、それらの触媒変換は通常、炭化水素とその誘導体、特にオレフィン、パラフィン、および芳香族化合物の混合物をもたらす。
したがって、そのような触媒変換における特定の課題は、採用される触媒の最適化および微調整、ならびにプロセス構成およびパラメータにある。酸素化物からオレフィンへの変換、特にメタノールからオレフィンへの変換に向けて過去数十年間に開発されたプロセスは、石油埋蔵量の減少を考慮してますます重要性を増しており、したがって、メタノールからオレフィンへのプロセス(メタノールからオレフィンへのMTO-プロセス)として指定される。そのようなプロセスの最適化は、現在、二酸化炭素排出量を削減するためにも重要である。そのような変換での使用のために見出された触媒材料の中で、ゼオライト材料は高効率であることが証明されており、特にゼオライト材料が採用される。
WO2012/085154A1は、チタン-シリコン-アルミニウム-ホスフェート(ここではTAPSOとも呼ばれる)またはチタン-アルミニウム-ホスフェートを含む触媒の存在下で不飽和炭素水和物を調製する方法に関する。その中で、使用されるチタン-シリコン-アルミニウム-ホスフェートは、好ましくは、CHAフレームワーク構造型を有することが開示されている。
US2014/0058180A1は、リン含有触媒を製造する方法に関し、触媒は、好ましくは、TON、MTT、MFI、MEL、MTW、またはEUOフレームワーク構造型を有するゼオライトを含む。その中で、この方法は、焼成したゼオライトを水溶液または水で処理することを含み、それにより、水溶液は、水、塩化アンモニウム水溶液、希塩酸、希酢酸および希硝酸からなる群から選択され得ることが開示される。特に、US2014/058180A1は、実施例2において、ゼオライトおよび結合剤を含む成形品を調製する方法を開示し、結合剤およびゼオライトの合計に対する結合剤の質量比は、約0.176である。
US10,112,188B2およびUS2014/0058181A1は、結晶性アルミノケイ酸塩に基づくリン含有ゼオライト型触媒を調製する方法、当該方法の触媒、およびメタノールをオレフィンに変換するための前記触媒の使用に関する。この方法は、酸化アルミニウムと酸をペンタシルのゼオライト粉末に混合することを含み、酸は、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸またはクエン酸であり得る。
US10,005,073B2はまた、リン含有ゼオライトの製造、好ましくはMFIまたはMELフレームワーク構造型を有するリン含有ゼオライトの製造に関する。
US9,511,361B2は、ペンタシル型アルミノケイ酸塩および結合剤を含む触媒に関し、触媒が、特定の平均直径および特定のBET表面積を有する球の形態であるものに関する。触媒は、メタノールからオレフィンへの変換に使用することができる。さらに、調製された触媒は、アルミノケイ酸塩および結合剤の総質量に対して10から40質量%の結合剤を含み得ることが開示されている。
US2017/0121259A1は、銅、亜鉛、およびアルミニウムを含む触媒を製造する方法、特に機械的強度、特に横方向の圧縮強度が向上した触媒成形品を製造する方法に関する。
WO2018/109083A1は、機械的安定性が向上したメタノール合成用の錠剤化触媒に関する。触媒は、銅、亜鉛、およびアルミニウムを含む金属含有混合物と、バインダー材料としてのアルミン酸カルシウムとを含む。
CN100503041Cは、ジメチルエーテル合成およびその調製方法のための触媒に関し、触媒は、プロトンと、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびアンモニウムから選択されるカチオンと、アルミナ、シリカおよびシリカ-アルミナから選択される無機結合剤と、を有する疎水性ゼオライトを含む。前記触媒の調製は、酸と結合剤の混合物から調製されたペーストを提供し、前記ペーストをゼオライトと混合し、得られた混合物を押し出すことを含むであろう。
CN104511298Bは、メタノールをプロピレンに変換するための触媒系に関し、触媒は、触媒系の総質量に基づいて、a)30~85質量%の、100-3000のSARを有する変性ゼオライト分子ふるい、b)0.001-5質量%の改良剤、c)0.1-20質量%の助触媒成分、d)10-50質量%の疎水性シリコン粉末、およびe)3-55質量%の結合剤を含むことにより特徴づけられる。
一方では新規で改良された合成手順を使用することによる新規触媒材料の合成、および他方では特に触媒作用の分野におけるそれらの様々な用途に関連する先行技術によって関連するかなりの努力にもかかわらず、さらに改善された特性を示す、特に、それらの機械的安定性に関して改善された寿命を達成する、新しい触媒材料、特に、特定の成形品を提供する継続的な必要性が残る。
したがって、酸素化物からオレフィンへの変換、特にメタノールからプロピレンへの変換において優れた触媒活性を維持する一方で、改善された機械的特性を示す成形品の調製方法を提供する必要性が依然として残っている。優れた触媒活性を維持する一方で、改善された機械的安定性、特に改善された破砕強度を示すそのような成形品を提供することは特に興味深い。
したがって、本発明の目的は、酸素化物のオレフィンへの変換に適した、特に、例えば固定された用途下での、メタノールからプロピレンへの選択的変換に適した、比較的改善された物理的特性、特に改善された機械的強度を有する新規の成形品を提供することであった。同様に、成形品は、水に関して改善された屈曲度を有し、改善された拡散係数を有する新規な方法によって調製することができる。それゆえ、本発明のさらなる目的は、そのような成形品を調製する方法、特に二酸化炭素排出量が比較的少ない方法を提供することであった。
図面の説明
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図2:比較例9に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカンおよび炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図3:実施例10に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図4:実施例11に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図5:実施例12に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には、流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
驚くべきことに、現在、改良された機械的特性を有する成形品をもたらす、成形品を調製する新規な方法を提供し得ることが見いだされた。さらに、驚くべきことに、本発明によれば、改善された物理的および化学的特性、特に改善された機械的強度およびまた水に関して改善された屈曲度を示し、且つ改善された拡散係数を示す成形品を調製し得ることがわかった。本発明の成形品はまた、メタノールからオレフィンへの変換において優れた触媒活性を達成することが示された。
したがって、本発明は、ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法であって、前記ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)で得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)で得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)で得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)または(iv)で得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法に関する。
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)で得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)で得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)で得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)または(iv)で得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法に関する。
本発明によれば、成形品は成形方法から得られた三次元実体として理解される、したがって、「成形品」の用語は「成形体」の用語と同義で使用される。
典型的には、本発明の成形品に含まれるゼオライト材料は、その粒度分布に関して、例えば、所望の粒度分布をもたらす特定の合成方法によって、または所定のゼオライト材料を粉砕することによって、またはゼオライト材料を含む懸濁液の噴霧乾燥によって、またはゼオライト材料を含む懸濁液の噴霧造粒によって、またはゼオライト材料を含む懸濁液のフラッシュ乾燥により、またはゼオライト材料を含む懸濁液のマイクロ波乾燥により、調製することができる粉末の形態である。
好ましくは、前記方法の(i)は、第1の代替案
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を提供するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
によるものを含む。
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を提供するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
によるものを含む。
好ましくは、プロセスの(i)は、第2の代替案
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、酸、および任意に水を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
によるものを含む。
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、酸、および任意に水を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
によるものを含む。
前記方法が(i.2.c)を含む場合、(i.2.c)による混合は、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合することにより、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することにより、実施されてもよい。
前記方法が(i.2.a)、(i.2.b)、(i.2.c)、および(i.2.d)を含む第2の代替案による場合、水が(i.2.b)で得られた混合物に含まれることが好ましく、(i.2.b)で得られた混合物は、より好ましくは、1:1から10:1の範囲の、より好ましくは4.0:1から5.0:1の範囲の、より好ましくは4.50:1から4.70:1の範囲の、酸化物結合剤の供給源として計算された、酸化物結合剤の供給源に対する水の質量比を示す。
より好ましくは、本発明は、ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法に関し、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、前記方法は
(i’)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤の混合物を調製する工程;
(ii’)(i’)から得られた混合物に酸を混合する工程;
(iii’)好ましくは(ii’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iv’)好ましくは、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(v’)好ましくは(iv’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(vi’)(ii’)、(iii’)、(iv’)または(v’)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程
を含み、
(i’)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である。
(i’)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤の混合物を調製する工程;
(ii’)(i’)から得られた混合物に酸を混合する工程;
(iii’)好ましくは(ii’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iv’)好ましくは、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(v’)好ましくは(iv’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(vi’)(ii’)、(iii’)、(iv’)または(v’)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程
を含み、
(i’)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である。
(i)または(i’)で調製された混合物は、ニーダー、Lodigeミキサー(ドイツ語:Loedige Mischer)またはミックスミュラー(mix-muller)で混合されることが好ましい。
(i)または(i’)で調製された混合物中の第1の可塑剤の含有量に関して、特別な制限は適用されない。好ましくは、(i)または(i')で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、第1の可塑剤の質量比が、0.01:1から0.1:1の範囲、好ましくは0.02:1から0.08:1の範囲、より好ましくは0.03:1から0.07:1の範囲、より好ましくは0.04:1から0.06:1の範囲、より好ましくは0.045:1から0.055:1の範囲である。
一般に、その機能を果たす限り、任意の適切な化合物を第1の可塑剤として選択することができる。第1の可塑剤は有機化合物であることが好ましい。第1の可塑剤は、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物から選択されることが特に好ましく、第1の可塑剤はより好ましくは多糖類である。
第1の可塑剤が多糖類である場合、多糖類は、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択されることが好ましく、多糖類は、より好ましくはメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である。
さらに、第1の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、500から800g/lの範囲、より好ましくは550から750g/lの範囲、より好ましくは600から700g/lの範囲、より好ましくは630から670g/lの範囲のかさ密度を有する。
さらに、第1の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、3000から4000mPasの範囲、より好ましくは3400から3600mPasの範囲、より好ましくは3450から3550mPasの範囲の粘度を有することが好ましい。
酸化物結合剤の供給源の含有量に関して、特別な制限は適用されない。好ましくは、(i)または(i’)で得られた混合物中で、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化結合剤の供給源の質量比が、0.06:1から0.14:1の範囲であり、より好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲であり、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲であり、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である。
一般に、任意の適切な化合物を酸化物結合剤の供給源として使用することができる。好ましくは、酸化物結合剤の供給源は、シリカ、アルミナ、およびシリカ-アルミナの1種以上の供給源であり、より好ましくはアルミナの供給源である。
特に好ましくは、酸化物結合剤の供給源は、AlOOH(ベーマイト)、Al2O3、Al(OH)3、ハイドロタルサイト、シリカゾル、コロイド状シリカ、湿式法シリカ、および乾式法シリカの1種以上、好ましくはAlOOH(ベーマイト)およびAl2O3の1種以上、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)を含み、酸化物結合剤の供給源は、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)である。
酸化物結合剤がシリカであってよい代替物に関し、コロイド状シリカ、いわゆる「湿式法」シリカ、およびいわゆる「乾式法」シリカの両方を使用することができる。
ゼオライト材料の四価元素Yに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の四価元素をYに使用することができる。好ましくは、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物、より好ましくは、Si、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、YはSiである。
ゼオライト材料の三価元素Xに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の三価元素をXに使用することができる。好ましくは、Xは、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物、より好ましくはB、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXはAlである。
ゼオライト材料のX2O3に対するYO2のモル比に関し、特別な制限は適用されない。特に好ましくは、ゼオライト材料は、50から150の範囲、より好ましくは75から125の範囲、より好ましくは90から120の範囲、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する。特に好ましくは、ゼオライト材料のYO2対X2O3のモル比はシリカ対アルミナのモル比である。
ゼオライト材料のフレームワーク構造型に関して、制限は適用されない。好ましくは、ゼオライト材料は、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有し、より好ましくは、MFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有する。ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有することが特に好ましい。
ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有する場合、好ましくは、ゼオライト材料は、シリカライト、ZSM-5、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、[As-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、Bor-C、エンシライト(Encilite)、ボラライトC(Boralite C)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、ZMQ-TB、MnS-1、およびFeS-1、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から、より好ましくはシリカライト、ZSM-5、AMS-1B、AZ-1、エンシライト、FZ-1、LZ-105、ムティナイト、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TB、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から選択され、より好ましくは、MFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料はシリカライトおよび/またはZSM-5を、好ましくはZSM-5を含み、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料はゼオライトシリカライトおよび/またはZSM-5であり、好ましくはZSM-5である。
好ましくは、ゼオライト材料は、1種以上のアルカリ土類金属Mを含み、1種以上のアルカリ土類金属Mは、好ましくは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびこれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはMg、Ca、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、アルカリ土類金属MはMgを含み、より好ましくはMgである。
ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.0から3.0質量%の範囲での、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.8から2.6質量%の範囲の、より好ましくは2.0から2.4質量%の範囲の、より好ましくは2.1から2.3質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む。
好ましくは、ゼオライト材料は1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する。
ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する方法に関し、特別な制限は適用されない。ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する場合、好ましくは、ゼオライト材料は、噴霧含浸、付着含浸、初期含浸、または湿式含浸接着技術により、1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する。
(i)または(i’)で調製された混合物中のゼオライト材料に対する酸化物結合剤の供給源の質量比に関し、特別な制限は適用されない。(i)または(i')で調製された混合物において、好ましくは、ゼオライト材料に対する、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比は、0.05:1から0.25:1の範囲、より好ましくは0.07:1から0.22:1の範囲、より好ましくは0.10:1から0.19:1の範囲、より好ましくは0.11:1から0.18:1の範囲、より好ましくは、0.12:1から0.17:1の範囲、より好ましくは、0.13:1から0.16:1の範囲、より好ましくは、0.14:1から0.15:1の範囲である。
(ii’)で混合された酸の、または(i)で調製された混合物に含まれる酸の化学的または物理的性質に関し、特別な制限は適用されない。好ましくは、酸は、無機酸および有機酸のうちの1種以上である。酸が有機酸を含む場合、好ましくは、有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、および酒石酸の1種以上であり、より好ましくはギ酸である。酸が無機酸を含む場合、好ましくは、無機酸は、塩酸、硝酸、およびリン酸の1種以上であり、より好ましくは硝酸である。特に好ましくは、酸が、ギ酸および硝酸の1種以上を含み、好ましくは酸がギ酸および硝酸の1種以上である。
第1の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)の混合物に水溶液として、より好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、5から50質量%の範囲、より好ましくは10から40質量%の範囲、より好ましくは12.5から37.5質量%の範囲、より好ましくは15から35質量%の範囲、より好ましくは17.5から32.5質量%の範囲、より好ましくは20から30質量%の範囲、より好ましくは22.5から27.5質量%の範囲、より好ましくは24から26質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として提供するために提供され、好ましくは酸はギ酸である。
第2の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)の混合物に水溶液として、より好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、1から20質量%の範囲、より好ましくは3から15質量%の範囲、より好ましくは5から13質量%の範囲、より好ましくは6から12質量%の範囲、より好ましくは7から11質量%の範囲、より好ましくは8から10質量%の範囲の量で酸を含む水溶液として提供するために提供され、好ましくは酸は硝酸である。
(i.1.b)で酸を混合すること、または(i.2.b)で混合物を提供するための酸を提供することに関して第1または第2の代替案が適用される場合、好ましくは、(i)または(i’)で調製された混合物中のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する、(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の質量比は、0.05:1から0.15:1の範囲、より好ましくは0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である。
第3の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)に混合されるか、または(i.2.b)の混合物を水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、50から80質量%の範囲、より好ましくは55から75質量%の範囲、より好ましくは60から70質量%の範囲、より好ましくは63から67質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として提供するために提供され、酸は好ましくは硝酸である。
第3の代替案が適用される場合、(i)または(i')で調製された混合物中のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する、(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)の混合物を提供するために提供された酸の質量比は、0.005:1から0.05:1の範囲、より好ましくは0.010:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.015:1から0.025:1の範囲である。
好ましくは、(ii)または(iii’)において、水が、好ましくは脱イオン水が混合物に、好ましくは(i)または(ii’)で得られた混合物に混合される。
(ii)または(iii')において、水が混合物に、好ましくは(i)または(ii')から得られる混合物に混合される場合、好ましくは、(ii)または(iii')における混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する水の質量比は、0.1:1から1.5:1の範囲、より好ましくは0.2:1から0.8:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.6:1の範囲、より好ましくは0.4:1から0.5:1の範囲、より好ましくは0.45:1から0.46:1の範囲である。
(iii)または(iv’)において、好ましくは、第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii')または(iii')から得られた混合物に混合され、第2の可塑剤は、好ましくは、第1の可塑剤とは異なる。
第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii')または(iii')から得られた混合物に混合される場合、好ましくは、(iii)または(iv’)の混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する第2の可塑剤の質量比は、0.001:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.005:1から0.015:1の範囲、より好ましくは0.007:1から0.013:1の範囲、より好ましくは0.008:1から0.012:1の範囲、より好ましくは0.009:1から0.011:1の範囲である。
第2の可塑剤の化学的または物理的性質に関して特別な制限は適用されない。第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に混合される場合、第2の可塑剤は有機化合物であることが好ましい。特に好ましくは、第2の可塑剤は、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、第2の可塑剤は、ポリエチレンオキシドまたは多糖類である。
第2の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類は、より好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である。
好ましくは、(iv)または(v')において、水が、好ましくは脱イオン水が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(iii)、(ii')、(iii')、または(iv’)から得られた混合物に混合される。
(iv)または(v')において、水が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(iii)、(ii')、(iii')、または(iv’)から得られた混合物に混合される場合、好ましくは、(iv)または(v’)の混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する水の質量比は、0.1:1から1:1の範囲、より好ましくは0.30:1から0.90:1の範囲、より好ましくは0.50:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.55:1から0.65:1の範囲、より好ましくは0.60:1から0.61:1の範囲である。
好ましくは、(v)または(vi’)において、混合物は紐状に、より好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面を有する紐状に、より好ましくは円形の断面を有する紐状に成形される。
ストランド(紐)が円形断面を有する場合、好ましくは、円形断面を有するストランドは、0.5から7mmの範囲、より好ましくは1.5から3.5mmの範囲、より好ましくは2.1から2.9mmの範囲、より好ましくは2.3から2.7mmの範囲、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する。
好ましくは、(v)または(vi’)において、成形は混合物の押し出しを含む。
適切な押出装置は、例えば、「Ullmann’s Enzyklopaedie der Technischen Chemie」、第4版、第2巻、295ページ以降、1972年に記載されている。押出機の使用に加えて、押出プレスも成形品の調製に使用することができる。必要に応じて、押出機は押出プロセス中に適切に冷却することができる。押出機ダイヘッドを介して押出機を出るストランドは、例えば、適切なワイヤまたは不連続ガス流を介して機械的に切断することができる。
好ましくは、(v)または(vi’)による成形は、成形品の前駆体をガス雰囲気中で乾燥させることをさらに含む。
好ましくは、乾燥は、80から160℃の範囲、より好ましくは100から140℃の範囲、より好ましくは110から130℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施することが好ましい。好ましくは、ガス雰囲気は、窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気は、より好ましくは、酸素、空気、または希薄空気である。
好ましくは、(v)または(vi’)による成形は、さらに、ガス雰囲気中での成形品の前駆体、好ましくは乾燥した成形品の前駆体のか焼を含む。好ましくは、か焼は、500から650℃の範囲、より好ましくは530から570℃の範囲、より好ましくは540から560℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される。好ましくは、ガス雰囲気は、窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気は、より好ましくは、酸素、空気、または希薄空気である。
さらに、本発明は、本明細書に開示された実施形態のいずれか1つの方法によって得られる、または得られた成形品に関する。
さらに、本発明は、成形品、好ましくは本明細書で開示された実施形態のいずれか1つの方法により調製された成形品に関し、1種以上の酸化物結合剤およびゼオライト材料を含み、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、9N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は参考例5に従って決定される。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、9N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は参考例5に従って決定される。
好ましくは、成形品は、10N以上、より好ましくは15N以上、より好ましくは18N以上、より好ましくは19N以上、より好ましくは20N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は、参考例5に従って決定される。特に、好ましくは、成形品は、15から50Nの範囲、より好ましくは17から30Nの範囲の破砕強度を示す。
好ましくは、成形品は、0.40~1.30×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.60~1.10×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.72~0.98×10-9m2/sの範囲の拡散係数を示す。好ましくは、拡散係数は参考例4に従って決定される。
好ましくは、成形品は、水に対して1.00から3.75の範囲、より好ましくは1.2から3.0の範囲、より好ましくは1.4から2.8の範囲の屈曲度パラメータを示す。好ましくは、水に対する屈曲度パラメータは、参考例2に記載されているように決定される。
成形品に含まれる1種以上の酸化物結合剤の化学的または物理的性質に特別な制限は適用されない。好ましくは、1種以上の酸化物結合剤は、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、1種以上の酸化物結合剤は、好ましくはアルミナである。
好ましくは、成形品は、酸化物として計算して、6から14質量%の範囲、より好ましくは7から13質量%の範囲、より好ましくは8から12質量%の範囲、より好ましくは9から11質量%の範囲の量で1種以上の酸化物結合剤を含む。
成形品に含まれるゼオライト材料の4価元素Yに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の4価元素をYに使用することができる。好ましくは、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYはSiである。
成形品に含まれるゼオライト材料の3価元素Xに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の3価元素をXに使用することができる。好ましくは、Xは、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、B、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、XはAlである。
成形品に含まれるゼオライト材料のフレームワーク構造型に関し、制限は適用されない。好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料は、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有する。ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有することが特に好ましい。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料はX2O3を含む。成形品に含まれるゼオライト材料がX2O3を含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、50から150の範囲の、より好ましくは75から125の範囲の、より好ましくは90から120の範囲の、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する。
成形品に含まれるゼオライト材料がフレームワーク構造型MFIを有する場合、好ましくは、MFIフレームワーク構造型を有するゼオライト材料は、ZSM-5、ZBM-10、[As-Si-O]-MFI、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、ホウ素-C、ボラライトC、エンシライト、FZ-1、LZ-105、単斜晶H-ZSM-5、ムティナイト(m utinaite)、NU-4、NU-5、シリカライト、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TBの1種以上を、より好ましくはZSM-5、およびZBM-10の1種以上を、より好ましくはZSM-5を含む。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、およびHからなる。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料は、1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、1種以上のアルカリ土類金属Mは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、Mg、Ca、およびそ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種以上のアルカリ土類金属Mは、Mgを含み、より好ましくは、Mgからなる。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.1から5質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましく1.7から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸することが、好ましくは噴霧含浸することが好ましい。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、H、および1種以上のアルカリ土類金属Mからなる。
好ましくは、成形品は、1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.01質量%未満のナトリウムを含む。
好ましくは、成形品は、300から400m2/gの範囲の、より好ましくは325から375m2/gの範囲の、より好ましくは350から360m2/gの範囲のBET比表面積を有する。好ましくは、BET比表面積は、参考例1に記載されているように決定される。
好ましくは、成形品は、0.2から0.75g/mlの範囲、より好ましくは0.45から0.53g/mlの範囲、より好ましくは0.47から0.51g/mlの範囲、より好ましくは0.48から0.50g/mlの範囲の総細孔容積を有する。好ましくは、総細孔容積は、参考例3に従って決定される。
好ましくは、成形品は、250℃未満の温度で、0.20から0.75mmol/gの範囲の、より好ましくは0.25から0.65mmol/gの範囲の、より好ましくは0.44から0.52mmol/gの範囲の、より好ましくは0.46から0.50mmol/gの範囲の、より好ましくは0.47から0.49mmol/gの範囲の酸点密度(acid site density)を示す。好ましくは、酸点密度は参考例6に従って決定される。
好ましくは、成形品は、250℃超の温度で、好ましくは250℃超から650℃の範囲の温度で、0.5mmol/g以下の、より好ましくは0.30mmol/g以下の、より好ましくは0.25mmol/g以下の、より好ましくは0.1mmol/g以下の、より好ましくは0.01mmol/g以下の酸点密度を示す。好ましくは、酸点密度は、参考例6に従って決定される。
好ましくは、成形品の99から100質量%が、より好ましくは99.5から100質量%が、より好ましくは99.9から100質量%が、ゼオライト材料および酸化物結合剤からなる。
好ましくは、成形品はストランドであり、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面、より好ましくは円形の断面を有するストランドであり、断面が好ましくは1.5から3.5mmの範囲の、より好ましくは2.0から3.0mmの範囲の、より好ましくは2.2から2.8mmの範囲の、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する。
好ましくは、成形品は、50から90%の範囲の、より好ましくは55から80%の範囲の、より好ましくは60から75%の範囲の、オレフィンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、ブチレンに対して、好ましくは、ブト-1-エン、(2Z)-ブト-2-エン、(2E)-ブト-2-エン、2-メチルプロ-1-ペンの1種以上に対して、10から30%の範囲、より好ましくは15から25%の範囲、より好ましくは18から22%の範囲で選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、20から100%の範囲の、好ましくは25から90%の範囲の、より好ましくは30から70%の範囲の、好ましくは35から65%の範囲の、より好ましくは37から50%の範囲の、より好ましくは38から47%の範囲の、プロピレンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、1から15%の範囲の、より好ましくは4から12%の範囲の、より好ましくは5から10%の範囲の、エチレンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
さらに、本発明は、
(a)本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、酸素化物をオレフィンに変換する方法に関する。
(a)本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、酸素化物をオレフィンに変換する方法に関する。
好ましくは、成形品は、固定床または流動床で提供される。
本方法は、特に成形品の活性化または再生に関して、さらなる方法工程を含んでもよい。好ましくは、本方法は、(a)の後および(b)の前に、
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む。
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む。
好ましくは、(a')のガス流は、450から510℃の範囲の、より好ましくは460から500℃の範囲の、より好ましくは470から490℃の範囲の温度を有する。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C6)アルコール、ジ(C1-C3)アルキルエーテル、(C1-C6)アルデヒド、(C2-C6)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C4)アルコール、ジ(C1-C2)アルキルエーテル、(C1-C4)アルデヒド、(C2-C4)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ-n-プロピルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトンおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテルおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上の酸素化物を含み、ガス流はより好ましくはメタノールおよび/またはジメチルエーテルを含み、より好ましくはメタノールである。
好ましくは、(b)で提供されるガス流中の酸素化物の含有量は、その総体積に基づいて2から100体積%、より好ましくは3から99体積%、より好ましくは4から95体積%、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは6から50体積%、より好ましくは10から40体積%、より好ましくは15から25体積%、より好ましくは18から22体積%の範囲である。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は水を含み、(b)で提供されるガス流中の水の量は、より好ましくは1から90体積%の範囲、より好ましくは2から80体積%の範囲、より好ましくは5から75体積%の範囲、より好ましくは10から70体積%の範囲である。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は、1種以上の希釈ガスを含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスを0.1から90体積%の範囲、より好ましくは1から85体積%の範囲、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは10から75体積%の範囲の量で含む。
好ましくは、1種以上の希釈ガスは、H2O、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはH2O、アルゴン、窒素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素を含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素である。
好ましくは、(c)での接触は、225から700℃、好ましくは275から650℃、より好ましくは325から600℃、より好ましくは375から550℃、より好ましくは425から525℃、より好ましくは450から500℃、より好ましくは475から495℃、より好ましくは480から490℃の範囲の温度で実施される。
一の代替案によれば、好ましくは、(c)での接触は、0.01から25バール、より好ましくは0.1から20バール、より好ましくは0.25から15バール、より好ましくは0.5から10バール、より好ましくは0.75から5バール、より好ましくは0.8から2バール、より好ましくは0.85から1.5バール、より好ましくは0.9から1.1バールの範囲の圧力で実施される。
別の代替案によれば、好ましくは、(c)での接触は、0.1から25バール(ゲージ)、好ましくは0.25から20バール(ゲージ)、より好ましくは0.5から15バール(ゲージ)、より好ましくは1.0から10バール(ゲージ)、より好ましくは2.0から7.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.0から5.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.9から4.1バール(ゲージ)の範囲の圧力で実施される。
本方法が連続法である場合、好ましくは、(c)での接触のガス時空間速度(GHSV)は、1から30,000h-1、より好ましくは1,000から25,000h-1、好ましくは10,000から23,000h-1、より好ましくは15,000から21,500h-1、より好ましくは20,000から20,500h-1の範囲である。
さらに、本方法が連続法である場合、好ましくは、(c)での接触の重量時空間速度(WHSV)は、0.5から50h-1、より好ましくは1から30h-1、より好ましくは2から20h-1、好ましくは5から15h-1、より好ましくは8から12h-1、より好ましくは9から11h-1の範囲である。
好ましくは、(b)で任意に提供される、および/または(b)に任意に再利用される1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素は、エチレン、(C4-C7)オレフィン、(C4-C7)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、および好ましくはエチレン、(C4-C5)オレフィン、(C4-C5)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上を含む。
上述のように、本方法は、さらなる方法工程を含んでもよい。好ましくは、本方法は、
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
をさらに含む。
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
をさらに含む。
好ましくは、(e)の再生はその場(in-situ)で行われる。
好ましくは、空気および窒素の混合物を含む、(e)のガス流の温度は、450から550℃の範囲、より好ましくは470から510℃の範囲、より好ましくは480から500℃の範囲の温度を有する。
さらに、本発明は、分子ふるいとして、吸着剤として、イオン交換のために、または触媒として、および/または触媒担体として、好ましくは、窒素酸化物NOXの選択的接触還元(SCR)のための触媒として;NH3の酸化のために、特にディーゼルシステムでのNH3スリップの酸化のために;N2Oの分解のために;流動接触分解(FCC)プロセスの添加剤として;および/または有機変換反応における触媒として、好ましくは、水素化分解触媒として、アルキル化触媒として、異性化触媒として、またはアルコールからオレフィンへの変換における触媒として、およびより好ましくは酸素化物からオレフィンへの変換における触媒として、本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を使用する方法に関する。
好ましくは、成形品は、メタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)、ジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)、メタノールからガソリンへのプロセス(MTGプロセス)、メタノールから炭化水素へのプロセス、メタノールから芳香族化合物へのプロセス、バイオマスからオレフィンおよび/またはバイオマスから芳香族化合物へのプロセス、メタンからベンゼンへのプロセス、芳香族化合物のアルキル化のために、または流動接触分解(FCC)プロセスに、好ましくはメタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)および/またはジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)に、およびより好ましくはメタノールからプロピレンへのプロセス(MTPプロセス)に、メタノールからプロピレン/ブチレンプロセス(MT3/4プロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレンへのプロセス(DTPプロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレン/ブチレンへのプロセス(DT3/4プロセス)に、および/またはジメチルエーテルからエチレン/プロピレン(DT2/3プロセス)に使用される。
本発明の文脈において、1種以上のアルカリ土類金属の質量は、元素としてのそれぞれのアルカリ土類金属の質量として、または元素としてのそれぞれのアルカリ土類金属の質量の合計として計算される。例えば、1種以上のアルカリ土類金属がMgである場合、前記アルカリ土類金属の質量は、元素Mgとして計算される。さらなる例として、1種以上のアルカリ土類金属がMgおよびBaからなる場合、前記アルカリ土類金属の質量は、元素MgおよびBaとして計算される。
本発明の文脈において、酸化物結合剤の質量は、特に明記しない限り、酸化物としてのそれぞれの酸化物結合剤の質量、または酸化物としてのそれぞれの酸化物結合剤の質量の合計として計算される。例えば、酸化物結合剤がシリカである場合、前記酸化物結合剤の質量は、SiO2として計算される。さらなる例として、酸化物結合剤がTiおよびAlを含む混合酸化物からなる場合、前記酸化物結合剤の質量は、TiO2およびAl2O3の合計として計算される。
本発明の文脈において、「ゼオライト材料の質量に基づいて」という用語は、特に明記しない限り、イオン交換された金属イオン、例えばMg、を含むゼオライト材料の質量をいう。
単位bar(abs)は、105Paの絶対圧力をいう。
本発明は、以下の実施形態のセット、および示されるような従属関係および逆参照から生じる実施形態の組み合わせによってさらに説明される。特に、実施形態の範囲が言及される各場合において、例えば、「実施形態1から4のいずれか1つの成形品」などの用語の文脈において、この範囲内のすべての実施形態が、当業者にとって明示的に開示されていることを意味する、すなわち、この用語の言い回しは「実施形態1、2、3、および4のいずれか1つの成形品」と同義であると当業者によって理解されることに留意されたい。さらに、以下の実施形態のセットは保護の範囲を決定する特許請求の範囲のセットではないが、本発明の一般的かつ好ましい態様に向けられた説明の適切に構造化された部分を表すことに明示的に留意されたい。
1.ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法であって、ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、本方法は、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で、得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)から、好ましく(iii)で、得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)、または(iv)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、本方法は、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で、得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)から、好ましく(iii)で、得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)、または(iv)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法。
2.(i)が、
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を調製するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
を含む、実施形態1の方法。
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を調製するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
を含む、実施形態1の方法。
3.(i)が、
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、任意に水、および酸を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
を含み、
(i.2.c)による混合は、好ましくは、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合すること、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することを含む、実施形態1の方法。
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、任意に水、および酸を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
を含み、
(i.2.c)による混合は、好ましくは、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合すること、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することを含む、実施形態1の方法。
4.水が(i.2.b)で得られた混合物に含まれ、(i.2.b)で得られた混合物が、好ましくは、1:1から10:1の範囲、より好ましくは4.0:1から5.0:1の範囲、より好ましくは4.50:1から4.70:1の範囲などの、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源に対する水の質量比を示す、実施形態3の方法。
5.(i)で調製された混合物が、ニーダー、Lodigeミキサー(ドイツ語:Loedige Mischer)またはミックスミュラー(mix-muller)で混合される、実施形態1から4のいずれか1つの方法。
6.(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源として計算した酸化物結合剤の供給源の合計に対する第1の可塑剤の質量比が、0.01:1から0.1:1の範囲、好ましくは0.02:1から0.08:1の範囲、より好ましくは0.03:1から0.07:1の範囲、より好ましくは0.04:1から0.06:1の範囲、より好ましくは0.045:1から0.055:1の範囲である、実施形態1から5のいずれか1つの方法。
7.第1の可塑剤が、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、第1の可塑剤がより好ましくは多糖類である、実施形態1から6のいずれか1つの方法。
8.多糖類が、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類が、好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である、実施形態7の方法。
9.多糖類が、500から800g/lの範囲の、好ましくは550から750g/lの範囲の、より好ましくは600から700g/lの範囲の、より好ましくは630から670g/lの範囲のかさ密度を有する、実施形態7または8の方法。
10.多糖類が、3000から4000mPasの範囲、好ましくは3400から3600mPasの範囲、より好ましくは3450から3550mPasの範囲の粘度を有する、実施形態7から9のいずれか1つの方法。
11.(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である、実施形態1から10のいずれか1つの方法。
12.酸化物結合剤の供給源が、シリカ、アルミナ、およびシリカ-アルミナの1種以上の供給源であり、好ましくはアルミナの供給源である。実施形態1から11のいずれか1つの方法。
13.酸化物結合剤の供給源が、AlOOH(ベーマイト)、Al2O3、Al(OH)3、ハイドロタルサイト、シリカゾル、コロイド状シリカ、湿式法シリカ、および乾式法シリカの1種以上を、好ましくはAlOOH(ベーマイト)およびAl2O3の1種以上を、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)を含み、酸化物結合剤の供給源はより好ましくはAlOOH(ベーマイト)である、実施形態1から12のいずれか1つの方法。
14.Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYはSiである、実施形態1から13のいずれか1つの方法。
15.Xが、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはB、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXがAlである、実施形態1から14のいずれか1つの方法。
16.ゼオライト材料が、50から150の範囲、好ましくは75から125の範囲、より好ましくは90から120、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する、実施形態1から15のいずれか1つの方法。
17.ゼオライト材料が、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択され、好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型から選択され、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型から選択され、ゼオライト材料がより好ましくはMFIフレームワーク構造型を有する、実施形態1から16のいずれか1つの方法。
18.ゼオライト材料がMFI型のフレームワーク構造を有し、ゼオライト材料が、シリカライト、ZSM-5、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、[As-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、Bor-C、エンシライト(Encilite)、ボラライトC(Boralite C)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、ZMQ-TB、MnS-1、およびFeS-1、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から、好ましくは、シリカライト、ZSM-5、AMS-1B、AZ-1、エンシライト(Encilite)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TB、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から選択され、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料がシリカライトおよび/またはZSM-5を、好ましくはZSM-5を含み、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料がゼオライトシリカライトおよび/またはZSM-5であり、好ましくはZSM-5である、実施形態1から17のいずれか1つの方法。
19.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含み、1種以上のアルカリ土類金属Mが好ましくはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはMg、Ca、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくはアルカリ土類金属Mが、Mgを含み、より好ましくは、Mgである、実施形態1から18のいずれか1つの方法。
20.ゼオライト材料が、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態19の方法。
21.ゼオライト材料が、アルカリ土類金属Mを含まないゼオライト材料として計算されたゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.8から2.6質量%の範囲の、より好ましくは2.0から2.4質量%の範囲の、より好ましくは2.1から2.3質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態19または20の方法。
22.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する、実施形態19から21のいずれか1つの方法。
23.ゼオライト材料が、噴霧含浸、付着含浸、初期含浸、または湿式含浸接着技術によって含浸する、実施形態22の方法。
24.(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料に対する、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.25:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.22:1の範囲、より好ましくは0.10:1から0.19:1の範囲、より好ましくは0.11:1から0.18:1の範囲、より好ましくは0.12:1から0.17:1の範囲、より好ましくは0.13:1から0.16:1の範囲、より好ましくは0.14:1から0.15:1の範囲である、実施形態1から23のいずれか1つの方法。
25.酸が無機酸および有機酸の1種以上であり、有機酸が好ましくはギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、および酒石酸の1種以上、より好ましくはギ酸であり、無機酸が好ましくは塩酸、硝酸、およびリン酸の1種以上、より好ましくは硝酸であり、酸はより好ましくはギ酸および硝酸の1種以上を含み、好ましくはギ酸および硝酸の1種以上である、実施形態1から24のいずれか1つの方法。
26.酸が(i.1.b)で混合されるか、または水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、5から50質量%の範囲、より好ましくは10から40質量%の範囲、より好ましくは12.5から37.5質量%の範囲、より好ましくは15から35質量%の範囲、より好ましくは17.5から32.5質量%の範囲、より好ましくは20から30質量%の範囲、より好ましくは22.5から27.5質量%の範囲、より好ましくは24から26質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として、(i.2.b)で混合物を提供するために提供され、酸が好ましくはギ酸である、実施形態2から25のいずれか1つの方法。
27.酸が(i.1.b)で混合されるか、または水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、1から20質量%の範囲、好ましくは3から15質量%の範囲、より好ましくは5から13質量%の範囲、より好ましくは6から12質量%の範囲、より好ましくは7から11質量%の範囲、より好ましくは8から10質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として(i.2.b)で混合物を提供するために提供され、酸が好ましくは硝酸である、実施形態2から26のいずれか1つの方法。
28.(i.1.b)に混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の、(i)で調製された混合物のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲、好ましくは0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である、実施形態26または27の方法。
29.酸が、(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)で水溶液として、好ましくは水溶液の総質量に基づいて、50から80質量%の範囲、より好ましくは55から75質量%の範囲、より好ましくは60から70質量%の範囲、より好ましくは63から67質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として混合物を提供するために提供され、酸が好ましくは硝酸である、実施形態2から28のいずれか1つの方法。
30.(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の、(i)で調製された混合物のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する質量比が、0.005:1から0.05:1の範囲、より好ましくは0.010:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.015:1から0.025:1の範囲である、実施形態29の方法。
31.(ii)において、水が、好ましくは脱イオン水が、(i)から、好ましくは(i)で得られた混合物に混合される、実施形態1から30のいずれか1つの方法。
32.(ii)の混合物において、水の、酸化結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.1:1から1.5:1の範囲、好ましくは0.2:1から0.8:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.7:1の範囲、好ましくは0.3:1から0.6:1の範囲、より好ましくは0.4:1から0.5:1の範囲、より好ましくは0.45:1から0.46:1の範囲である、実施形態31の方法。
33.(iii)の混合物において、第2の可塑剤が、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で得られる混合物に混合され、第2の可塑剤が好ましくは第1の可塑剤とは異なる、実施形態1から32のいずれか1つの方法。
34.(iii)の混合物において、第2の可塑剤の、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.001:1から0.030:1の範囲、好ましくは0.005:1から0.015:1の範囲、好ましくは0.007:1から0.013:1の範囲、より好ましくは0.008:1から0.012:1の範囲、より好ましくは0.009:1から0.011:1の範囲である、実施形態33の方法。
35.第2の可塑剤が、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、第2の可塑剤はより好ましくはポリエチレンオキシドまたは多糖類である、実施形態33または34の方法。
36.多糖類が、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類が、好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースの1種以上である、実施形態35の方法。
37.(iv)において、水が、好ましくは脱イオン水が、(i)、(ii)、または(iii)から得られた混合物に、好ましくは(i)、(ii)、または(iii)で得られた混合物に混合される、実施形態1から36のいずれか1つの方法。
38.(iv)の混合物において、水の、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.1:1から1:1の範囲、好ましくは0.30:1から0.90:1の範囲、より好ましくは0.50:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.55:1から0.65:1の範囲、より好ましくは0.60:1から0.61:1の範囲である、実施形態37の方法。
39.(v)において、混合物が紐状に、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面を有する紐状に、より好ましくは円形の断面を有する紐状に成形される、実施形態1から38のいずれか1つの方法。
40.円形の断面を有するストランド(紐)が、0.5から7mmの範囲、好ましくは1.5から3.5mmの範囲、より好ましくは2.1から2.9mmの範囲、より好ましくは2.3から2.7mmの範囲、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する、実施形態39の方法。
41.(v)において、成形が混合物の押し出しを含む、実施形態1から40のいずれか1つの方法。
42.(v)による成形が、成形品の前駆体をガス雰囲気中で乾燥させることをさらに含む、実施形態1から41のいずれか1つの方法。
43.乾燥が、80から160℃の範囲、好ましくは100から140℃の範囲、より好ましくは110から130℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される、実施形態42の方法。
44.ガス雰囲気が窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気が好ましくは酸素、空気、または希薄空気である、実施形態42または43の方法。
45.(v)による成形が、さらに、ガス雰囲気中での成形品の前駆体、好ましくは乾燥した成形品の前駆体のか焼を含む、実施形態1から44のいずれか1つ、好ましくは実施形態42から44のいずれか1つの方法。
46.か焼が、500から650℃の範囲、好ましくは530から570℃の範囲、より好ましくは540から560℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される、実施形態45の方法。
47.ガス雰囲気が窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気が好ましくは酸素、空気、または希薄空気である、実施形態45または46の方法。
48.実施形態1から47のいずれか1つの方法によって得られる、または得られた成形品。
49.成形品、好ましくは実施形態1から48のいずれか1つの方法により調製された成形品であって、1種以上の酸化物結合剤およびゼオライト材料を含み、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、参考例5に従って決定された、9N以上の破砕強度を示す、成形品。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、参考例5に従って決定された、9N以上の破砕強度を示す、成形品。
50.参考例5に従って決定された、10N以上、好ましくは15N以上、好ましくは18N以上、より好ましくは19N以上、より好ましくは20N以上の破砕強度を示す、実施形態49の成形品であって、より好ましくは、参考例5に従って決定された、15から50Nの範囲、より好ましくは17から30Nの範囲の破砕強度を示す、成形品。
51.0.40~1.30×10-9m2/sの範囲、好ましくは0.60~1.10×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.72~0.98×10-9m2/sの範囲に、好ましくは参考例4に従って決定された、拡散係数を示す、実施形態49または50の成形品。
52.水に対して1.00から3.75の範囲、好ましくは1.2から3.0の範囲、より好ましくは1.4から2.8の範囲の、参考例2に記載されているように決定された、屈曲度パラメータを示す、実施形態49から51のいずれか1つの成形品。
53.1種以上の酸化物結合剤が、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、1種以上の酸化物結合剤が好ましくはアルミナである、実施形態52の成形品。
54.成形品が、酸化物として計算して、6から14質量%の範囲、より好ましくは7から13質量%の範囲、より好ましくは8から12質量%の範囲、より好ましくは9から11質量%の範囲の量で1種以上の酸化物結合剤を含む、実施形態49から53のいずれか1つの成形品。
55.Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYがSiである、実施形態49から54のいずれか1つの成形品。
56.Xが、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは、B、Al、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXがAlである、実施形態49から55のいずれか1つの成形品。
57.ゼオライト材料が、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有し、ゼオライト材料がより好ましくはフレームワーク構造型MFIを有する、実施形態49から56のいずれか1つの成形品。
58.ゼオライト材料がX2O3を含み、ゼオライト材料が50から150の範囲の、好ましくは75から125の範囲の、より好ましくは90から120の範囲の、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する、実施形態49から57のいずれか1つの成形品。
59.ゼオライト材料がフレームワーク構造型MFIを有し、MFIフレームワーク構造型を有するゼオライト材料は、好ましくはZSM-5、ZBM-10、[As-Si-O]-MFI、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、ホウ素-C、ボラライトC、エンシライト、FZ-1、LZ-105、単斜晶H-ZSM-5、ムティナイト(mutinaite)、NU-4、NU-5、シリカライト、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TBの1種以上を、好ましくはZSM-5、およびZBM-10の1種以上を、より好ましくはZSM-5を含む、実施形態49から58のいずれか1つの成形品。
60.ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%がY、任意にX、O、およびHからなる、実施形態49から59のいずれか1つの成形品。
61.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態49から60のいずれか1つの成形品。
62.1種以上のアルカリ土類金属Mが、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは、Mg、Ca、およびそ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種以上のアルカリ土類金属Mは、Mgを含み、より好ましくは、Mgからなる、実施形態61の成形品。
63.ゼオライト材料が、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.1から5質量の範囲の、好ましくは1.5から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態61または62の成形品。
64.ゼオライト材料が、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量の1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態61または62の成形品。
65.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含侵する、好ましくは噴霧含浸する、実施形態61から64のいずれか1つの成形品。
66.ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、H、および1種以上のアルカリ土類金属Mからなる、実施形態61から65のいずれか1つの成形品。
67.1質量%未満のナトリウム、好ましくは0.1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.01質量%未満のナトリウムを含む、実施形態49から66のいずれか1つの成形品。
68.300から400m2/gの範囲の、好ましくは325から375m2/gの範囲の、より好ましくは350から360m2/gの範囲の、好ましくは参考例1に記載されているように決定された、BET比表面積を有する、実施形態49から67のいずれか1つの成形品。
69.0.2から0.75g/mlの範囲、好ましくは0.45から0.53g/mlの範囲、より好ましくは0.47から0.51g/mlの範囲、より好ましくは0.48から0.50g/mlの範囲の、参考例3に従って決定される総細孔容積を有する、実施形態49から68のいずれか1つの成形品。
70.250℃未満の温度で、0.20から0.75mmol/gの範囲の、好ましくは0.25から0.65mmol/gの範囲の、より好ましくは0.44から0.52mmol/gの範囲の、より好ましくは0.46から0.50mmol/gの範囲の、より好ましくは0.47から0.49mmol/gの範囲の、参考例6に従って決定される酸点密度(acid site density)を示す、実施形態49から69のいずれか1つの成形品。
71.250℃超の温度で、好ましくは250℃超から650℃の範囲の温度で、0.5mmol/g以下の、好ましくは0.30mmol/g以下の、より好ましくは0.25mmol/g以下の、より好ましくは0.1mmol/g以下の、より好ましくは0.01mmol/g以下の、参考例6に従って決定される酸点密度を示す、実施形態49から70のいずれか1つの成形品。
72.成形品の99から100質量%が、より好ましくは99.5から100質量%が、より好ましくは99.9から100質量%が、ゼオライト材料および酸化物結合剤からなる、実施形態49から71のいずれか1つの成形品。
73.ストランドであり、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面、より好ましくは円形の断面を有するストランドであり、断面が好ましくは1.5から3.5mmの範囲の、より好ましくは2.0から3.0mmの範囲の、より好ましくは2.2から2.8mmの範囲の、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する、実施形態49から72のいずれか1つの成形品。
74.50から90%の範囲の、好ましくは55から80%の範囲の、より好ましくは60から75%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、オレフィンに対する選択性を示す、実施形態49から73のいずれか1つの成形品。
75.ブチレンに対して、好ましくは、ブト-1-エン、(2Z)-ブト-2-エン、(2E)-ブト-2-エン、2-メチルプロ-1-ペンの1種以上に対して、10から30%の範囲、好ましくは15から25%の範囲、より好ましくは18から22%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、選択性を示す、実施形態49から74のいずれか1つの成形品。
76.20から100%の範囲の、好ましくは25から90%の範囲の、より好ましくは30から70%の範囲の、好ましくは35から65%の範囲の、より好ましくは37から50%の範囲の、より好ましくは38から47%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、プロピレンに対する選択性を示す、実施形態49から75のいずれか1つの成形品。
77.1から15%の範囲の、好ましくは4から12%の範囲の、より好ましくは5から10%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、エチレンに対する選択性を示す、実施形態49から76のいずれか1つの成形品。
78.酸素化物をオレフィンに変換する方法であって、
(a)実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、方法。
(a)実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、方法。
79.成形品が固定床または流動床で提供される、実施形態78の方法。
80.さらに、(a)の後および(b)の前に、
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む、実施形態78または79の方法。
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む、実施形態78または79の方法。
81.ガス流が、450から510℃の範囲の、好ましくは460から500℃の範囲の、より好ましくは470から490℃の範囲の温度を有する、実施形態80の方法。
82.(b)で提供されるガス流は、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは(C1-C6)アルコール、ジ(C1-C3)アルキルエーテル、(C1-C6)アルデヒド、(C2-C6)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C4)アルコール、ジ(C1-C2)アルキルエーテル、(C1-C4)アルデヒド、(C2-C4)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ-n-プロピルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトンおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテルおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上の酸素化物を含み、ガス流はより好ましくはメタノールおよび/またはジメチルエーテルを含み、より好ましくはメタノールである、実施形態78から81のいずれか1つの方法。
83.(b)で提供されるガス流中の酸素化物の含有量は、その総体積に基づいて2から100体積%、好ましくは3から99体積%、より好ましくは4から95体積%、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは6から50体積%、より好ましくは10から40体積%、より好ましくは15から25体積%、より好ましくは18から22体積%の範囲である、実施形態78から82のいずれか1つの方法。
84.(b)で提供されるガス流は水を含み、(b)で提供されるガス流中の水の量は、好ましくは1から90体積%の範囲、より好ましくは2から80体積%の範囲、より好ましくは5から75体積%の範囲、より好ましくは10から70体積%の範囲である、実施形態78から83のいずれか1つの方法。
85.(b)で提供されるガス流は、1種以上の希釈ガスをさらに含み、好ましくは1種以上の希釈ガスを0.1から90体積%の範囲、より好ましくは1から85体積%の範囲、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは10から75体積%の範囲の量で含む、実施形態78から84のいずれか1つの方法。
86.1種以上の希釈ガスは、H2O、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはH2O、アルゴン、窒素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素を含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素である、実施形態85の方法。
87.(c)での接触は、225から700℃、好ましくは275から650℃、より好ましくは325から600℃、より好ましくは375から550℃、より好ましくは425から525℃、より好ましくは450から500℃、より好ましくは475から495℃、より好ましくは480から490℃の範囲の温度で実施される、実施形態78から86のいずれか1つの方法。
88.(c)での接触は、0.01から25バール、好ましくは0.1から20バール、より好ましくは0.25から15バール、より好ましくは0.5から10バール、より好ましくは0.75から5バール、より好ましくは0.8から2バール、より好ましくは0.85から1.5バール、より好ましくは0.9から1.1バールの範囲の圧力で実施される、実施形態78から87のいずれか1つの方法。
89.(c)での接触は、0.1から25バール(ゲージ)、好ましくは0.25から20バール(ゲージ)、より好ましくは0.5から15バール(ゲージ)、より好ましくは1.0から10バール(ゲージ)、より好ましくは2.0から7.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.0から5.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.9から4.1バール(ゲージ)の範囲の圧力で実施される、実施形態78から87のいずれか1つの方法。
90.方法が連続法であり、(c)での接触のガス時空間速度(GHSV)は、好ましくは1から30,000h-1、好ましくは1,000から25,000h-1、好ましくは10,000から23,000h-1、より好ましくは15,000から21,500h-1、より好ましくは20,000から20,500h-1の範囲である、実施形態78から89のいずれか1つの方法。
91.本方法が連続法であり、好ましくは、(c)での接触の重量時空間速度(WHSV)は、好ましくは0.5から50h-1、好ましくは1から30h-1、より好ましくは2から20h-1、好ましくは5から15h-1、より好ましくは8から12h-1、より好ましくは9から11h-1の範囲である、実施形態78から90のいずれか1つの方法。
92.(b)で任意に提供される、および/または(b)に任意に再利用される1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素は、エチレン、(C4-C7)オレフィン、(C4-C7)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、および好ましくはエチレン、(C4-C5)オレフィン、(C4-C5)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上を含む、実施形態78から91のいずれか1つの方法。
93.実施形態78から92のいずれか1つの方法であって、さらに、
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
を含む、方法。
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
を含む、方法。
94.(e)の再生はその場(in-situ)で行われる、実施形態93の方法。
95.空気および窒素の混合物を含むガス流の温度は、450から550℃の範囲、好ましくは470から510℃の範囲、より好ましくは480から500℃の範囲の温度を有する、実施形態93または94の方法。
96.分子ふるいとして、吸着剤として、イオン交換のために、または触媒として、および/または触媒担体として、好ましくは、窒素酸化物NOXの選択的接触還元(SCR)のための触媒として;NH3の酸化のために、特にディーゼルシステムでのNH3スリップの酸化のために;N2Oの分解のために;流動接触分解(FCC)プロセスの添加剤として;および/または有機変換反応における触媒として、好ましくは、水素化分解触媒として、アルキル化触媒として、異性化触媒として、またはアルコールからオレフィンへの変換における触媒として、およびより好ましくは酸素化物からオレフィンへの変換における触媒として、実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を使用する方法。
97.成形品は、メタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)、ジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)、メタノールからガソリンへのプロセス(MTGプロセス)、メタノールから炭化水素へのプロセス、メタノールから芳香族化合物へのプロセス、バイオマスからオレフィンおよび/またはバイオマスから芳香族化合物へのプロセス、メタンからベンゼンへのプロセス、芳香族化合物のアルキル化のために、または流動接触分解(FCC)プロセスに、好ましくはメタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)および/またはジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)に、およびより好ましくはメタノールからプロピレンへのプロセス(MTPプロセス)に、メタノールからプロピレン/ブチレンプロセス(MT3/4プロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレンへのプロセス(DTPプロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレン/ブチレンへのプロセス(DT3/4プロセス)に、および/またはジメチルエーテルからエチレン/プロピレン(DT2/3プロセス)に使用される、実施形態96の使用方法。
本発明を、以下の実施例および参考例によってさらに説明する。
実験セクション
参考例1:BET比表面積とラングミュア比表面積の決定
BET比表面積とラングミュア比表面積は、DIN 66131に開示された方法に従って、77Kでの窒素の物理吸着によって決定した。BET比表面積を決定するために、液体窒素の温度でのN2吸着等温線は、Micrometrics ASAP 2020Mおよびトリスターシステム(Tristar system)を使用して測定した。
参考例1:BET比表面積とラングミュア比表面積の決定
BET比表面積とラングミュア比表面積は、DIN 66131に開示された方法に従って、77Kでの窒素の物理吸着によって決定した。BET比表面積を決定するために、液体窒素の温度でのN2吸着等温線は、Micrometrics ASAP 2020Mおよびトリスターシステム(Tristar system)を使用して測定した。
参考例2:水に対する屈曲度パラメータの決定
PFG NMRは、自由気体および液体、マクロおよび超分子溶液、および多孔質系に吸着した分子の熱分子運動の破壊の無い検査(destruction free examination)を可能とする。その原理および用途は、US20070099299A1に記載されているとおりである。参考例4に従ったNMRによって得られた拡散係数から、屈曲係数を計算した。多孔質材料の屈曲係数は、式Iに従い、多孔質系内のプローブ分子の自己拡散係数(Deff)および自由液体の自己拡散係数(D0)から決定する(S.Kolitcheff,E.Jolimaitre,A.Hugon,J.Verstraete,M.Rivallan,P-L.Carrette,F.CouenneおよびM.Tayakout-Fayolle,Catal.Sci.Technol.,2018年,8,4537;ならびにF.Elwinger,P.Pourmand,およびI.Furo,J.Phys.Chem.C.2017年,121,13757-13764を参照)。
PFG NMRは、自由気体および液体、マクロおよび超分子溶液、および多孔質系に吸着した分子の熱分子運動の破壊の無い検査(destruction free examination)を可能とする。その原理および用途は、US20070099299A1に記載されているとおりである。参考例4に従ったNMRによって得られた拡散係数から、屈曲係数を計算した。多孔質材料の屈曲係数は、式Iに従い、多孔質系内のプローブ分子の自己拡散係数(Deff)および自由液体の自己拡散係数(D0)から決定する(S.Kolitcheff,E.Jolimaitre,A.Hugon,J.Verstraete,M.Rivallan,P-L.Carrette,F.CouenneおよびM.Tayakout-Fayolle,Catal.Sci.Technol.,2018年,8,4537;ならびにF.Elwinger,P.Pourmand,およびI.Furo,J.Phys.Chem.C.2017年,121,13757-13764を参照)。
水の自由拡散係数は、20℃で2.02x10-9m2s-1と見なした(M.Holz,S.R.HeilおよびA.Sacco. Phys.Chem.Chem.Phys.,2000年,2,4740-4742を参照)。
参考例3:総細孔容積の決定
総細孔容積は、DIN 66133に従った水銀圧入ポロシメトリーによって決定した。
総細孔容積は、DIN 66133に従った水銀圧入ポロシメトリーによって決定した。
参考例4:NMRによる拡散係数の決定
NMR測定チューブ内で真空下、T>350℃で少量(0.05~0.2g)の触媒を一晩乾燥させることにより、NMR分析用のサンプルを調製した。次に、サンプルに、真空ラインを介してナノ純水(Millipore Advantage A10)を触媒担体の細孔容積の90%(Hg-ポロシメトリーで決定)まで充填した。次に、充填されたサンプルを測定チューブにフレームシールし、測定前に一晩放置した。
NMR測定チューブ内で真空下、T>350℃で少量(0.05~0.2g)の触媒を一晩乾燥させることにより、NMR分析用のサンプルを調製した。次に、サンプルに、真空ラインを介してナノ純水(Millipore Advantage A10)を触媒担体の細孔容積の90%(Hg-ポロシメトリーで決定)まで充填した。次に、充填されたサンプルを測定チューブにフレームシールし、測定前に一晩放置した。
触媒材料中の水についてのDeffを決定するためのNMR分析は、Bruker Avance III NMR分光計を使用して、20℃および1バールで、400MHz 1H共鳴周波数で行った。Bruker Diff50プローブヘッドをBruker Great 60Aグラジエントアンプとともに使用した。水冷勾配コイルで20℃の温度を維持した。PFG NMR自己拡散分析に使用されたパルスプログラムは、US20070099299A1の図1bに従い、パルス磁場勾配を伴うパルススピンエコーであった。各サンプルについて、スピンエコー減衰曲線を、フィールド勾配の強度を(最大gmax=3T/mまで)段階的に増加させることにより、異なる拡散時間(20および100msの間)で測定した。勾配パルス長は1msであった。スピンエコー減衰曲線は、US2007/0099299Aの式6に適合し、例として、さまざまな拡散時間で使用した触媒担体からのデータの両対数プロットを図Xに示す。各線の傾きが拡散係数に対応する。式Iに従い、すべての拡散時間にわたる平均拡散係数を使用して、各触媒担体の屈曲度を計算した(参考例2参照)。
参考例5:破砕強度の決定
本発明の文脈で言及される破砕強度は、破砕強度試験機Z2.5/TS1S、供給業者Zwick GmbH&Co.、D-89079 Ulm、ドイツ、を介して決定されたと理解されるべきである。この機械の基本とその操作については、それぞれの取扱説明書「Register 1:Betriebsanleitung /Sicherheit-shandbuch fuerdie Material-Pruefmaschine Z2.5/TS1S」、1.5版、2001年12月、Zwick GmbH&Co、Technische Dokumentation、August-Nagel-Strasse 11、D-89079 Ulm、ドイツを参照する。機械は、ストランドが配置された固定水平テーブルを備えていた。垂直方向に自由に移動できる直径3mmのプランジャが、固定テーブルに対してストランドを作動させた。装置は、0.5Nの予備力、10mm/分の予備力の下での剪断速度、およびその後の1.6mm/分の試験速度で操作した。垂直に移動可能なプランジャは、力を拾うためにロードセルに接続され、測定の間、調査対象の成形品(ストランド)が配置されている固定ターンテーブルに向かって移動し、したがって、そのテーブルに対してストランドを作動させた。プランジャは、ストランドの縦軸に垂直にストランドに適用した。前記機械を用いて、以下に記載される所与のストランドを、ストランドが押しつぶされるまで、プランジャを介して増加する力に供した。ストランドが破砕する力を、ストランドの破砕強度という。実験の制御は、測定結果を登録し、評価するコンピュータを用いて実行した。得られた値は、それぞれの場合において、20または30のストランドの測定値の平均値である。特に、比較例9および実施例10については、20本のストランドを使用し、実施例11および12については、30本のストランドを、破砕強度の決定のために使用した。
本発明の文脈で言及される破砕強度は、破砕強度試験機Z2.5/TS1S、供給業者Zwick GmbH&Co.、D-89079 Ulm、ドイツ、を介して決定されたと理解されるべきである。この機械の基本とその操作については、それぞれの取扱説明書「Register 1:Betriebsanleitung /Sicherheit-shandbuch fuerdie Material-Pruefmaschine Z2.5/TS1S」、1.5版、2001年12月、Zwick GmbH&Co、Technische Dokumentation、August-Nagel-Strasse 11、D-89079 Ulm、ドイツを参照する。機械は、ストランドが配置された固定水平テーブルを備えていた。垂直方向に自由に移動できる直径3mmのプランジャが、固定テーブルに対してストランドを作動させた。装置は、0.5Nの予備力、10mm/分の予備力の下での剪断速度、およびその後の1.6mm/分の試験速度で操作した。垂直に移動可能なプランジャは、力を拾うためにロードセルに接続され、測定の間、調査対象の成形品(ストランド)が配置されている固定ターンテーブルに向かって移動し、したがって、そのテーブルに対してストランドを作動させた。プランジャは、ストランドの縦軸に垂直にストランドに適用した。前記機械を用いて、以下に記載される所与のストランドを、ストランドが押しつぶされるまで、プランジャを介して増加する力に供した。ストランドが破砕する力を、ストランドの破砕強度という。実験の制御は、測定結果を登録し、評価するコンピュータを用いて実行した。得られた値は、それぞれの場合において、20または30のストランドの測定値の平均値である。特に、比較例9および実施例10については、20本のストランドを使用し、実施例11および12については、30本のストランドを、破砕強度の決定のために使用した。
参考例6:温度プログラムされたアンモニアの脱着(NH3-TPD)
アンモニアの温度プログラムされた脱着(NH3-TPD)は、熱伝導率検出器を備えた自動化学吸着分析ユニット(Micromeritics AutoChem II 2920)で実施した。脱着した化学種の連続分析は、オンライン質量分析計(Pfeiffer VacuumからのOmniStar QMG200)を使用して行った。サンプル(0.1g)を石英管に入れ、以下に記載したプログラムを使用して分析した。温度は、石英管内のサンプルのすぐ上にあるNi/Cr/Ni熱電対を使用して測定した。分析には、純度5.0のHeを使用した。測定前に、較正のためにブランクサンプルを分析した。
1.準備:記録の開始;1秒あたり1回の測定。25℃および30cm3/分のHe流量(室温(約25℃)および1atm)で10分間待機;20K/分の加熱速度で600℃まで加熱し、10分間保持。Heフロー(30cm3/分)の下で、20K/分の冷却速度(炉ランプ温度)で100℃まで冷却;Heフロー(30cm3/分)の下で、3K/分(サンプルランプ温度)の冷却速度で100℃まで冷却。
2.NH3による飽和:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃でHe中の10%NH3の混合物(75cm3/分;100℃および1atm)に変更;30分間保持。
3.余剰分の除去:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃で75cm3/分(100℃および1atm)のHeフローに変更;60分間保持。
4.NH3-TPD:記録の開始;1秒あたり1回の測定。Heフロー(流量:30cm3/分)下で、10K/分の加熱速度で600℃まで加熱;30分間保持。
5.測定の終了。
アンモニアの温度プログラムされた脱着(NH3-TPD)は、熱伝導率検出器を備えた自動化学吸着分析ユニット(Micromeritics AutoChem II 2920)で実施した。脱着した化学種の連続分析は、オンライン質量分析計(Pfeiffer VacuumからのOmniStar QMG200)を使用して行った。サンプル(0.1g)を石英管に入れ、以下に記載したプログラムを使用して分析した。温度は、石英管内のサンプルのすぐ上にあるNi/Cr/Ni熱電対を使用して測定した。分析には、純度5.0のHeを使用した。測定前に、較正のためにブランクサンプルを分析した。
1.準備:記録の開始;1秒あたり1回の測定。25℃および30cm3/分のHe流量(室温(約25℃)および1atm)で10分間待機;20K/分の加熱速度で600℃まで加熱し、10分間保持。Heフロー(30cm3/分)の下で、20K/分の冷却速度(炉ランプ温度)で100℃まで冷却;Heフロー(30cm3/分)の下で、3K/分(サンプルランプ温度)の冷却速度で100℃まで冷却。
2.NH3による飽和:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃でHe中の10%NH3の混合物(75cm3/分;100℃および1atm)に変更;30分間保持。
3.余剰分の除去:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃で75cm3/分(100℃および1atm)のHeフローに変更;60分間保持。
4.NH3-TPD:記録の開始;1秒あたり1回の測定。Heフロー(流量:30cm3/分)下で、10K/分の加熱速度で600℃まで加熱;30分間保持。
5.測定の終了。
脱着したアンモニアは、熱伝導率検出器からの信号がアンモニアの脱着によって引き起こされたことを示す、オンライン質量分析計を使用して測定した。これは、アンモニアの脱着を監視するために、アンモニアからのm/z=16信号を利用することを含んでいた。吸着されたアンモニアの量(mmol/gサンプル)は、Micromeriticsソフトウェアを使用して、TPD信号を水平ベースラインと統合することで確認した。
参考例7:SiO2:Al2O3のモル比が100のZSM-5ゼオライトの合成
757.0kgのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を容器内で攪拌した。350kgの脱イオン水と366.0kgの水中でのテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドの水溶液(TPAOH;Sachem;水中で40質量%TPAOH)の混合物を混合した。得られた混合物を60分間撹拌した。次に、120kgの脱イオン水を混合した。得られた混合物を1時間撹拌して、TEOS加水分解を可能にした。混合物を90℃の内部温度に加熱し、それにより外部温度は120℃であった。エタノールは、95℃のサンプ温度(sump temperature)に到達するまでの蒸留によって水とエタノールの共沸混合物として除去された。それにより、856kgの水/エタノールが混合物から除去された。次に、混合物を30℃に冷却した。次に、856kgの水を混合して、失われた液体を補充した。24.2kgの硫酸アルミニウム18水和物(Al2(SO4)3・18H2O;Sigma-Aldrich)と40kgの脱イオン水との溶液を混合し、混合物とした。容器を閉じ、4時間以内に170℃の温度に加熱した。混合物をオートクレーブ内で170℃で48時間加熱した。次に、混合物を50℃の温度に冷却した。混合物を、pH値7.6に達するまで、177.5kgの硝酸水溶液(BASF;水中で10質量%)で処理した。30分間撹拌した後、得られた懸濁液を濾過した。フィルターケーキを脱イオン水で洗浄し、窒素流下で6時間前乾燥し、続いて乾燥機内で120℃の温度で36時間乾燥させた。217kgの乾燥材料が得られた。乾燥粉末を粉砕し、続いてか焼した(5時間、500℃)。
757.0kgのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を容器内で攪拌した。350kgの脱イオン水と366.0kgの水中でのテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドの水溶液(TPAOH;Sachem;水中で40質量%TPAOH)の混合物を混合した。得られた混合物を60分間撹拌した。次に、120kgの脱イオン水を混合した。得られた混合物を1時間撹拌して、TEOS加水分解を可能にした。混合物を90℃の内部温度に加熱し、それにより外部温度は120℃であった。エタノールは、95℃のサンプ温度(sump temperature)に到達するまでの蒸留によって水とエタノールの共沸混合物として除去された。それにより、856kgの水/エタノールが混合物から除去された。次に、混合物を30℃に冷却した。次に、856kgの水を混合して、失われた液体を補充した。24.2kgの硫酸アルミニウム18水和物(Al2(SO4)3・18H2O;Sigma-Aldrich)と40kgの脱イオン水との溶液を混合し、混合物とした。容器を閉じ、4時間以内に170℃の温度に加熱した。混合物をオートクレーブ内で170℃で48時間加熱した。次に、混合物を50℃の温度に冷却した。混合物を、pH値7.6に達するまで、177.5kgの硝酸水溶液(BASF;水中で10質量%)で処理した。30分間撹拌した後、得られた懸濁液を濾過した。フィルターケーキを脱イオン水で洗浄し、窒素流下で6時間前乾燥し、続いて乾燥機内で120℃の温度で36時間乾燥させた。217kgの乾燥材料が得られた。乾燥粉末を粉砕し、続いてか焼した(5時間、500℃)。
得られた材料は、シリカ対アルミナ比が100であり、結晶化度が90%を超えていた。それは、427m2/gのBET比表面積と589m2/gのラングミュア比表面積を示した。さらに、得られた材料は、0.1g/100g未満のTOC、44g/100gのSi含有量、0.87g/100gのAl含有量、および0.01g/100g未満のアルカリ金属含有量を有していた。
参考例8:Mgを含むゼオライト材料の調製(Mg-ZSM-5)
参考例7から得られたZSM-5粉末に、硝酸マグネシウム溶液を噴霧含浸させた。秤量したMgの量は、か焼後の粉末が2~3質量%のMgを含むような量であった。
参考例7から得られたZSM-5粉末に、硝酸マグネシウム溶液を噴霧含浸させた。秤量したMgの量は、か焼後の粉末が2~3質量%のMgを含むような量であった。
参考例7に従って調製されたZSM-5ゼオライトの含浸のために、5kgのゼオライト粉末をタンブルミキサーに導入した。1.2kgの硝酸マグネシウム六水和物(Merck)を1.16kgの脱イオン水に溶解した。次に、得られた硝酸マグネシウム溶液を、95分の時間にわたって回転させながら、ガラススプレーノズルを通してZSM-5粉末に噴霧した。続いて、混合物をさらに15分間回転させた。次に、含浸された粉末を循環オーブン内で120℃の温度で4時間乾燥させ、次に空気下、静的オーブン内で500℃で5時間か焼した(静的オーブンの加熱速度は2℃/分であった)。
得られた材料は2.2gのMg/100gを含んでいた。
比較例9:Mg-ZSM-5を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
4970gのゼオライト粉末と790gのベーマイト(Pural SB;Sasol)をコラー(koller)で秤量し、5分間混合した。124gのギ酸水溶液(100gの脱イオン水中の24gのギ酸)をそこに混合した。続いて、各455gの水の4つの部分を、最初の35分間にわたって、約5分の間隔で混合した。次に、110gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を混合し、続いて、各455gの水の4つの部分を、合計50分の捏和時間が達成されるまで、約5分の間隔で混合した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、120から200バールで2.5mmのダイを通して押し出された。続いて、得られた押出物を、循環オーブン内で120℃の温度で4時間乾燥させ、次に静的オーブン内で550℃で5時間か焼した。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は5.5Nであった。得られた押出物のMg含有量は2.0g Mg/100gであり、BET比表面積は345m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.52g/mlの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.70mmol/gであり、250℃を超える温度で0.05mmol/gであると決定された。
実施例10:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
4900gのゼオライト粉末、726gのベーマイト(Pural SB;Sasol)、および281gの多糖類(Zusoplast PS1)をコラー(koller)で秤量し、5分間混合した。2252gのギ酸水溶液(25質量%の、脱イオン水中のギ酸)をそこに混合した。続いて、各455gの水の4つの部分を、最初の35分間にわたり約5分の間隔で混合した。次に、110gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を混合し、続いて、各455gの水の4つの部分を、約5分間隔で、合計50分の捏和時間が達成されるまで混合した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、120から200バールで2.5mmのダイを通して押し出した。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥させ、次に550℃の静的オーブンで5時間か焼した。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は21Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.9g Mg/100gであり、BET比表面積は356m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.49g/mlの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.48mmol/gであり、250℃を超える温度で0.01mmol/g未満であると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例10に従って調製された成形品は21Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例11:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
ゼオライト粉末120gをニーダーに秤量し、5分間捏和した。これとは別に、80gの脱イオン水中の17.78gのベーマイト(Pural SB; Sasol)の懸濁液を調製した。その懸濁液に、4.24gの硝酸水溶液(脱イオン水中に65質量%の硝酸)を混合し、得られた懸濁液を1分間撹拌してゲルを形成させた。次に、形成されたゲルをニーダー内のゼオライト材料に添加し、得られた混合物を30分間捏和した。2.76gの多糖類(Zusoplast PS1)と0.69gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を加え、得られた混合物を5分間捏和した。続いて、10gの水の部分を混合し、得られた混合物を5分間捏和した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、93から148バールの圧力で2.5mmのダイを通してプレスされた。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥し(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)、次いで、550℃の静的オーブンで5時間か焼した(これにより、加熱ランプは2℃/分に設定された)。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は17.7Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.8g Mg/100gであり、Al含有量は5.8g/100gであり、Si含有量は38g/100gであり、C含有量は0.1g/100g未満であり、BET比表面積は350m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.50g/mlの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるNH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.325mmol/gであり、250℃超から650℃の範囲の温度で0.218mmol/gであると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例11に従って調製された成形品は、17.7Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は、5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例12:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
ゼオライト粉末120gをニーダーに秤量し、5分間捏和した。これとは別に、80gの脱イオン水中の17.78gのベーマイト(Pural SB;Sasol)の懸濁液を調製した。その懸濁液に、3.18gの硝酸水溶液(脱イオン水中の65質量%の硝酸)を混合し、得られた懸濁液を1分間撹拌して、ゲルを形成させた。次に、形成されたゲルをニーダー内のゼオライト材料に添加し、得られた混合物を30分間捏和した。2.76gの多糖類(Zusoplast PS1)と0.69gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を加え、得られた混合物を5分間捏和した。続いて、10gの水の部分を混合し、得られた混合物を2分間捏和した。次に、1gの水の部分を混合し、得られた混合物を2分間捏和した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、93から148バールの圧力で2.5mmのダイを通して押し出した。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥し(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)、次いで、550℃の静的オーブンで5時間か焼した(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は17.1Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.9g Mg/100gであり、Al含有量は5.9g/100gであり、Si含有量は38g/100gであり、C含有量は0.1g/100g未満であり、BET比表面積は354m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.49g/mlの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.286mmol/gであり、250℃超から650℃の範囲の温度で0.261mmol/gであると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例12に従って調製された成形品は、17.1Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は、5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例13:触媒試験-メタノールからオレフィンへの反応
メタノールからオレフィン(MTO)への反応は、490℃の温度で、固定床反応器内で4バール(ゲージ)の圧力で実行された。サンプル(2.7g、1.6-2.0mmのふるい画分)を、窒素流中(10 Nl/h)で490℃で3時間加熱した。20体積%のメタノール、70体積%の水および10体積%の窒素を含む供給流を、10 h-1の重量時空間速度(WHSV)およびガス時空間速度(20224 h-1のGHSV)でその触媒床に連続的に供給した。その流通時間は約70時間であった。生成物を、TCD検出器、2つのFID検出器を備え、Select Permanent CO2 HR、Restek Stabilwax、およびAl2O3 MAPDカラムを使用するオンラインガスクロマトグラフィー(Agilent 7890A)によって分析した。
メタノールからオレフィン(MTO)への反応は、490℃の温度で、固定床反応器内で4バール(ゲージ)の圧力で実行された。サンプル(2.7g、1.6-2.0mmのふるい画分)を、窒素流中(10 Nl/h)で490℃で3時間加熱した。20体積%のメタノール、70体積%の水および10体積%の窒素を含む供給流を、10 h-1の重量時空間速度(WHSV)およびガス時空間速度(20224 h-1のGHSV)でその触媒床に連続的に供給した。その流通時間は約70時間であった。生成物を、TCD検出器、2つのFID検出器を備え、Select Permanent CO2 HR、Restek Stabilwax、およびAl2O3 MAPDカラムを使用するオンラインガスクロマトグラフィー(Agilent 7890A)によって分析した。
メタノール転化率Xは、式IIに従って計算された:
X=1-(MeOHout/MeOHin) (II)
X=1-(MeOHout/MeOHin) (II)
式II中、MeOHoutは反応器の出口のメタノールであり、MeOHinは反応器の入口のメタノールである。
異なる製品の選択性は、式IIIに従って次のように与えられる。
式IIIにおいて、NCiは成分iの炭素原子の数、niは成分iのモル数、(out)は反応器の出口の流れを指し、(in)は反応器の入口の流れを指す。
比較例9に従って調製された成形品および実施例10に従って調製された成形品は、メタノールからオレフィンへの変換で試験した。
触媒試験の結果を下の図1と図3に示す。図2から収集できるように、先行技術を反映する比較例9による成形品は、最初の20時間で90から100%の範囲でメタノール転化率を示し、これは次の40時間の間に約80%に低下し、約70%に減少し続けた。メタノール転化率は40時間の流れの後に大きく変動する。オレフィンに対する選択性は、最初の40時間は70%をわずかに上回り、その後50から68%の範囲の値に減少した。試験時間全体でブチレンに対する選択性は約20%であり、プロピレンに対する選択性は最初の60時間で約39から42%であり、その後30から40%の範囲の値に減少し、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約6から10%であった。
それとは対照的に、本発明の実施例10に従って調製された成形品は、最初の40時間で90から100%の範囲のメタノール転化率を示し、次の20時間で約90%に留まり、その後80から90%の範囲の値にわずかに減少する。オレフィンに対する選択性は、最初の40時間は70%をわずかに上回り、その後、60から70%の範囲の値までわずかに減少した。ブチレンに対する選択性は、試験時間全体で約20%であり、プロピレンに対する選択性は、試験時間全体で約39から45%であり、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約6から10%であった。
さらに、本発明の実施例11および12に従ってそれぞれ調製された成形品は、最初の50時間で90から100%の範囲のメタノール転化率を示し、次の30時間で約90%に留まった。オレフィンに対する選択性は、試験期間全体にわたり約70%であった。ブチレンに対する選択性は、試験時間全体で約20%であり、プロピレンに対する選択性は、試験時間全体で約39から45%であり、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約7から10%であった。
したがって、触媒試験の結果から、本発明による成形品は、メタノールの転化率および所望のオレフィンに対する特定の選択性に関してだけでなく、長期的な性能に関しても全体的にすぐれた性能を達成することが収集され得る。したがって、これらの結果から収集できるように、本発明の成形品は、比較的高いレベルでより長い触媒活性を示す。
図面の説明
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図2:比較例9に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカンおよび炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図3:実施例10に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図4:実施例11に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例12に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図5:実施例12に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には、流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
引用文献
-WO 2012/085154 A1
-US 2014/0058180 A1
-US 10,112,188 B2
-US 2014/0058181 A1
-US 10,005,073 B2
-US 9,511,361 B2
-US 2017/0121259 A1
-WO 2018/109083 A1
-CN 100503041 C
-CN 104511298 B
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-WO 2018/109083 A1
-CN 100503041 C
-CN 104511298 B
本発明は、可塑剤の使用を含む成形品を調製するための特定の方法、前記方法に従って調製された成形品、およびその使用に関する。その成形品は比較的少量の結合剤を含む一方で格別の物理的および化学的特性を示す。
オレフィン合成の分野では、特にメタノールからプロピレンへの変換が重要な役割を果たしており、C1出発材料の入手可能性が高まっているため、関心が高まっている。特に短鎖オレフィンの合成には、それぞれの出発物質を変換するための非常に特異的な触媒が必要であることが知られている。
そのようなプロセスに伴う特定の課題は、反応パラメータの最適な選択に依存するだけでなく、より重要なことに、例えば所望のオレフィン画分への、非常に効率的かつ選択的な変換を可能にする特定の触媒の使用に依存することである。上記のように、メタノールが出発物質として採用されるプロセスは特に重要であり、それらの触媒変換は通常、炭化水素とその誘導体、特にオレフィン、パラフィン、および芳香族化合物の混合物をもたらす。
したがって、そのような触媒変換における特定の課題は、採用される触媒の最適化および微調整、ならびにプロセス構成およびパラメータにある。酸素化物からオレフィンへの変換、特にメタノールからオレフィンへの変換に向けて過去数十年間に開発されたプロセスは、石油埋蔵量の減少を考慮してますます重要性を増しており、したがって、メタノールからオレフィンへのプロセス(メタノールからオレフィンへのMTO-プロセス)として指定される。そのようなプロセスの最適化は、現在、二酸化炭素排出量を削減するためにも重要である。そのような変換での使用のために見出された触媒材料の中で、ゼオライト材料は高効率であることが証明されており、特にゼオライト材料が採用される。
WO2012/085154A1は、チタン-シリコン-アルミニウム-ホスフェート(ここではTAPSOとも呼ばれる)またはチタン-アルミニウム-ホスフェートを含む触媒の存在下で不飽和炭素水和物を調製する方法に関する。その中で、使用されるチタン-シリコン-アルミニウム-ホスフェートは、好ましくは、CHAフレームワーク構造型を有することが開示されている。
US2014/0058180A1は、リン含有触媒を製造する方法に関し、触媒は、好ましくは、TON、MTT、MFI、MEL、MTW、またはEUOフレームワーク構造型を有するゼオライトを含む。その中で、この方法は、焼成したゼオライトを水溶液または水で処理することを含み、それにより、水溶液は、水、塩化アンモニウム水溶液、希塩酸、希酢酸および希硝酸からなる群から選択され得ることが開示される。特に、US2014/058180A1は、実施例2において、ゼオライトおよび結合剤を含む成形品を調製する方法を開示し、結合剤およびゼオライトの合計に対する結合剤の質量比は、約0.176である。
US10,112,188B2およびUS2014/0058181A1は、結晶性アルミノケイ酸塩に基づくリン含有ゼオライト型触媒を調製する方法、当該方法の触媒、およびメタノールをオレフィンに変換するための前記触媒の使用に関する。この方法は、酸化アルミニウムと酸をペンタシルのゼオライト粉末に混合することを含み、酸は、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸またはクエン酸であり得る。
US10,005,073B2はまた、リン含有ゼオライトの製造、好ましくはMFIまたはMELフレームワーク構造型を有するリン含有ゼオライトの製造に関する。
US9,511,361B2は、ペンタシル型アルミノケイ酸塩および結合剤を含む触媒に関し、触媒が、特定の平均直径および特定のBET表面積を有する球の形態であるものに関する。触媒は、メタノールからオレフィンへの変換に使用することができる。さらに、調製された触媒は、アルミノケイ酸塩および結合剤の総質量に対して10から40質量%の結合剤を含み得ることが開示されている。
US2017/0121259A1は、銅、亜鉛、およびアルミニウムを含む触媒を製造する方法、特に機械的強度、特に横方向の圧縮強度が向上した触媒成形品を製造する方法に関する。
WO2018/109083A1は、機械的安定性が向上したメタノール合成用の錠剤化触媒に関する。触媒は、銅、亜鉛、およびアルミニウムを含む金属含有混合物と、バインダー材料としてのアルミン酸カルシウムとを含む。
CN100503041Cは、ジメチルエーテル合成およびその調製方法のための触媒に関し、触媒は、プロトンと、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびアンモニウムから選択されるカチオンと、アルミナ、シリカおよびシリカ-アルミナから選択される無機結合剤と、を有する疎水性ゼオライトを含む。前記触媒の調製は、酸と結合剤の混合物から調製されたペーストを提供し、前記ペーストをゼオライトと混合し、得られた混合物を押し出すことを含むであろう。
CN104511298Bは、メタノールをプロピレンに変換するための触媒系に関し、触媒は、触媒系の総質量に基づいて、a)30~85質量%の、100-3000のSARを有する変性ゼオライト分子ふるい、b)0.001-5質量%の改良剤、c)0.1-20質量%の助触媒成分、d)10-50質量%の疎水性シリコン粉末、およびe)3-55質量%の結合剤を含むことにより特徴づけられる。
一方では新規で改良された合成手順を使用することによる新規触媒材料の合成、および他方では特に触媒作用の分野におけるそれらの様々な用途に関連する先行技術によって関連するかなりの努力にもかかわらず、さらに改善された特性を示す、特に、それらの機械的安定性に関して改善された寿命を達成する、新しい触媒材料、特に、特定の成形品を提供する継続的な必要性が残る。
したがって、酸素化物からオレフィンへの変換、特にメタノールからプロピレンへの変換において優れた触媒活性を維持する一方で、改善された機械的特性を示す成形品の調製方法を提供する必要性が依然として残っている。優れた触媒活性を維持する一方で、改善された機械的安定性、特に改善された破砕強度を示すそのような成形品を提供することは特に興味深い。
したがって、本発明の目的は、酸素化物のオレフィンへの変換に適した、特に、例えば固定された用途下での、メタノールからプロピレンへの選択的変換に適した、比較的改善された物理的特性、特に改善された機械的強度を有する新規の成形品を提供することであった。同様に、成形品は、水に関して改善された屈曲度を有し、改善された拡散係数を有する新規な方法によって調製することができる。それゆえ、本発明のさらなる目的は、そのような成形品を調製する方法、特に二酸化炭素排出量が比較的少ない方法を提供することであった。
図面の説明
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図2:比較例9に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカンおよび炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図3:実施例10に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図4:実施例11に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図5:実施例12に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には、流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
驚くべきことに、現在、改良された機械的特性を有する成形品をもたらす、成形品を調製する新規な方法を提供し得ることが見いだされた。さらに、驚くべきことに、本発明によれば、改善された物理的および化学的特性、特に改善された機械的強度およびまた水に関して改善された屈曲度を示し、且つ改善された拡散係数を示す成形品を調製し得ることがわかった。本発明の成形品はまた、メタノールからオレフィンへの変換において優れた触媒活性を達成することが示された。
したがって、本発明は、ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法であって、前記ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)で得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)で得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)で得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)または(iv)で得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法に関する。
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)で得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)で得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)で得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)または(iv)で得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法に関する。
本発明によれば、成形品は成形方法から得られた三次元実体として理解される、したがって、「成形品」の用語は「成形体」の用語と同義で使用される。
典型的には、本発明の成形品に含まれるゼオライト材料は、その粒度分布に関して、例えば、所望の粒度分布をもたらす特定の合成方法によって、または所定のゼオライト材料を粉砕することによって、またはゼオライト材料を含む懸濁液の噴霧乾燥によって、またはゼオライト材料を含む懸濁液の噴霧造粒によって、またはゼオライト材料を含む懸濁液のフラッシュ乾燥により、またはゼオライト材料を含む懸濁液のマイクロ波乾燥により、調製することができる粉末の形態である。
好ましくは、前記方法の(i)は、第1の代替案
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を提供するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
によるものを含む。
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を提供するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
によるものを含む。
好ましくは、プロセスの(i)は、第2の代替案
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、酸、および任意に水を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
によるものを含む。
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、酸、および任意に水を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
によるものを含む。
前記方法が(i.2.c)を含む場合、(i.2.c)による混合は、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合することにより、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することにより、実施されてもよい。
前記方法が(i.2.a)、(i.2.b)、(i.2.c)、および(i.2.d)を含む第2の代替案による場合、水が(i.2.b)で得られた混合物に含まれることが好ましく、(i.2.b)で得られた混合物は、より好ましくは、1:1から10:1の範囲の、より好ましくは4.0:1から5.0:1の範囲の、より好ましくは4.50:1から4.70:1の範囲の、酸化物結合剤の供給源として計算された、酸化物結合剤の供給源に対する水の質量比を示す。
より好ましくは、本発明は、ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法に関し、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、前記方法は
(i’)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤の混合物を調製する工程;
(ii’)(i’)から得られた混合物に酸を混合する工程;
(iii’)好ましくは(ii’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iv’)好ましくは、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(v’)好ましくは(iv’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(vi’)(ii’)、(iii’)、(iv’)または(v’)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程
を含み、
(i’)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である。
(i’)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤の混合物を調製する工程;
(ii’)(i’)から得られた混合物に酸を混合する工程;
(iii’)好ましくは(ii’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iv’)好ましくは、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(v’)好ましくは(iv’)から得られた混合物に水を混合する工程;
(vi’)(ii’)、(iii’)、(iv’)または(v’)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程
を含み、
(i’)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である。
(i)または(i’)で調製された混合物は、ニーダー、Lodigeミキサー(ドイツ語:Loedige Mischer)またはミックスミュラー(mix-muller)で混合されることが好ましい。
(i)または(i’)で調製された混合物中の第1の可塑剤の含有量に関して、特別な制限は適用されない。好ましくは、(i)または(i')で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、第1の可塑剤の質量比が、0.01:1から0.1:1の範囲、好ましくは0.02:1から0.08:1の範囲、より好ましくは0.03:1から0.07:1の範囲、より好ましくは0.04:1から0.06:1の範囲、より好ましくは0.045:1から0.055:1の範囲である。
一般に、その機能を果たす限り、任意の適切な化合物を第1の可塑剤として選択することができる。第1の可塑剤は有機化合物であることが好ましい。第1の可塑剤は、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物から選択されることが特に好ましく、第1の可塑剤はより好ましくは多糖類である。
第1の可塑剤が多糖類である場合、多糖類は、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択されることが好ましく、多糖類は、より好ましくはメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である。
さらに、第1の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、500から800g/lの範囲、より好ましくは550から750g/lの範囲、より好ましくは600から700g/lの範囲、より好ましくは630から670g/lの範囲のかさ密度を有する。
さらに、第1の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、3000から4000mPasの範囲、より好ましくは3400から3600mPasの範囲、より好ましくは3450から3550mPasの範囲の粘度を有することが好ましい。
酸化物結合剤の供給源の含有量に関して、特別な制限は適用されない。好ましくは、(i)または(i’)で得られた混合物中で、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化結合剤の供給源の質量比が、0.06:1から0.14:1の範囲であり、より好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲であり、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲であり、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である。
一般に、任意の適切な化合物を酸化物結合剤の供給源として使用することができる。好ましくは、酸化物結合剤の供給源は、シリカ、アルミナ、およびシリカ-アルミナの1種以上の供給源であり、より好ましくはアルミナの供給源である。
特に好ましくは、酸化物結合剤の供給源は、AlOOH(ベーマイト)、Al2O3、Al(OH)3、ハイドロタルサイト、シリカゾル、コロイド状シリカ、湿式法シリカ、および乾式法シリカの1種以上、好ましくはAlOOH(ベーマイト)およびAl2O3の1種以上、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)を含み、酸化物結合剤の供給源は、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)である。
酸化物結合剤がシリカであってよい代替物に関し、コロイド状シリカ、いわゆる「湿式法」シリカ、およびいわゆる「乾式法」シリカの両方を使用することができる。
ゼオライト材料の四価元素Yに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の四価元素をYに使用することができる。好ましくは、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物、より好ましくは、Si、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、YはSiである。
ゼオライト材料の三価元素Xに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の三価元素をXに使用することができる。好ましくは、Xは、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物、より好ましくはB、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXはAlである。
ゼオライト材料のX2O3に対するYO2のモル比に関し、特別な制限は適用されない。特に好ましくは、ゼオライト材料は、50から150の範囲、より好ましくは75から125の範囲、より好ましくは90から120の範囲、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する。特に好ましくは、ゼオライト材料のYO2対X2O3のモル比はシリカ対アルミナのモル比である。
ゼオライト材料のフレームワーク構造型に関して、制限は適用されない。好ましくは、ゼオライト材料は、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有し、より好ましくは、MFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有する。ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有することが特に好ましい。
ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有する場合、好ましくは、ゼオライト材料は、シリカライト、ZSM-5、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、[As-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、Bor-C、エンシライト(Encilite)、ボラライトC(Boralite C)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、ZMQ-TB、MnS-1、およびFeS-1、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から、より好ましくはシリカライト、ZSM-5、AMS-1B、AZ-1、エンシライト、FZ-1、LZ-105、ムティナイト、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TB、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から選択され、より好ましくは、MFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料はシリカライトおよび/またはZSM-5を、好ましくはZSM-5を含み、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料はゼオライトシリカライトおよび/またはZSM-5であり、好ましくはZSM-5である。
好ましくは、ゼオライト材料は、1種以上のアルカリ土類金属Mを含み、1種以上のアルカリ土類金属Mは、好ましくは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびこれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはMg、Ca、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、アルカリ土類金属MはMgを含み、より好ましくはMgである。
ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.0から3.0質量%の範囲での、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.8から2.6質量%の範囲の、より好ましくは2.0から2.4質量%の範囲の、より好ましくは2.1から2.3質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む。
好ましくは、ゼオライト材料は1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する。
ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する方法に関し、特別な制限は適用されない。ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する場合、好ましくは、ゼオライト材料は、噴霧含浸、付着含浸、初期含浸、または湿式含浸接着技術により、1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する。
(i)または(i’)で調製された混合物中のゼオライト材料に対する酸化物結合剤の供給源の質量比に関し、特別な制限は適用されない。(i)または(i')で調製された混合物において、好ましくは、ゼオライト材料に対する、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比は、0.05:1から0.25:1の範囲、より好ましくは0.07:1から0.22:1の範囲、より好ましくは0.10:1から0.19:1の範囲、より好ましくは0.11:1から0.18:1の範囲、より好ましくは、0.12:1から0.17:1の範囲、より好ましくは、0.13:1から0.16:1の範囲、より好ましくは、0.14:1から0.15:1の範囲である。
(ii’)で混合された酸の、または(i)で調製された混合物に含まれる酸の化学的または物理的性質に関し、特別な制限は適用されない。好ましくは、酸は、無機酸および有機酸のうちの1種以上である。酸が有機酸を含む場合、好ましくは、有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、および酒石酸の1種以上であり、より好ましくはギ酸である。酸が無機酸を含む場合、好ましくは、無機酸は、塩酸、硝酸、およびリン酸の1種以上であり、より好ましくは硝酸である。特に好ましくは、酸が、ギ酸および硝酸の1種以上を含み、好ましくは酸がギ酸および硝酸の1種以上である。
第1の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)の混合物に水溶液として、より好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、5から50質量%の範囲、より好ましくは10から40質量%の範囲、より好ましくは12.5から37.5質量%の範囲、より好ましくは15から35質量%の範囲、より好ましくは17.5から32.5質量%の範囲、より好ましくは20から30質量%の範囲、より好ましくは22.5から27.5質量%の範囲、より好ましくは24から26質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として提供するために提供され、好ましくは酸はギ酸である。
第2の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)の混合物に水溶液として、より好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、1から20質量%の範囲、より好ましくは3から15質量%の範囲、より好ましくは5から13質量%の範囲、より好ましくは6から12質量%の範囲、より好ましくは7から11質量%の範囲、より好ましくは8から10質量%の範囲の量で酸を含む水溶液として提供するために提供され、好ましくは酸は硝酸である。
(i.1.b)で酸を混合すること、または(i.2.b)で混合物を提供するための酸を提供することに関して第1または第2の代替案が適用される場合、好ましくは、(i)または(i’)で調製された混合物中のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する、(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の質量比は、0.05:1から0.15:1の範囲、より好ましくは0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である。
第3の代替案によれば、好ましくは、酸は(i.1.b)に混合されるか、または(i.2.b)の混合物を水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、50から80質量%の範囲、より好ましくは55から75質量%の範囲、より好ましくは60から70質量%の範囲、より好ましくは63から67質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として提供するために提供され、酸は好ましくは硝酸である。
第3の代替案が適用される場合、(i)または(i')で調製された混合物中のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する、(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)の混合物を提供するために提供された酸の質量比は、0.005:1から0.05:1の範囲、より好ましくは0.010:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.015:1から0.025:1の範囲である。
好ましくは、(ii)または(iii’)において、水が、好ましくは脱イオン水が混合物に、好ましくは(i)または(ii’)で得られた混合物に混合される。
(ii)または(iii')において、水が混合物に、好ましくは(i)または(ii')から得られる混合物に混合される場合、好ましくは、(ii)または(iii')における混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する水の質量比は、0.1:1から1.5:1の範囲、より好ましくは0.2:1から0.8:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.6:1の範囲、より好ましくは0.4:1から0.5:1の範囲、より好ましくは0.45:1から0.46:1の範囲である。
(iii)または(iv’)において、好ましくは、第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii')または(iii')から得られた混合物に混合され、第2の可塑剤は、好ましくは、第1の可塑剤とは異なる。
第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii')または(iii')から得られた混合物に混合される場合、好ましくは、(iii)または(iv’)の混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する第2の可塑剤の質量比は、0.001:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.005:1から0.015:1の範囲、より好ましくは0.007:1から0.013:1の範囲、より好ましくは0.008:1から0.012:1の範囲、より好ましくは0.009:1から0.011:1の範囲である。
第2の可塑剤の化学的または物理的性質に関して特別な制限は適用されない。第2の可塑剤が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(ii’)または(iii’)から得られた混合物に混合される場合、第2の可塑剤は有機化合物であることが好ましい。特に好ましくは、第2の可塑剤は、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、第2の可塑剤は、ポリエチレンオキシドまたは多糖類である。
第2の可塑剤が多糖類である場合、好ましくは、多糖類は、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類は、より好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である。
好ましくは、(iv)または(v')において、水が、好ましくは脱イオン水が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(iii)、(ii')、(iii')、または(iv’)から得られた混合物に混合される。
(iv)または(v')において、水が混合物に、好ましくは(i)、(ii)、(iii)、(ii')、(iii')、または(iv’)から得られた混合物に混合される場合、好ましくは、(iv)または(v’)の混合物において、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する水の質量比は、0.1:1から1:1の範囲、より好ましくは0.30:1から0.90:1の範囲、より好ましくは0.50:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.55:1から0.65:1の範囲、より好ましくは0.60:1から0.61:1の範囲である。
好ましくは、(v)または(vi’)において、混合物は紐状に、より好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面を有する紐状に、より好ましくは円形の断面を有する紐状に成形される。
ストランド(紐)が円形断面を有する場合、好ましくは、円形断面を有するストランドは、0.5から7mmの範囲、より好ましくは1.5から3.5mmの範囲、より好ましくは2.1から2.9mmの範囲、より好ましくは2.3から2.7mmの範囲、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する。
好ましくは、(v)または(vi’)において、成形は混合物の押し出しを含む。
適切な押出装置は、例えば、「Ullmann’s Enzyklopaedie der Technischen Chemie」、第4版、第2巻、295ページ以降、1972年に記載されている。押出機の使用に加えて、押出プレスも成形品の調製に使用することができる。必要に応じて、押出機は押出プロセス中に適切に冷却することができる。押出機ダイヘッドを介して押出機を出るストランドは、例えば、適切なワイヤまたは不連続ガス流を介して機械的に切断することができる。
好ましくは、(v)または(vi’)による成形は、成形品の前駆体をガス雰囲気中で乾燥させることをさらに含む。
好ましくは、乾燥は、80から160℃の範囲、より好ましくは100から140℃の範囲、より好ましくは110から130℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施することが好ましい。好ましくは、ガス雰囲気は、窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気は、より好ましくは、酸素、空気、または希薄空気である。
好ましくは、(v)または(vi’)による成形は、さらに、ガス雰囲気中での成形品の前駆体、好ましくは乾燥した成形品の前駆体のか焼を含む。好ましくは、か焼は、500から650℃の範囲、より好ましくは530から570℃の範囲、より好ましくは540から560℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される。好ましくは、ガス雰囲気は、窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気は、より好ましくは、酸素、空気、または希薄空気である。
さらに、本発明は、本明細書に開示された実施形態のいずれか1つの方法によって得られる、または得られた成形品に関する。
さらに、本発明は、成形品、好ましくは本明細書で開示された実施形態のいずれか1つの方法により調製された成形品に関し、1種以上の酸化物結合剤およびゼオライト材料を含み、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、9N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は参考例5に従って決定される。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、9N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は参考例5に従って決定される。
好ましくは、成形品は、10N以上、より好ましくは15N以上、より好ましくは18N以上、より好ましくは19N以上、より好ましくは20N以上の破砕強度を示す。好ましくは、破砕強度は、参考例5に従って決定される。特に、好ましくは、成形品は、15から50Nの範囲、より好ましくは17から30Nの範囲の破砕強度を示す。
好ましくは、成形品は、0.40~1.30×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.60~1.10×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.72~0.98×10-9m2/sの範囲の拡散係数を示す。好ましくは、拡散係数は参考例4に従って決定される。
好ましくは、成形品は、水に対して1.00から3.75の範囲、より好ましくは1.2から3.0の範囲、より好ましくは1.4から2.8の範囲の屈曲度パラメータを示す。好ましくは、水に対する屈曲度パラメータは、参考例2に記載されているように決定される。
成形品に含まれる1種以上の酸化物結合剤の化学的または物理的性質に特別な制限は適用されない。好ましくは、1種以上の酸化物結合剤は、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、1種以上の酸化物結合剤は、好ましくはアルミナである。
好ましくは、成形品は、酸化物として計算して、6から14質量%の範囲、より好ましくは7から13質量%の範囲、より好ましくは8から12質量%の範囲、より好ましくは9から11質量%の範囲の量で1種以上の酸化物結合剤を含む。
成形品に含まれるゼオライト材料の4価元素Yに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の4価元素をYに使用することができる。好ましくは、Yは、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYはSiである。
成形品に含まれるゼオライト材料の3価元素Xに関して特に制限はなく、元素の周期系の任意の3価元素をXに使用することができる。好ましくは、Xは、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、B、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、XはAlである。
成形品に含まれるゼオライト材料のフレームワーク構造型に関し、制限は適用されない。好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料は、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有する。ゼオライト材料がMFIフレームワーク構造型を有することが特に好ましい。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料はX2O3を含む。成形品に含まれるゼオライト材料がX2O3を含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、50から150の範囲の、より好ましくは75から125の範囲の、より好ましくは90から120の範囲の、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する。
成形品に含まれるゼオライト材料がフレームワーク構造型MFIを有する場合、好ましくは、MFIフレームワーク構造型を有するゼオライト材料は、ZSM-5、ZBM-10、[As-Si-O]-MFI、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、ホウ素-C、ボラライトC、エンシライト、FZ-1、LZ-105、単斜晶H-ZSM-5、ムティナイト(m utinaite)、NU-4、NU-5、シリカライト、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TBの1種以上を、より好ましくはZSM-5、およびZBM-10の1種以上を、より好ましくはZSM-5を含む。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、およびHからなる。
好ましくは、成形品に含まれるゼオライト材料は、1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、1種以上のアルカリ土類金属Mは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、Mg、Ca、およびそ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種以上のアルカリ土類金属Mは、Mgを含み、より好ましくは、Mgからなる。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.1から5質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料は、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、より好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましく1.7から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸することが、好ましくは噴霧含浸することが好ましい。
さらに、成形品に含まれるゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む場合、好ましくは、ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、H、および1種以上のアルカリ土類金属Mからなる。
好ましくは、成形品は、1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.01質量%未満のナトリウムを含む。
好ましくは、成形品は、300から400m2/gの範囲の、より好ましくは325から375m2/gの範囲の、より好ましくは350から360m2/gの範囲のBET比表面積を有する。好ましくは、BET比表面積は、参考例1に記載されているように決定される。
好ましくは、成形品は、0.2から0.75ml/gの範囲、より好ましくは0.45から0.53ml/gの範囲、より好ましくは0.47から0.51ml/gの範囲、より好ましくは0.48から0.50ml/gの範囲の総細孔容積を有する。好ましくは、総細孔容積は、参考例3に従って決定される。
好ましくは、成形品は、250℃未満の温度で、0.20から0.75mmol/gの範囲の、より好ましくは0.25から0.65mmol/gの範囲の、より好ましくは0.44から0.52mmol/gの範囲の、より好ましくは0.46から0.50mmol/gの範囲の、より好ましくは0.47から0.49mmol/gの範囲の酸点密度(acid site density)を示す。好ましくは、酸点密度は参考例6に従って決定される。
好ましくは、成形品は、250℃超の温度で、好ましくは250℃超から650℃の範囲の温度で、0.5mmol/g以下の、より好ましくは0.30mmol/g以下の、より好ましくは0.25mmol/g以下の、より好ましくは0.1mmol/g以下の、より好ましくは0.01mmol/g以下の酸点密度を示す。好ましくは、酸点密度は、参考例6に従って決定される。
好ましくは、成形品の99から100質量%が、より好ましくは99.5から100質量%が、より好ましくは99.9から100質量%が、ゼオライト材料および酸化物結合剤からなる。
好ましくは、成形品はストランドであり、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面、より好ましくは円形の断面を有するストランドであり、断面が好ましくは1.5から3.5mmの範囲の、より好ましくは2.0から3.0mmの範囲の、より好ましくは2.2から2.8mmの範囲の、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する。
好ましくは、成形品は、50から90%の範囲の、より好ましくは55から80%の範囲の、より好ましくは60から75%の範囲の、オレフィンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、ブチレンに対して、好ましくは、ブト-1-エン、(2Z)-ブト-2-エン、(2E)-ブト-2-エン、2-メチルプロ-1-ペンの1種以上に対して、10から30%の範囲、より好ましくは15から25%の範囲、より好ましくは18から22%の範囲で選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、20から100%の範囲の、好ましくは25から90%の範囲の、より好ましくは30から70%の範囲の、好ましくは35から65%の範囲の、より好ましくは37から50%の範囲の、より好ましくは38から47%の範囲の、プロピレンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
好ましくは、成形品は、1から15%の範囲の、より好ましくは4から12%の範囲の、より好ましくは5から10%の範囲の、エチレンに対する選択性を示す。好ましくは、オレフィンに対する選択性は、実施例13に従って決定される。
さらに、本発明は、
(a)本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、酸素化物をオレフィンに変換する方法に関する。
(a)本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、酸素化物をオレフィンに変換する方法に関する。
好ましくは、成形品は、固定床または流動床で提供される。
本方法は、特に成形品の活性化または再生に関して、さらなる方法工程を含んでもよい。好ましくは、本方法は、(a)の後および(b)の前に、
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む。
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む。
好ましくは、(a')のガス流は、450から510℃の範囲の、より好ましくは460から500℃の範囲の、より好ましくは470から490℃の範囲の温度を有する。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C6)アルコール、ジ(C1-C3)アルキルエーテル、(C1-C6)アルデヒド、(C2-C6)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C4)アルコール、ジ(C1-C2)アルキルエーテル、(C1-C4)アルデヒド、(C2-C4)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ-n-プロピルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトンおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテルおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上の酸素化物を含み、ガス流はより好ましくはメタノールおよび/またはジメチルエーテルを含み、より好ましくはメタノールである。
好ましくは、(b)で提供されるガス流中の酸素化物の含有量は、その総体積に基づいて2から100体積%、より好ましくは3から99体積%、より好ましくは4から95体積%、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは6から50体積%、より好ましくは10から40体積%、より好ましくは15から25体積%、より好ましくは18から22体積%の範囲である。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は水を含み、(b)で提供されるガス流中の水の量は、より好ましくは1から90体積%の範囲、より好ましくは2から80体積%の範囲、より好ましくは5から75体積%の範囲、より好ましくは10から70体積%の範囲である。
好ましくは、(b)で提供されるガス流は、1種以上の希釈ガスを含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスを0.1から90体積%の範囲、より好ましくは1から85体積%の範囲、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは10から75体積%の範囲の量で含む。
好ましくは、1種以上の希釈ガスは、H2O、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはH2O、アルゴン、窒素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素を含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素である。
好ましくは、(c)での接触は、225から700℃、好ましくは275から650℃、より好ましくは325から600℃、より好ましくは375から550℃、より好ましくは425から525℃、より好ましくは450から500℃、より好ましくは475から495℃、より好ましくは480から490℃の範囲の温度で実施される。
一の代替案によれば、好ましくは、(c)での接触は、0.01から25バール、より好ましくは0.1から20バール、より好ましくは0.25から15バール、より好ましくは0.5から10バール、より好ましくは0.75から5バール、より好ましくは0.8から2バール、より好ましくは0.85から1.5バール、より好ましくは0.9から1.1バールの範囲の圧力で実施される。
別の代替案によれば、好ましくは、(c)での接触は、0.1から25バール(ゲージ)、好ましくは0.25から20バール(ゲージ)、より好ましくは0.5から15バール(ゲージ)、より好ましくは1.0から10バール(ゲージ)、より好ましくは2.0から7.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.0から5.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.9から4.1バール(ゲージ)の範囲の圧力で実施される。
本方法が連続法である場合、好ましくは、(c)での接触のガス時空間速度(GHSV)は、1から30,000h-1、より好ましくは1,000から25,000h-1、好ましくは10,000から23,000h-1、より好ましくは15,000から21,500h-1、より好ましくは20,000から20,500h-1の範囲である。
さらに、本方法が連続法である場合、好ましくは、(c)での接触の重量時空間速度(WHSV)は、0.5から50h-1、より好ましくは1から30h-1、より好ましくは2から20h-1、好ましくは5から15h-1、より好ましくは8から12h-1、より好ましくは9から11h-1の範囲である。
好ましくは、(b)で任意に提供される、および/または(b)に任意に再利用される1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素は、エチレン、(C4-C7)オレフィン、(C4-C7)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、および好ましくはエチレン、(C4-C5)オレフィン、(C4-C5)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上を含む。
上述のように、本方法は、さらなる方法工程を含んでもよい。好ましくは、本方法は、
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
をさらに含む。
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
をさらに含む。
好ましくは、(e)の再生はその場(in-situ)で行われる。
好ましくは、空気および窒素の混合物を含む、(e)のガス流の温度は、450から550℃の範囲、より好ましくは470から510℃の範囲、より好ましくは480から500℃の範囲の温度を有する。
さらに、本発明は、分子ふるいとして、吸着剤として、イオン交換のために、または触媒として、および/または触媒担体として、好ましくは、窒素酸化物NOXの選択的接触還元(SCR)のための触媒として;NH3の酸化のために、特にディーゼルシステムでのNH3スリップの酸化のために;N2Oの分解のために;流動接触分解(FCC)プロセスの添加剤として;および/または有機変換反応における触媒として、好ましくは、水素化分解触媒として、アルキル化触媒として、異性化触媒として、またはアルコールからオレフィンへの変換における触媒として、およびより好ましくは酸素化物からオレフィンへの変換における触媒として、本明細書に開示された実施形態のいずれか1つに記載の成形品を使用する方法に関する。
好ましくは、成形品は、メタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)、ジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)、メタノールからガソリンへのプロセス(MTGプロセス)、メタノールから炭化水素へのプロセス、メタノールから芳香族化合物へのプロセス、バイオマスからオレフィンおよび/またはバイオマスから芳香族化合物へのプロセス、メタンからベンゼンへのプロセス、芳香族化合物のアルキル化のために、または流動接触分解(FCC)プロセスに、好ましくはメタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)および/またはジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)に、およびより好ましくはメタノールからプロピレンへのプロセス(MTPプロセス)に、メタノールからプロピレン/ブチレンプロセス(MT3/4プロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレンへのプロセス(DTPプロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレン/ブチレンへのプロセス(DT3/4プロセス)に、および/またはジメチルエーテルからエチレン/プロピレン(DT2/3プロセス)に使用される。
本発明の文脈において、1種以上のアルカリ土類金属の質量は、元素としてのそれぞれのアルカリ土類金属の質量として、または元素としてのそれぞれのアルカリ土類金属の質量の合計として計算される。例えば、1種以上のアルカリ土類金属がMgである場合、前記アルカリ土類金属の質量は、元素Mgとして計算される。さらなる例として、1種以上のアルカリ土類金属がMgおよびBaからなる場合、前記アルカリ土類金属の質量は、元素MgおよびBaとして計算される。
本発明の文脈において、酸化物結合剤の質量は、特に明記しない限り、酸化物としてのそれぞれの酸化物結合剤の質量、または酸化物としてのそれぞれの酸化物結合剤の質量の合計として計算される。例えば、酸化物結合剤がシリカである場合、前記酸化物結合剤の質量は、SiO2として計算される。さらなる例として、酸化物結合剤がTiおよびAlを含む混合酸化物からなる場合、前記酸化物結合剤の質量は、TiO2およびAl2O3の合計として計算される。
本発明の文脈において、「ゼオライト材料の質量に基づいて」という用語は、特に明記しない限り、イオン交換された金属イオン、例えばMg、を含むゼオライト材料の質量をいう。
単位bar(abs)は、105Paの絶対圧力をいう。
本発明は、以下の実施形態のセット、および示されるような従属関係および逆参照から生じる実施形態の組み合わせによってさらに説明される。特に、実施形態の範囲が言及される各場合において、例えば、「実施形態1から4のいずれか1つの成形品」などの用語の文脈において、この範囲内のすべての実施形態が、当業者にとって明示的に開示されていることを意味する、すなわち、この用語の言い回しは「実施形態1、2、3、および4のいずれか1つの成形品」と同義であると当業者によって理解されることに留意されたい。さらに、以下の実施形態のセットは保護の範囲を決定する特許請求の範囲のセットではないが、本発明の一般的かつ好ましい態様に向けられた説明の適切に構造化された部分を表すことに明示的に留意されたい。
1.ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法であって、ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、本方法は、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で、得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)から、好ましく(iii)で、得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)、または(iv)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、本方法は、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(ii)好ましくは、(i)から得られた混合物に水を混合する工程;
(iii)好ましくは、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で、得られた混合物に第2の可塑剤を混合する工程;
(iv)好ましくは、(iii)から、好ましく(iii)で、得られた混合物に水を混合する工程;
(v)(i)、(ii)、(iii)、または(iv)から得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法。
2.(i)が、
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を調製するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
を含む、実施形態1の方法。
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を調製するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
を含む、実施形態1の方法。
3.(i)が、
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、任意に水、および酸を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
を含み、
(i.2.c)による混合は、好ましくは、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合すること、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することを含む、実施形態1の方法。
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、任意に水、および酸を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
を含み、
(i.2.c)による混合は、好ましくは、(i.2.b)で提供された混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料に混合すること、または(i.2.a)で提供されたゼオライト材料を(i.2.b)で提供された混合物に混合することを含む、実施形態1の方法。
4.水が(i.2.b)で得られた混合物に含まれ、(i.2.b)で得られた混合物が、好ましくは、1:1から10:1の範囲、より好ましくは4.0:1から5.0:1の範囲、より好ましくは4.50:1から4.70:1の範囲などの、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源に対する水の質量比を示す、実施形態3の方法。
5.(i)で調製された混合物が、ニーダー、Lodigeミキサー(ドイツ語:Loedige Mischer)またはミックスミュラー(mix-muller)で混合される、実施形態1から4のいずれか1つの方法。
6.(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源として計算した酸化物結合剤の供給源の合計に対する第1の可塑剤の質量比が、0.01:1から0.1:1の範囲、好ましくは0.02:1から0.08:1の範囲、より好ましくは0.03:1から0.07:1の範囲、より好ましくは0.04:1から0.06:1の範囲、より好ましくは0.045:1から0.055:1の範囲である、実施形態1から5のいずれか1つの方法。
7.第1の可塑剤が、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、第1の可塑剤がより好ましくは多糖類である、実施形態1から6のいずれか1つの方法。
8.多糖類が、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類が、好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのうちの1種以上である、実施形態7の方法。
9.多糖類が、500から800g/lの範囲の、好ましくは550から750g/lの範囲の、より好ましくは600から700g/lの範囲の、より好ましくは630から670g/lの範囲のかさ密度を有する、実施形態7または8の方法。
10.多糖類が、3000から4000mPasの範囲、好ましくは3400から3600mPasの範囲、より好ましくは3450から3550mPasの範囲の粘度を有する、実施形態7から9のいずれか1つの方法。
11.(i)で得られた混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である、実施形態1から10のいずれか1つの方法。
12.酸化物結合剤の供給源が、シリカ、アルミナ、およびシリカ-アルミナの1種以上の供給源であり、好ましくはアルミナの供給源である。実施形態1から11のいずれか1つの方法。
13.酸化物結合剤の供給源が、AlOOH(ベーマイト)、Al2O3、Al(OH)3、ハイドロタルサイト、シリカゾル、コロイド状シリカ、湿式法シリカ、および乾式法シリカの1種以上を、好ましくはAlOOH(ベーマイト)およびAl2O3の1種以上を、より好ましくはAlOOH(ベーマイト)を含み、酸化物結合剤の供給源はより好ましくはAlOOH(ベーマイト)である、実施形態1から12のいずれか1つの方法。
14.Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYはSiである、実施形態1から13のいずれか1つの方法。
15.Xが、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはB、Alおよびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXがAlである、実施形態1から14のいずれか1つの方法。
16.ゼオライト材料が、50から150の範囲、好ましくは75から125の範囲、より好ましくは90から120、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する、実施形態1から15のいずれか1つの方法。
17.ゼオライト材料が、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択され、好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型から選択され、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型から選択され、ゼオライト材料がより好ましくはMFIフレームワーク構造型を有する、実施形態1から16のいずれか1つの方法。
18.ゼオライト材料がMFI型のフレームワーク構造を有し、ゼオライト材料が、シリカライト、ZSM-5、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、[As-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、Bor-C、エンシライト(Encilite)、ボラライトC(Boralite C)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、ZMQ-TB、MnS-1、およびFeS-1、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から、好ましくは、シリカライト、ZSM-5、AMS-1B、AZ-1、エンシライト(Encilite)、FZ-1、LZ-105、ムティナイト(Mutinaite)、NU-4、NU-5、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TB、これらの2種以上の混合物を含むものからなる群から選択され、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料がシリカライトおよび/またはZSM-5を、好ましくはZSM-5を含み、より好ましくはMFI型フレームワーク構造を有するゼオライト材料がゼオライトシリカライトおよび/またはZSM-5であり、好ましくはZSM-5である、実施形態1から17のいずれか1つの方法。
19.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含み、1種以上のアルカリ土類金属Mが好ましくはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはMg、Ca、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくはアルカリ土類金属Mが、Mgを含み、より好ましくは、Mgである、実施形態1から18のいずれか1つの方法。
20.ゼオライト材料が、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態19の方法。
21.ゼオライト材料が、アルカリ土類金属Mを含まないゼオライト材料として計算されたゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.8から2.6質量%の範囲の、より好ましくは2.0から2.4質量%の範囲の、より好ましくは2.1から2.3質量%の範囲の量のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態19または20の方法。
22.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含浸する、実施形態19から21のいずれか1つの方法。
23.ゼオライト材料が、噴霧含浸、付着含浸、初期含浸、または湿式含浸接着技術によって含浸する、実施形態22の方法。
24.(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料に対する、酸化物結合剤の供給源として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.25:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.22:1の範囲、より好ましくは0.10:1から0.19:1の範囲、より好ましくは0.11:1から0.18:1の範囲、より好ましくは0.12:1から0.17:1の範囲、より好ましくは0.13:1から0.16:1の範囲、より好ましくは0.14:1から0.15:1の範囲である、実施形態1から23のいずれか1つの方法。
25.酸が無機酸および有機酸の1種以上であり、有機酸が好ましくはギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、および酒石酸の1種以上、より好ましくはギ酸であり、無機酸が好ましくは塩酸、硝酸、およびリン酸の1種以上、より好ましくは硝酸であり、酸はより好ましくはギ酸および硝酸の1種以上を含み、好ましくはギ酸および硝酸の1種以上である、実施形態1から24のいずれか1つの方法。
26.酸が(i.1.b)で混合されるか、または水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、5から50質量%の範囲、より好ましくは10から40質量%の範囲、より好ましくは12.5から37.5質量%の範囲、より好ましくは15から35質量%の範囲、より好ましくは17.5から32.5質量%の範囲、より好ましくは20から30質量%の範囲、より好ましくは22.5から27.5質量%の範囲、より好ましくは24から26質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として、(i.2.b)で混合物を提供するために提供され、酸が好ましくはギ酸である、実施形態2から25のいずれか1つの方法。
27.酸が(i.1.b)で混合されるか、または水溶液として、好ましくは、水溶液の総質量に基づいて、1から20質量%の範囲、好ましくは3から15質量%の範囲、より好ましくは5から13質量%の範囲、より好ましくは6から12質量%の範囲、より好ましくは7から11質量%の範囲、より好ましくは8から10質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として(i.2.b)で混合物を提供するために提供され、酸が好ましくは硝酸である、実施形態2から26のいずれか1つの方法。
28.(i.1.b)に混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の、(i)で調製された混合物のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲、好ましくは0.06:1から0.14:1の範囲、好ましくは0.07:1から0.13:1の範囲、より好ましくは0.08:1から0.12:1の範囲、より好ましくは0.09:1から0.11:1の範囲である、実施形態26または27の方法。
29.酸が、(i.1.b)で混合されるか、または(i.2.b)で水溶液として、好ましくは水溶液の総質量に基づいて、50から80質量%の範囲、より好ましくは55から75質量%の範囲、より好ましくは60から70質量%の範囲、より好ましくは63から67質量%の範囲の量の酸を含む水溶液として混合物を提供するために提供され、酸が好ましくは硝酸である、実施形態2から28のいずれか1つの方法。
30.(i.1.b)で混合された、または(i.2.b)で混合物を提供するために提供された酸の、(i)で調製された混合物のゼオライト材料および酸化物結合剤の供給源の合計に対する質量比が、0.005:1から0.05:1の範囲、より好ましくは0.010:1から0.030:1の範囲、より好ましくは0.015:1から0.025:1の範囲である、実施形態29の方法。
31.(ii)において、水が、好ましくは脱イオン水が、(i)から、好ましくは(i)で得られた混合物に混合される、実施形態1から30のいずれか1つの方法。
32.(ii)の混合物において、水の、酸化結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.1:1から1.5:1の範囲、好ましくは0.2:1から0.8:1の範囲、より好ましくは0.3:1から0.7:1の範囲、好ましくは0.3:1から0.6:1の範囲、より好ましくは0.4:1から0.5:1の範囲、より好ましくは0.45:1から0.46:1の範囲である、実施形態31の方法。
33.(iii)の混合物において、第2の可塑剤が、(i)または(ii)から、好ましくは(i)または(ii)で得られる混合物に混合され、第2の可塑剤が好ましくは第1の可塑剤とは異なる、実施形態1から32のいずれか1つの方法。
34.(iii)の混合物において、第2の可塑剤の、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.001:1から0.030:1の範囲、好ましくは0.005:1から0.015:1の範囲、好ましくは0.007:1から0.013:1の範囲、より好ましくは0.008:1から0.012:1の範囲、より好ましくは0.009:1から0.011:1の範囲である、実施形態33の方法。
35.第2の可塑剤が、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは高分子ビニル化合物、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、多糖類、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、第2の可塑剤はより好ましくはポリエチレンオキシドまたは多糖類である、実施形態33または34の方法。
36.多糖類が、セルロース、セルロース誘導体、およびデンプンからなる群から選択され、多糖類が、好ましくは、メチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースの1種以上である、実施形態35の方法。
37.(iv)において、水が、好ましくは脱イオン水が、(i)、(ii)、または(iii)から得られた混合物に、好ましくは(i)、(ii)、または(iii)で得られた混合物に混合される、実施形態1から36のいずれか1つの方法。
38.(iv)の混合物において、水の、酸化物結合剤の供給源およびゼオライト材料の合計に対する質量比が、0.1:1から1:1の範囲、好ましくは0.30:1から0.90:1の範囲、より好ましくは0.50:1から0.7:1の範囲、より好ましくは0.55:1から0.65:1の範囲、より好ましくは0.60:1から0.61:1の範囲である、実施形態37の方法。
39.(v)において、混合物が紐状に、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面を有する紐状に、より好ましくは円形の断面を有する紐状に成形される、実施形態1から38のいずれか1つの方法。
40.円形の断面を有するストランド(紐)が、0.5から7mmの範囲、好ましくは1.5から3.5mmの範囲、より好ましくは2.1から2.9mmの範囲、より好ましくは2.3から2.7mmの範囲、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する、実施形態39の方法。
41.(v)において、成形が混合物の押し出しを含む、実施形態1から40のいずれか1つの方法。
42.(v)による成形が、成形品の前駆体をガス雰囲気中で乾燥させることをさらに含む、実施形態1から41のいずれか1つの方法。
43.乾燥が、80から160℃の範囲、好ましくは100から140℃の範囲、より好ましくは110から130℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される、実施形態42の方法。
44.ガス雰囲気が窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気が好ましくは酸素、空気、または希薄空気である、実施形態42または43の方法。
45.(v)による成形が、さらに、ガス雰囲気中での成形品の前駆体、好ましくは乾燥した成形品の前駆体のか焼を含む、実施形態1から44のいずれか1つ、好ましくは実施形態42から44のいずれか1つの方法。
46.か焼が、500から650℃の範囲、好ましくは530から570℃の範囲、より好ましくは540から560℃の範囲のガス雰囲気の温度で実施される、実施形態45の方法。
47.ガス雰囲気が窒素、酸素、またはそれらの混合物を含み、ガス雰囲気が好ましくは酸素、空気、または希薄空気である、実施形態45または46の方法。
48.実施形態1から47のいずれか1つの方法によって得られる、または得られた成形品。
49.成形品、好ましくは実施形態1から48のいずれか1つの方法により調製された成形品であって、1種以上の酸化物結合剤およびゼオライト材料を含み、ゼオライト材料はそのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、参考例5に従って決定された、9N以上の破砕強度を示す、成形品。
Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
成形品は、酸化物として計算して、5から15質量%の範囲の量の1種以上の酸化物結合剤を含み、且つ成形品は、参考例5に従って決定された、9N以上の破砕強度を示す、成形品。
50.参考例5に従って決定された、10N以上、好ましくは15N以上、好ましくは18N以上、より好ましくは19N以上、より好ましくは20N以上の破砕強度を示す、実施形態49の成形品であって、より好ましくは、参考例5に従って決定された、15から50Nの範囲、より好ましくは17から30Nの範囲の破砕強度を示す、成形品。
51.0.40~1.30×10-9m2/sの範囲、好ましくは0.60~1.10×10-9m2/sの範囲、より好ましくは0.72~0.98×10-9m2/sの範囲に、好ましくは参考例4に従って決定された、拡散係数を示す、実施形態49または50の成形品。
52.水に対して1.00から3.75の範囲、好ましくは1.2から3.0の範囲、より好ましくは1.4から2.8の範囲の、参考例2に記載されているように決定された、屈曲度パラメータを示す、実施形態49から51のいずれか1つの成形品。
53.1種以上の酸化物結合剤が、シリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、1種以上の酸化物結合剤が好ましくはアルミナである、実施形態52の成形品。
54.成形品が、酸化物として計算して、6から14質量%の範囲、より好ましくは7から13質量%の範囲、より好ましくは8から12質量%の範囲、より好ましくは9から11質量%の範囲の量で1種以上の酸化物結合剤を含む、実施形態49から53のいずれか1つの成形品。
55.Yが、Si、Sn、Ti、Zr、Ge、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはSi、Ti、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはYがSiである、実施形態49から54のいずれか1つの成形品。
56.Xが、B、Al、Ga、In、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは、B、Al、およびそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはXがAlである、実施形態49から55のいずれか1つの成形品。
57.ゼオライト材料が、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、好ましくはMFI、MEL、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から、より好ましくはMFI、ITH、IWR、CON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有し、ゼオライト材料がより好ましくはフレームワーク構造型MFIを有する、実施形態49から56のいずれか1つの成形品。
58.ゼオライト材料がX2O3を含み、ゼオライト材料が50から150の範囲の、好ましくは75から125の範囲の、より好ましくは90から120の範囲の、より好ましくは95から115の範囲のYO2対X2O3のモル比を有する、実施形態49から57のいずれか1つの成形品。
59.ゼオライト材料がフレームワーク構造型MFIを有し、MFIフレームワーク構造型を有するゼオライト材料は、好ましくはZSM-5、ZBM-10、[As-Si-O]-MFI、[Fe-Si-O]-MFI、[Ga-Si-O]-MFI、AMS-1B、AZ-1、ホウ素-C、ボラライトC、エンシライト、FZ-1、LZ-105、単斜晶H-ZSM-5、ムティナイト(mutinaite)、NU-4、NU-5、シリカライト、TS-1、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH、ZKQ-1B、およびZMQ-TBの1種以上を、好ましくはZSM-5、およびZBM-10の1種以上を、より好ましくはZSM-5を含む、実施形態49から58のいずれか1つの成形品。
60.ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%がY、任意にX、O、およびHからなる、実施形態49から59のいずれか1つの成形品。
61.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態49から60のいずれか1つの成形品。
62.1種以上のアルカリ土類金属Mが、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは、Mg、Ca、およびそ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種以上のアルカリ土類金属Mは、Mgを含み、より好ましくは、Mgからなる、実施形態61の成形品。
63.ゼオライト材料が、成形品の質量に基づいて、元素として計算して、0.1から5質量の範囲の、好ましくは1.5から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量で1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態61または62の成形品。
64.ゼオライト材料が、ゼオライト材料の質量に基づいて、元素として計算して、0.5から4.0質量%の範囲の、好ましくは1.0から3.0質量%の範囲の、より好ましくは1.5から2.7質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.5質量%の範囲の、より好ましくは1.7から2.3質量%の範囲の量の1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、実施形態61または62の成形品。
65.ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含侵する、好ましくは噴霧含浸する、実施形態61から64のいずれか1つの成形品。
66.ゼオライト材料の99から100質量%、より好ましくは99.5から100質量%、より好ましくは99.9から100質量%が、Y、任意にX、O、H、および1種以上のアルカリ土類金属Mからなる、実施形態61から65のいずれか1つの成形品。
67.1質量%未満のナトリウム、好ましくは0.1質量%未満のナトリウム、より好ましくは0.01質量%未満のナトリウムを含む、実施形態49から66のいずれか1つの成形品。
68.300から400m2/gの範囲の、好ましくは325から375m2/gの範囲の、より好ましくは350から360m2/gの範囲の、好ましくは参考例1に記載されているように決定された、BET比表面積を有する、実施形態49から67のいずれか1つの成形品。
69.0.2から0.75ml/gの範囲、好ましくは0.45から0.53ml/gの範囲、より好ましくは0.47から0.51ml/gの範囲、より好ましくは0.48から0.50ml/gの範囲の、参考例3に従って決定される総細孔容積を有する、実施形態49から68のいずれか1つの成形品。
70.250℃未満の温度で、0.20から0.75mmol/gの範囲の、好ましくは0.25から0.65mmol/gの範囲の、より好ましくは0.44から0.52mmol/gの範囲の、より好ましくは0.46から0.50mmol/gの範囲の、より好ましくは0.47から0.49mmol/gの範囲の、参考例6に従って決定される酸点密度(acid site density)を示す、実施形態49から69のいずれか1つの成形品。
71.250℃超の温度で、好ましくは250℃超から650℃の範囲の温度で、0.5mmol/g以下の、好ましくは0.30mmol/g以下の、より好ましくは0.25mmol/g以下の、より好ましくは0.1mmol/g以下の、より好ましくは0.01mmol/g以下の、参考例6に従って決定される酸点密度を示す、実施形態49から70のいずれか1つの成形品。
72.成形品の99から100質量%が、より好ましくは99.5から100質量%が、より好ましくは99.9から100質量%が、ゼオライト材料および酸化物結合剤からなる、実施形態49から71のいずれか1つの成形品。
73.ストランドであり、好ましくは六角形、長方形、二次(quadratic)、三角形、楕円形、または円形の断面、より好ましくは円形の断面を有するストランドであり、断面が好ましくは1.5から3.5mmの範囲の、より好ましくは2.0から3.0mmの範囲の、より好ましくは2.2から2.8mmの範囲の、より好ましくは2.4から2.6mmの範囲の直径を有する、実施形態49から72のいずれか1つの成形品。
74.50から90%の範囲の、好ましくは55から80%の範囲の、より好ましくは60から75%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、オレフィンに対する選択性を示す、実施形態49から73のいずれか1つの成形品。
75.ブチレンに対して、好ましくは、ブト-1-エン、(2Z)-ブト-2-エン、(2E)-ブト-2-エン、2-メチルプロ-1-ペンの1種以上に対して、10から30%の範囲、好ましくは15から25%の範囲、より好ましくは18から22%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、選択性を示す、実施形態49から74のいずれか1つの成形品。
76.20から100%の範囲の、好ましくは25から90%の範囲の、より好ましくは30から70%の範囲の、好ましくは35から65%の範囲の、より好ましくは37から50%の範囲の、より好ましくは38から47%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、プロピレンに対する選択性を示す、実施形態49から75のいずれか1つの成形品。
77.1から15%の範囲の、好ましくは4から12%の範囲の、より好ましくは5から10%の範囲の、好ましくは実施例13に従って決定される、エチレンに対する選択性を示す、実施形態49から76のいずれか1つの成形品。
78.酸素化物をオレフィンに変換する方法であって、
(a)実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、方法。
(a)実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されるガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む、方法。
79.成形品が固定床または流動床で提供される、実施形態78の方法。
80.さらに、(a)の後および(b)の前に、
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む、実施形態78または79の方法。
(a’)(a)で提供された成形品を水を含むガス流で処理する工程を含む、実施形態78または79の方法。
81.ガス流が、450から510℃の範囲の、好ましくは460から500℃の範囲の、より好ましくは470から490℃の範囲の温度を有する、実施形態80の方法。
82.(b)で提供されるガス流は、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくは(C1-C6)アルコール、ジ(C1-C3)アルキルエーテル、(C1-C6)アルデヒド、(C2-C6)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは(C1-C4)アルコール、ジ(C1-C2)アルキルエーテル、(C1-C4)アルデヒド、(C2-C4)ケトン、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ-n-プロピルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルケトンおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から、より好ましくは、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテルおよびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上の酸素化物を含み、ガス流はより好ましくはメタノールおよび/またはジメチルエーテルを含み、より好ましくはメタノールである、実施形態78から81のいずれか1つの方法。
83.(b)で提供されるガス流中の酸素化物の含有量は、その総体積に基づいて2から100体積%、好ましくは3から99体積%、より好ましくは4から95体積%、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは6から50体積%、より好ましくは10から40体積%、より好ましくは15から25体積%、より好ましくは18から22体積%の範囲である、実施形態78から82のいずれか1つの方法。
84.(b)で提供されるガス流は水を含み、(b)で提供されるガス流中の水の量は、好ましくは1から90体積%の範囲、より好ましくは2から80体積%の範囲、より好ましくは5から75体積%の範囲、より好ましくは10から70体積%の範囲である、実施形態78から83のいずれか1つの方法。
85.(b)で提供されるガス流は、1種以上の希釈ガスをさらに含み、好ましくは1種以上の希釈ガスを0.1から90体積%の範囲、より好ましくは1から85体積%の範囲、より好ましくは5から80体積%、より好ましくは10から75体積%の範囲の量で含む、実施形態78から84のいずれか1つの方法。
86.1種以上の希釈ガスは、H2O、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、好ましくはH2O、アルゴン、窒素、二酸化炭素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択され、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素を含み、より好ましくは1種以上の希釈ガスはH2Oまたは窒素である、実施形態85の方法。
87.(c)での接触は、225から700℃、好ましくは275から650℃、より好ましくは325から600℃、より好ましくは375から550℃、より好ましくは425から525℃、より好ましくは450から500℃、より好ましくは475から495℃、より好ましくは480から490℃の範囲の温度で実施される、実施形態78から86のいずれか1つの方法。
88.(c)での接触は、0.01から25バール、好ましくは0.1から20バール、より好ましくは0.25から15バール、より好ましくは0.5から10バール、より好ましくは0.75から5バール、より好ましくは0.8から2バール、より好ましくは0.85から1.5バール、より好ましくは0.9から1.1バールの範囲の圧力で実施される、実施形態78から87のいずれか1つの方法。
89.(c)での接触は、0.1から25バール(ゲージ)、好ましくは0.25から20バール(ゲージ)、より好ましくは0.5から15バール(ゲージ)、より好ましくは1.0から10バール(ゲージ)、より好ましくは2.0から7.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.0から5.0バール(ゲージ)、より好ましくは3.9から4.1バール(ゲージ)の範囲の圧力で実施される、実施形態78から87のいずれか1つの方法。
90.方法が連続法であり、(c)での接触のガス時空間速度(GHSV)は、好ましくは1から30,000h-1、好ましくは1,000から25,000h-1、好ましくは10,000から23,000h-1、より好ましくは15,000から21,500h-1、より好ましくは20,000から20,500h-1の範囲である、実施形態78から89のいずれか1つの方法。
91.本方法が連続法であり、好ましくは、(c)での接触の重量時空間速度(WHSV)は、好ましくは0.5から50h-1、好ましくは1から30h-1、より好ましくは2から20h-1、好ましくは5から15h-1、より好ましくは8から12h-1、より好ましくは9から11h-1の範囲である、実施形態78から90のいずれか1つの方法。
92.(b)で任意に提供される、および/または(b)に任意に再利用される1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素は、エチレン、(C4-C7)オレフィン、(C4-C7)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から、および好ましくはエチレン、(C4-C5)オレフィン、(C4-C5)炭化水素、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される1種以上を含む、実施形態78から91のいずれか1つの方法。
93.実施形態78から92のいずれか1つの方法であって、さらに、
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
を含む、方法。
(e)酸素および窒素の1種以上を、好ましくは空気または希薄空気を含むガス流中で成形品を再生する工程
を含む、方法。
94.(e)の再生はその場(in-situ)で行われる、実施形態93の方法。
95.空気および窒素の混合物を含むガス流の温度は、450から550℃の範囲、好ましくは470から510℃の範囲、より好ましくは480から500℃の範囲の温度を有する、実施形態93または94の方法。
96.分子ふるいとして、吸着剤として、イオン交換のために、または触媒として、および/または触媒担体として、好ましくは、窒素酸化物NOXの選択的接触還元(SCR)のための触媒として;NH3の酸化のために、特にディーゼルシステムでのNH3スリップの酸化のために;N2Oの分解のために;流動接触分解(FCC)プロセスの添加剤として;および/または有機変換反応における触媒として、好ましくは、水素化分解触媒として、アルキル化触媒として、異性化触媒として、またはアルコールからオレフィンへの変換における触媒として、およびより好ましくは酸素化物からオレフィンへの変換における触媒として、実施形態48から77のいずれか1つに記載の成形品を使用する方法。
97.成形品は、メタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)、ジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)、メタノールからガソリンへのプロセス(MTGプロセス)、メタノールから炭化水素へのプロセス、メタノールから芳香族化合物へのプロセス、バイオマスからオレフィンおよび/またはバイオマスから芳香族化合物へのプロセス、メタンからベンゼンへのプロセス、芳香族化合物のアルキル化のために、または流動接触分解(FCC)プロセスに、好ましくはメタノールからオレフィンへのプロセス(MTOプロセス)および/またはジメチルエーテルからオレフィンへのプロセス(DTOプロセス)に、およびより好ましくはメタノールからプロピレンへのプロセス(MTPプロセス)に、メタノールからプロピレン/ブチレンプロセス(MT3/4プロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレンへのプロセス(DTPプロセス)に、ジメチルエーテルからプロピレン/ブチレンへのプロセス(DT3/4プロセス)に、および/またはジメチルエーテルからエチレン/プロピレン(DT2/3プロセス)に使用される、実施形態96の使用方法。
本発明を、以下の実施例および参考例によってさらに説明する。
実験セクション
参考例1:BET比表面積とラングミュア比表面積の決定
BET比表面積とラングミュア比表面積は、DIN 66131に開示された方法に従って、77Kでの窒素の物理吸着によって決定した。BET比表面積を決定するために、液体窒素の温度でのN2吸着等温線は、Micrometrics ASAP 2020Mおよびトリスターシステム(Tristar system)を使用して測定した。
参考例1:BET比表面積とラングミュア比表面積の決定
BET比表面積とラングミュア比表面積は、DIN 66131に開示された方法に従って、77Kでの窒素の物理吸着によって決定した。BET比表面積を決定するために、液体窒素の温度でのN2吸着等温線は、Micrometrics ASAP 2020Mおよびトリスターシステム(Tristar system)を使用して測定した。
参考例2:水に対する屈曲度パラメータの決定
PFG NMRは、自由気体および液体、マクロおよび超分子溶液、および多孔質系に吸着した分子の熱分子運動の破壊の無い検査(destruction free examination)を可能とする。その原理および用途は、US20070099299A1に記載されているとおりである。参考例4に従ったNMRによって得られた拡散係数から、屈曲係数を計算した。多孔質材料の屈曲係数は、式Iに従い、多孔質系内のプローブ分子の自己拡散係数(Deff)および自由液体の自己拡散係数(D0)から決定する(S.Kolitcheff,E.Jolimaitre,A.Hugon,J.Verstraete,M.Rivallan,P-L.Carrette,F.CouenneおよびM.Tayakout-Fayolle,Catal.Sci.Technol.,2018年,8,4537;ならびにF.Elwinger,P.Pourmand,およびI.Furo,J.Phys.Chem.C.2017年,121,13757-13764を参照)。
PFG NMRは、自由気体および液体、マクロおよび超分子溶液、および多孔質系に吸着した分子の熱分子運動の破壊の無い検査(destruction free examination)を可能とする。その原理および用途は、US20070099299A1に記載されているとおりである。参考例4に従ったNMRによって得られた拡散係数から、屈曲係数を計算した。多孔質材料の屈曲係数は、式Iに従い、多孔質系内のプローブ分子の自己拡散係数(Deff)および自由液体の自己拡散係数(D0)から決定する(S.Kolitcheff,E.Jolimaitre,A.Hugon,J.Verstraete,M.Rivallan,P-L.Carrette,F.CouenneおよびM.Tayakout-Fayolle,Catal.Sci.Technol.,2018年,8,4537;ならびにF.Elwinger,P.Pourmand,およびI.Furo,J.Phys.Chem.C.2017年,121,13757-13764を参照)。
水の自由拡散係数は、20℃で2.02x10-9m2s-1と見なした(M.Holz,S.R.HeilおよびA.Sacco. Phys.Chem.Chem.Phys.,2000年,2,4740-4742を参照)。
参考例3:総細孔容積の決定
総細孔容積は、DIN 66133に従った水銀圧入ポロシメトリーによって決定した。
総細孔容積は、DIN 66133に従った水銀圧入ポロシメトリーによって決定した。
参考例4:NMRによる拡散係数の決定
NMR測定チューブ内で真空下、T>350℃で少量(0.05~0.2g)の触媒を一晩乾燥させることにより、NMR分析用のサンプルを調製した。次に、サンプルに、真空ラインを介してナノ純水(Millipore Advantage A10)を触媒担体の細孔容積の90%(Hg-ポロシメトリーで決定)まで充填した。次に、充填されたサンプルを測定チューブにフレームシールし、測定前に一晩放置した。
NMR測定チューブ内で真空下、T>350℃で少量(0.05~0.2g)の触媒を一晩乾燥させることにより、NMR分析用のサンプルを調製した。次に、サンプルに、真空ラインを介してナノ純水(Millipore Advantage A10)を触媒担体の細孔容積の90%(Hg-ポロシメトリーで決定)まで充填した。次に、充填されたサンプルを測定チューブにフレームシールし、測定前に一晩放置した。
触媒材料中の水についてのDeffを決定するためのNMR分析は、Bruker Avance III NMR分光計を使用して、20℃および1バールで、400MHz 1H共鳴周波数で行った。Bruker Diff50プローブヘッドをBruker Great 60Aグラジエントアンプとともに使用した。水冷勾配コイルで20℃の温度を維持した。PFG NMR自己拡散分析に使用されたパルスプログラムは、US20070099299A1の図1bに従い、パルス磁場勾配を伴うパルススピンエコーであった。各サンプルについて、スピンエコー減衰曲線を、フィールド勾配の強度を(最大gmax=3T/mまで)段階的に増加させることにより、異なる拡散時間(20および100msの間)で測定した。勾配パルス長は1msであった。スピンエコー減衰曲線は、US2007/0099299Aの式6に適合し、例として、さまざまな拡散時間で使用した触媒担体からのデータの両対数プロットを図Xに示す。各線の傾きが拡散係数に対応する。式Iに従い、すべての拡散時間にわたる平均拡散係数を使用して、各触媒担体の屈曲度を計算した(参考例2参照)。
参考例5:破砕強度の決定
本発明の文脈で言及される破砕強度は、破砕強度試験機Z2.5/TS1S、供給業者Zwick GmbH&Co.、D-89079 Ulm、ドイツ、を介して決定されたと理解されるべきである。この機械の基本とその操作については、それぞれの取扱説明書「Register 1:Betriebsanleitung /Sicherheit-shandbuch fuerdie Material-Pruefmaschine Z2.5/TS1S」、1.5版、2001年12月、Zwick GmbH&Co、Technische Dokumentation、August-Nagel-Strasse 11、D-89079 Ulm、ドイツを参照する。機械は、ストランドが配置された固定水平テーブルを備えていた。垂直方向に自由に移動できる直径3mmのプランジャが、固定テーブルに対してストランドを作動させた。装置は、0.5Nの予備力、10mm/分の予備力の下での剪断速度、およびその後の1.6mm/分の試験速度で操作した。垂直に移動可能なプランジャは、力を拾うためにロードセルに接続され、測定の間、調査対象の成形品(ストランド)が配置されている固定ターンテーブルに向かって移動し、したがって、そのテーブルに対してストランドを作動させた。プランジャは、ストランドの縦軸に垂直にストランドに適用した。前記機械を用いて、以下に記載される所与のストランドを、ストランドが押しつぶされるまで、プランジャを介して増加する力に供した。ストランドが破砕する力を、ストランドの破砕強度という。実験の制御は、測定結果を登録し、評価するコンピュータを用いて実行した。得られた値は、それぞれの場合において、20または30のストランドの測定値の平均値である。特に、比較例9および実施例10については、20本のストランドを使用し、実施例11および12については、30本のストランドを、破砕強度の決定のために使用した。
本発明の文脈で言及される破砕強度は、破砕強度試験機Z2.5/TS1S、供給業者Zwick GmbH&Co.、D-89079 Ulm、ドイツ、を介して決定されたと理解されるべきである。この機械の基本とその操作については、それぞれの取扱説明書「Register 1:Betriebsanleitung /Sicherheit-shandbuch fuerdie Material-Pruefmaschine Z2.5/TS1S」、1.5版、2001年12月、Zwick GmbH&Co、Technische Dokumentation、August-Nagel-Strasse 11、D-89079 Ulm、ドイツを参照する。機械は、ストランドが配置された固定水平テーブルを備えていた。垂直方向に自由に移動できる直径3mmのプランジャが、固定テーブルに対してストランドを作動させた。装置は、0.5Nの予備力、10mm/分の予備力の下での剪断速度、およびその後の1.6mm/分の試験速度で操作した。垂直に移動可能なプランジャは、力を拾うためにロードセルに接続され、測定の間、調査対象の成形品(ストランド)が配置されている固定ターンテーブルに向かって移動し、したがって、そのテーブルに対してストランドを作動させた。プランジャは、ストランドの縦軸に垂直にストランドに適用した。前記機械を用いて、以下に記載される所与のストランドを、ストランドが押しつぶされるまで、プランジャを介して増加する力に供した。ストランドが破砕する力を、ストランドの破砕強度という。実験の制御は、測定結果を登録し、評価するコンピュータを用いて実行した。得られた値は、それぞれの場合において、20または30のストランドの測定値の平均値である。特に、比較例9および実施例10については、20本のストランドを使用し、実施例11および12については、30本のストランドを、破砕強度の決定のために使用した。
参考例6:温度プログラムされたアンモニアの脱着(NH3-TPD)
アンモニアの温度プログラムされた脱着(NH3-TPD)は、熱伝導率検出器を備えた自動化学吸着分析ユニット(Micromeritics AutoChem II 2920)で実施した。脱着した化学種の連続分析は、オンライン質量分析計(Pfeiffer VacuumからのOmniStar QMG200)を使用して行った。サンプル(0.1g)を石英管に入れ、以下に記載したプログラムを使用して分析した。温度は、石英管内のサンプルのすぐ上にあるNi/Cr/Ni熱電対を使用して測定した。分析には、純度5.0のHeを使用した。測定前に、較正のためにブランクサンプルを分析した。
1.準備:記録の開始;1秒あたり1回の測定。25℃および30cm3/分のHe流量(室温(約25℃)および1atm)で10分間待機;20K/分の加熱速度で600℃まで加熱し、10分間保持。Heフロー(30cm3/分)の下で、20K/分の冷却速度(炉ランプ温度)で100℃まで冷却;Heフロー(30cm3/分)の下で、3K/分(サンプルランプ温度)の冷却速度で100℃まで冷却。
2.NH3による飽和:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃でHe中の10%NH3の混合物(75cm3/分;100℃および1atm)に変更;30分間保持。
3.余剰分の除去:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃で75cm3/分(100℃および1atm)のHeフローに変更;60分間保持。
4.NH3-TPD:記録の開始;1秒あたり1回の測定。Heフロー(流量:30cm3/分)下で、10K/分の加熱速度で600℃まで加熱;30分間保持。
5.測定の終了。
アンモニアの温度プログラムされた脱着(NH3-TPD)は、熱伝導率検出器を備えた自動化学吸着分析ユニット(Micromeritics AutoChem II 2920)で実施した。脱着した化学種の連続分析は、オンライン質量分析計(Pfeiffer VacuumからのOmniStar QMG200)を使用して行った。サンプル(0.1g)を石英管に入れ、以下に記載したプログラムを使用して分析した。温度は、石英管内のサンプルのすぐ上にあるNi/Cr/Ni熱電対を使用して測定した。分析には、純度5.0のHeを使用した。測定前に、較正のためにブランクサンプルを分析した。
1.準備:記録の開始;1秒あたり1回の測定。25℃および30cm3/分のHe流量(室温(約25℃)および1atm)で10分間待機;20K/分の加熱速度で600℃まで加熱し、10分間保持。Heフロー(30cm3/分)の下で、20K/分の冷却速度(炉ランプ温度)で100℃まで冷却;Heフロー(30cm3/分)の下で、3K/分(サンプルランプ温度)の冷却速度で100℃まで冷却。
2.NH3による飽和:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃でHe中の10%NH3の混合物(75cm3/分;100℃および1atm)に変更;30分間保持。
3.余剰分の除去:記録の開始;1秒あたり1回の測定。ガスフローを、100℃で75cm3/分(100℃および1atm)のHeフローに変更;60分間保持。
4.NH3-TPD:記録の開始;1秒あたり1回の測定。Heフロー(流量:30cm3/分)下で、10K/分の加熱速度で600℃まで加熱;30分間保持。
5.測定の終了。
脱着したアンモニアは、熱伝導率検出器からの信号がアンモニアの脱着によって引き起こされたことを示す、オンライン質量分析計を使用して測定した。これは、アンモニアの脱着を監視するために、アンモニアからのm/z=16信号を利用することを含んでいた。吸着されたアンモニアの量(mmol/gサンプル)は、Micromeriticsソフトウェアを使用して、TPD信号を水平ベースラインと統合することで確認した。
参考例7:SiO2:Al2O3のモル比が100のZSM-5ゼオライトの合成
757.0kgのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を容器内で攪拌した。350kgの脱イオン水と366.0kgの水中でのテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドの水溶液(TPAOH;Sachem;水中で40質量%TPAOH)の混合物を混合した。得られた混合物を60分間撹拌した。次に、120kgの脱イオン水を混合した。得られた混合物を1時間撹拌して、TEOS加水分解を可能にした。混合物を90℃の内部温度に加熱し、それにより外部温度は120℃であった。エタノールは、95℃のサンプ温度(sump temperature)に到達するまでの蒸留によって水とエタノールの共沸混合物として除去された。それにより、856kgの水/エタノールが混合物から除去された。次に、混合物を30℃に冷却した。次に、856kgの水を混合して、失われた液体を補充した。24.2kgの硫酸アルミニウム18水和物(Al2(SO4)3・18H2O;Sigma-Aldrich)と40kgの脱イオン水との溶液を混合し、混合物とした。容器を閉じ、4時間以内に170℃の温度に加熱した。混合物をオートクレーブ内で170℃で48時間加熱した。次に、混合物を50℃の温度に冷却した。混合物を、pH値7.6に達するまで、177.5kgの硝酸水溶液(BASF;水中で10質量%)で処理した。30分間撹拌した後、得られた懸濁液を濾過した。フィルターケーキを脱イオン水で洗浄し、窒素流下で6時間前乾燥し、続いて乾燥機内で120℃の温度で36時間乾燥させた。217kgの乾燥材料が得られた。乾燥粉末を粉砕し、続いてか焼した(5時間、500℃)。
757.0kgのテトラエチルオルトシリケート(TEOS)を容器内で攪拌した。350kgの脱イオン水と366.0kgの水中でのテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドの水溶液(TPAOH;Sachem;水中で40質量%TPAOH)の混合物を混合した。得られた混合物を60分間撹拌した。次に、120kgの脱イオン水を混合した。得られた混合物を1時間撹拌して、TEOS加水分解を可能にした。混合物を90℃の内部温度に加熱し、それにより外部温度は120℃であった。エタノールは、95℃のサンプ温度(sump temperature)に到達するまでの蒸留によって水とエタノールの共沸混合物として除去された。それにより、856kgの水/エタノールが混合物から除去された。次に、混合物を30℃に冷却した。次に、856kgの水を混合して、失われた液体を補充した。24.2kgの硫酸アルミニウム18水和物(Al2(SO4)3・18H2O;Sigma-Aldrich)と40kgの脱イオン水との溶液を混合し、混合物とした。容器を閉じ、4時間以内に170℃の温度に加熱した。混合物をオートクレーブ内で170℃で48時間加熱した。次に、混合物を50℃の温度に冷却した。混合物を、pH値7.6に達するまで、177.5kgの硝酸水溶液(BASF;水中で10質量%)で処理した。30分間撹拌した後、得られた懸濁液を濾過した。フィルターケーキを脱イオン水で洗浄し、窒素流下で6時間前乾燥し、続いて乾燥機内で120℃の温度で36時間乾燥させた。217kgの乾燥材料が得られた。乾燥粉末を粉砕し、続いてか焼した(5時間、500℃)。
得られた材料は、シリカ対アルミナ比が100であり、結晶化度が90%を超えていた。それは、427m2/gのBET比表面積と589m2/gのラングミュア比表面積を示した。さらに、得られた材料は、0.1g/100g未満のTOC、44g/100gのSi含有量、0.87g/100gのAl含有量、および0.01g/100g未満のアルカリ金属含有量を有していた。
参考例8:Mgを含むゼオライト材料の調製(Mg-ZSM-5)
参考例7から得られたZSM-5粉末に、硝酸マグネシウム溶液を噴霧含浸させた。秤量したMgの量は、か焼後の粉末が2~3質量%のMgを含むような量であった。
参考例7から得られたZSM-5粉末に、硝酸マグネシウム溶液を噴霧含浸させた。秤量したMgの量は、か焼後の粉末が2~3質量%のMgを含むような量であった。
参考例7に従って調製されたZSM-5ゼオライトの含浸のために、5kgのゼオライト粉末をタンブルミキサーに導入した。1.2kgの硝酸マグネシウム六水和物(Merck)を1.16kgの脱イオン水に溶解した。次に、得られた硝酸マグネシウム溶液を、95分の時間にわたって回転させながら、ガラススプレーノズルを通してZSM-5粉末に噴霧した。続いて、混合物をさらに15分間回転させた。次に、含浸された粉末を循環オーブン内で120℃の温度で4時間乾燥させ、次に空気下、静的オーブン内で500℃で5時間か焼した(静的オーブンの加熱速度は2℃/分であった)。
得られた材料は2.2gのMg/100gを含んでいた。
比較例9:Mg-ZSM-5を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
4970gのゼオライト粉末と790gのベーマイト(Pural SB;Sasol)をコラー(koller)で秤量し、5分間混合した。124gのギ酸水溶液(100gの脱イオン水中の24gのギ酸)をそこに混合した。続いて、各455gの水の4つの部分を、最初の35分間にわたって、約5分の間隔で混合した。次に、110gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を混合し、続いて、各455gの水の4つの部分を、合計50分の捏和時間が達成されるまで、約5分の間隔で混合した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、120から200バールで2.5mmのダイを通して押し出された。続いて、得られた押出物を、循環オーブン内で120℃の温度で4時間乾燥させ、次に静的オーブン内で550℃で5時間か焼した。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は5.5Nであった。得られた押出物のMg含有量は2.0g Mg/100gであり、BET比表面積は345m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.52ml/gの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.70mmol/gであり、250℃を超える温度で0.05mmol/gであると決定された。
実施例10:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
4900gのゼオライト粉末、726gのベーマイト(Pural SB;Sasol)、および281gの多糖類(Zusoplast PS1)をコラー(koller)で秤量し、5分間混合した。2252gのギ酸水溶液(25質量%の、脱イオン水中のギ酸)をそこに混合した。続いて、各455gの水の4つの部分を、最初の35分間にわたり約5分の間隔で混合した。次に、110gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を混合し、続いて、各455gの水の4つの部分を、約5分間隔で、合計50分の捏和時間が達成されるまで混合した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、120から200バールで2.5mmのダイを通して押し出した。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥させ、次に550℃の静的オーブンで5時間か焼した。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は21Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.9g Mg/100gであり、BET比表面積は356m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.49ml/gの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.48mmol/gであり、250℃を超える温度で0.01mmol/g未満であると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例10に従って調製された成形品は21Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例11:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択した。
ゼオライト粉末120gをニーダーに秤量し、5分間捏和した。これとは別に、80gの脱イオン水中の17.78gのベーマイト(Pural SB; Sasol)の懸濁液を調製した。その懸濁液に、4.24gの硝酸水溶液(脱イオン水中に65質量%の硝酸)を混合し、得られた懸濁液を1分間撹拌してゲルを形成させた。次に、形成されたゲルをニーダー内のゼオライト材料に添加し、得られた混合物を30分間捏和した。2.76gの多糖類(Zusoplast PS1)と0.69gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を加え、得られた混合物を5分間捏和した。続いて、10gの水の部分を混合し、得られた混合物を5分間捏和した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、93から148バールの圧力で2.5mmのダイを通してプレスされた。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥し(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)、次いで、550℃の静的オーブンで5時間か焼した(これにより、加熱ランプは2℃/分に設定された)。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は17.7Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.8g Mg/100gであり、Al含有量は5.8g/100gであり、Si含有量は38g/100gであり、C含有量は0.1g/100g未満であり、BET比表面積は350m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.50ml/gの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるNH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.325mmol/gであり、250℃超から650℃の範囲の温度で0.218mmol/gであると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例11に従って調製された成形品は、17.7Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は、5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例12:Mg-ZSM-5(SiO2:Al2O3モル比100)を含む押出物の調製
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
参考例8に従って噴霧含浸により調製されたMg-ZSM-5粉末を、結合剤としてベーマイト(Pural SB;Sasol)でさらに処理して、押出物を得た。出発物質の量は、押出物が結合剤として10質量%のAl2O3を含むように選択された。
ゼオライト粉末120gをニーダーに秤量し、5分間捏和した。これとは別に、80gの脱イオン水中の17.78gのベーマイト(Pural SB;Sasol)の懸濁液を調製した。その懸濁液に、3.18gの硝酸水溶液(脱イオン水中の65質量%の硝酸)を混合し、得られた懸濁液を1分間撹拌して、ゲルを形成させた。次に、形成されたゲルをニーダー内のゼオライト材料に添加し、得られた混合物を30分間捏和した。2.76gの多糖類(Zusoplast PS1)と0.69gのポリエチレンオキシド(PEO E160)を加え、得られた混合物を5分間捏和した。続いて、10gの水の部分を混合し、得られた混合物を2分間捏和した。次に、1gの水の部分を混合し、得られた混合物を2分間捏和した。捏和された材料は、押出物プレスの助けを借りて、93から148バールの圧力で2.5mmのダイを通して押し出した。続いて、得られた押出物を、120℃の温度の循環オーブンで4時間乾燥し(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)、次いで、550℃の静的オーブンで5時間か焼した(これにより、加熱ランプを2℃/分に設定した)。押出物は、手で所望の長さに切断することができる。
得られた押出物の破砕強度は17.1Nであった。得られた押出物のMg含有量は1.9g Mg/100gであり、Al含有量は5.9g/100gであり、Si含有量は38g/100gであり、C含有量は0.1g/100g未満であり、BET比表面積は354m2/gであった。さらに、得られた押出物は、0.49ml/gの総細孔容積を示した。加えて、酸点密度は、本明細書に開示されるように、NH3-TPDに従って、250℃未満の温度で0.286mmol/gであり、250℃超から650℃の範囲の温度で0.261mmol/gであると決定された。
機械的強度の決定の結果から、本発明に従って調製された新規成形品は、同様の組成を有しながら、従来技術に従って調製された成形品よりも比較的高い破砕強度を示すことが収集され得る。特に、本発明の実施例12に従って調製された成形品は、17.1Nの破砕強度を示すが、従来技術による成形品は、5.5Nの破砕強度を示すことが示されている。
実施例13:触媒試験-メタノールからオレフィンへの反応
メタノールからオレフィン(MTO)への反応は、490℃の温度で、固定床反応器内で4バール(ゲージ)の圧力で実行された。サンプル(2.7g、1.6-2.0mmのふるい画分)を、窒素流中(10 Nl/h)で490℃で3時間加熱した。20体積%のメタノール、70体積%の水および10体積%の窒素を含む供給流を、10 h-1の重量時空間速度(WHSV)およびガス時空間速度(20224 h-1のGHSV)でその触媒床に連続的に供給した。その流通時間は約70時間であった。生成物を、TCD検出器、2つのFID検出器を備え、Select Permanent CO2 HR、Restek Stabilwax、およびAl2O3 MAPDカラムを使用するオンラインガスクロマトグラフィー(Agilent 7890A)によって分析した。
メタノールからオレフィン(MTO)への反応は、490℃の温度で、固定床反応器内で4バール(ゲージ)の圧力で実行された。サンプル(2.7g、1.6-2.0mmのふるい画分)を、窒素流中(10 Nl/h)で490℃で3時間加熱した。20体積%のメタノール、70体積%の水および10体積%の窒素を含む供給流を、10 h-1の重量時空間速度(WHSV)およびガス時空間速度(20224 h-1のGHSV)でその触媒床に連続的に供給した。その流通時間は約70時間であった。生成物を、TCD検出器、2つのFID検出器を備え、Select Permanent CO2 HR、Restek Stabilwax、およびAl2O3 MAPDカラムを使用するオンラインガスクロマトグラフィー(Agilent 7890A)によって分析した。
メタノール転化率Xは、式IIに従って計算された:
X=1-(MeOHout/MeOHin) (II)
式II中、MeOHoutは反応器の出口のメタノールであり、MeOHinは反応器の入口のメタノールである。
X=1-(MeOHout/MeOHin) (II)
式II中、MeOHoutは反応器の出口のメタノールであり、MeOHinは反応器の入口のメタノールである。
異なる製品の選択性は、式IIIに従って次のように与えられる。
式IIIにおいて、NCiは成分iの炭素原子の数、niは成分iのモル数、(out)は反応器の出口の流れを指し、(in)は反応器の入口の流れを指す。
比較例9に従って調製された成形品および実施例10に従って調製された成形品は、メタノールからオレフィンへの変換で試験した。
触媒試験の結果を下の図1と図3に示す。図2から収集できるように、先行技術を反映する比較例9による成形品は、最初の20時間で90から100%の範囲でメタノール転化率を示し、これは次の40時間の間に約80%に低下し、約70%に減少し続けた。メタノール転化率は40時間の流れの後に大きく変動する。オレフィンに対する選択性は、最初の40時間は70%をわずかに上回り、その後50から68%の範囲の値に減少した。試験時間全体でブチレンに対する選択性は約20%であり、プロピレンに対する選択性は最初の60時間で約39から42%であり、その後30から40%の範囲の値に減少し、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約6から10%であった。
それとは対照的に、本発明の実施例10に従って調製された成形品は、最初の40時間で90から100%の範囲のメタノール転化率を示し、次の20時間で約90%に留まり、その後80から90%の範囲の値にわずかに減少する。オレフィンに対する選択性は、最初の40時間は70%をわずかに上回り、その後、60から70%の範囲の値までわずかに減少した。ブチレンに対する選択性は、試験時間全体で約20%であり、プロピレンに対する選択性は、試験時間全体で約39から45%であり、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約6から10%であった。
さらに、本発明の実施例11および12に従ってそれぞれ調製された成形品は、最初の50時間で90から100%の範囲のメタノール転化率を示し、次の30時間で約90%に留まった。オレフィンに対する選択性は、試験期間全体にわたり約70%であった。ブチレンに対する選択性は、試験時間全体で約20%であり、プロピレンに対する選択性は、試験時間全体で約39から45%であり、エチレンに対する選択性は、試験時間全体で約7から10%であった。
したがって、触媒試験の結果から、本発明による成形品は、メタノールの転化率および所望のオレフィンに対する特定の選択性に関してだけでなく、長期的な性能に関しても全体的にすぐれた性能を達成することが収集され得る。したがって、これらの結果から収集できるように、本発明の成形品は、比較的高いレベルでより長い触媒活性を示す。
図面の説明
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図1:使用したさまざまな拡散時間での触媒担体からのデータの両対数プロットを示す。縦軸には信号が任意の単位で示され、横軸には値bが示されている。各線の傾きは拡散係数に対応する。
図2:比較例9に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカンおよび炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図3:実施例10に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図4:実施例11に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
図5:実施例12に従って調製された成形品の触媒性能を示す。横軸には、流通時間(TOS)が時間で示され、縦軸には、実施例13に従って決定される、メタノールに関する転化率とオレフィン、ブチレン、プロピレン、エチレン、アルカン、および炭素酸化物(COおよびCO2)に対する選択性が百分率で示されている。
引用文献
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-US 10,005,073 B2
-US 9,511,361 B2
-US 2017/0121259 A1
-WO 2018/109083 A1
-CN 100503041 C
-CN 104511298 B
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-WO 2018/109083 A1
-CN 100503041 C
-CN 104511298 B
Claims (15)
- ゼオライト材料および1種以上の酸化物結合剤を含む成形品を調製する方法であって、前記ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造中にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
(i)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、第1の可塑剤、および酸を含む混合物を調製する工程;
(v)(i)で得られた混合物を成形して成形品の前駆体を得る工程;
を含み、
(i)で調製された混合物において、ゼオライト材料および酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の合計に対する、酸化物として計算された酸化物結合剤の供給源の質量比が、0.05:1から0.15:1の範囲である、方法。 - (i)が、
(i.1.a)ゼオライト材料、酸化物結合剤の供給源、および第1の可塑剤を含む混合物を調製するステップ;
(i.1.b)(i.1.a)で得られた混合物に酸を混合するステップ
を含む、請求項1に記載の方法。 - (i)が、
(i.2.a)ゼオライト材料を提供するステップ;
(i.2.b)酸化物結合剤の供給源、任意に水、および酸を含む混合物を提供するステップ;
(i.2.c)(i.2.b)で得られた混合物を(i.2.a)で提供されたゼオライト材料と混合するステップ;
(i.2.d)第1の可塑剤を(i.2.c)で得られた混合物に混合するステップ
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の可塑剤が、有機ポリマー、炭水化物、グラファイト、植物添加剤、およびそれらの2種以上の混合物からなる群から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸化物結合剤の供給源が、AlOOH(ベーマイト)、Al2O3、Al(OH)3、ハイドロタルサイト、シリカゾル、コロイド状シリカ、湿式法シリカ、および乾式法シリカの1種以上を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ゼオライト材料が、ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFV、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AVL、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOF、BOG、BOZ、BPH、BRE、BSV、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、-CHI、-CLO、CON、CSV、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EEI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、*-EWT、EZT、FAR、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFO、IFR、-IFU、IFW、IFY、IHW、IMF、IRN、IRR、-IRY、ISV、ITE、ITG、ITH、*-ITN、ITR、ITT、-ITV、ITW、IWR、IWS、IWV、IWW、JBW、JNT、JOZ、JRY、JSN、JSR、JST、JSW、KFI、LAU、LEV、LIO、-LIT、LOS、LOV、LTA、LTF、LTJ、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、*MRE、MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MVY、MWF、MWW、NAB、NAT、NES、NON、NPO、NPT、NSI、OBW、OFF、OKO、OSI、OSO、OWE、-PAR、PAU、PCR、PHI、PON、POS、PSI、PUN、RHO、-RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAF、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBN、SBS、SBT、SEW、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SFS、*SFV、SFW、SGT、SIV、SOD、SOF、SOS、SSF、*-SSO、SSY、STF、STI、*STO、STT、STW、-SVR、SVV、SZR、TER、THO、TOL、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOS、UOV、UOZ、USI、UTL、UWY、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、-WEN、YUG、ZON、およびそれらの2種以上の混合型からなる群から選択されるフレームワーク構造型を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ゼオライト材料が1種以上のアルカリ土類金属Mを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸が、無機酸および有機酸の1種以上である、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- (v)において、前記混合物が紐状に成形される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、または得られた成形品。
- 1種以上の酸化物結合剤およびゼオライト材料を含む成形品であって、前記ゼオライト材料は、そのフレームワーク構造にYO2および任意にX2O3を含み、Yは4価の元素であり、Xは3価の元素であり、
酸化物として計算して、1種以上の酸化物結合剤を5から15質量%の範囲の量で含み、且つ参考例5に従って決定される、9N以上の破砕強度を示す、成形品。 - 参考例4に従って決定される、0.40から1.30×10-9m2/sの範囲の拡散係数を示す、請求項11に記載の成形品。
- 参考例2に記載されているように決定される、1.00から3.75の範囲の水に対する屈曲度パラメータを示す、請求項11または12に記載の成形品。
- 酸素化物をオレフィンに変換する方法であって、
(a)請求項10から13のいずれか一項に記載の成形品を提供する工程;
(b)1種以上の酸素化物および任意に1種以上のオレフィンおよび/または任意に1種以上の炭化水素を含むガス流を提供する工程;
(c)(a)で提供された成形品を(b)で提供されたガス流と接触させ、1種以上の酸素化物を1種以上のオレフィンおよび任意に1種以上の炭化水素に変換する工程;
(d)任意に、(c)から(b)で得られたガス流に含まれる1種以上のオレフィンおよび/または1種以上の炭化水素の1種以上を再利用する工程
を含む方法。 - 分子ふるいとして、吸着剤として、イオン交換のために、または触媒として、および/または触媒担体として、請求項10から13のいずれか一項に記載の成形品を使用する方法。
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