JP6015977B2 - 改善されたmcm−56製造 - Google Patents

改善されたmcm−56製造 Download PDF

Info

Publication number
JP6015977B2
JP6015977B2 JP2014530672A JP2014530672A JP6015977B2 JP 6015977 B2 JP6015977 B2 JP 6015977B2 JP 2014530672 A JP2014530672 A JP 2014530672A JP 2014530672 A JP2014530672 A JP 2014530672A JP 6015977 B2 JP6015977 B2 JP 6015977B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mcm
reaction mixture
weight
crystals
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014530672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014531390A (ja
JP2014531390A5 (ja
Inventor
イヴィー ディー ジョンソン
イヴィー ディー ジョンソン
ナディア エイ ハーセンコ
ナディア エイ ハーセンコ
ウィーズロー ジェイ ロス
ウィーズロー ジェイ ロス
テリー イー ヘルトン
テリー イー ヘルトン
Original Assignee
エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド
エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド, エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド filed Critical エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド
Publication of JP2014531390A publication Critical patent/JP2014531390A/ja
Publication of JP2014531390A5 publication Critical patent/JP2014531390A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6015977B2 publication Critical patent/JP6015977B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66Catalytic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/46Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition
    • C01B39/48Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition using at least one organic template directing agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/7276MWW-type, e.g. MCM-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 or SSZ-25
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/74Noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/78Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/186After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/42Addition of matrix or binder particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups C07C2529/08 - C07C2529/65
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

優先権の主張
本出願は、2011年9月16日に出願された米国特許出願第61/535,632号、及び、2011年11月10日に出願された欧州出願第11188529.9号の優先権を主張し、これらの開示は、それらの全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、高品質の多孔質結晶性MCM−56材料を製造するための改善された方法、改善された方法によって製造されるMCM−56材料、それを含む触媒組成物、及び、炭化水素化合物の触媒的変換のための方法におけるそれらの使用に関する。
本発明の方法によって製造される多孔質結晶性MCM−56材料を含む触媒組成物は、様々な化学的変換を実施するために用いることができ、アルキル芳香族化合物、特にエチルベンゼン及びクメンを製造するためのプロセスにおける使用、又はオレフィンのオリゴマー化のための、特にオレフィン(例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、若しくはこれらの混合物)の二量体、三量体及び四量体を製造するためのプロセスにおける使用で、特に有益である。
エチルベンゼン及びクメンは、それぞれ、スチレンモノマーの製造及びフェノールとアセトンの同時製造のために工業的に用いられる、価値のある汎用化学品である。エチルベンゼンは、数多くの異なる化学プロセスによって製造され得るが、商業的にかなり成功している1つの方法は、固体の酸性ZSM−5ゼオライト触媒の存在の下での、エチレンを用いるベンゼンの気相アルキル化である。このようなエチルベンゼン製造方法の例は、米国特許第3,751,504号(Keown)、米国特許第4,547,605号(Kresge)、及び米国特許第4,016,218号(Haag)に記載されている。
液相プロセスは、それらの気相相当プロセスより低い温度で操業され、そのため、副生成物の収率がより低くなる傾向があるので、最近では、エチルベンゼンをベンゼン及びエチレンから製造するための液相プロセスに関心が向けられている。例えば、米国特許第4,891,458号(Innes)は、ゼオライトベータを用いる、エチルベンゼンの液相合成を記載し、他方、米国特許第5,334,795号(Chu)は、エチルベンゼンの液相合成におけるMCM−22の使用を記載している。
クメンは、長年、フリーデル−クラフツ触媒、特に固体リン酸又は塩化アルミニウム上で、プロピレンによるベンゼンの液相アルキル化によって、商業的に製造されている。しかし、最近、ゼオライトベース触媒系が、クメンへのベンゼンのプロピル化で、より活性で選択的であることが見出された。例えば、米国特許第4,992,606号(Kushnerick)は、プロピレンによるベンゼンの液相アルキル化におけるMCM−22の使用を記載している。
現在使用されている触媒の存在下にエチルベンゼン及びクメンを製造するためのアルキル化プロセスは、不可避的に、所望のモノアルキル化生成物だけでなく、ポリアルキル化化学種も生成する。ポリアルキル化化学種は、通常、ポリアルキル化化学種をアルキル化反応器に再循環することによるか、又は、より頻繁には、ポリアルキル化化学種を、トランスアルキル化触媒を有する別個のトランスアルキル化反応器に供給することによるかのいずれかで、ベンゼンによりトランスアルキル化されて、さらなるモノアルキル化生成物、例えば、エチルベンゼン又はクメンを生成する。芳香族化学種のアルキル化(例えば、エチレン又はプロピレンによるベンゼンのアルキル化)、及びポリアルキル化化学種(例えば、ポリエチルベンゼン及びポリイソプロピルベンゼン)のトランスアルキル化において用いられている触媒の例は、米国特許第5,557,024号(Cheng)に列挙されており、それらには、MCM−49、MCM−22、PSH−3、SSZ−25、ゼオライトX、ゼオライトY、ゼオライトベータ、酸脱アルミニウムモルデナイト、及びTEA−モルデナイトが含まれる。小結晶(<0.5μm)状のTEA−モルデナイト上でのトランスアルキル化もまた、米国特許第6,984,764号に開示されている。
MCM−56は、三次元的規則配置のゼオライトではなく、層状酸化物材料であり、MCM−56における各層は、多孔質であり、MCM−22及び他のMCM−22族(family)材料のそれに密接に関連する骨格構造を有する。
本明細書で用いられる場合、用語「MCM−22族材料」(又は、「MCM−22族の材料」、又は、「MCM−22族のモレキュラーシーブ」)は、次の1つ又は複数を含む。
(i)共通の第一級(first degree)結晶構成要素単位格子からなるモレキュラーシーブ、この単位格子は、MWW骨格トポロジーを有する。(単位格子は、三次元空間にタイリングされた(tiled)場合に、結晶構造を記述する、原子の空間配置である。このような結晶構造は、"Atlas of Zeolite Framework Types", Fifth edition, 2001に論じられており、その全内容は参考として組み込まれる);
(ii)このようなMWW骨格トポロジー単位格子の二次元タイリングであり、1つの単位格子の厚さ、好ましくは1つの単位格子のc軸の厚さの単層を形作る、共通の第二級構成要素からなるモレキュラーシーブ;
(iii)1つ以上の単位格子の厚さの層である、共通の第二級構成要素からなるモレキュラーシーブ、ここで、2つ以上の単位格子の厚さの層は、1つの単位格子の厚さの少なくとも2つの単層を、スタッキング、パッキング、又は結合することにより作られる。このような第二級構成要素のスタッキングは、規則的な様式、不規則な様式、無秩序な様式、又はこれらの任意の組合せであってよい;及び
(iv)MWW骨格トポロジーを有する単位格子の任意の規則的又は無秩序な二次元的又は三次元的組合せによって作られるモレキュラーシーブ。
MCM−22族材料は、12.4±0.25、3.75±0.07、及び3.42±0.07オングストロームの間隔d極大値を含むX線回折パターンを有する(焼成後、又は合成後無処理のいずれでも)ことによって特徴付けられる。MCM−22族材料は、また、12.4±0.25、6.9±0.15、3.57±0.07、及び3.42±0.07オングストロームの間隔d極大値を含む、X線回折パターンを有する(焼成後、又は合成後無処理のいずれでも)ことによって特徴付けられ得る。前記モレキュラーシーブを特徴付けるのに用いられるX線回折データは、入射放射線として銅のK−α二重線と、収集システムとしてシンチレーションカウンター及び関連するコンピュータを装備する回折装置とを用いる標準的技法によって得られる。MCM−22族に属する材料には、MCM−22(米国特許第4,954,325号に記載);PSH−3(米国特許第4,439,409号に記載);SSZ−25(米国特許第4,826,667号に記載);ERB−1(欧州特許第0293032号に記載);ITQ−1(米国特許第6,077,498号に記載);ITQ−2(国際特許公開WO97/17290に記載);ITQ−30(国際特許公開WO2005118476に記載);MCM−36(米国特許第5,250,277号に記載);MCM−49(米国特許第5,236,575号に記載);MCM−56(米国特許第5,362,697号に記載);UZM−8(米国特許第6,756,030号に記載);及びUZM−8HS(米国特許第7,713,513号に記載);が含まれる。前記特許の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
MCM−22材料は、モレキュラーシーブの10環内部細孔系とは連通していない12環表面ポケットを有するという点で、上記のMCM−22族モレキュラーシーブは、従来の大きい細孔のゼオライトアルキル化触媒、例えば、モルデナイトとは区別されることが理解されるべきである。
MWWトポロジーのものであるとIZA−SCによって指示されるゼオライト材料は、10及び12環の両方の存在により生じる2つの細孔系を有する多層材料である。前記の「Atlas of Zeolite Framework Types」は、この同じトポロジーを有するとして、5つの異なる名称の材料を分類する:MCM−22、ERB−1、ITQ−1、ITQ−2、PSH−3、及びSSZ−25。
MCM−22族モレキュラーシーブは、様々な炭化水素変換プロセスにおいて有用であることが見出された。MCM−22族モレキュラーシーブの例は、MCM−22、MCM−49、MCM−56、ITQ−1、ITQ−2、PSH−3、SSZ−25、ERB−1、UZM−8、及びUZM−8HSである。
MCM−56及びその合成は、米国特許第5,362,697号(Fung)及び米国特許第5,827,491号(Emerson)に記載されている。米国特許第5,453,554号(Cheng)は、短鎖(1〜5個の炭素原子)アルキル化剤による芳香族化合物のアルキル化における触媒として、MCM−56の使用を開示している。米国特許第5,453,554号の図6及び7に開示されているように、MCM−56は、そのゼオライト様等価物のMCM−22より活性なアルキル化触媒であるので、MCM−56は、特に液相条件下の、エチルベンゼン及びクメンの製造で、MCM−22を凌ぐ潜在的利点を示す。米国特許第5,362,697号、米国特許第5,827,491号、及び米国特許第5,453,554号の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
現在利用できる手段によってMCM−56を合成する時、不純物の生成が問題である。MCM−56のこのような調製は、特に大きな規模では、それが中間生成物であるという理由で、独特の難題を提起する。生成されるMCM−56生成物は、過渡的であり、製造プロセスの間にさらなる変化を受け得る。特に、初めは剥脱する、無秩序にパッキングされたMCM−56シート(MCM−22のトポロジー、及び1つの25Åの厚さの単位格子を有する)が、徐々に、c−方向に秩序のある三次元骨格へと組織化された状態になり、これは、形としては、ゼオライトMCM−49である。MCM−56の過渡的特質に伴うこの問題は、その完全な生成及びアモルファス合成ゲルの枯渇を決定する難しさによって、度合いを強められている。
本発明によれば、今や、予想外に、MCM−56合成ウィンドウの有益な拡大により、上の問題はかなり回避できることが見出された。この改善された方法は、X線回折によって確認すると、不純物、例えば、フェリエライト、ケニアイト、又はMCM−22族材料(例えば、MCM−49材料)の結晶によって邪魔されないMCM−56結晶生成物を提供する。これは、本明細書に詳細に記載される、結晶化反応混合物の組成の欠くことのできない調節、及び結晶化条件の制御を必要とする。
本発明の一態様によれば、商業的に適切な方法で、高品質の多孔質結晶性MCM−56材料(これは、米国特許第5,362,697号及び米国特許第5,827,491号に開示されているX線回折パターンによって確認され、各特許は、参照により本明細書に組み込まれる)を合成するための改善された方法が提供される。
多孔質結晶性MCM−56材料を合成するための改善された方法は、
a)アルカリ金属又はアルカリ土類金属(M)(例えばナトリウム又はカリウム)の陽イオン、3価の元素X(例えばアルミニウム)の酸化物、4価の元素Y(例えばケイ素)の酸化物(好ましくは少なくとも30重量%の固体YO2を含む)の供給源、ゼオライト種結晶(好ましくはMCM−56種結晶)、及び水を含む第1の反応混合物を調製するステップであって、前記第1の反応混合物が、次の範囲:
YO2/X23=5〜35、例えば、15〜20;
2O/YO2=10〜70、例えば、15〜20;
OH-/YO2=0.05〜0.20、例えば、0.1〜0.15;
M/YO2=0.05〜3.0、例えば、0.11〜0.15
内で好ましくは選択される、酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、第1の反応混合物の重量に対して、0.05重量%以上、又は0.10重量%以上、又は0.50重量%以上、又は1.0重量%以上で、5重量%以下、例えば、1重量%以上〜3重量%以下の量で含む、ステップ;
b)ステップa)の反応混合物に、構造規定剤R、例えば、ヘキサメチレンイミン(HMI)を加えて、前記構造規定剤Rを、モル比で、次の範囲:R/YO2=0.08〜0.3、例えば、0.1〜0.2内で含む第2の反応混合物を生成するステップ;
c)ステップb)の第2の反応混合物を、好ましくは約40〜約250rpm、より好ましくは約40〜約100rpmの撹拌速度で、約90℃〜約175℃、好ましくは約90℃〜160℃未満、例えば、より好ましくは約125℃〜約175℃の温度、90時間未満、好ましくは40時間未満、例えば、より好ましくは約20〜約75時間の時間の条件下で結晶化させて、前記MCM−56材料の結晶を含む、結果としての混合物を生成するステップ;及び
d)前記MCM−56材料の前記結晶の少なくとも一部を、ステップc)の前記結果としての混合物から分離し、回収して、合成後無処理MCM−56材料を生成するステップを含み、前記合成後無処理MCM−56材料の結晶は、下の表1に示されるX線回折パターンによって特徴付けられる。
この改善されたMCM−56材料製造方法は、X線回折によって確認して、第2の反応混合物から回収される前記MCM−56結晶の全重量に対して、10重量%以下、例えば、約5重量%以下、約1重量%以下の非MCM−56不純物結晶を含む、ステップc)における結果としての混合物を生成する。このような非MCM−56不純物結晶には、これらに限らないが、特定の非MCM−56結晶性MCM−22族材料、例えば、MCM−49、UZM−8及びUSM−8HS材料又はこれらの混合物、さらには他の材料、例えば、フェリエライト、ケニアイト、又はこれらの混合物が含まれる。
本発明は、また、改善された方法によって製造されるMCM−56、及びそれを含む触媒組成物にも関する。本発明は、また、本発明によって製造されるMCM−56を含む触媒を用いる炭化水素変換方法にも関する。このような1つの方法は、アルキル化できる芳香族化合物、特にベンゼンの液相又は部分的液相アルキル化による、モノアルキル化芳香族化合物、特にエチルベンゼン及びクメンの製造を含む。別のこのような方法は、オレフィンからのオリゴマーの製造を含む。
本発明の改善された製造方法によって製造される高品質の多孔質結晶性MCM−56材料は、米国特許第5,362,697号及び米国特許第5,827,491号に開示されているX線回折パターンによって特徴付けられ、各特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
米国特許第5,362,697号及び米国特許第5,827,491号に開示されているX線回折パターンは、表1(合成後無処理)及び表2(焼成)に下で示されている。表1及び2において、強度は、12.4オングストロームの間隔dの線に対して、定められている。
Figure 0006015977
Figure 0006015977
上のX線回折データは、銅のK−α放射線を用い、ゲルマニウム固体状態検出器を装備した、Scintag回折システムにより収集された。回折データは、2θ(ここで、θはブラッグ角である)について0.02度の段階的走査方式、及び各段階での10秒の計数時間によって記録された。格子面間隔(間隔d)は、オングストローム単位(A)で計算され、線の相対強度(I/I0)は、バックグラウンドを超える、最強の線の強度の100分の1であり、常法のプロフィールフィッティング(又は二次導関数アルゴリズム)の使用により導かれた。強度は、ローレンツ効果及び分極効果について補正されていない。相対強度は、記号vs=非常に強い(60〜100)、s=強い(40〜60)、m=中間(20〜40)及びw=弱い(0〜20)で記述される。この試料では1本の線として挙げられた回折データは、特定の条件下では(例えば、結晶学的変化における相違)、分解された又は部分的に分解された線として現れ得る、複数の重なった線からなり得ることが理解されるべきである。通常、結晶学的変化は、構造における変化なしに、単位格子パラメータにおける僅かな変化及び/又は結晶の対称性における変化を含み得る。これらの僅かな効果は、相対強度における変化を含めて、陽イオン含有量、骨格組成、細孔充填の特質及び度合い、並びに熱及び/又は水熱履歴における違いの結果としてもまた現れ得る。
多孔質結晶性MCM−56の製造方法は、
a)アルカリ金属又はアルカリ土類金属(M)(例えばナトリウム又はカリウム)の陽イオン、3価の元素X(例えばアルミニウム)の酸化物、4価の元素Y(例えばケイ素)の酸化物(好ましくは少なくとも30重量%の固体YO2を含む)の供給源、ゼオライト種結晶(好ましくはMCM−56種結晶)、及び水を含む第1の反応混合物を調製するステップであって、前記第1の反応混合物が、次の範囲:
YO2/X23=5〜35、例えば、15〜20;
2O/YO2=10〜70、例えば、15〜20;
OH-/YO2=0.05〜0.20、例えば、0.1〜0.15;
M/YO2=0.05〜3.0、例えば、0.11〜0.15
内で好ましくは選択される、酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、第1反応混合物の重量に対して、0.05重量%以上、又は0.10重量%以上、又は0.50重量%以上、又は1.0重量%以上で、5重量%以下、例えば、1以上〜3重量%以下の量で含む、ステップ;
b)ステップa)の反応混合物に、構造規定剤R、例えば、好ましくはヘキサメチレンイミン(HMI)を加えて、前記構造規定剤Rを、モル比で、次の範囲:R/YO2=0.08〜0.3、例えば、0.1〜0.2内で含む第2の反応混合物を生成するステップ;
c)ステップb)の第2の反応混合物を、約40〜約250rpm、好ましくは約40〜約100rpmの撹拌速度で、約90℃〜約175℃、好ましくは約90℃〜160℃未満、例えば約125℃〜約175℃の温度、及び90時間未満、好ましくは40時間未満、例えば約20〜約75時間の時間の条件下で結晶化させて、前記MCM−56材料の結晶と、X線回折によって確認して、前記第2の反応混合物における前記MCM−56結晶の全重量に対して、10重量%以下、例えば約5重量%以下の非MCM−56不純物結晶(例えば、結晶性MCM−22族材料(下で定義される)(例えばMCM−49材料)、若しくはフェリエライト、ケニアイト又はこれらの混合物)とを含む、結果としての混合物を生成するステップ;及び
d)前記MCM−56材料の結晶の少なくとも一部を、ステップc)の結果としての混合物から分離し、回収して、合成後無処理MCM−56材料を生成するステップを含み、前記合成後無処理MCM−56材料の結晶は、上の表1に示されるX線回折パターンによって特徴付けられる。
ステップb)の第2の反応混合物は、第2の反応混合物の重量に対して、少なくとも12重量%、又は少なくとも15重量%、又は少なくとも18重量%、又は少なくとも20重量%、又は少なくとも30重量%で、40重量%未満、又は50重量%未満、又は60重量%未満までの範囲の固体含有量を有する。好ましくは、ステップb)の第2の反応混合物の固体含有量は、第2の反応混合物の重量に対して、30重量%未満である。
この改善された方法に必要とされる第1の反応混合物の組成を実現するために、現在実施されていることに比べて、MCM−56材料を製造するための方法に、いくつかの欠くことのできない選択的変更がなされなければならない。例えば、カセイNaOHの添加は、例えばアルミン酸ナトリウムの、成分としての場合を除いて、排除される。また、有機構造規定剤は、第1の反応混合物に、その生成の間は、添加されないが、ほとんど化学量論的な量にまで減らされた、制御された量の有機構造規定剤が、完全に生成した第1の反応混合物に初めて添加されて、第2の反応混合物を生成する。さらに、ゼオライト種結晶、好ましくはMCM−22族材料のゼオライト種結晶、より好ましくはMCM−56のゼオライト種結晶が、第1の反応混合物に、種結晶の量が、第1の反応混合物の0.05重量%以上、又は0.10重量%以上、又は0.50重量%以上、又は1.0重量%以上で、5重量%以下、例えば、1重量%以上〜3重量%以下であるように、その全重量に基づいて添加される。驚くべきことに、この改善された方法に必要とされる、第1の反応混合物へのMCM−56種結晶の添加は、このような結晶化手順において通常は予想され得る不純物の生成を促進しない。
本発明の改善された方法は、有益にも、この方法のステップc)における結晶化ウィンドウを安定化し、拡大して、不純物、例えばMCM−49材料の生成を防ぎ;結晶化ステップc)における有機物投入量を減らし、MCM−56の商業的製造において特に重要なコストを下げ;また、ステップc)における結晶化速度を加速させて、生産高を大きく向上させる。さらに、好ましいMCM−56種結晶の意図的な添加は、晶析器における残留粒子によって引き起こされる不純物の結晶化の促進の通常は予想される効果を無くする。これは、商業的製造においてとくに重要である。改善された方法では、種付けは、不純物の導入を促進しなかった。
本発明の改善された方法において、YO2の供給源は、固体YO2を、例えば、少なくとも約30重量%の固体YO2を含んでいなければならない。YO2がシリカである場合、少なくとも約30重量%の固体シリカを含むシリカ供給源、例えば、今はSipernatとして知られているUltrasil(約90重量%のシリカを含む、沈降、噴霧乾燥シリカ)又はHiSil(約87重量%のシリカ、約6重量%の遊離H2O、及び約4.5重量%の結合水和H2Oを含み、約0.02μmの粒径を有する、沈降、水和シリカ)の使用は、必要とされる合成条件下での、上の第2の反応混合物からの、結晶性MCM−56の生成に有利である。したがって、好ましくは、YO2(例えばシリカ)の供給源は、少なくとも約30重量%の固体YO2(例えばシリカ)を、より好ましくは少なくとも約40重量%の固体YO2(例えばシリカ)を含む。
有機構造規定剤Rは、シクロアルキルアミン、アザシクロアルカン、ジアザシクロアルカン、及びこれらの組合せからなる群から選択され得るが、アルキルは、5〜8個の炭素原子を含む。Rの非限定例には、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、ヘキサメチレンイミン(HMI)、ヘプタメチレンイミン、ホモピペラジン、及びこれらの組合せが含まれる。
反応混合物の成分は、2つ以上の供給源から供給され得ることが指摘される。反応混合物は、バッチとしてか、又は連続的かのいずれかで調製され得る。
本発明の方法における第2の反応混合物のステップc)の結晶化は、好ましくは、適切な反応器容器、例えば、ポリプロピレン容器、又はテフロン(登録商標)でライニングされた若しくはステンレス鋼のオートクレーブにおいて、撹拌条件下で実施される。しかし、静的な条件下で結晶化が行われることは、本発明の範囲内である。
本発明の方法における結晶化のための条件の有用な範囲は、MCM−56の高品質結晶と、X線回折によって確認して、反応混合物から回収される前記MCM−56結晶の全重量に対して10重量%以下の非MCM−56不純物結晶とを含む、結果としての混合物を生成するために、約40〜約250rpm、好ましくは約40〜約100rpmの撹拌速度で、約90℃〜約175℃、好ましくは約90℃〜160℃未満、例えば、約125℃〜175℃の温度、及び90時間未満、好ましくは40時間未満、例えば約20〜約75時間の時間である。その後、合成後無処理のMCM−56材料の結晶は、ステップd)において、結果としての液体混合物から分離され、回収される。
本発明の改善された方法の別の実施形態は、ステップb)の第2の反応混合物を、結晶化ステップc)の前に、約25〜約75℃の温度で、約0.5〜約48時間、例えば、約0.5〜約24時間、エージングすることを含む。好ましくは、第2の反応混合物は、周囲温度で、48時間未満、例えば50rpmで撹拌することにより、かき回された。
本発明によって製造されるMCM−56材料を含む触媒は、化学反応における変換を実施するために用いることができ、触媒の存在下に、少なくとも部分的に液相である条件下で、アルキル化できる芳香族化合物をアルキル化剤に接触させるステップを含む、所望のモノアルキル化芳香族化合物の選択的製造方法において特に有用である。したがって、本発明の別の態様は、アルキル化触媒の存在下に、アルキル化条件下で、ベンゼンをアルキル化剤と反応させるステップを含む、モノアルキルベンゼンの選択的製造方法において用いられる、本発明の改善された方法によって製造される高品質MCM−56を含む改善されたアルキル化触媒である。本発明の触媒を、アルキル化できる芳香族化合物のアルキル化を実施するために用いる場合、アルキル化剤は、1〜5個の炭素原子を有するアルキル化脂肪族基を含み得る。アルキル化剤は、例えば、エチレン又はプロピレンであってよく、このような場合におけるアルキル化できる芳香族化合物は、適切には、ベンゼンであり得る。
本発明によって製造されるMCM−56は、炭化水素化合物の変換を実施するための触媒成分として使用でき、少なくとも部分的に液相の条件下で、アルキル化できる化合物をアルキル化剤に接触させるステップを含む、所望のモノアルキル化芳香族化合物の選択的製造方法における触媒として、特に有用である。例えば、本発明の改善された方法によって製造される高品質MCM−56を含むアルキル化触媒は、前記アルキル化触媒の存在の下で、アルキル化条件下で、ベンゼンをアルキル化剤、例えば、エチレン又はプロピレンと反応させるステップを含む、モノアルキル化ベンゼンの選択的製造方法において、使用され得る。
本発明の触媒を有益に利用するプロセスにおける供給原料として有用であり得るアルキル化できる芳香族化合物に関係する用語「芳香族」は、当技術分野で理解されている範囲に従って理解されるべきである。これは、アルキル置換及び無置換の単核及び多核化合物を含む。ヘテロ原子を有する芳香族性化合物もまた、それらが、選択される反応条件下で、触媒毒として働かなければ、有用である。
本発明においてアルキル化され得る、置換芳香族化合物は、芳香族核に直接結合した少なくとも1個の水素原子を有していなければならない。芳香族環は、アルキル、アリール、アルカリール、アルコキシ、アリールオキシ、シクロアルキル、ハロゲン化物、及び/又はアルキル化反応を妨げない他の基の1つ又は複数により、置換されていてもよい。
適切な芳香族化合物には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペリレン、コロネン、及びフェナントレンが含まれ、ベンゼンが好ましい。
一般に、芳香族化合物に置換基として存在し得るアルキル基は、1〜約22個の炭素原子、普通は、約1〜約8個の炭素原子、最も普通には、約1〜4個の炭素原子を含む。
適切なアルキル置換芳香族化合物には、トルエン、キシレン、イソプロピルベンゼン、n−プロピルベンゼン、α−メチルナフタレン、エチルベンゼン、メシチレン、ズレン、シメン、ブチルベンゼン、プソイドクメン、o−ジエチルベンゼン、m−ジエチルベンゼン、p−ジエチルベンゼン、イソアミルベンゼン、イソへキシルベンゼン、ペンタエチルベンゼン、ペンタメチルベンゼン;1,2,3,4−テトラエチルベンゼン;1,2,3,5−テトラメチルベンゼン;1,2,4−トリエチルベンゼン;1,2,3−トリメチルベンゼン、m−ブチルトルエン;p−ブチルトルエン;3,5−ジエチルトルエン;o−エチルトルエン;p−エチルトルエン;m−ピロピルトルエン;4−エチル−m−キシレン;ジメチルナフタレン;エチルナフタレン;2,3−ジメチルアントラセン;9−エチルアントラセン;2−メチルアントラセン;o−メチルアントラセン;9,10−ジメチルフェナントレン;及び3−メチル−フェナントレンが含まれる。より高分子量のアルキル芳香族化合物もまた、出発材料として用いることができ、それらには、オレフィンオリゴマーによる芳香族炭化水素のアルキル化によって製造されるもののような芳香族炭化水素が含まれる。このような生成物は、当技術分野において、しばしばアルキレートと呼ばれ、それらには、へキシルベンゼン、ノニルベンゼン、ドデシルベンゼン、ペンタデシルベンゼン、ヘキシルトルエン、ノニルトルエン、ドデシルトルエン、ペンタデシルトルエンなどが含まれる。非常に多くの場合、アルキレートは、芳香族核に付着したアルキル基が、約C6−約C12の大きさで様々である高沸点画分として得られる。クメン又はエチルベンゼンが所望の生成物である場合、本発明の方法は、許容されるほど少ない、キシレンのような副生成物を生じる。このような場合に生成されるキシレンは、約500ppm未満であり得る。
ベンゼン、トルエン及び/又はキシレンの混合物を含むリホーメートは、本発明のアルキル化プロセスでの有用なフィードを構成する。
本発明の触媒を有益に用いるプロセスにおける供給原料として有用であるアルキル化剤には、一般に、アルキル化できる芳香族化合物と反応できる1つ又は複数の利用できるアルキル化脂肪族基、好ましくは1〜5個の炭素原子を有するアルキル化基を有する、任意の脂肪族又は芳香族有機化合物が含まれる。適切なアルキル化剤の例は、オレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、及びペンテン;アルコール(モノアルコール、ジアルコール、トリアルコールなどを含めて)、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、及びペンタノール;アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、及びn−バレルアルデヒド;並びに、ハロゲン化アルキル、例えば、塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化ブチル、及び塩化ペンチルなどである。
軽質オレフィンの混合物は、本発明の触媒を用いるアルキル化プロセスにおけるアルキル化剤として有用である。また、軽質オレフィンのこのような混合物は、本発明の触媒を用いるオリゴマー化プロセスにおける反応物として有用である。したがって、様々な精製所流、例えば、燃料ガス、エチレン、プロピレンなどを含むガスプラントのオフガス、軽質オレフィンを含むナフサクラッカーオフガス、精製所FCCプロパン/プロピレン流などの主な構成成分である、エチレン、プロピレン、ブテン、及び/又はペンテンの混合物は、本発明における有用なアルキル化剤及びオリゴマー化反応物である。例えば、典型的なFCC軽質オレフィン流は、表3の次の組成を有する。
Figure 0006015977
本発明の方法によって製造されるMCM−56を含む触媒のこれらの使用では、生成物には、ベンゼンとエチレンの反応によるエチルベンゼン、ベンゼンとプロピレンの反応によるクメン、トルエンとエチレンの反応によるエチルトルエン、トルエンとプロピレンの反応によるシメン、及びベンゼンとn−ブテンの反応によるsec−ブチルベンゼン、軽質オレフィンのオリゴマー化による、より重質のオレフィンの混合物が含まれ得る。本発明の触媒の特に好ましい使用は、プロピレンによるベンゼンのアルキル化によるクメンの製造、エチレンによるベンゼンのアルキル化によるエチルベンゼンの製造、及び、エチレン、プロピレン、ブチレン、又はこれらの混合物のオリゴマー化に関連する。
本発明の触媒の使用で想定されている炭化水素化合物変換プロセスには、これに限らないが、オレフィンのオリゴマー化が含まれ、このプロセスは、反応物が、効果的な変換条件下で、例えば触媒組成物の固定床を含むフロー反応器におけるような、適切な反応ゾーンにおいて、必要とされる触媒に接触させられるように、実施され得る。このような条件は、約0〜約1000℃、好ましくは約0〜800℃の温度、約0.1〜約1000気圧、好ましくは約0.125〜約500気圧の圧力、及び約0.01〜500hr-1、好ましくは約0.1〜約100hr-1のフィード毎時重量空間速度(WHSV)を含む。バッチ反応器が用いられる場合、反応時間は、約1分〜約100時間、好ましくは約1時間〜約10時間であろう。
本発明の触媒を用いるアルキル化プロセスは、反応物、すなわち、アルキル化できる芳香族化合物及びアルキル化剤が、効果的なアルキル化条件下で、例えば触媒組成物の固定床を含むフロー反応器のような、適切な反応ゾーンにおいて、触媒に接触させられるように、実施され得る。このような条件は、約0〜約500℃、好ましくは約10〜260℃の温度、約0.2〜約250気圧、好ましくは約1〜約55気圧の圧力、約0.1:1〜約50:1、好ましくは約0.5:1〜約10:1のアルキル化できる芳香族化合物とアルキル化剤のモル比、及び約0.1〜500hr-1、好ましくは約0.5〜約100hr-1の、アルキル化剤に基づくフィード毎時重量空間速度(WHSV)を含む。
反応物は、気相、又は部分的若しくは完全に液相のいずれかに存在し、混ぜ物のない状態、すなわち、他の材料との意図的な混合又は希釈のない状態であっても、或いは、それらは、例えば水素又は窒素のようなキャリアガス又は希釈剤の助けにより、アルキル化触媒組成物に接触させられてもよい。
ベンゼンが、エチレンによりアルキル化されてエチルベンゼンを生成する場合、アルキル化反応は、約150〜約300℃、より好ましくは約170〜約260℃の温度;約204気圧まで、より好ましくは約20気圧〜約55気圧の圧力;約0.1〜約20hr-1、より好ましくは約0.5〜約6hr-1の、エチレンアルキル化剤に基づく毎時重量空間速度(WHSV);及び、モルで約0.5:1〜約100:1、好ましくはモルで約0.5:1〜約30:1、より好ましくはモルで約1:1〜約10:1の、アルキル化反応器におけるベンゼンとエチレンの比を含む条件下で、液相で好ましくは実施される。
ベンゼンが、プロピレンによりアルキル化されて、クメンを生成する場合、その反応もまた、約250℃まで、好ましくは約150℃まで、例えば、約10〜約125℃の温度;約250気圧以下、例えば、約1〜約30気圧の圧力;約0.1hr-1〜約250hr-1、好ましくは約1hr-1〜約50hr-1の、プロピレンアルキル化剤に基づく毎時重量空間速度(WHSV);及び、モルで約0.5:1〜約100:1、好ましくは約0.5:1〜約30:1、より好ましくはモルで約1:1〜約10:1の、アルキル化反応器におけるベンゼンとプロピレンの比;を含む、液相条件下で行われ得る。
本発明の触媒は、様々な形態で使用され得る。触媒の特定の用途では、結晶性モレキュラーシーブ成分の平均粒径は、約0.05〜約200μm、例えば、20〜200μmであり得る。
アルキル化の触媒として用いられる場合、アルキル化反応器流出物は、過剰の芳香族フィード、モノアルキル化生成物、ポリアルキル化生成物、及び様々な不純物を含む。芳香族フィードは、蒸留によって回収され、アルキル化反応器に再循環される。通常、ループから未反応不純物を排除するために、再循環流から、僅かな抜取り(bleed)が行われる。蒸留ボトムは、モノアルキル化生成物を、ポリアルキル化生成物及び他の重質分から分離するために、さらに蒸留され得る。
アルキル化反応器流出物から分離されたポリアルキル化生成物は、アルキル化反応器とは別個のトランスアルキル化反応器において、適切なトランスアルキル化触媒上で、追加の芳香族フィードと反応させられ得る。トランスアルキル化触媒は、ゼオライトベータ、ゼオライトY(天然若しくは合成体)、モルデナイト(天然及び合成体)、又は、12.4±0.25、6.9±0.15、3.57±0.07、及び3.42±0.07オングストロームの間隔d極大値を含むX線回折パターンを有するMCM−22族の構造を有する結晶性モレキュラーシーブの1つ又は混合物を含み得る。
前記のモレキュラーシーブの構造を特徴付けるために、さらには下の例において用いられるX線回折データは、入射放射線として銅のK−α二重線と、収集システムとしてシンチレーションカウンター及び関連するコンピュータを装備する回折装置とを用いる標準的技法によって得られる。これは、米国特許第5,362,697号及び米国特許第5,827,491号に開示されており、各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
ゼオライトベータは、米国特許第3,308,069号に開示されている。ゼオライトY及びモルデナイトは天然に産するが、それらの合成体、例えば、超安定(Ultrastable)Y(USY)(これは、米国特許第3,449,070号に開示されている)、希土類交換(Rare−earth exchanged)Y(REY)(これは、米国特許第4,415,438号に開示されている)、及びTEA−モルデナイト(すなわち、テトラエチルアンモニウム構造規定剤を含む反応混合物から調製される合成モルデナイト)(これは、米国特許第3,766,093号及び米国特許第3,894,104号に開示されている)の1つでもまた使用され得る。しかし、トランスアルキル化触媒に用いられるTEA−モルデナイトの場合、言及された特許に記載されている特定の合成方式は、1μmを超え、通常5〜10μmの大きさを有する主として大きい結晶からなるモルデナイト生成物の生成をもたらす。得られるTEA−モルデナイトが0.5μm未満の平均の結晶の大きさを有するように、合成を制御すると、液相での芳香族トランスアルキル化で著しく向上した活性を有するトランスアルキル化触媒が得られることが見出された。
本発明の触媒は、無機酸化物材料マトリックス又はバインダーを含み得る。このようなマトリックス材料には、合成又は天然に産する物質、さらには、クレー、シリカ及び/又は金属酸化物、例えばアルミナのような無機材料が含まれる。後者は、天然に産するものであるか、又はシリカと金属酸化物の混合物を含むゼリー状の沈殿物若しくはゲルの状態にあるもののいずれかであり得る。無機酸化物材料と複合体化され得る、天然に産するクレーには、モンモリロナイト及びカオリン族のものが含まれ、これらの族は、サブベントナイト(subbentonite)、並びにデキシー(Dixie)、マクナミー(Mcmanee)、ジョージア(Georgia)及びフロリダ(Florida)クレーとして一般に知られているカオリン、或いは主な鉱物成分が、ハロイサイト、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト(nacrite)又はアナウキサイト(anauxite)である他のものを含む。このようなクレーは、当初採掘されたままの手を加えていない状態で使用されるか、又は、最初に、焼成、酸処理若しくは化学修飾されてもよい。
本発明において用いられる有用な具体的触媒マトリックス又はバインダー材料には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−トリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア、さらには、3成分組成物、例えば、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、シリカ−アルミナ−マグネシア、及びシリカ−マグネシア−ジルコニアが含まれる。マトリックスは、コゲル(cogel)の状態であってもよい。これらの成分の混合物もまた使用され得る。
結晶性モレキュラーシーブとバインダー又はマトリックス(存在する場合)の相対的比率は、広く変わり得るが、結晶性モレキュラーシーブ含有量は、全触媒の約1〜約99重量パーセントの範囲にあり、より普通には約30〜約80重量パーセントの範囲にある。言うまでもなく、触媒には、自己結合(self−bound)モレキュラーシーブ、又は結合していないモレキュラーシーブも含まれ得るので、約100%の結晶性モレキュラーシーブMCM−56でもあり得る。
本発明の触媒、又はその結晶性モレキュラーシーブ成分は、追加の機能付与物、例えば、VI族(例えば、Cr及びMo)、VII族(例えば、Mn及びRe)又はVIII族(例えば、Co、Ni、Pd及びPt)の金属、又はリンを含むことも含まないこともある。
モレキュラーシーブの表面積は、Brunauer−Emmett−Teller(BET)試験法によって、窒素の吸着−脱着(液体窒素の温度、77K)を用い、測定され得る。内部表面積は、Brunauer−Emmett−Teller(BET)測定のt−プロットを用い、計算され得る。外部表面積は、Brunauer−Emmett−Teller(BET)測定によって測定される全表面積から、内部表面積を引くことによって計算される。
本発明の非限定的例が、次の実験を参照して説明される。これらの実験において、BET試験法が、ASTM D3663−03に記載されている表面積測定のために用いられた。結晶化時間は、完全な結晶化、又は、結晶化が完了したか若しくは極端に遅いと見えた時点に対するものであった。触媒活性は、1つには、標準的なアルファ活性(Alpha Activity)試験によって求めた。特に断らなければ、「部」は、「重量部」を意味する。
(例1)
16部の水及び1部の45%アルミン酸ナトリウム溶液(22% Al23、19.5% Na2O)を、オートクレーブ反応器に投入した。この溶液を、周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。次いで、3.14部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質、今はSipernat 320Cとして知られ、Evoniks(以前は、Degussa)から入手可能)及び0.02部のMCM−56の種(乾燥ケーキ)を加えて、第1の反応混合物を生成した。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、50rpmで撹拌した。次に、反応器を、50rpmで、151℃まで加熱し、内容物を放置し28時間結晶化させて、結果としての混合物を生成した。結果としての混合物は、MCM−56と、X線回折によって確認して10重量%未満の不純物とを含んでいた。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。フラッシングされた溶媒(「凝縮物」)は、次のバッチのための新鮮な追加のHMIと合わせることによる再循環のために、捕集した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度は、BET表面積によって確認した。この例1の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例1.1)
16部の水、1部の45%アルミン酸ナトリウム溶液(22% Al23、19.5% Na2O)、3.13部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)、0.02部のMCM−56の種、及び0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を、オートクレーブ反応器に投入した。反応器を密封し、加圧試験をした。得られる溶液を、周囲温度で48時間未満、250rpmで撹拌した。次に、オートクレーブを、250pmで、151℃まで加熱し、内容物を放置して72時間反応させた。その時点で、X線回折により、生成物がアモルファスであることを確認した。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の欠如は、BET表面積によって確認した。この例1.1の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例1.2)
16部の水、1部の45%アルミン酸ナトリウム溶液(22% Al23、19.5% Na2O)、3.14部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)、及び0.02部のMCM−56の種(乾燥ケーキ)を、オートクレーブ反応器に投入して、第1の反応混合物を生成し、次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。反応器を密封し、加圧試験をした。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、250rpmで撹拌した。反応器を、250pmで、151℃まで加熱し、内容物を放置して72時間結晶化させて、結果としての混合物を生成した。結果としての混合物は、MCM−56と、X線回折によって確認して10重量%未満の不純物とを含んでいた。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。いくつかの結晶について、結晶化の程度を、BET表面積によって確認した。この例1.2の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例2)
16部の水、及び1部の45%アルミン酸ナトリウム溶液(22% Al23、19.5% Na2O)を、オートクレーブ反応器に投入した。溶液を、周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。3.14部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)、及び0.02部のMCM−56の種(乾燥ケーキ)を加えて、第1の反応混合物を生成した。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、50rpmで撹拌した。反応器を密封し、50pmで、141.5℃まで加熱し、内容物を放置して36時間、結晶化させて、結果としての混合物を生成した。結果としての混合物は、MCM−56と、X線回折によって確認して10重量%未満の不純物とを含んでいた。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。フラッシングされた溶媒(「凝縮物」)は、次のバッチのための新鮮な追加のHMIと合わせることによる再循環のために、捕集した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度を、BET表面積によって確認した。この例2の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例3)
オートクレーブ反応器において、前のMCM−56の結晶化で反応器内に残された合成後無処理の状態の約0.02部のMCM−56の種に、0.72部の水、及び1部の5%USALCO(アルミン酸ナトリウム溶液(受け取ったままの状態の溶液を、元の22%のAl23及び19.5%のNa2Oから、2.9%のAl23及び1.8%のNa2Oであるように、追加の水により希釈))を加えた。溶液を周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。次いで、0.31部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)を加えて、第1の反応混合物を生成した。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、60rpmで撹拌した。反応器を密封し、60pmで、148.5℃まで加熱し、内容物を放置して36時間結晶化させて、結果としての混合物を生成した。結果としての混合物は、X線回折によって確認して、MCM−56及び10重量%未満の不純物を含んでいた。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。フラッシングされた溶媒(「凝縮物」)は、次のバッチのための新鮮な追加のHMIと合わせることによる再循環のために、捕集した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度を、BET表面積によって確認した。この例3の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例3.1)
オートクレーブ反応器において、0.702部の水に、USALCOから入手できる5%アルミン酸ナトリウム(受け取ったままの状態の溶液を、元の22%のAl23及び19.5%のNa2Oから、2.9%のAl23及び1.8%のNa2Oであるように、追加の水により希釈)を1部、加えた。溶液を、周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。次いで、0.31部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)を加えて、第1の反応混合物を生成したが、種結晶なしであった。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を、反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、60rpmで撹拌した。反応器を密封し、60pmで、148.5℃まで加熱し、内容物を放置して61時間結晶化させた。MCM−56をX線回折によって確認した。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。フラッシングされた溶媒(「凝縮物」)は、次のバッチのための新鮮な追加のHMIと合わせることによる再循環のために、捕集した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度を、BET表面積によって確認した。この例3.1の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例4)
オートクレーブ反応器において、前のMCM−56の結晶化で反応器内に残された合成後無処理の状態の約0.02部のMCM−56の種に、0.72部の水、及び1部の5%USALCO(受け取ったままの状態の溶液を、元の22%のAl23及び19.5%のNa2Oから、2.9%のAl23及び1.8%のNa2Oであるように、追加の水により希釈)を加えた。溶液を周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。次いで、0.32部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)を加えて、第1の反応混合物を生成した。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.17部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、60rpmで撹拌した。反応器を密封し、60pmで、141.5℃まで加熱し、内容物を放置して33時間結晶化させ、その時点で、完全な結晶化に進まない結果としての混合物のために、結晶化を停止した。反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の不十分さは、BET表面積によって確認した。この例4の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例4.1)
1部の5%USALCO(受け取ったままの状態の溶液を、元の22%のAl23及び19.5%のNa2Oから、2.9%のAl23及び1.8%のNa2Oであるように、追加の水により希釈)、及び0.72部の水を、オートクレーブ反応器に投入した。次いで、0.32部のSiO2(Ultrasil−VN3PM−改質)を加えた。反応器を密封し、加圧試験をした。溶液を、周囲温度で1〜24時間、60rpmで撹拌した。次いで、0.17部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を、反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、60rpmで撹拌した。反応器を密封し、60pmで、141.5℃まで加熱し、内容物を放置して69時間結晶化させた。その時点で、MCM−56への結晶化を、X線回折によって確認し、反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度は、BET表面積によって確認した。この例4.1の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
(例5)
16部の水、及び1部の45%アルミン酸ナトリウム溶液(22% Al23、19.5% Na2O)を、オートクレーブ反応器に投入した。溶液を、周囲温度で1〜24時間、250rpmで撹拌した。次いで、3.43部のSiO2(Ultrasil−VN3PM)を反応器に加えた。反応器を密封し、加圧試験をした。次いで、0.53部のヘキサメチレンイミン(HMI、100%有機物)を反応器に投入して、第2の反応混合物を生成した。第2の反応混合物を、周囲温度で48時間未満、60rpmで撹拌した。反応器を密封し、60pmで、148.5℃まで加熱し、内容物を放置して56時間結晶化させた。その時点で、MCM−56への結晶化を、X線回折によって確認し、反応器を127℃まで冷却し、有機物を、HMI/水の共沸混合物により除去した、すなわち、捕集容器に「フラッシング」した。反応器を冷却し、生成物を外に出した。結晶化の程度は、BET表面積によって確認した。この例5の配合の詳細及び結果は、下の表4及び5に報告されている。
Figure 0006015977
Figure 0006015977
例1.1から、第2の反応混合物を生成するために必要とされるMCM−56種結晶のない第1の反応混合物は、より大きな剪断及び同じ温度でさえも、例1での結晶化時間の2.5倍の時間で、結晶化しなかったことが認められる。例1.2は、第1の反応混合物が種を含むということを除いて、例1.1を繰り返すと、結晶性MCM−56が得られることを示す。例3は、第1の反応混合物での種の添加の順番は、結果に不利な影響を及ぼさないこと、及びMCM−56の種は、合成後無処理であってよいことを示す。例3との比較で例3.1は、本発明の方法で必要とされる第1の反応混合物を生成しなければ、結晶化が著しく遅いことを実証する。例4との比較で例4.1は、本発明の方法で必要とされる第1又は第2の反応混合物を生成しなければ、結晶化が著しく遅いことを実証する。
(例6)
本発明の改善された方法によって製造されるMCM−56を含む触媒を配合するために、例1から回収されたMCM−56生成物の60部(100%固体ベース)を、40部(100%固体ベース)のUOP Versal 300(商標)擬ベーマイトアルミナと組み合わせた。組み合わせた乾燥粉末を、実験室規模のLancaster Mullerに入れ、30分間混合した。押出可能なペーストを生成するように、十分な水を混合の間に添加した。押出可能なペーストを、2インチの実験室用Bonnot押出機を用い、1/20インチの4葉型(quadrulobe)押出物に成形した。押出物は、121℃のオーブン内で、一晩乾燥した。乾燥した押出物を、1分当たり2.4℃の速度で、538℃まで加熱し、窒素流の下で、3時間保った。次いで、押出物を、周囲温度まで冷却し、飽和空気で、一晩加湿した。加湿した押出物を、1グラムの触媒当たり、5ミリリットルの1N硝酸アンモニウムにより、1時間、交換した。硝酸アンモニウム交換を、新鮮な硝酸アンモニウムで繰り返した。次いで、アンモニウム交換した押出物を、1体積の押出物当たり、5体積の脱イオン水で洗って、残留硝酸塩を除去した。洗った押出物を、121℃のオーブン内で、一晩乾燥した。次に、押出物を、窒素/空気混合物中で、次の条件で焼成した。押出物を、周囲温度から426℃まで、1%O2/99%N2混合物中、1時間当たり28℃の加熱速度で、昇温し、426℃に3時間保った。次いで、1時間当たり28℃の速度で、温度を482℃まで上げ、482℃でさらに3時間保った。482℃で、O2を、段階的に、7.6%O2まで増やした。押出物を、482℃で、7.6%O2/92.4%N2の流れに、さらに3時間保った。次に、温度を、1時間当たり28℃の速度で、534℃まで上げた。O2のパーセンテージを、徐々に、12.6%O2まで増やし、押出物を、534℃で、12.6%O2中に12時間保った。次いで、押出物を、室温まで冷却した。
この例6において製造された、MCM−56を含む触媒を、BET表面積、一般に知られている方法により誘導結合プラズマ(ICP)によって求められるナトリウム濃度を測定することによって特徴付けた。アルファ活性(ヘキサンクラッキング)を、米国特許第3,354,078号に記載されているようにして求めた。
(例7、8及び9)
さらなる3つの触媒を、例6におけるように配合したが、但し、1つは、60重量%のMCM−56及び40重量%のアルミナを含み(例7)、別の1つは、80重量%のMCM−56及び20重量%のアルミナを含み(例8)、別の1つは、20重量%のMCM−56及び80重量%のアルミナを含んでいた(例9)。これらの3つの例において製造された、MCM−56を含む触媒は、BET表面積、ICPにより求められるナトリウム濃度、及び特許文献で一般に知られているアルファ試験活性(ヘキサンクラッキング)を測定することによって特徴付けた。
(例10)
例6、7、8及び9の触媒をさらに試験するために、0.5グラムの押出物触媒を、12グラムの石英チップと共に、ワイヤメッシュスクリーンのバスケットに投入した。バスケット及び内容物を、236℃のオーブン内で、一晩(約16時間)乾燥した。次いで、バスケットを300ccのParrオートクレーブに投入した。オートクレーブを密閉し、窒素流により空気のないようにパージした。オートクレーブを159℃まで加熱し、100sccmの窒素で2時間パージした。オートクレーブの撹拌機を500rpmに設定した。次に、156.1グラムのベンゼンをオートクレーブに移し、500rpm撹拌速度で、1時間、温度を125℃に設定した。1時間後、75ccのHoke移送容器を用い、28.1グラムのプロピレンをオートクレーブに移した。一定のヘッド圧力を、窒素ブランケットを用い、オートクレーブで維持した。液体生成物試料を、30、60、90、120及び180分で採取した。液体試料は、Agilent 5890 GCで分析した。GCのデータは、二次反応速度モデルにフィッティングした。3時間の反応時間(time−on−stream)でのジイソプロピルベンゼン(DiPB)とクメン、及びトリイソプロピルベンゼン(TriPB)とクメンの比と共に、ベンゼン及びプロピレンの変換の二次反応速度定数を計算した。これは各触媒で繰り返された。
表6は、上の例6,7、8及び9の触媒組成物の物理的及び触媒特性を要約する。
Figure 0006015977
本明細書において引用した全ての特許、特許出願、試験手順、優先権書類、論文、刊行物、マニュアル、及び他の文献は、このような開示が、本発明に矛盾しない範囲で、このような組み込みが許される全ての法域で、参照により全体として組み込まれる。
数値の複数の下限及び数値の複数の上限が、本明細書において列挙されている場合、いずれかの下限からいずれかの上限までの範囲が、想定されている。
本発明の例示的実施形態が詳細に説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な他の変更が、当業者には明らかであり、当業者によって容易に成され得ることが理解されるであろう。したがって、本明細書に添付される特許請求の範囲は、本明細書に記載された例及び説明に限定されることが意図されているのではなく、特許請求の範囲は、本発明に関係する当業者によって、それらの等価物と見なされ得る全ての特徴を含めて、本発明に存する全ての特徴及び特許性のある新規性を包含すると解釈されることが意図されている。
次に、本発明の好ましい態様を示す。
1. a)アルカリ金属又はアルカリ土類金属(M)陽イオン、3価の元素Xの酸化物、4価の元素Yの酸化物の供給源、ゼオライト種結晶、及び水を含む第1の反応混合物を調製するステップであって、前記第1の反応混合物が、次の範囲:
YO 2 /X 2 3 =5〜35;
2 O/YO 2 =10〜70;
OH - /YO 2 =0.05〜0.20;
M/YO 2 =0.05〜3.0
内の酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、前記第1の反応混合物の重量に対して、0.05重量%以上〜5重量%以下の量で含む、ステップ;
b)ステップa)の反応混合物に、構造規定剤Rを加えて、前記構造規定剤Rを、モル比で、次の範囲:R/YO 2 =0.08〜0.3内で含む第2の反応混合物を生成するステップ;
c)ステップb)の前記第2の反応混合物を、約90℃〜約175℃の温度、及び90時間未満の時間の条件下で結晶化させて、MCM−56材料の結晶と、X線回折によって確認して、前記第2の反応混合物における前記MCM−56結晶の全重量に対して、10重量%未満の非MCM−56不純物結晶とを含む、結果としての混合物を生成するステップ;及び
d)前記MCM−56材料の前記結晶の少なくとも一部を、ステップc)の前記結果としての混合物から分離し、回収するステップ
を含み、前記MCM−56材料の前記結晶が、表1に示されるX線回折パターンを有する、
合成多孔質結晶性MCM−56材料の製造方法。
Figure 0006015977
2. 前記第1の反応混合物における前記ゼオライト種結晶の前記量が、第1の反応混合物の重量に対して、0.10重量%以上〜3重量%以下、又は0.50重量%以上〜3重量%以下である、上記1に記載の方法。
3. 前記構造規定剤Rが、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、ヘキサメチレンイミン(HMI)、ヘプタメチレンイミン、ホモピペラジン、及びこれらの組合せからなる群から選択される、上記1又は2のいずれかに記載の方法。
4. 前記構造規定剤Rが、ヘキサメチレンイミン(HMI)を含み、Xがアルミニウムを含み、Yがケイ素を含む、上記1から3までのいずれか1項に記載の方法。
5. ステップc)の前記結果としての混合物が、X線回折によって確認して、前記第2の反応混合物における前記MCM−56結晶の全重量に対して、約5重量%以下の非MCM−56不純物結晶を含む、上記1から4までのいずれか1項に記載の方法。
6. 前記第1の反応混合物が、次の範囲:
YO 2 /X 2 3 =15〜20;
2 O/YO 2 =15〜20;
OH - /YO 2 =0.1〜0.15;
M/YO 2 =0.11〜0.15
内の酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、前記第1の反応混合物の重量に対して、1重量%以上〜3重量%以下の量で含み;
ステップb)が、前記第1の反応混合物に前記構造規定剤Rとして(HMI)を加えて、モル比でHMI/YO 2 =0.1〜0.2の範囲内のHMIを含む第2の反応混合物を生成することを含む、
上記1から5までのいずれか1項に記載の方法。
7. 結晶化ステップc)の前記条件が、前記第2の反応混合物を、40時間未満結晶化させることを含む、上記1から6までのいずれか1項に記載の方法。
8. 結晶化ステップc)の前記条件が、約20〜約75時間にわたる約125℃〜約175℃の温度を含む、上記1から7までのいずれか1項に記載の方法。
9. ステップb)の前記第2の反応混合物が、前記第2の反応混合物の重量に対して、30重量%未満の固体含有量を有する、上記1から8までのいずれか1項に記載の方法。
10. 前記ゼオライト種結晶が、MCM−22族材料のX線回折パターンを示す、上記1から9までのいずれか1項に記載の方法。
11. 前記ゼオライト種結晶が、表1に記載された、前記MCM−56結晶の前記X線回折パターンを示す、上記1から10までのいずれか1項に記載の方法。
12. ステップb)の前記第2の反応混合物が、結晶化ステップc)の前に、約0.5〜約48時間、約25〜約75℃の温度でエージングされる、上記1から11までのいずれか1項に記載の方法。
13. ステップd)によるMCM−56の前記結晶が、約370℃〜約925℃の温度で、1分〜約20時間の時間、加熱することによって熱処理されて、焼成MCM−56結晶を生成し、
前記焼成MCM−56結晶が、表2に示されるX線回折パターンを有する、
上記1から12までのいずれか1項に記載の方法。
Figure 0006015977
14. 前記非MCM−56不純物結晶が、MCM−22、MCM−49、ITQ−1、ITQ−2、PSH−3、SSZ−25、ERB−1、UZM−8及びUZM−8HS、並びにこれらの混合物からなる群から選択される非MCM−56材料から選択される、上記1から13までのいずれか1項に記載の方法。
15. 前記非MCM−56不純物結晶が、フェリエライト、ケニアイト及びこれらの混合物からなる群から選択される、上記1から14までのいずれか1項に記載の方法。
16. 上記1に記載のステップd)によるMCM−56の前記結晶を含む触媒組成物。
17. 上記13に記載の前記熱処理焼成MCM−56結晶を含む触媒組成物。
18. 約370℃〜約925℃の温度で、1分〜約20時間の時間、加熱することによって熱処理され、クレー、シリカ、金属酸化物及びこれらの混合物からなる群から選択されるバインダーをさらに含む、上記16に記載の触媒組成物。
19. クレー、シリカ、金属酸化物及びこれらの混合物からなる群から選択されるバインダーをさらに含む、上記16から18までのいずれか1項に記載の触媒組成物。
20. 炭化水素化合物を含む供給原料を変換生成物に変換するための方法であって、前記供給原料を炭化水素化合物変換条件で上記16に記載の前記触媒組成物に接触させることを含む、方法。
21. 前記供給原料がオレフィンを含み、前記変換生成物がオリゴマー化オレフィンを含み、前記炭化水素化合物変換条件が、約0℃〜約1000℃の温度、約0.1〜約1000気圧の圧力、及び約0.01〜500hr -1 のフィード毎時重量空間速度(WHSV)を含む、上記20に記載の方法。
22. 前記供給原料がアルキル化できる芳香族化合物と、オレフィン、アルコール、アルデヒド、ハロゲン化アルキル及びこれらの組合せからなる群から選択されるアルキル化剤とを含み、前記炭化水素化合物変換条件が、約0℃〜約500℃の温度、約0.2〜約250気圧の圧力、約0.1:1〜約50:1のアルキル化できる芳香族化合物とアルキル化剤とのモル比、及び約0.01〜500hr -1 の前記アルキル化剤に基づくフィード毎時重量空間速度(WHSV)を含む、上記20に記載の方法。
23. 前記アルキル化できる芳香族化合物が、ベンゼンであり、前記アルキル化剤が、エチレン、プロピレン及びこれらの組合せからなる群から選択されるオレフィンである、上記22に記載の方法。
24. 前記オレフィンがエチレンであり、前記変換生成物がエチルベンゼンを含み、前記炭化水素化合物変換条件が、約150℃〜約300℃の温度、約20〜約55気圧の圧力、約0.1〜約20hr -1 の前記エチレンアルキル化剤に基づく毎時重量空間速度(WHSV)、及びモルで約0.5:1〜約100:1の、アルキル化反応器におけるベンゼンとエチレンの比を含む、上記21に記載の方法。
25. 前記オレフィンがプロピレンであり、前記変換生成物がクメンを含み、前記炭化水素化合物変換条件が、約250℃までの温度、約250気圧以下の圧力、約0.1hr -1 〜約250hr -1 のプロピレンアルキル化剤に基づく毎時重量空間速度(WHSV)、及びモルで約0.5:1〜約100:1の、アルキル化反応器におけるベンゼンとプロピレンの比を含む、上記21に記載の方法。

Claims (12)

  1. a)アルカリ金属又はアルカリ土類金属(M)陽イオンの供給源、3価の元素Xの酸化物、4価の元素Yの酸化物、ゼオライト種結晶、及び水を含む第1の反応混合物を調製するステップであって、前記第1の反応混合物が、次の範囲:
    YO2/X23=5〜35;
    2O/YO2=10〜70;
    OH-/YO2=0.05〜0.20;
    M/YO2=0.05〜3.0
    内の酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、前記第1の反応混合物の重量に対して、0.05重量%以上〜5重量%以下の量で含む、ステップ;
    b)ステップa)の反応混合物に、構造規定剤Rを加えて、前記構造規定剤Rを、モル比で、次の範囲:R/YO2=0.08〜0.3内で含む第2の反応混合物を生成するステップ;
    c)ステップb)の前記第2の反応混合物を、0℃〜75℃の温度、及び90時間未満の時間の条件下で結晶化させて、MCM−56材料の結晶と、X線回折によって確認して、前記第2の反応混合物における前記MCM−56結晶の全重量に対して、10重量%未満の非MCM−56不純物結晶とを含む、結果としての混合物を生成するステップ;及び
    d)前記MCM−56材料の前記結晶の少なくとも一部を、ステップc)の前記結果としての混合物から分離し、回収するステップ
    を含み、前記MCM−56材料の前記結晶が、表1に示されるX線回折パターンを有する、
    合成多孔質結晶性MCM−56材料の製造方法。
    Figure 0006015977
  2. 前記第1の反応混合物における前記ゼオライト種結晶の前記量が、第1の反応混合物の重量に対して、0.10重量%以上〜3重量%以下ある、請求項1に記載の方法。
  3. 前記構造規定剤Rが、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、ヘキサメチレンイミン(HMI)、ヘプタメチレンイミン、ホモピペラジン、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1又は2のいずれかに記載の方法。
  4. 前記構造規定剤Rが、ヘキサメチレンイミン(HMI)を含み、Xがアルミニウムを含み、Yがケイ素を含む、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記第1の反応混合物が、次の範囲:
    YO2/X23=15〜20;
    2O/YO2=15〜20;
    OH-/YO2=0.1〜0.15;
    M/YO2=0.11〜0.15
    内の酸化物のモル比による組成を有し、さらに、前記第1の反応混合物が、ゼオライト種結晶を、前記第1の反応混合物の重量に対して、1重量%以上〜3重量%以下の量で含み;
    ステップb)が、前記第1の反応混合物に前記構造規定剤Rとして(HMI)を加えて、モル比でHMI/YO2=0.1〜0.2の範囲内のHMIを含む第2の反応混合物を生成することを含む、
    請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 結晶化ステップc)の前記条件が、前記第2の反応混合物を、40時間未満結晶化させることを含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
  7. 結晶化ステップc)の前記条件が、0〜5時間にわたる25℃〜75℃の温度を含む、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  8. ステップb)の前記第2の反応混合物が、前記第2の反応混合物の重量に対して、30重量%未満の固体含有量を有する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記ゼオライト種結晶が、MCM−22族材料のX線回折パターンを示す、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記ゼオライト種結晶が、表1に記載された、前記MCM−56結晶の前記X線回折パターンを示す、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. ステップb)の前記第2の反応混合物が、結晶化ステップc)の前に、.5〜8時間、5〜5℃の温度でエージングされる、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
  12. ステップd)によるMCM−56の前記結晶が、70℃〜25℃の温度で、1分〜0時間の時間、加熱することによって熱処理されて、焼成MCM−56結晶を生成し、
    前記焼成MCM−56結晶が、表2に示されるX線回折パターンを有する、
    請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
    Figure 0006015977
JP2014530672A 2011-09-16 2012-08-16 改善されたmcm−56製造 Expired - Fee Related JP6015977B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161535632P 2011-09-16 2011-09-16
US61/535,632 2011-09-16
EP11188529 2011-11-10
EP11188529.9 2011-11-10
PCT/US2012/051181 WO2013048636A1 (en) 2011-09-16 2012-08-16 Improved mcm-56 manufacture

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2014531390A JP2014531390A (ja) 2014-11-27
JP2014531390A5 JP2014531390A5 (ja) 2015-10-01
JP6015977B2 true JP6015977B2 (ja) 2016-10-26

Family

ID=47996289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014530672A Expired - Fee Related JP6015977B2 (ja) 2011-09-16 2012-08-16 改善されたmcm−56製造

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9446961B2 (ja)
EP (2) EP2755914B1 (ja)
JP (1) JP6015977B2 (ja)
KR (1) KR101942128B1 (ja)
CN (2) CN103827033B (ja)
BR (1) BR112014005673A2 (ja)
CA (1) CA2846159C (ja)
RU (1) RU2602160C2 (ja)
SG (3) SG2014013999A (ja)
WO (1) WO2013048636A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8816145B2 (en) 2007-06-21 2014-08-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Liquid phase alkylation process
TWI483775B (zh) * 2011-09-16 2015-05-11 Exxonmobil Chem Patents Inc 經改善之mcm-56製法
SG11201603370VA (en) * 2014-01-27 2016-05-30 Exxonmobil Chem Patents Inc Synthesis of molecular sieves having mww framework structure
CN106517231B (zh) * 2015-09-15 2018-11-20 中国石油化工股份有限公司 Mcm-56分子筛的合成方法
US11208365B2 (en) 2016-12-20 2021-12-28 Uop Llc Processes and apparatuses for methylation of aromatics in an aromatics complex
US11130719B2 (en) 2017-12-05 2021-09-28 Uop Llc Processes and apparatuses for methylation of aromatics in an aromatics complex
US11130720B2 (en) 2018-03-23 2021-09-28 Uop Llc Processes for methylation of aromatics in an aromatics complex
CN108862312A (zh) * 2018-08-08 2018-11-23 广西师范大学 一种合成低硅铝比mcm-56分子筛的方法
EP4182078A1 (en) 2020-07-16 2023-05-24 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Method of synthesizing a molecular sieve of mww framework type
JP2024509153A (ja) 2021-03-03 2024-02-29 エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド Mww骨格型の分子ふるいを合成する方法
CN114229866A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 华南理工大学 一种合成介孔mcm-56沸石分子筛的方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6503410A (ja) 1963-02-21 1965-09-20
US3308069A (en) 1964-05-01 1967-03-07 Mobil Oil Corp Catalytic composition of a crystalline zeolite
US3354078A (en) 1965-02-04 1967-11-21 Mobil Oil Corp Catalytic conversion with a crystalline aluminosilicate activated with a metallic halide
US3766093A (en) 1972-01-07 1973-10-16 Mobil Oil Corp Treatment of organic cationcontaining zeolites
US3751504A (en) 1972-05-12 1973-08-07 Mobil Oil Corp Vapor-phase alkylation in presence of crystalline aluminosilicate catalyst with separate transalkylation
US3894104A (en) 1973-08-09 1975-07-08 Mobil Oil Corp Aromatization of hetero-atom substituted hydrocarbons
US4016218A (en) 1975-05-29 1977-04-05 Mobil Oil Corporation Alkylation in presence of thermally modified crystalline aluminosilicate catalyst
DE3117135A1 (de) 1981-04-30 1982-11-18 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Kristallines alumosilicat, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung zur katalytischen umwandlung von methanol und/oder dimethylether in kohlenwasserstoffe
US4415438A (en) 1981-11-24 1983-11-15 Dean Robert R Method for catalytically converting residual oils
US4547605A (en) 1983-09-28 1985-10-15 Mobil Oil Corporation Catalyst for alkylation of aromatic hydrocarbons
US4826667A (en) 1986-01-29 1989-05-02 Chevron Research Company Zeolite SSZ-25
US4954325A (en) 1986-07-29 1990-09-04 Mobil Oil Corp. Composition of synthetic porous crystalline material, its synthesis and use
IT1205681B (it) 1987-05-26 1989-03-31 Eniricerche Spa Materiale sintetico cristallino poroso contenente ossidi di silicio e boro
US4891458A (en) 1987-12-17 1990-01-02 Innes Robert A Liquid phase alkylation or transalkylation process using zeolite beta
US4992606A (en) 1988-10-06 1991-02-12 Mobil Oil Corp. Process for preparing short chain alkyl aromatic compounds
US5334795A (en) 1990-06-28 1994-08-02 Mobil Oil Corp. Production of ethylbenzene
US5250277A (en) 1991-01-11 1993-10-05 Mobil Oil Corp. Crystalline oxide material
US5236575A (en) * 1991-06-19 1993-08-17 Mobil Oil Corp. Synthetic porous crystalline mcm-49, its synthesis and use
US5827491A (en) * 1993-04-26 1998-10-27 Mobil Oil Corporation Process for preparing the synthetic porous crystalline material MCM-56
US5362697A (en) * 1993-04-26 1994-11-08 Mobil Oil Corp. Synthetic layered MCM-56, its synthesis and use
ES2124154B1 (es) 1995-11-08 1999-12-01 Univ Politecnica De Valencia C Metodo de preparaciion y propiedades cataliticas de un solido microporoso con alta superficie externa.
ES2105982B1 (es) 1995-11-23 1998-07-01 Consejo Superior Investigacion Zeolita itq-1
US5779882A (en) * 1996-07-22 1998-07-14 Mobil Oil Corporation Modified MCM-56, its preparation and use
US6984764B1 (en) 1999-05-04 2006-01-10 Exxonmobil Oil Corporation Alkylaromatics production
US6936744B1 (en) * 2000-07-19 2005-08-30 Exxonmobil Chemical Patents, Inc. Alkylaromatics production
CN1207202C (zh) * 2002-11-13 2005-06-22 中国石油化工股份有限公司 Mcm-56分子筛的合成方法
CN1207201C (zh) 2002-11-13 2005-06-22 中国石油化工股份有限公司 Mcm-56分子筛的制备方法
US6756030B1 (en) 2003-03-21 2004-06-29 Uop Llc Crystalline aluminosilicate zeolitic composition: UZM-8
US7713513B2 (en) 2003-03-21 2010-05-11 Uop Llc High silica zeolites: UZM-8HS
ES2246704B1 (es) 2004-05-28 2007-06-16 Universidad Politecnica De Valencia Zeolita itq-30.
EP1996327A1 (en) * 2006-02-14 2008-12-03 ExxonMobil Chemical Patents Inc. A molecular sieve composition
CN101489677B (zh) 2006-07-28 2012-12-26 埃克森美孚化学专利公司 Mcm-22家族分子筛组合物,其制造方法和用于烃转化的用途
US7790940B2 (en) * 2007-06-21 2010-09-07 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Liquid phase alkylation process

Also Published As

Publication number Publication date
SG2014013999A (en) 2014-05-29
SG10201600693YA (en) 2016-03-30
WO2013048636A1 (en) 2013-04-04
US20140234207A1 (en) 2014-08-21
JP2014531390A (ja) 2014-11-27
CN103827033B (zh) 2016-05-11
SG2014010391A (en) 2014-04-28
CN103827033A (zh) 2014-05-28
EP2755913A1 (en) 2014-07-23
US9446961B2 (en) 2016-09-20
KR101942128B1 (ko) 2019-01-24
RU2602160C2 (ru) 2016-11-10
RU2014111745A (ru) 2015-10-10
BR112014005673A2 (pt) 2017-03-28
CA2846159A1 (en) 2013-04-04
EP2755913B1 (en) 2019-03-06
CN103796953A (zh) 2014-05-14
CA2846159C (en) 2019-07-02
EP2755914A1 (en) 2014-07-23
EP2755914B1 (en) 2018-11-21
KR20140069160A (ko) 2014-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6015977B2 (ja) 改善されたmcm−56製造
US10940467B2 (en) Synthesis of molecular sieves having MWW framework structure
US8703635B2 (en) Catalyst composition and its use thereof in aromatics alkylation
JP2010513019A (ja) 触媒組成物とその製造方法、およびこの触媒を用いた芳香族のアルキル化方法
KR101254411B1 (ko) Emm-12를 이용하여 알킬방향족을 제조하는 방법
US9169173B2 (en) Liquid phase alkylation process
JP2010513020A (ja) 触媒組成物とその製造方法、およびこの触媒を用いた炭化水素の転換方法
TWI483775B (zh) 經改善之mcm-56製法
KR101701578B1 (ko) 개선된 액체상 알킬화 방법
CN107459439B (zh) 改进的液相烷基化方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150812

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160913

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6015977

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees