JP6418611B2 - Mww骨格構造を有するホウ素含有ゼオライト材料の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びNWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液をろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程、を含むことを特徴とする製造方法に関する。
工程(a)において、BMWWは合成用混合物から水熱的に結晶化される。工程(a)において、BMWW前駆体はホウ素に加えて、ホウ素、ケイ素及び酸素、チタン等の他の原子を含んで製造され、このため、合成用混合物はチタン等の他の元素源を含んでも良いことが一般に考えられる一方、BMWW前駆体はホウ素、ケイ素及び酸素以外の元素を実質的に含まないことが好ましい。
本発明の工程(b)では、BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液のpHは、6〜9の範囲の値に調整される。BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液のpHは、6.5〜8.5の範囲の値、好ましくは7〜8に調整されることが好ましい。
このpHは、BMWW前駆体含有母液に少なくとも1種の酸を添加することにより調整される。pHを上記値に調整するとの条件で、一般に、少なくとも1種の酸及び少なくとも1種の塩基をBMWW前駆体含有母液に添加することが考えられ得る。少なくとも1種の酸を適当量添加することが好ましい。少なくとも1種の酸、又は少なくとも1種の酸及び少なくとも1種の塩基を添加している間、少なくとも部分的に母液を適当に撹拌することが好ましい。
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加し、その添加が好ましくは少なくとも部分的に撹拌下に行われる工程
を含む方法により調整されることを特徴とする方法に関するものである。
(ii)工程(i)に従い酸が添加された母液を撹拌する工程を含み、且つ工程(ii)の間には母液に酸を添加しないことを特徴とする方法に関するものである。
工程(c)において、BMWW前駆体が、工程(b)で得られたpH−調整母液からろ過装置のろ過により分離される。
工程(d)
好ましくは工程(c)でろ過により分離されたBMWW、より好ましくは工程(c)で得られるろ過ケーキは、本発明の工程(d)において洗浄される。
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体、好ましくは工程(c)で得られたろ過ケーキ、を洗浄し、洗浄が好ましくは洗浄剤として水を用いて行われる工程を含むことを特徴とする方法に関するものでもある。
分離された好ましい洗浄BMWW前駆体、好ましくはBMWW前駆体を含む好ましく洗浄されたろ過ケーキは、任意に、さらなる工程(e)で乾燥される。
(e)工程(c)で、好ましくは工程(d)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度、好ましくは20〜50℃の範囲の温度、より好ましくは20〜40℃の範囲の温度、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度にて乾燥させ、乾燥が好ましくはBMWW前駆体をガス流に、好ましくは窒素流に曝すことにより行われる工程
を含むことを特徴とする方法に関するものでもある。
懸濁液は、工程(c)、好ましくは工程(d)で得られ、任意で工程(e)で乾燥された材料から製造されることがより好ましい。材料が懸濁される液体は水を含むことが好ましい。より好ましくは、液体は水、好ましくは脱イオン水である。特に好ましくは、この懸濁液は、次いで急速乾燥(例えば、噴霧乾燥又噴霧造粒、好ましくは噴霧乾燥)に付される。こうして製造された懸濁液の固体含有量に関し、続く急速乾燥が行うことができる限り、特段の限定はない。工程(c)、好ましくは工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含む工程(f)で製造される懸濁液は、1〜40質量%の範囲、好ましくは5〜30質量%の範囲、より好ましくは10〜20質量%の範囲、より好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有することが好ましい。
(f)工程(c)、好ましくは工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲、好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧し、噴霧粉末を得る工程;
を含むことを特徴とする方法に関するものである。
好ましくは工程(g)で得られる噴霧粉末それ自体を、例えば触媒、吸着剤又は充填剤等の製造用前駆体として、使用することが一般に可能であるが、噴霧粉末を工程(h)においてか焼に付すことが好ましい。
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、より好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間の範囲の期間か焼し、BMWW含有噴霧粉末を得る工程、を含むことを特徴とする方法に関するものである。
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間の範囲の期間か焼し、少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程を含むことを特徴とする方法に関するものである。
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びNWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程で、工程(b)におけるpHが、
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加し、その添加が好ましくは少なくとも部分的に撹拌下に行われる工程
(ii)任意に、工程(i)に従い酸が添加された母液を撹拌する工程で、この工程(ii)の間には母液に酸を添加しない工程
を含む方法により調整される工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液をろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程;
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体、好ましくは工程(c)で得られたろ過ケーキ、を洗浄し、洗浄が好ましくは洗浄剤として水を用いて行われる工程;
(e)工程(c)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度、好ましくは20〜50℃の範囲の温度、より好ましくは20〜40℃の範囲の温度、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度にて乾燥させ、乾燥が好ましくはBMWW前駆体をガス流に、好ましくは窒素流に曝すことにより行われる工程;
(f)工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲、好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧し、噴霧粉末を得る工程;
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間か焼し、少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程
を含む方法に関するものである。
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びNWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程で、工程(b)におけるpHが、
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加し、その添加が好ましくは少なくとも部分的に撹拌下に行われる工程
(ii)任意に、工程(i)に従い酸が添加された母液を撹拌する工程で、この工程(ii)の間には母液に酸を添加しない工程
を含む方法により調整される工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液からろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程;
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体、好ましくは工程(c)で得られたろ過ケーキ、を洗浄し、洗浄が好ましくは洗浄剤として水を用いて行われる工程;
(e)工程(c)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度、好ましくは20〜50℃の範囲の温度、より好ましくは20〜40℃の範囲の温度、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度にて乾燥させ、乾燥が好ましくはBMWW前駆体をガス流に、好ましくは窒素流に曝すことにより行われる工程;
(f)工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲、好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧し、噴霧粉末を得る工程;
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間か焼し、少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程
を含む製造方法により得ることができるか、又は得られる、骨格構造MWWを含む、アルミニウム非含有ホウ素含有ゼオライト材料(BMWW)に関するものである。
工程(h)で得られる噴霧粉末に含まれるBMWWの結晶化度は、好ましくは少なくとも(75±5)%、より好ましくは少なくとも(80±5)%であり、この後の参考例1に記載のXRDにより決定される。
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びNWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程で、且つ工程(b)におけるpHが、
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加し、その添加が好ましくは少なくとも部分的に撹拌下に行われる工程
(ii)任意に、工程(i)に従い酸が添加された母液を撹拌する工程で、この工程(ii)の間には母液に酸を添加しない工程
を含む方法により調整される工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液からろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程;
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体、好ましくは工程(c)で得られたろ過ケーキ、を洗浄し、洗浄が好ましくは洗浄剤として水を用いて行われる工程;
(e)工程(c)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度、好ましくは20〜50℃の範囲の温度、より好ましくは20〜40℃の範囲の温度、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度にて乾燥させ、乾燥が好ましくはBMWW前駆体をガス流に、好ましくは窒素流に曝すことにより行われる工程;
(f)工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲、好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧し、噴霧粉末を得る工程;
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間か焼し、少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程
を含む製造方法により得ることができるか、又は得られ、
工程(h)で得られる噴霧粉末に含まれる総有機炭素含有量が、好ましくは0.3質量%以下、より好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下であり、工程(h)で得られる噴霧粉末の粒度分布が、マイクロメートルで、好ましくは少なくとも2、より好ましくは2〜10の範囲のDv10値によって、マイクロメートルで、好ましくは少なくとも5、より好ましくは5〜20の範囲のDv50値によって、マイクロメートルで、好ましくは少なくとも15、より好ましくは15〜30の範囲のDv90によって、特徴づけられている当該BMWWに関するものである。
本発明のBMWW及び本発明に従う方法により得ることができるか、或いは得られるBMWWは、考えられ得る全ての目的に使用することができ、例えば、触媒、触媒担体、吸着剤、吸収剤、フィラー、分子ふるい、又はその製造の前駆体として使用することができる。
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びNWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液からろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程;
を含むことを特徴とする製造方法。
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加し、その添加が好ましくは少なくとも部分的に撹拌下に行われる工程
を含む方法により調整される態様1〜10のいずれかに記載の製造方法。
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体、好ましくは工程(c)で得られたろ過ケーキ、を洗浄し、洗浄が好ましくは洗浄剤として水を用いて行われる工程を含む態様1〜19のいずれかに記載の製造方法。
(e)工程(c)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度、好ましくは20〜50℃の範囲の温度、より好ましくは20〜40℃の範囲の温度、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度にて乾燥させ、乾燥が好ましくはBMWW前駆体をガス流に、好ましくは窒素流に曝すことにより行われる工程を含む態様1〜22のいずれかに記載の製造方法。
(f)工程(c)、好ましくは工程(d)、任意に工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲、好ましくは12〜18質量%の範囲、より好ましくは14〜16質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧し、噴霧粉末を得る工程;
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末をか焼し、好ましくは500〜700℃の範囲の温度、好ましくは550〜675℃の範囲の温度、より好ましくは600〜650℃の範囲の温度で、0.1〜24時間、好ましくは1〜24時間、より好ましくは2〜18時間、より好ましくは4〜12時間か焼し、少なくとも99質量%、より好ましくは少なくとも99.5質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程
を含む態様1〜24のいずれか1項に記載の製造方法。
少なくとも99質量%の噴霧粉末がBMWWからなり、
BMWWが、
ホウ素元素として計算され、BMWWの総量に対して、1.0〜2.2質量%の範囲のホウ素含有量を有し、
ケイ素元素として計算され、BMWWの総量に対して、少なくとも37質量%のケイ素含有量を有し、
XRDにより決定され、少なくとも(80±5)%の結晶化度を有し、そして
DIN66131に従い決定され、少なくとも300m2/gのBET比表面積を有することを特徴とするBMWW。
当該懸濁液が、10〜100mPa・s/m2の範囲、好ましくは10〜50mPa・s/m2の範囲、より好ましくは15〜45mPa・s/m2の範囲、より好ましくは20〜40mPa・s/m2の範囲のろ過抵抗を有することを特徴とする水性懸濁液。
当該ろ過ケーキが、5〜200mPa・s/m2の範囲、好ましくは5〜150mPa・s/m2の範囲、より好ましくは10〜50mPa・s/m2の範囲、より好ましくは15〜45mPa・s/m2の範囲、より好ましくは20〜40mPa・s/m2の範囲の洗浄抵抗を有することを特徴とするろ過ケーキ。
本発明のゼオライト材料の粒径及び結晶化度をXRD分析により決定した。データは、Cu−X−線源及びエネルギー分散点検出器を有する標準ブラッグ−ブレンタノ(Bragg-Brentano)回折計を用いて集めた。2°〜70°(2θ)の角度範囲が、0.02°のステップサイズでスキャンされ、一方、可変分散スリットは20mmの一定照射試料長に設定された。その後、データはTOPAS V4ソフトウェアを用いて分析した。鋭い回折ピークを、次の出発パラメータ:空間群P6/mmmにおけるa=14.4Å及びc=25.2Åを有する単位格子(unit cell)を含むポウリー・フィット(Pawley fit)を用いてモデル化した。これらはデータに合うように改良された。独立ピークは次の位置:8.4°、22.4°、28.2°及び43°で挿入された。これらは非晶質含有量を記すために使用された。結晶含有量は、総散乱強度に対する結晶信号の強度を表現している。リニアバックグラウンド、ローレンツ(Lorentz)及び偏光補正、格子パラメータ、空間群及び結晶サイズもモデルに含まれた。
11.5gの懸濁液(母液、pH未調整)を100mlの脱イオン水に懸濁させ、撹拌し、次いで6mlの得られた懸濁液を830mlの脱イオン水と混合した;或いは20.4gの懸濁液(母液、pH調整済み)を100mlの脱イオン水に懸濁させ、撹拌し、次いで8mlの得られた懸濁液を830mlの脱イオン水と混合した。これらの懸濁液は、下記のパラメータを用いて下記の装置で測定した。
測定範囲:0.020〜2000μm
分散モジュール:Hydro 2000G (A)
分析モデル:ユニバーサル
エミュレーション:オフ
参考例3:懸濁液のろ過抵抗及びろ過ケーキの洗浄抵抗の決定
与えられた懸濁液のろ過抵抗R(F)を下記の式に従い決定した:
R(F) = [2 * t(end) * A * delta p] / [V(F,end) * H(end)]
上式において、
t(end) = ろ過の終点(秒)(ろ過装置における流体レベルがろ過ケーキと同じ高さを持つ場合に、ろ過の開始からの時間として定義)
A = ろ過面積(m2)
delta p = ろ過圧力(Pa)(ろ過ケーキ上の圧力差)
V(F,end) = t(end)のろ過物の容量(m3)
H(end) = t(end)でのろ過ケーキの高さ(m)
である。
R(W) = [t(end) * A * delta p] / [V(F,end) * H(end)]
上式において、
t(end) = 洗浄の終点(秒)(ろ過装置における洗浄剤の流体レベルがろ過ケーキと同じ高さを持つ場合に、洗浄の開始からの時間として定義)
A = ろ過面積(m2)
delta p = ろ過圧力(Pa)(ろ過ケーキ上の圧力差)
V(F,end) = t(end)のろ過物の容量(m3)
H(end) = t(end)でのろ過ケーキの高さ(m)
である。
1.0gの評価すべき材料を100gの脱イオン水に懸濁させ、1時間撹拌した。得られた懸濁液は、下記のパラメータで下記の装置において測定した。
焦点幅:300RF mm
ビーム長:10.00 mm
モジュール:MS17
シャドーイング:16.9%
分散モデル:3$$D
分析モデル:多分散
補正:オフ
a)水熱合成
15.78kgの脱イオン水を容器に導入した。100rpm(回/分)で撹拌しながら、9.08kgのピペリジンを添加し、そして5.41kgのホウ酸を懸濁液に添加した。得られた溶液に、13.07kgのLudoxR AS−40を加え、得られた混合物を100rpmで1時間撹拌した。
工程a)で得られた5L(リットル)の懸濁液に、5Lの10質量%HNO3水溶液を100rpm(回/分)で撹拌しながら10分以内で添加した。添加は40℃の懸濁液温度で行った。
工程b)で得られたpH調整された母液から、吸引ろ過器を用いるろ過によりB−MWW前駆体を分離した。ろ過材料はSefar TetexR Mono 24−1100−SK 012であった。
上述の分離により得られたろ過ケーキを、スタティックオーブンで120℃10時間乾燥した。
BMWWは、WO03/074422A1の実施例1に記載された第1工程に従い製造した。従って、本発明の比較例1のBMWWは、工程a)で得られた母液のpHを調整することなく、即ち工程b)を行わずに、本発明の実施例1に従い製造された。
BMWWの製造は、水熱合成用混合物に晶結剤を添加した以外、実施例1に記載のように行った。
BMWWは、WO03/074422A1の実施例1に記載された第1工程に従い製造した。従って、本発明の比較例2のBMWWは、工程a)で得られた母液のpHを調整することなく、即ち工程b)を行わずに、本発明の実施例1に従い製造された。
a)水熱合成
480kgの脱イオン水を容器に導入した。70rpm(回/分)で撹拌しながら、166kgのホウ酸を水中に懸濁させた。この懸濁液をさらに3時間撹拌した。次いで、278kgのピペリジンを添加し、混合物をさらに1時間撹拌した。得られた溶液に、400kgのLudoxR AS−40を加え、得られた混合物を70rpmでさらに1時間撹拌した。
工程a)で得られた母液に、1400kgの10質量%HNO3水溶液を50rpm(回/分)で撹拌しながら添加した。添加は40℃の懸濁液温度で行った。
工程b)で得られたpH調整された母液から、様々なタイプの吸引ろ過器(Sefar TetexR Mono 24−1100−SK 012のろ過材料を備えた吸引ろ過器、遠心ろ過器、キャンドルフィルタ)を用いてろ過することによりB−MWW前駆体を分離した。全てのろ過装置において、工程b)で得られたpH調整された母液のろ過抵抗は、前述の参考例3に記載されたように決定され、(30±10)mPa・s/m2であった。
実施例1に従い得られた洗浄ろ過ケーキから、15質量%の固体含有量の懸濁液を作製した。この懸濁液を噴霧塔における噴霧乾燥に、下記の条件で付した:
乾燥ガス、ノズルガス: 工業用窒素
乾燥ガス温度:
噴霧塔温度(入口): 270〜340℃
噴霧塔温度(出口): 150〜167℃
ろ過器温度(入口): 140〜160℃
洗浄機温度(入口): 50〜60℃
洗浄機温度(出口): 34〜36℃
ろ過器の圧力差: 8.3〜10.3mbar
ノズル:
2成分ノズル: サプライヤー、Gerig; size 0
ノズルガス温度: 室温
ノズルガス圧力: 2.5bar
操作モード: 窒素ストレート
使用機器: 1個のノズルを備えた噴霧塔
機器構成: 噴霧塔−ろ過器−洗浄機
ガス流量: 1900kg/h
ろ過材料: NomexR needle−felt 20 m2
フレキシブルチューブポンプによる投与: SP VF 15(サプライヤー:Verder)
噴霧塔は、長さ2650mm、直径1200mmの垂直配置円柱(cylinder)からなり、円柱は底部で円錐形に狭くなっている。円錐の長さは600mmである。円柱のヘッドには、噴霧(atomizing)手段(2成分ノズル)が配置されている。噴霧乾燥材料を、噴霧塔のろ過器の下流で乾燥ガスから分離し、その後乾燥ガスは、洗浄機を通過した。懸濁液は、ノズルの内側開口部を通過し、ノズルガスは開口部を包囲するリング状スリットを通過した。
実施例1の製造と比較例1の製造との比較、及び実施例2の製造と比較例2の製造との比較、それぞれにおいて、BMWW前駆体の水熱結晶化から得られる母液に対する本発明のpH調整により、水熱結晶化のために使用される晶結剤の使用、非使用にかかわらず、ろ過抵抗の顕著な低下(それぞれ、100×1012mPa・s/m2から30×1012mPa・s/m2に及び500×1012mPa・s/m2から100×1012mPa・s/m2に)、及び洗浄抵抗の顕著な低下(それぞれ、2500×1012mPa・s/m2から30×1012mPa・s/m2に及び3300×1012mPa・s/m2から90×1012mPa・s/m2に)が明確に示されている。特に、洗浄抵抗に関しては、格段に大幅な改良が得られた。結果として、水熱結晶化BMWW前駆体を含有する与えられた母液に対して、このような減少が得られることから、ろ過時間及び洗浄時間は、pH調整することにより顕著に低下させることができる。このため、本発明のpH調整は、BMWW前駆体の工業的規模の製造において特に重要である、より簡単に且つより早く製造することを可能にするものである。
Claims (35)
- 骨格構造MWWを含む、アルミニウム非含有ホウ素含有ゼオライト材料(BMWW)を製造する方法であって、下記の工程:
(a)水、ケイ素源、ホウ素源、及びMWW鋳型化合物を含む合成用混合物からBMWW前駆体を水熱合成して、BMWW前駆体を、9を超えるpHを有するその母液中において得る工程;
(b)工程(a)で得られたBMWW前駆体を含む母液のpHを6〜9の範囲に調整する工程;
(c)工程(b)で得られたpH調整母液をろ過装置においてろ過することによりBMWW前駆体を分離する工程;
を含むことを特徴とする製造方法。 - 工程(a)において、合成用混合物の少なくとも95質量%が、水、ケイ素源、ホウ素源、及びMWW鋳型化合物からなる請求項1に記載の製造方法。
- 工程(a)において、ケイ素源が、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ及びこれらの混合物から選択され、ホウ素源が、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素及びこれら2種以上の混合物から選択され、そしてMWW鋳型化合物が、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、N,N,N,N’,N’,N’−ヘキサメチル−1,5−ペンタンジアンモニムイオン、1,4−ビス(N−メチルピロリジニウム)ブタン、オクチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘプチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘキシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウムヒドロキシド及びこれら2種以上の混合物から選択される請求項1又は2に記載の製造方法。
- 工程(a)において、合成用混合物が、ホウ素元素として計算されたホウ素源を、ケイ素元素として計算されたケイ素源に対して、0.4:1〜2.0:1の範囲のモル比で含み、水を、ケイ素元素として計算されたケイ素源に対して、1:1〜30:1の範囲のモル比で含み、そして、MWW鋳型化合物を、ケイ素元素として計算されたケイ素源に対して、0.4:1〜2.0:1の範囲のモル比で含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(a)において、水熱合成が、160℃以上180℃未満の範囲の温度にて、1〜72時間行われる請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(a)において、水熱合成が少なくとも部分的に撹拌下に行われる請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(a)において、合成用混合物がさらに晶結剤を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 合成用混合物がさらに晶結剤を、ケイ素源に対して、0.01:1〜1:1の範囲の質量比で含み、この質量比は、二酸化ケイ素(kg単位で)として計算されるケイ素源に含まれるケイ素に対して晶結剤の量(kg単位で)として計算される請求項7に記載の製造方法。
- 工程(a)で得られる母液のpHが、10を超えている請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(b)において、工程(a)で得られる母液のpHが、6.5〜8.5の範囲に調整される請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- pHが、
(i)BMWW前駆体を含む、工程(a)で得られる母液に酸を添加する工程
を含む方法により調整される請求項1〜10のいずれか1項に記載の製造方法。 - 工程(i)において、添加が、10〜70℃の範囲の母液の温度にて行われる請求項11に記載の製造方法。
- 工程(i)において、酸が、無機酸である請求項11又は12に記載の製造方法。
- 無機酸が、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸及びこれら2種以上の混合物から選択される請求項13に記載の製造方法。
- 前記方法が、さらに、
(ii)工程(i)に従い酸が添加された母液を撹拌する工程を含み、且つ当該工程(ii)の間には母液に酸を添加しない請求項12〜14のいずれか1項に記載の製造方法。 - 工程(ii)において、撹拌が、10〜70℃の範囲の温度にて行われる請求項15に記載の製造方法。
- 工程(b)において、Dv10値、Dv50値及びDv90値のそれぞれで表される母液に含まれる粒子のサイズが、Dv10に関しては少なくとも2%増加し、Dv50に関しては少なくとも2%増加し、そしてDv90に関しては少なくとも5%増加する請求項1〜16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(b)で得られたpH調整された母液が、工程(b)で得られたpH調整された母液の総量に対して、1〜10質量%の範囲の固体含有量を有する請求項1〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(b)で得られたpH調整された母液が、10〜100mPa・s/m2の範囲のろ過抵抗を有する請求項1〜18のいずれか1項に記載の製造方法。
- さらに下記の工程:
(d)工程(c)で得られたBMWW前駆体を洗浄する工程を含む請求項1〜19のいずれか1項に記載の製造方法。 - 工程(d)において、工程(c)で得られたろ過ケーキが、5〜200mPa・s/m2の範囲の洗浄抵抗を有する請求項20に記載の製造方法。
- 洗浄が、ろ過物の電導度が300ミクロジーメンス/cm以下になるまで行われる請求項20又は21に記載の製造方法。
- さらに下記の工程:
(e)工程(c)または(d)で得られたBMWWを、10〜200℃の範囲の温度にて乾燥させる工程を含む請求項20に記載の製造方法。 - 工程(c)、又は工程(d)、又は工程(e)で得られたBMWW前駆体の残留水分が、80〜90質量%である請求項23に記載の製造方法。
- さらに下記の工程:
(f)工程(c)、又は工程(d)、又は工程(e)で得られたBMWW前駆体を含み、且つ10〜20質量%の範囲の固体含有量を有する懸濁液を作製する工程;
(g)BMWW前駆体を含む、工程(f)で得られた懸濁液を噴霧乾燥し、噴霧粉末を得る工程;
(h)BMWWを含む、工程(g)で得られた噴霧粉末を0.1〜24時間か焼し、少なくとも99質量%がBMWWからなる噴霧粉末を得る工程
を含む請求項23又は24に記載の製造方法。 - 工程(h)において、か焼が、連続モードで行われる請求項25に記載の製造方法。
- 工程(h)で得られる噴霧粉末に含まれるBMWWの結晶化度が、XRDにより決定され、少なくとも(75±5)%である請求項25又は26に記載の製造方法。
- 工程(h)で得られる噴霧粉末に含まれるBMWWのBET比表面積が、DIN66131に従い決定され、少なくとも300m2/gの範囲である請求項25〜27のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程(h)で得られる噴霧粉末に含まれるBMWWのホウ素含有量が、ホウ素元素として計算され、BMWWの総量に対して、少なくとも1質量%であり、そしてBMWWのケイ素含有量が、ケイ素元素として計算され、BMWWの総量に対して、少なくとも37質量%である請求項25〜28のいずれか1項に記載の製造方法。
- 骨格構造MWWを含む、アルミニウム非含有ホウ素含有ゼオライト材料(BMWW)であって、
BMWWが、
ホウ素元素として計算される、BMWWの総量に対して1.0〜2.2質量%の範囲のホウ素含有量を有し、
ケイ素元素として計算される、BMWWの総量に対して少なくとも37質量%のケイ素含有量を有し、
XRDにより決定される、少なくとも(80±5)%の結晶化度を有し、そして
DIN66131に従い決定される、少なくとも300m2/gのBET比表面積を有することを特徴とするBMWW。 - BET比表面積が、DIN66131に従い決定され、300〜500m2/gの範囲にある請求項30に記載のBMWW。
- 請求項30又は31に記載された、骨格構造MWWを含む、アルミニウム非含有ホウ素含有ゼオライト材料(BMWW)の、触媒としての、触媒担体としての、或いは触媒前駆体としての使用。
- 合成したままのBMWWの前駆体1次晶子及びBMWWの前駆体1次晶子の合成に使用されるMWW鋳型化合物を含む水性懸濁液であって、
当該懸濁液が、10〜100mPa・s/m2の範囲のろ過抵抗を有することを特徴とする水性懸濁液。 - 6〜9の範囲のpHを有する請求項33に記載の水性懸濁液。
- 合成したままのBMWWの前駆体1次晶子及びBMWWの前駆体1次晶子の合成に使用されるMWW鋳型化合物を含むろ過ケーキであって、
当該ろ過ケーキが、5〜200mPa・s/m2の範囲の洗浄抵抗を有することを特徴とするろ過ケーキ。
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