JP7145002B2 - Method for producing zeolite - Google Patents

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Description

本発明は、Al含有量が少なく(SiO/Alモル比が高く)、結晶性が高く、副生成物(例えば、目的のゼオライト以外のゼオライト)が少ないゼオライトの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a zeolite having a low Al content (high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio), high crystallinity, and low by-products (eg, zeolites other than the desired zeolite).

ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩および結晶性メタロケイ酸塩の総称である。ベータ型ゼオライトは、Si及びAlを含む結晶性アルミノケイ酸塩の1種であって、酸素12員環の細孔を含む3次元の細孔構造を有している。このような特徴的な細孔構造を有するベータ型ゼオライトは、種々の分野で幅広く使用されている。例えば、水素化脱ろう用、クメン合成用、窒素酸化物の浄化用触媒として使用されている。 Zeolite is a generic term for crystalline aluminosilicates and crystalline metallosilicates. Beta zeolite is a type of crystalline aluminosilicate containing Si and Al, and has a three-dimensional pore structure containing pores of 12-membered oxygen rings. Beta zeolite having such a characteristic pore structure is widely used in various fields. For example, it is used as a catalyst for hydrodewaxing, synthesis of cumene, and purification of nitrogen oxides.

ベータ型ゼオライトの製造方法は、有機構造規定剤(テンプレートまたはOSDAともいう)を用いる製造方法と、これを用いない製造方法に大別することができる。OSDAを用いる方法は、OSDAが高価であり、また、ベータ型ゼオライトを合成する際に有機物を含む廃液が発生し環境負荷が大きい。そのため、近年、OSDAを用いない製造方法が注目されている。 Methods for producing beta-type zeolite can be roughly divided into production methods using an organic structure-directing agent (also referred to as a template or OSDA) and production methods not using an organic structure-directing agent. In the method using OSDA, OSDA is expensive, and a waste liquid containing organic matter is generated during the synthesis of beta zeolite, thus causing a large environmental load. Therefore, in recent years, manufacturing methods that do not use OSDA have attracted attention.

OSDAを用いない製造方法として、例えば、特許文献1~3に記載されているように、種結晶のベータ型ゼオライト、Si源、Al源、アルカリ源、および水を含む混合物を水熱処理する方法が知られている。また、非特許文献1に記載されているように、種結晶のベータ型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト、アルカリ源、および水を含む混合物を水熱処理する方法も知られている。しかし、これらの方法では、Al含有量が少ないベータ型ゼオライト、例えば、SiとAlとのモル比が、SiO/Al換算で15以上のベータ型ゼオライトであって、結晶性が高く、副生成物が少ないものを合成することは困難であった。 As a production method that does not use OSDA, for example, as described in Patent Documents 1 to 3, there is a method of hydrothermally treating a mixture containing beta zeolite seed crystals, a Si source, an Al source, an alkali source, and water. Are known. In addition, as described in Non-Patent Document 1, a method of hydrothermally treating a mixture containing seed crystals of beta-type zeolite, faujasite-type zeolite, an alkalinity source, and water is also known. However, in these methods, beta-type zeolite with a low Al content, for example, beta-type zeolite in which the molar ratio of Si to Al is 15 or more in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 , and has high crystallinity , it was difficult to synthesize a product with few by-products.

特開2011-126768号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-126768 特表2013-526406号公報Japanese Patent Publication No. 2013-526406 特開2015-205277号公報JP 2015-205277 A

Microporpus and Mesoporous Materials 142(2011)161-167Microporpus and Mesoporous Materials 142(2011) 161-167

本発明は、OSDAを用いない従来の製造方法では、Al含有量が少なく(SiO/Alモル比が高く)、かつ結晶性が高く、しかも副生成物(例えば、目的のゼオライト以外のゼオライト)が少ないゼオライトを合成するのが難いという課題を解決したものである。具体的には、本発明は、例えば、SiO/Alモル比が15以上であり、結晶性が高く、副生成物が少ないベータ型ゼオライトを合成することができる製造方法を提供する。また、本発明は、ベータ型ゼオライトのみでなく、SiおよびAlを含むゼオライトであれば、例えば、チャバザイト型ゼオライト(以下、CHA型ゼオライトともいう)では、SiO/Alモル比が高くかつ結晶性の高いCHA型ゼオライトを合成することができる製造方法を提供する。 The present invention has a low Al content (high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio), high crystallinity, and by-products (for example, other than the desired zeolite) in the conventional production method that does not use OSDA. This solves the problem that it is difficult to synthesize zeolite with a small amount of zeolite. Specifically, the present invention provides, for example, a production method capable of synthesizing beta-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more, high crystallinity, and few by-products. . Further, the present invention applies not only to beta-type zeolite, but also to zeolite containing Si and Al, for example, chabazite-type zeolite (hereinafter also referred to as CHA-type zeolite), which has a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio. Provided is a production method capable of synthesizing a CHA-type zeolite with high crystallinity.

本発明は、種結晶となるゼオライト、結晶系が種結晶とは異なるゼオライト、アルカリ源、および水を混合して得られる反応スラリーを加熱処理する製造方法において、加熱処理中の反応スラリーの組成を変化させることによって、Al含有量が少なく、結晶性が高く、副生成物が少ないゼオライトを合成できることを見出した。 The present invention relates to a production method for heat-treating a reaction slurry obtained by mixing a zeolite serving as a seed crystal, a zeolite having a different crystal system from that of the seed crystal, an alkali source, and water, wherein the composition of the reaction slurry during the heat treatment is It has been found that by changing the content, a zeolite with a low Al content, high crystallinity, and low by-products can be synthesized.

本発明は、前記知見に基づいて従来の課題を解決したものであり、以下の構成を有するゼオライトの製造方法である。
〔1〕有機構造規定剤を用いないゼオライトの製造方法であって、
種結晶となるベータ型またはチャバサイト型のゼオライト、結晶系が前記種結晶とは異なるFAU型のゼオライト、アルカリ源、および水を混合して反応スラリーを調製する反応スラリー調製工程と、
該反応スラリーよりもSiO /Al モル比の高い追加スラリー、あるいは該反応スラリーよりもM O/SiO モル比の低い追加スラリーを用意する工程と
前記反応スラリーを加熱する加熱処理工程を含み、
該加熱処理工程において、前記追加スラリーを少なくとも1時間以上かけて前記反応スラリーに添加して該反応スラリーのSiO /Al モル比を高くし、あるいはM O/SiO モル比を低くすることを特徴とするゼオライトの製造方法。
The present invention solves the conventional problems based on the above knowledge, and provides a method for producing zeolite having the following constitution.
[1] A method for producing zeolite without using an organic structure-directing agent,
a reaction slurry preparation step of preparing a reaction slurry by mixing a beta-type or chabazite-type zeolite as a seed crystal, an FAU-type zeolite whose crystal system is different from that of the seed crystal, an alkali source, and water;
providing an additional slurry having a higher SiO2 /Al2O3 molar ratio than the reaction slurry or an additional slurry having a lower M2O/SiO2 molar ratio than the reaction slurry ;
including a heat treatment step of heating the reaction slurry,
In the heat treatment step, the additional slurry is added to the reaction slurry over at least one hour to increase the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry, or to increase the M 2 O/SiO 2 molar ratio. A method for producing zeolite, characterized by lowering

本発明の製造方法において、加熱処理工程で反応スラリーの組成を変化させるとは、例えば、反応スラリーのSiO/Alモル比、あるいはMO/SiOモル比(Mはアルカリ金属)を加熱処理の間に変化させることである。これらのモル比を変化させる方法は、例えば、これらのモル比が加熱処理している反応スラリーとは異なる反応スラリーを加熱処理中に添加すればよい。 In the production method of the present invention, changing the composition of the reaction slurry in the heat treatment step means, for example, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry, or the M 2 O / SiO 2 molar ratio (M is an alkali metal ) is changed during heat treatment. In order to change the molar ratio of these, for example, a reaction slurry having a molar ratio different from that of the reaction slurry being heat-treated may be added during the heat treatment.

反応スラリーの上記モル比の変化は、例えば、SiO/Alモル比を加熱前より高くし、あるいはMO/SiOモル比を加熱前より低くすることを含む。反応スラリーのSiO/Alモル比を加熱前より高くするには、加熱前より高いSiO/Alモル比の反応スラリーを添加すればよい。反応スラリーのMO/SiOモル比を加熱前より低くするには、加熱前より低いMO/SiOモル比の反応スラリーを添加すればよい。 The change in the molar ratio of the reaction slurry includes, for example, making the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio higher than before heating or making the M 2 O/SiO 2 molar ratio lower than before heating. In order to make the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry higher than before heating, a reaction slurry having a higher SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio than before heating may be added. In order to make the M 2 O/SiO 2 molar ratio of the reaction slurry lower than before heating, a reaction slurry having a lower M 2 O/SiO 2 molar ratio than before heating may be added.

本発明の製造方法によれば、OSDAを用いないゼオライトの製造方法において、Al含有量が少なく、かつ結晶性が高く、副生成物が少ないベータ型ゼオライトを合成することができる。具体的には、例えば、SiO/Alモル比が15以上、結晶性90%以上であって、モルデナイト等の副生成物のないベータ型ゼオライトを合成することができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to synthesize beta-type zeolite with a low Al content, high crystallinity, and few by-products in a zeolite production method that does not use OSDA. Specifically, for example, it is possible to synthesize a beta-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more, a crystallinity of 90% or more, and no by-products such as mordenite.

また、本発明の製造方法によれば、OSDAを用いないゼオライトの製造方法において、ベータ型ゼオライト以外のゼオライト、例えばCHA型ゼオライトについても、Al含有量が少なく、かつ結晶性が高く、副生成物が少ないゼオライトを得ることができる。具体的には、例えば、SiO/Alモル比が8以上であって結晶性100%以上のCHA型ゼオライトを合成することができる。 In addition, according to the production method of the present invention, in the method for producing zeolite without using OSDA, zeolite other than beta-type zeolite, such as CHA-type zeolite, has a low Al content and high crystallinity, and a by-product can obtain zeolite with less Specifically, for example, a CHA-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 8 or more and a crystallinity of 100% or more can be synthesized.

以下、本発明の製造方法について具体的に説明する。
本発明は、有機構造規定剤(OSDA)を用いないゼオライトの製造方法に関する。すなわち、本発明の製造方法は、種結晶となるゼオライト、結晶系が種結晶とは異なるゼオライト、アルカリ源、および水を混合して反応スラリーを調製する反応スラリー調製工程と、反応スラリーを加熱する加熱処理工程を有する製造方法において、加熱工程中に反応スラリーの組成徐々にを変化させることを特徴とする製造方法である。
The manufacturing method of the present invention will be specifically described below.
The present invention relates to a method for producing zeolites without using an organic structure directing agent (OSDA). That is, the production method of the present invention comprises a reaction slurry preparation step of preparing a reaction slurry by mixing a zeolite serving as a seed crystal, a zeolite having a crystal system different from that of the seed crystal, an alkali source, and water, and heating the reaction slurry. A manufacturing method comprising a heat treatment step, characterized in that the composition of the reaction slurry is gradually changed during the heating step.

なお、本発明では、各工程でOSDAを用いていない。種結晶となるゼオライトについて、その製造方法によっては、ゼオライトの細孔構造内にOSDAが残留していることもありうるが、このようなゼオライトを種結晶として用いても、OSDAを工程中で用いていないものとみなすことができる。種結晶とは異なるゼオライトについても同様である。 In the present invention, OSDA is not used in each step. Depending on the production method of the zeolite used as the seed crystal, OSDA may remain in the pore structure of the zeolite. can be regarded as not The same is true for zeolites different from seed crystals.

〔本発明の製法と従来のOSDAを用いない製法との相違〕
従来のOSDAを用いない製造方法は、アルカリ源および水の存在下で、Si源、Al源、および種結晶を含むスラリーを加熱処理することによって、Si源とAl源から供給されるSiとAlによって、種結晶であるゼオライトを成長させる方法である(特許文献1~3)。
[Difference between the production method of the present invention and a conventional production method that does not use OSDA]
A conventional manufacturing method that does not use OSDA is to heat-treat a slurry containing a Si source, an Al source, and seed crystals in the presence of an alkali source and water to obtain Si and Al supplied from the Si source and the Al source. is a method for growing zeolite as a seed crystal (Patent Documents 1 to 3).

一方、非特許文献1には、ベータ型ゼオライトと同様の酸素12員環の細孔を有するゼオライトであるフォージャサイト型ゼオライトをSi源およびAl源とするベータ型ゼオライトの製造方法が開示されている。この製造方法では、ベータ型ゼオライトに近い細孔構造を有するゼオライトをSi源およびAl源として用いることによって、ベータ型ゼオライトに近い細孔構造を維持した状態でSiとAlが種結晶に供給され、この種結晶が成長してベータ型ゼオライトが製造される。 On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses a method for producing beta zeolite using faujasite-type zeolite, which is zeolite having pores with 12-membered oxygen rings similar to beta-type zeolite, as Si source and Al source. there is In this production method, by using zeolite having a pore structure close to that of beta-type zeolite as the Si source and Al source, Si and Al are supplied to the seed crystal while maintaining the pore structure close to that of beta-type zeolite, This seed crystal grows to produce beta zeolite.

しかし、これらの製造方法では、SiO/Alモル比が15以上のベータ型ゼオライトを合成しようとすると、種結晶として用いたベータ型ゼオライトが一部残留するのみで、しかも残留したベータ型ゼオライトもアルカリによって溶解するなどのために、合成されたゼオライトの結晶性が低い。 However, in these production methods, if beta zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more is to be synthesized, only a part of the beta zeolite used as the seed crystal remains, and the remaining beta zeolite The crystallinity of the synthesized zeolite is low because the type zeolite is also dissolved by alkali.

一方、ゼオライトの合成において、SiO/Alモル比の高いゼオライトを得るために、反応スラリー中のSiO/Alモル比を高くすること、またはMO/SiOモル比(Mはアルカリ金属)を低くすることが知られている。しかし、OSDAを用いない従来のベータ型ゼオライト製造方法では、予めSiO/Alモル比の高い反応スラリーを用い、あるいは、予めMO/SiOモル比の低い反応スラリーを用いており、このためベータ型ゼオライト以外の結晶系のゼオライトが副生成物として多く生成するようになり、また種結晶が成長せずに無定形シリカアルミナが生成するので、最終的に得られるベータ型ゼオライトの結晶性が低下する。このように、OSDAを用いない従来のベータ型ゼオライトの製造方法では、SiO/Alモル比が高く、かつ結晶性が高く、しかも副生成物が少ないベータ型ゼオライトを製造するのは困難である。また、従来のOSDAを用いない製造方法では、CHA型ゼオライトについても同様の問題がある。 On the other hand, in the synthesis of zeolite, in order to obtain a zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, it is necessary to increase the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio in the reaction slurry, or M 2 O / SiO 2 molar It is known to lower the ratio (M is an alkali metal). However, in the conventional beta-type zeolite production method that does not use OSDA, a reaction slurry having a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is used in advance, or a reaction slurry having a low M 2 O/SiO 2 molar ratio is used in advance. For this reason, a large amount of zeolite with a crystal system other than beta-type zeolite is produced as a by-product, and amorphous silica-alumina is produced without seed crystals growing, so the finally obtained beta-type zeolite crystallinity is reduced. Thus, in the conventional method for producing beta zeolite without using OSDA, it is difficult to produce beta zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, high crystallinity, and few by-products. Have difficulty. In addition, the conventional production method not using OSDA has the same problem with CHA-type zeolite.

一方、本発明の製造方法では、加熱処理中の反応スラリーの組成を徐々に変えることによって、SiO/Alモル比が高く、かつ結晶性が高く、副生成物が少ないベータ型ゼオライトを合成することができる。このような反応スラリーの組成を変化させる本発明のゼオライトの製造方法は、ベータ型ゼオライトに限らず、従来公知のゼオライト、例えば、CHA型ゼオライトの製造方法にも適用することができる。 On the other hand, in the production method of the present invention, by gradually changing the composition of the reaction slurry during the heat treatment, beta zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, high crystallinity, and few by-products can be synthesized. The zeolite production method of the present invention that changes the composition of the reaction slurry can be applied not only to beta zeolite but also to production methods for conventionally known zeolites such as CHA zeolite.

具体的には、本発明の製造方法では、加熱処理中の反応スラリーに追加スラリーを少量づつ添加して反応スラリーの組成を徐々に変えることによって、反応スラリーのSiO/Alモル比を徐々に高くし、あるいはMO/SiOモル比を徐々に低くし、この組成変化によって、SiO/Alモル比が15以上であって、結晶性が高く、副生成物が少ないベータ型ゼオライトを合成することができる。また、この組成変化によって、SiO/Alモル比が8以上であって、結晶性が高く、副生成物が少ないCHA型ゼオライトを合成することができる。 Specifically, in the production method of the present invention, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry is adjusted to is gradually increased, or the M 2 O/SiO 2 molar ratio is gradually decreased, and this composition change results in a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more, high crystallinity, and a by-product It is possible to synthesize beta-type zeolite with less In addition, by this composition change, it is possible to synthesize a CHA-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 8 or more, high crystallinity, and few by-products.

このように、本発明の製造方法では、反応初期において反応スラリーのSiO/Alモル比をゼオライトの生成しやすい範囲に整え、加熱処理が進むに従って、SiO/Alモル比が高くてゼオライトが生成しにくい範囲に反応スラリーの組成を次第に変化させることによって、最終的にSiO/Alモル比が高いゼオライトでも合成することができるようにした。 Thus, in the production method of the present invention, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry is adjusted in the initial stage of the reaction to a range in which zeolite is easily formed, and as the heat treatment progresses, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio increases. By gradually changing the composition of the reaction slurry to a range where the ratio is high and zeolite is difficult to form, it is possible to finally synthesize even zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio.

また、本発明の製造方法では、MO/SiOモル比について、ゼオライトが生成しやすい範囲から、次第にこのモル比を小さくしてゼオライトが生成しにくい範囲に変化させることによって、最終的にSiO/Alモル比が高いゼオライトを合成することができるようにした。なお、MO/SiOモル比を低くすることによって、反応スラリー中のSiがゼオライトの成分として取り込まれるのが促されるので、SiO/Alモル比の高いゼオライトになる。 In addition, in the production method of the present invention, the M 2 O / SiO 2 molar ratio is changed from a range in which zeolite is easily generated to a range in which zeolite is difficult to generate by gradually decreasing this molar ratio. A zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio can be synthesized. By lowering the M 2 O/SiO 2 molar ratio, Si in the reaction slurry is promoted to be incorporated as a zeolite component, resulting in a zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio.

また、本発明の製造方法では結晶性が高いゼオライトが得られる。本発明の製造方法では、ゼオライトが生成しやすい範囲を出発点としてゼオライトを生成・成長させるので、反応初期に結晶性の高いゼオライトになり、そして反応スラリー中の組成を変化させてゼオライトを成長させる間、この高い結晶性が維持されるので、最終的に結晶性の高いゼオライトになる。 In addition, a zeolite with high crystallinity can be obtained by the production method of the present invention. In the production method of the present invention, zeolite is produced and grown starting from a range in which zeolite is easily produced, so that zeolite becomes highly crystalline in the initial stage of the reaction, and zeolite is grown by changing the composition of the reaction slurry. This high crystallinity is maintained for a long time, resulting in a highly crystalline zeolite.

以下、本発明の製造方法の各工程について詳述する。
〔反応スラリー調製工程〕
この工程では、種結晶となるゼオライト、結晶系が種結晶とは異なるゼオライト(以下、種結晶とは異なるゼオライトともいう)、アルカリ源、および水を混合して反応スラリーを調製する。種結晶となるゼオライトとして、最終的に得たいゼオライトと同一の結晶系のゼオライトを用いることが好ましい。例えば、ベータ型ゼオライトを合成したい場合は、種結晶としてベータ型ゼオライトを用いる。種結晶となるゼオライトは、従来公知のベータ型ゼオライトを用いることができる。例えば、OSDAを用いない製造方法で合成されたベータ型ゼオライトでもよく、OSDAを用いた製造方法で合成されたベータ型ゼオライトでもよく、何れも好適に用いることができる。
Each step of the manufacturing method of the present invention will be described in detail below.
[Reaction slurry preparation step]
In this step, a zeolite serving as a seed crystal, a zeolite whose crystal system is different from that of the seed crystal (hereinafter also referred to as a zeolite different from the seed crystal), an alkali source, and water are mixed to prepare a reaction slurry. As the zeolite to be the seed crystal, it is preferable to use a zeolite of the same crystal system as the zeolite to be finally obtained. For example, to synthesize beta zeolite, beta zeolite is used as a seed crystal. A conventionally known beta-type zeolite can be used as the zeolite serving as the seed crystal. For example, beta zeolite synthesized by a production method not using OSDA may be used, and beta zeolite synthesized by a production method using OSDA may be used.

CHA型ゼオライトを合成する場合には種結晶としてCHA型ゼオライトを用いることができる。なお、CHA型ゼオライトを種結晶として用いなくても、CHA型ゼオライトを合成することができる。種結晶としてCHA型ゼオライトを用いる場合は、OSDAを用いない製造方法で合成されたCHA型ゼオライトでもよく、OSDAを用いた製造方法で合成されたCHA型ゼオライトでもよい。 When synthesizing CHA-type zeolite, CHA-type zeolite can be used as a seed crystal. The CHA-type zeolite can be synthesized without using the CHA-type zeolite as seed crystals. When a CHA-type zeolite is used as a seed crystal, it may be a CHA-type zeolite synthesized by a production method that does not use OSDA, or a CHA-type zeolite synthesized by a production method that uses OSDA.

種結晶となるゼオライトは、SiとAlとのモル比が、SiO/Al換算で、5≦SiO/Al≦100の範囲にあることが好ましい。更に、種結晶となるゼオライトとしてベータ型ゼオライトを用いる場合は、そのSiとAlのモル比は10≦SiO/Al≦30の範囲にあることが好ましい。SiとAlのモル比が10よりも低いベータ型ゼオライトは種結晶として好ましくない。また、SiとAlのモル比が30よりも高いベータ型ゼオライトを用いると、加熱処理中にベータ型ゼオライトが、MFI型ゼオライトやモルデナイト型ゼオライトなどの結晶系が異なるゼオライトに相転移することがあるので好ましくない。また、種結晶となるゼオライトとしてCHA型ゼオライトを用いる場合には、そのSiとAlのモル比は、4≦SiO/Al<10の範囲にあることが好ましい。 The zeolite to be the seed crystal preferably has a molar ratio of Si to Al in the range of 5≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦100 in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 . Furthermore, when beta-type zeolite is used as the zeolite serving as the seed crystal, the molar ratio of Si to Al is preferably in the range of 10≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦30. Beta zeolite with a molar ratio of Si to Al of less than 10 is not preferable as a seed crystal. In addition, when beta zeolite with a molar ratio of Si to Al higher than 30 is used, beta zeolite may undergo a phase transition to zeolite with a different crystal system, such as MFI zeolite or mordenite zeolite, during heat treatment. I don't like it. When CHA-type zeolite is used as the seed crystal zeolite, the molar ratio of Si to Al is preferably in the range of 4≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10.

種結晶とは異なるゼオライトとしては、種結晶に近い細孔構造を有する結晶系のゼオライトを用いることが好ましい。例えば、酸素12員環の細孔を有するベータ型ゼオライトを種結晶として用いた場合、同様に酸素12員環の細孔を有するフォージャサイト型ゼオライト(FAU型ゼオライトともいう。)を種結晶とは異なるゼオライトとして用いることが好ましい。このように、種結晶に近い細孔構造を有するゼオライトを用いることによって、最終的に得られるゼオライト以外の副生成物が少なくなる。また、FAU型ゼオライトは、CHA型ゼオライトを合成する際にも、種結晶とは異なるゼオライトとして使用できる。 As the zeolite different from the seed crystal, it is preferable to use a crystalline zeolite having a pore structure similar to that of the seed crystal. For example, when beta-type zeolite having pores of 12-membered oxygen rings is used as a seed crystal, faujasite-type zeolite (also referred to as FAU-type zeolite) having pores of 12-membered oxygen rings is used as the seed crystal. are preferably used as different zeolites. By using a zeolite having a pore structure close to that of a seed crystal in this way, by-products other than the finally obtained zeolite are reduced. In addition, FAU-type zeolite can also be used as a zeolite different from seed crystals when synthesizing CHA-type zeolite.

種結晶とは異なるゼオライトは、SiとAlとのモル比が、SiO/Al換算で、4≦SiO/Al≦100の範囲にあることが好ましい。具体的には、種結晶とは異なるゼオライトとしてFAU型ゼオライトを用いてベータ型ゼオライトを合成する場合には、SiとAlのモル比が、10≦SiO/Al≦60の範囲にあることが好ましい。SiとAlのモル比がこの範囲にあるFAU型ゼオライトを用いると、加熱処理中にFAU型ゼオライトが壊れ難くなるためか、最終的に得られるゼオライト以外の不純物が少なくなる。また、種結晶とは異なるゼオライトとしてFAU型ゼオライトを用いてCHA型ゼオライトを合成する場合は、そのSiとAlとのモル比は4≦SiO/Al<10の範囲にあることが好ましい。これは、FAU型ゼオライトをナノパーツまで分解する必要があるので、SiとAlとのモル比が低いほうが好ましい。 The zeolite different from the seed crystal preferably has a molar ratio of Si to Al in the range of 4≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦100 in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 . Specifically, when synthesizing beta-type zeolite using FAU-type zeolite as a zeolite different from the seed crystal, the molar ratio of Si to Al is within the range of 10≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦60. Preferably. When FAU zeolite having a molar ratio of Si to Al within this range is used, impurities other than the finally obtained zeolite are reduced, presumably because the FAU zeolite is less likely to break during heat treatment. Further, when CHA-type zeolite is synthesized using FAU-type zeolite as a zeolite different from the seed crystal, the molar ratio of Si to Al is in the range of 4≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10. preferable. Since it is necessary to decompose the FAU-type zeolite into nanoparts, it is preferable that the molar ratio between Si and Al is low.

アルカリ源として、Na、Kなどの従来公知のアルカリ金属Mを含む化合物を用いることができる。例えば、ベータ型ゼオライトを合成する場合は、Naを含む化合物を用いることが好ましい。Naを含む化合物として、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等の水に溶解しやすい化合物が好ましく、特に水酸化ナトリウムが好ましい。これらのアルカリ源は合成したいゼオライトの種類によって変わり、例えば、CHA型ゼオライトを合成する場合は、アルカリ源としてKを含む化合物を用いることが好ましい。 As an alkali source, a compound containing a conventionally known alkali metal M such as Na or K can be used. For example, when synthesizing beta zeolite, it is preferable to use a compound containing Na. As the compound containing Na, for example, a compound easily dissolved in water such as sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium nitrate, etc. is preferable, and sodium hydroxide is particularly preferable. These alkali sources vary depending on the type of zeolite to be synthesized. For example, when synthesizing CHA-type zeolite, it is preferable to use a compound containing K as the alkali source.

例えば、SiとAlとのモル比が15以上であるベータ型ゼオライトを合成する場合は、反応スラリーの組成は下記範囲が好ましい。組成がこのような範囲にある反応スラリーを用いると、ベータ型ゼオライトが生成しやすい。
20≦SiO/Al≦60
0.22≦MO/SiO≦0.3
10≦HO/SiO≦30
For example, when synthesizing beta zeolite with a molar ratio of Si to Al of 15 or more, the composition of the reaction slurry is preferably within the following range. When a reaction slurry having a composition within this range is used, beta zeolite is likely to be produced.
20≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦60
0.22≦M 2 O/SiO 2 ≦0.3
10≦H 2 O/SiO 2 ≦30

また、SiとAlとのモル比が5≦SiO/Al<10の範囲にあるCHA型ゼオライトを合成する場合は、反応スラリーの組成は下記範囲が好ましい。組成がこのような範囲にある反応スラリーを用いると、CHA型ゼオライトが生成しやすい。
5≦SiO/Al<10
0.15≦MO/SiO≦0.25
20≦HO/SiO≦40
Further, when synthesizing a CHA-type zeolite in which the molar ratio of Si to Al is in the range of 5≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10, the composition of the reaction slurry is preferably within the following range. CHA-type zeolite is likely to be produced when a reaction slurry having a composition within this range is used.
5≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10
0.15≦M 2 O/SiO 2 ≦0.25
20≦H 2 O/SiO 2 ≦40

反応スラリーに含まれる種結晶となるゼオライトの量は、反応スラリーに含まれるSi量を基準にして、その1~30モル%の範囲になる量が好ましい。例えば、反応スラリーに1モルのSiが含まれている場合、このうち0.01~0.3モルのSiが種結晶由来となる量が好ましい。具体的には、反応スラリー調製の際に、種結晶となるゼオライトの仕込量と、種結晶とは異なるゼオライトの仕込量の合計Si量に対して、種結晶由来のSi量が0.01~0.3モルの範囲になるように各仕込量を定めればよい。 The amount of zeolite to be seed crystals contained in the reaction slurry is preferably in the range of 1 to 30 mol % based on the amount of Si contained in the reaction slurry. For example, when the reaction slurry contains 1 mol of Si, it is preferable that 0.01 to 0.3 mol of Si is derived from the seed crystal. Specifically, when preparing the reaction slurry, the amount of Si derived from the seed crystal is 0.01 to 0.01 with respect to the total Si amount of the amount of zeolite used as the seed crystal and the amount of zeolite different from the seed crystal. The amount to be charged may be determined so as to be in the range of 0.3 mol.

種結晶となるゼオライトの量が少なすぎると、最終的に得られるゼオライトの収率が低下し、また副生成物等が生成することがあるので好ましくない。一方、種結晶の量が多すぎると、種結晶となるゼオライトの仕込量に対して、得られるゼオライトの生成量が少なくなるので好ましくない。 If the amount of zeolite to be used as seed crystals is too small, the yield of the zeolite finally obtained is lowered, and by-products and the like may be produced, which is not preferred. On the other hand, if the amount of seed crystals is too large, the amount of zeolite obtained is less than the amount of zeolite used as seed crystals charged, which is not preferable.

種結晶とは異なるゼオライトの量は、前述の反応スラリーのSiO/Alモル比、MO/SiOモル比及びHO/SiOモル比の範囲となるように調整される。 The amount of zeolite different from the seed crystals is adjusted to fall within the ranges of the SiO2 / Al2O3 molar ratio, the M2O / SiO2 molar ratio and the H2O / SiO2 molar ratio of the aforementioned reaction slurry. be.

〔加熱処理工程〕
上記反応スラリーを加熱処理する。反応スラリーの加熱温度は、80℃≦反応スラリーの温度≦180℃の範囲が好ましく、特に100℃≦反応スラリーの温度≦160℃の範囲が好ましい。反応スラリーの温度が低すぎると、種結晶となるゼオライトが成長するまでに長時間を要するので経済性が低下する。また、反応スラリーの温度が高すぎると、副生成物が生成することがあるので好ましくない。なお、この加熱処理は、反応スラリーの温度にもよるが、おおむね1~200時間程度行うことが好ましい。
[Heat treatment process]
The reaction slurry is heat-treated. The heating temperature of the reaction slurry is preferably in the range of 80°C ≤ temperature of reaction slurry ≤ 180°C, more preferably in the range of 100°C ≤ temperature of reaction slurry ≤ 160°C. If the temperature of the reaction slurry is too low, it takes a long time to grow zeolite as seed crystals, resulting in low economic efficiency. Also, if the temperature of the reaction slurry is too high, by-products may be produced, which is not preferable. This heat treatment is preferably carried out for about 1 to 200 hours, depending on the temperature of the reaction slurry.

加熱処理は、反応スラリーの温度が100℃未満の場合は反応容器を解放したまま加熱してもよく、一方、反応スラリーの温度が100℃以上の場合は、反応容器を密閉して加熱することが好ましい。なお、反応容器を密閉して行う加熱処理(水熱処理)には反応容器としてオートクレーブを用いることが好ましい。 When the temperature of the reaction slurry is less than 100°C, the heat treatment may be performed while the reaction vessel is open. is preferred. In addition, it is preferable to use an autoclave as a reaction vessel for the heat treatment (hydrothermal treatment) performed in a sealed reaction vessel.

加熱処理中の反応スラリーに、追加スラリーを徐々に添加して、種結晶が成長しやすい組成(SiO/Alモル比、MO/SiOモル比等)から種結晶が成長し難い組成へ反応スラリーの組成を徐々に変化させる。 Additional slurry is gradually added to the reaction slurry during heat treatment, and seed crystals grow from a composition that facilitates the growth of seed crystals (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, M 2 O/SiO 2 molar ratio, etc.). Gradually change the composition of the reaction slurry to a composition that is difficult to remove.

例えば、SiとAlとのモル比が15以上であるベータ型ゼオライトを合成する場合には、加熱処理中の反応スラリーに、この反応スラリーよりもSiO/Alモル比の高い追加スラリーを添加し、反応スラリーのSiO/Alモル比を徐々に高くし、あるいは、加熱処理中の反応スラリーに、この反応スラリーよりもMO/SiOモル比の低い追加スラリーを添加し、反応スラリーのMO/SiOモル比を徐々に低くする。なお、MO/SiOモル比を下げれば、SiO/Alモル比は変更しなくともよい。 For example, when synthesizing a beta zeolite having a molar ratio of Si to Al of 15 or more, an additional slurry having a higher SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio than the reaction slurry is added to the reaction slurry during heat treatment. to gradually increase the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry, or add an additional slurry with a lower M 2 O/SiO 2 molar ratio than the reaction slurry to the reaction slurry during heat treatment. to gradually lower the M 2 O/SiO 2 molar ratio of the reaction slurry. If the M 2 O/SiO 2 molar ratio is lowered, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio does not need to be changed.

ベータ型ゼオライトを合成する場合、追加スラリーを添加した後の反応スラリーの組成は下記範囲が好ましい。
10≦SiO/Al≦60
0.1≦MO/SiO<0.22
When synthesizing beta-type zeolite, the composition of the reaction slurry after adding the additional slurry is preferably within the following range.
10≦SiO 2 /Al 2 O 3 ≦60
0.1≦M 2 O/SiO 2 <0.22

SiとAlとのモル比が5≦SiO/Al<10の範囲にあるCHA型ゼオライトを合成する場合は、加熱処理中の反応スラリーに、追加スラリーを添加して反応スラリーの組成を変化させ、例えば、SiO/Alモル比を徐々に高くし、あるいはMO/SiOモル比を徐々に低くするとよい。なお、MO/SiOモル比を下げれば、SiO/Alモル比は変更しなくともよい。 When synthesizing a CHA-type zeolite in which the molar ratio of Si and Al is in the range of 5≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10, additional slurry is added to the reaction slurry during heat treatment to change the composition of the reaction slurry. is changed, for example, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is gradually increased, or the M 2 O/SiO 2 molar ratio is gradually decreased. If the M 2 O/SiO 2 molar ratio is lowered, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio does not need to be changed.

CHA型ゼオライトを合成する場合、追加スラリーを添加した後の反応スラリーの組成は下記範囲が好ましい。
5≦SiO/Al<10
0.1≦MO/SiO<0.15
When synthesizing a CHA-type zeolite, the composition of the reaction slurry after addition of the additional slurry is preferably within the following range.
5≦SiO 2 /Al 2 O 3 <10
0.1≦M 2 O/SiO 2 <0.15

ベータ型ゼオライトおよびCHA型ゼオライトの何れについても、結晶性が高く副生成物の少ないゼオライトが生成する組成の範囲は限られており、上記組成範囲を外れると結晶性が低いゼオライトになりやすい。 For both beta-type zeolite and CHA-type zeolite, the range of composition for producing zeolite with high crystallinity and few by-products is limited, and zeolite with low crystallinity tends to be obtained outside the above composition range.

追加スラリーは、反応スラリーと同じ原料を用いて調製することができる。追加スラリーを添加した後の反応スラリーの組成が上記範囲になるように、追加スラリーに含まれる原料の含有量を調節するとよい。なお、追加スラリーの原料は、反応スラリーの原料以外のものを用いて調製してもよい。 The additional slurry can be prepared using the same raw materials as the reaction slurry. It is preferable to adjust the content of raw materials contained in the additional slurry so that the composition of the reaction slurry after addition of the additional slurry is within the above range. The raw material for the additional slurry may be prepared using a material other than the raw material for the reaction slurry.

追加スラリーは、少なくとも1時間以上かけて反応スラリーに少量ずつ添加してスラリーの組成を徐々に変えることが好ましい。短い時間で追加スラリーを反応スラリーに添加すると、反応スラリー中の組成が急激に変化するので、副生成物等が発生する場合があり、最終的に得られるゼオライトの結晶性が低下することがあるので好ましくない。なお、加熱処理後の反応スラリーに追加スラリーを添加して再び加熱処理する二段階合成を行うと副生成物が生成するので好ましくない(例えば、比較例3)。 The additional slurry is preferably added to the reaction slurry little by little over at least 1 hour to gradually change the composition of the slurry. If the additional slurry is added to the reaction slurry in a short period of time, the composition in the reaction slurry changes abruptly, so that by-products may be generated and the crystallinity of the finally obtained zeolite may decrease. I don't like it. It is not preferable to perform a two-step synthesis in which an additional slurry is added to the reaction slurry after heat treatment and heat treatment is performed again, because by-products are produced (for example, Comparative Example 3).

加熱処理後の反応スラリーに含まれるゼオライトは、ろ過、遠心分離、乾燥等の従来公知の方法を用いて、反応スラリーから分離することができる。また、これらの分離操作を行う前に、水、酸溶液、アルカリ溶液等を用いて、ゼオライトを洗浄することによって、ゼオライトに残留する未反応の原料成分を除去することができる。これらの操作は、必要によって行えばよい。ただし、目的のゼオライトとは別のゼオライトが副生成物として生成している場合は、これらの操作では分離することが困難である。 The zeolite contained in the heat-treated reaction slurry can be separated from the reaction slurry using conventionally known methods such as filtration, centrifugation, and drying. In addition, unreacted raw material components remaining in the zeolite can be removed by washing the zeolite with water, an acid solution, an alkaline solution, or the like before performing these separation operations. These operations may be performed as required. However, if a zeolite other than the target zeolite is produced as a by-product, it is difficult to separate it by these operations.

本発明の製造方法では、本発明の製造方法により得られたゼオライトをイオン交換する工程を含んでいてもよい。ベータ型ゼオライトやCHA型ゼオライトなどは、各ゼオライトのイオン交換サイトを種々の元素で置換することによって、おのおの異なった機能性を発現することができる。例えば、ベータ型ゼオライトやCHA型ゼオライトのイオン交換サイトの一部をCuまたはFeで置換すると、排ガス浄化触媒としての機能を発現する。なお、イオン交換の方法については、従来公知の方法でイオン交換することができ、例えば、イオン交換したいイオンを含む溶液にゼオライトを浸漬する方法等を用いることができる。 The production method of the present invention may include a step of ion-exchanging the zeolite obtained by the production method of the present invention. Beta-type zeolite, CHA-type zeolite, and the like can exhibit different functionality by substituting various elements for the ion-exchange sites of each zeolite. For example, when part of the ion exchange sites of beta-type zeolite or CHA-type zeolite is replaced with Cu or Fe, the function as an exhaust gas purifying catalyst is exhibited. As for the ion exchange method, ion exchange can be performed by a conventionally known method. For example, a method of immersing zeolite in a solution containing ions to be ion-exchanged can be used.

〔スラリー粉砕工程〕
本発明では、反応スラリー調製工程に、スラリー粉砕工程を設けてもよい。すなわち、種結晶となるゼオライト、種結晶とは異なるゼオライト、および水を混合して原料スラリーを調製した後に、この原料スラリーを粉砕して粉砕スラリーにする工程(スラリー粉砕工程と云う)、この粉砕スラリーにアルカリ源を添加して反応スラリーを調製する工程を含むことができる。このスラリー粉砕工程を含むことによって、最終的に得られるゼオライトの結晶性をより高めることができる。
[Slurry pulverization process]
In the present invention, a slurry pulverization step may be provided in the reaction slurry preparation step. That is, after preparing a raw material slurry by mixing a zeolite as a seed crystal, a zeolite different from the seed crystal, and water, this raw material slurry is pulverized into a pulverized slurry (referred to as a slurry pulverization step), and this pulverization A step of adding an alkalinity source to the slurry to prepare a reaction slurry can be included. By including this slurry pulverization step, the crystallinity of the finally obtained zeolite can be further enhanced.

スラリー粉砕工程では、種結晶となるゼオライト、種結晶とは異なるゼオライト、および水を混合して原料スラリーを調製した後、この原料スラリーを粉砕することによって、スラリーの中で、種結晶となるゼオライトと種結晶とは異なるゼオライトが細かく分散した状態になり、この細かく分散したゼオライト粒子が粉砕後に再び凝集し、種結晶とは異なるゼオライトの凝集体の中に、種結晶となるゼオライト粒子が取り込まれた状態の再凝集体が形成される。 In the slurry pulverization step, zeolite serving as seed crystals, zeolite different from the seed crystals, and water are mixed to prepare a raw slurry, and then the raw slurry is pulverized to obtain zeolite serving as seed crystals in the slurry. and zeolite different from the seed crystals are finely dispersed, and the finely dispersed zeolite particles are aggregated again after pulverization, and the zeolite particles that will be the seed crystals are incorporated into the aggregates of the zeolite different from the seed crystals. Re-agglomerates in a state of sagging are formed.

このような再凝集体を含むスラリーに、アルカリ源を加えて反応スラリーにし、これを加熱処理することによって、さらに結晶性が高いゼオライトを得ることができる。アルカリ源は、粉砕する前に加えることもできるが、粉砕後に加えることが好ましい。例えば、ベータ型ゼオライトを合成する場合、粉砕する前にアルカリ源を加えると、粉砕によって局所的に発生する熱によって、アルカリが種結晶とは異なるゼオライトの一部が溶解してしまうことがあるので上記再凝集体を作り難くなる。 A zeolite with even higher crystallinity can be obtained by adding an alkali source to a slurry containing such reaggregates to form a reaction slurry and subjecting this to heat treatment. The alkalinity source can be added before pulverization, but is preferably added after pulverization. For example, when synthesizing beta-type zeolite, if an alkali source is added before pulverization, the heat generated locally by pulverization may dissolve a portion of the zeolite whose alkali is different from that of the seed crystal. It becomes difficult to form the reaggregate.

スラリー粉砕工程では、上記再凝集体を形成するほかに、種結晶とは異なるゼオライトの構造をある程度壊すことも重要である。種結晶とは異なるゼオライトをある程度壊した状態で種結晶となるゼオライトに供給することによって、種結晶の成長をより促進することができる。種結晶とは異なるゼオライトの破壊程度は、種結晶とは異なるゼオライトをX線回折測定して得られる回折パターンから算出することができる。 In the slurry pulverization step, in addition to forming the reagglomerate, it is also important to destroy the zeolite structure different from the seed crystal to some extent. The growth of the seed crystal can be further promoted by supplying the zeolite to be the seed crystal in a state in which the zeolite different from the seed crystal is broken to some extent. The degree of destruction of the zeolite different from the seed crystal can be calculated from the diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the zeolite different from the seed crystal.

具体的には、この回折パターンに含まれるピークの中で強度の高いピーク上位3本を選び、これらのピーク強度(ピークの最大値からバックグラウンドの値を差し引いた強度)の和を求め、これを粉砕前と粉砕後で比較し、その差に基づいて粉砕程度を判断することができる。例えば、粉砕前のピーク強度の和をH、粉砕後のピーク強度の和をHとし、下記式から構造維持率として求め、粉砕の程度を判断することができる。
構造維持率[%]=H/H×100
Specifically, among the peaks included in this diffraction pattern, the top three peaks with the highest intensity are selected, and the sum of these peak intensities (intensity obtained by subtracting the background value from the maximum peak value) is obtained. can be compared before and after pulverization, and the degree of pulverization can be determined based on the difference. For example, the sum of the peak intensities before pulverization is H 0 , the sum of the peak intensities after pulverization is H, and the structure retention ratio is obtained from the following formula, and the degree of pulverization can be determined.
Structural maintenance rate [%] = H/H 0 × 100

スラリー粉砕工程では、種結晶とは異なるゼオライトの構造維持率が15%~40%の範囲になるまで粉砕すると良く、最終的に得られるゼオライトの結晶性がより向上する。しかし、構造維持率が0%に近い状態まで種結晶とは異なるゼオライトを粉砕すると、この種結晶とは異なるゼオライトの構造が過度に崩壊してしまい、種結晶となるゼオライトの成長速度が低下することがあるので好ましくない。 In the slurry pulverization step, pulverization is preferably carried out until the zeolite different from the seed crystal has a structure retention rate of 15% to 40%, which further improves the crystallinity of the finally obtained zeolite. However, if the zeolite different from the seed crystal is pulverized to a state where the structure retention rate is close to 0%, the structure of the zeolite different from the seed crystal will be excessively collapsed, and the growth rate of the zeolite that will be the seed crystal will decrease. I don't like it because there is

原料スラリーを粉砕する方法は、スラリーのままで粉砕することができる方法であれば、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ビーズミル、サンドミル、ボールミル等を用いて原料スラリーを粉砕することができる。ボールミルやビーズミルを用いる場合は、粉砕効率が高いジルコニアビーズを用いて粉砕することが好ましい。また、ビーズの径は、原料スラリーに含まれる種結晶、および種結晶とは異なるゼオライトの粒度にもよるが、0.5~5mmφのビーズを用いることができる。 As a method for pulverizing the raw material slurry, a conventionally known method can be used as long as the method can pulverize the slurry as it is. For example, the raw material slurry can be pulverized using a bead mill, sand mill, ball mill, or the like. When using a ball mill or a bead mill, it is preferable to grind using zirconia beads, which have high grinding efficiency. The diameter of the beads depends on the grain size of the seed crystals contained in the raw material slurry and the grain size of the zeolite different from the seed crystals, but beads with a diameter of 0.5 to 5 mm can be used.

スラリー粉砕工程では、メジアン径の変動がなくなるまで、スラリーを粉砕することが好ましい。スラリーに含まれる種結晶となるゼオライトおよび種結晶とは異なるゼオライトが粉砕されるに伴い、スラリーのメジアン径が小さくなる。そして、スラリーのメジアン径がある一定の値に到達すると、メジアン径がこれ以上変動しなくなるので、このメジアン径を粉砕の指標とするとよい。このような状態でスラリーの粉砕を終了すると、スラリー中で粉砕された種結晶となるゼオライトおよび種結晶とは異なるゼオライトが再凝集をはじめ、種結晶とは異なるゼオライトの凝集体の中に種結晶となるゼオライトが取り込まれた再凝集体を得ることができる。 In the slurry pulverization step, it is preferable to pulverize the slurry until the median diameter does not fluctuate. As the zeolite serving as the seed crystals contained in the slurry and the zeolite different from the seed crystals are pulverized, the median diameter of the slurry becomes smaller. When the median diameter of the slurry reaches a certain value, the median diameter does not fluctuate any more, so this median diameter should be used as an index for pulverization. When the pulverization of the slurry is completed in such a state, the zeolite that becomes the seed crystals pulverized in the slurry and the zeolite different from the seed crystals start to re-aggregate, and the seed crystals in the aggregates of the zeolite different from the seed crystals. It is possible to obtain a reaggregate in which the zeolite is incorporated.

この再凝集体が生成しているか否かは、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、超音波処理を行った場合と超音波処理を行わない場合のメジアン径を比較することによって判別することができる。例えば、再凝集体が生成している場合は、超音波処理を行うと凝集体がほぐれてメジアン径が小さくなる。一方、再凝集体が生成していない場合は、超音波処理を行ってもメジアン径は変わらない。 Whether or not this reaggregate is generated is determined by using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer and comparing the median diameters when ultrasonic treatment is performed and when ultrasonic treatment is not performed. be able to. For example, when re-aggregates are formed, ultrasonic treatment loosens the aggregates and reduces the median diameter. On the other hand, when no reaggregate is generated, the median diameter does not change even if the ultrasonic treatment is performed.

以下、本発明の製造方法を実施例によって具体的に示す。なお、本発明の製造方法は以下の実施例に限定されない。これらの実施例では、以下のX線回折測定方法、組成の測定方法、結晶性の評価方法、メジアン径の測定方法、および構造維持率の測定方法に基づき、各工程の中間体や最終的に得られたゼオライトを評価した。 EXAMPLES The production method of the present invention will be specifically described below by way of examples. In addition, the manufacturing method of the present invention is not limited to the following examples. In these examples, intermediates in each step and final The obtained zeolite was evaluated.

〔X線回折測定〕
得られたゼオライトについて、以下の条件でX線回折測定を行い、ゼオライトの種類を確認した。
<X線回折測定条件>
装置 :MiniFlex(株式会社リガク製)
操作軸 :2θ/θ
線源 :CuKα
測定方法 :連続式
電圧 :40kV
電流 :15mA
開始角度 :2θ=5°
終了角度 :2θ=50°
サンプリング幅:0.020°
スキャン速度 :10.000°/min
<判断基準>
上記測定により得られるX線回折パターンから、得られたゼオライトの種類を判断した。例えば、X線回折(101)、(205)、(302)のミラー指数に帰属されるピークをすべて有している場合、ベータ型ゼオライトであると判断した。なお、X線回折パターンのピークの位置は、±1°程度の誤差を含みうる。更に、このX線回折パターンから、副生成物の有無を判断した。例えば、モルデナイトに帰属されるピークが確認された場合は、副生成物としてモルデナイトが生成しているものとした。
また、CHA型ゼオライトの場合では、上記測定により得られるX線回折パターンが、(100)、(200)、(20-1)、(21-1)、(211)、(3-1-1)、(310)、(3-1-2)のミラー指数に帰属されるピークをすべて有している場合、チャバザイト構造(CHA)を有していると判断した。
[X-ray diffraction measurement]
The obtained zeolite was subjected to X-ray diffraction measurement under the following conditions to confirm the type of zeolite.
<X-ray diffraction measurement conditions>
Equipment: MiniFlex (manufactured by Rigaku Corporation)
Operation axis: 2θ/θ
Radiation source: CuKα
Measurement method: Continuous type Voltage: 40 kV
Current: 15mA
Start angle: 2θ=5°
End angle: 2θ=50°
Sampling width: 0.020°
Scan speed: 10.000°/min
<Judgment Criteria>
The type of zeolite obtained was determined from the X-ray diffraction pattern obtained by the above measurement. For example, when all of the X-ray diffraction peaks attributed to Miller indices (101), (205), and (302) were present, it was determined to be beta zeolite. Note that the position of the peak of the X-ray diffraction pattern may contain an error of about ±1°. Furthermore, the presence or absence of by-products was determined from this X-ray diffraction pattern. For example, when a peak attributed to mordenite was confirmed, it was assumed that mordenite was produced as a by-product.
In the case of CHA-type zeolite, the X-ray diffraction patterns obtained by the above measurements are (100), (200), (20-1), (21-1), (211), (3-1-1 ), (310), and (3-1-2), it was judged to have a chabazite structure (CHA).

〔組成の測定〕
得られたゼオライトについて、以下の条件でSiとAlとのモル比を測定した。
<SiとAlとのモル比の測定方法>
得られたゼオライトについて、Si、Alの含有量を、下記の条件で測定した。各成分の含有量は、酸化物換算で質量%として算出した。また、各成分の含有量をモル比に換算して、SiO2/Al23モル比として算出した。
<Si、Al含有量測定>
測定方法:ICP発光分析
装置 :ICP730-ES(株式会社VARIAN製)
試料溶解:酸溶解
[Measurement of composition]
For the obtained zeolite, the molar ratio of Si to Al was measured under the following conditions.
<Method for measuring molar ratio between Si and Al>
The Si and Al contents of the obtained zeolite were measured under the following conditions. The content of each component was calculated as % by mass in terms of oxide. Also, the content of each component was converted into a molar ratio to calculate the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio.
<Si, Al content measurement>
Measurement method: ICP emission spectrometer: ICP730-ES (manufactured by VARIAN Co., Ltd.)
Sample dissolution: acid dissolution

〔結晶性の評価〕
得られたゼオライトについて、以下の条件でその結晶性を評価した。
<X線回折測定条件>
装置 :MiniFlex(株式会社リガク製)
操作軸 :2θ/θ
線源 :CuKα
測定方法 :連続式
電圧 :40kV
電流 :15mA
開始角度 :2θ=5°
終了角度 :2θ=50°
サンプリング幅:0.020°
スキャン速度 :10.000°/min
<結晶性-BEA>
上記X線回折測定により得られたX線回折パターンから、ベータ型ゼオライトのミラー指数(302)に帰属されるピークの高さを求め、次式によって結晶性を求めた。
結晶性[%]=H/H×100
H :実施例で得られたベータ型ゼオライトのピークの高さ
:東ソー社製のベータ型ゼオライト(HSZ―920NHA)のピークの高さ
<結晶性-CHA>
国際ゼオライト学会のホームページ(http://www.iza-online.org・synthesis/)または、「WERIFIED SYNTHESES OF ZEOLITIC MATERIALS」H.Robson編、K.P.Lillerud XRD図:2001年発行、第2版、第123頁~第125頁に記載されたチャバザイト(Chabazite)の合成方法に基づいて標準物質を合成した。
この標準物質と製造したゼオライトについて、下記条件でX線回折測定を行った。得られた各X線回折パターンから、下記算出式に基づき、ゼオライトの結晶性(相対結晶度)を求めた。
上記X線回折測定により得られたX線回折パターンから、ミラー指数(100)、(20-1)、(3-1-1)に帰属される各ピークの高さの合計値を求め、次式によって相対結晶度を求めた。
結晶性[%]=H/H×100
H :実施例で得られたゼオライトの上記各ピークの高さの合計
:標準物質の上記各ピーク高さの合計
[Evaluation of crystallinity]
Crystallinity of the obtained zeolite was evaluated under the following conditions.
<X-ray diffraction measurement conditions>
Equipment: MiniFlex (manufactured by Rigaku Corporation)
Operation axis: 2θ/θ
Radiation source: CuKα
Measurement method: Continuous type Voltage: 40 kV
Current: 15mA
Start angle: 2θ=5°
End angle: 2θ=50°
Sampling width: 0.020°
Scan speed: 10.000°/min
<Crystalline-BEA>
From the X-ray diffraction pattern obtained by the above X-ray diffraction measurement, the height of the peak attributed to the Miller index (302) of beta zeolite was determined, and the crystallinity was determined by the following equation.
Crystallinity [%] = H/H R × 100
H: Peak height of beta zeolite obtained in Examples HR : Peak height of beta zeolite (HSZ-920NHA) manufactured by Tosoh Corporation <Crystallinity-CHA>
Website of the International Zeolite Society (http://www.iza-online.org/synthesis/) or "WERIFIED SYNTHESES OF ZEOLITIC MATERIALS" edited by H.Robson, K.P.Lillerud XRD diagram: published in 2001, 2nd edition , pp. 123-125.
This standard substance and the produced zeolite were subjected to X-ray diffraction measurement under the following conditions. The crystallinity (relative crystallinity) of the zeolite was obtained from each obtained X-ray diffraction pattern based on the following formula.
From the X-ray diffraction pattern obtained by the X-ray diffraction measurement, the total height of each peak attributed to the Miller indices (100), (20-1), and (3-1-1) is obtained, Relative crystallinity was determined by the formula.
Crystallinity [%] = H/H R × 100
H: Total height of each of the above peaks of the zeolite obtained in Examples HR : Total height of each of the above peaks of the standard substance

〔メジアン径の測定〕
各工程の中間体について、以下の条件でメジアン径を測定した。
<メジアン径測定>
測定装置 :HORIBA LA950V2(株式会社堀場製作所製)
基準 :体積基準
分散剤 :ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液
屈折率 :1.465
超音波処理 :1分間(超音波処理を行わない場合は0)
[Measurement of median diameter]
About the intermediate of each process, the median diameter was measured on condition of the following.
<Median diameter measurement>
Measuring device: HORIBA LA950V2 (manufactured by HORIBA, Ltd.)
Standard: Volume standard Dispersant: Sodium hexametaphosphate aqueous solution Refractive index: 1.465
Ultrasonic treatment: 1 minute (0 if no ultrasonic treatment)

〔構造維持率〕
粉砕スラリーに含まれる種結晶とは異なるゼオライトについて、以下の条件でその構造維持率を評価した。
<X線回折測定条件>
装置 :MiniFlex(株式会社リガク製)
操作軸 :2θ/θ
線源 :CuKα
測定方法 :連続式
電圧 :40kV
電流 :15mA
開始角度 :2θ=5°
終了角度 :2θ=50°
サンプリング幅:0.020°
スキャン速度 :10.000°/min
<構造維持率>
実施例で用いた種結晶とは異なるゼオライトについて、上記の条件でX線回折測定を行った。得られた回折パターンの中で強度の高いピーク上位3本を選び、これらのピーク強度(ピークの最大値からバックグラウンドの値を差し引いた強度)の和Hを求めた。粉砕スラリーを乾燥して得られる粉末についても同様の測定を行い、ピーク強度の和Hを求めた。求めたH及びHを用いて、次式から構造維持率を算出した。
構造維持率[%]=H/H×100
[Structural maintenance rate]
A zeolite different from the seed crystal contained in the pulverized slurry was evaluated for its structure retention rate under the following conditions.
<X-ray diffraction measurement conditions>
Equipment: MiniFlex (manufactured by Rigaku Corporation)
Operation axis: 2θ/θ
Radiation source: CuKα
Measurement method: Continuous type Voltage: 40 kV
Current: 15mA
Start angle: 2θ=5°
End angle: 2θ=50°
Sampling width: 0.020°
Scan speed: 10.000°/min
<Structural maintenance rate>
Zeolites different from the seed crystals used in the examples were subjected to X-ray diffraction measurement under the above conditions. The top three peaks with the highest intensity were selected from the obtained diffraction pattern, and the sum H 0 of these peak intensities (the intensity obtained by subtracting the background value from the maximum peak value) was determined. A powder obtained by drying the pulverized slurry was also measured in the same manner to determine the sum H of the peak intensities. Using the determined H 0 and H, the structural maintenance rate was calculated from the following equation.
Structural maintenance rate [%] = H/H 0 × 100

〔実施例1〕
〔FAU型ゼオライトの調製〕
Al濃度22質量%、NaO濃度17質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液0.168kgを、NaOH濃度21.65質量%の水酸化ナトリウム水溶液1.35kgに撹拌しながら加えて溶解し、30℃まで冷却した。この溶液を撹拌しながら、SiO濃度24質量%、NaO濃度7.7質量%の珪酸ナトリウム水溶液1.361kgに添加した。このときの溶液の組成は、酸化物換算のモル比で以下のとおりであった。ついで、この溶液を30℃で15時間静置してアルミノシリケート溶液を調製した。
NaO/Al=16
SiO/Al=15
O/Al=330
[Example 1]
[Preparation of FAU-type zeolite]
0.168 kg of an aqueous sodium aluminate solution having an Al 2 O 3 concentration of 22% by mass and a Na 2 O concentration of 17% by mass was added with stirring to 1.35 kg of an aqueous sodium hydroxide solution having an NaOH concentration of 21.65% by mass to dissolve, Cool to 30°C. This solution was added with stirring to 1.361 kg of an aqueous sodium silicate solution having an SiO 2 concentration of 24% by weight and an Na 2 O concentration of 7.7% by weight. The composition of the solution at this time was as follows in terms of molar ratio in terms of oxide. Then, this solution was allowed to stand at 30° C. for 15 hours to prepare an aluminosilicate solution.
Na2O / Al2O3 = 16
SiO2 / Al2O3 = 15
H2O / Al2O3 = 330

SiO濃度24質量%、NaO濃度7.7質量%の珪酸ナトリウム水溶液22.78kgに水5.66kgとSiO濃度30質量%シリカゾル(日揮触媒化成社製:Cataloid SI-30:平均粒子径10nm)18.97kgと、上記アルミノシリケート溶液2.88kgを加え、攪拌混合した。これに、Al濃度22質量%、NaO濃度17質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液10.03kgを加え、室温で3時間攪拌熟成して、混合ヒドロゲルスラリーを調製した。このときの混合ヒドロゲルスラリーの組成は、酸化物換算のモル比で以下のとおりであった。
NaO/Al=2.80
SiO/Al3=8.70
O/Al=108
22.78 kg of sodium silicate aqueous solution with SiO concentration of 24% by mass and Na O concentration of 7.7% by mass, 5.66 kg of water and SiO concentration of 30% by mass silica sol ( manufactured by Nikki Shokubai Kasei Co., Ltd.: Cataloid SI-30: average particle 18.97 kg of a diameter of 10 nm) and 2.88 kg of the above aluminosilicate solution were added and mixed with stirring. To this, 10.03 kg of an aqueous sodium aluminate solution having an Al 2 O 3 concentration of 22 mass % and a Na 2 O concentration of 17 mass % was added, and the mixture was stirred and aged at room temperature for 3 hours to prepare a mixed hydrogel slurry. The composition of the mixed hydrogel slurry at this time was as follows in terms of molar ratio in terms of oxide.
Na2O / Al2O3 = 2.80
SiO2 / Al2O3 = 8.70
H2O / Al2O3 = 108

上記混合ヒドロゲルスラリー60.3kgを結晶化槽にて、95℃で35時間、水熱処理を行った。その後、70℃まで冷却し、濾過してNa-Y型ゼオライトのケーキ29.5kgを得た。得られたNa-Y型ゼオライトのケーキを、更に洗浄し、濾過し、乾燥してNa-Y型ゼオライトを調製した。 60.3 kg of the mixed hydrogel slurry was hydrothermally treated in a crystallization tank at 95° C. for 35 hours. Then, it was cooled to 70° C. and filtered to obtain 29.5 kg of Na—Y zeolite cake. The obtained Na--Y zeolite cake was further washed, filtered and dried to prepare Na--Y zeolite.

Na-Y型ゼオライト500g、硫酸アンモニウム280gを含む水溶液5000gを80℃に昇温し、撹拌しながら2時間イオン交換した後、濾過し、洗浄し、乾燥し、550℃で5時間焼成した。更に、上記条件でイオン交換、濾過、洗浄、乾燥の操作を2回行い、NHイオン交換率95%の0.95(NH2O・0.05Na2O・Al・5SiOゼオライト(NH4(95)Y型ゼオライトともいう。)を調製した。
ついで、NH4(95)Y型ゼオライトに水を加えて、50質量%の水分を含むように水分調整した。水分調整したNH4(95)Y型ゼオライトを容器に充填し、600℃に昇温して2時間スチーム処理することによって、超安定性FAU型ゼオライトを調製した。
この超安定性FAU型ゼオライト500gに、濃度25質量%の硫酸1067gを0.5時間で滴下して脱アルミ処理を行い、SiO/Al=30のFAU型ゼオライトを調製した。このFAU型ゼオライトのメジアン径は7.4μmであった。このFAU型ゼオライトを種結晶とは異なるゼオライトとした。
5000 g of an aqueous solution containing 500 g of Na—Y type zeolite and 280 g of ammonium sulfate was heated to 80° C., ion-exchanged with stirring for 2 hours, filtered, washed, dried, and calcined at 550° C. for 5 hours. Further, the operations of ion exchange, filtration, washing, and drying were performed twice under the above conditions to obtain 0.95(NH 4 ) 2 O.0.05Na 2 O.Al 2 O 3.5SiO with an NH 4 ion exchange rate of 95%. 2 zeolite (also called NH 4(95) Y-type zeolite) was prepared.
Then, water was added to the NH 4 (95) Y-type zeolite to adjust the water content to 50% by mass. An ultra-stable FAU zeolite was prepared by filling a container with water-adjusted NH 4 (95) Y zeolite and steaming at 600° C. for 2 hours.
1067 g of sulfuric acid having a concentration of 25% by mass was added dropwise to 500 g of this ultra-stable FAU zeolite for 0.5 hour to carry out a dealuminization treatment to prepare an FAU zeolite with SiO 2 /Al 2 O 3 =30. The median diameter of this FAU-type zeolite was 7.4 μm. This FAU-type zeolite was used as a zeolite different from the seed crystal.

〔反応スラリー調製工程〕
純水840gと、種結晶とは異なるゼオライトとして上記FAU型ゼオライト300gと、種結晶としてベータ型ゼオライト60g(東ソー社製品:HSZ―920NHA、SiO/Alモル比:18、メジアン径8.0μm)とを混合して、スラリーを調製した。このスラリーのSiとAlのモル比率は、SiO/Al換算で、27であった。
[Reaction slurry preparation step]
840 g of pure water, 300 g of the FAU-type zeolite as a zeolite different from the seed crystal, and 60 g of beta-type zeolite as a seed crystal (product of Tosoh Corporation: HSZ-920NHA, SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio: 18, median diameter 8 .0 μm) were mixed to prepare a slurry. The molar ratio of Si and Al in this slurry was 27 in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 .

スラリー粉砕
ビーズミル(アシザワファインテック社製:LMZ015)を用いて、このスラリーをFAU型ゼオライトの構造維持率が20%になるまで湿式粉砕した。この湿式粉砕の条件は、ジルコニアビーズ1.0mm、周速10m/s、ビーズ充填量はベッセルの体積に対して85%とした。
Using a slurry pulverizing bead mill (LMZ015, manufactured by Ashizawa Fine Tech Co., Ltd.), this slurry was wet-pulverized until the FAU-type zeolite had a structure retention rate of 20%. The conditions for this wet pulverization were zirconia beads of 1.0 mm, a peripheral speed of 10 m/s, and a bead filling amount of 85% of the volume of the vessel.

粉砕したスラリー450gに、濃度48質量%のNaOH86gと、純水464gとを添加して、反応スラリーを得た。この反応スラリーのSiO/Alモル比は27、NaO/SiOモル比は0.25、HO/SiOモル比は22であった。 86 g of NaOH having a concentration of 48% by mass and 464 g of pure water were added to 450 g of the pulverized slurry to obtain a reaction slurry. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of this reaction slurry was 27, the Na 2 O/SiO 2 molar ratio was 0.25, and the H 2 O/SiO 2 molar ratio was 22.

〔加熱処理工程〕
上記反応スラリーの全量をオートクレーブに仕込み、140℃で48時間水熱処理し、この加熱処理中に追加スラリーを添加した。
追加スラリーは、上記反応スラリー調製工程で得られた反応スラリー178gと純水157gを混合し、表1の実施例1の追加スラリーになるように調製した。加熱処理中の反応スラリーのNaO/SiOモル比が0.18、HO/SiOモル比が21となるように、この追加スラリーを加熱処理中の反応スラリーに10時間かけて少量ずつ添加した。追加スラリーの添加が終了した後、更に140℃で48時間水熱処理をした。

[Heat treatment process]
The entire amount of the above reaction slurry was charged into an autoclave and hydrothermally treated at 140° C. for 48 hours, and additional slurry was added during this heat treatment.
The additional slurry was prepared by mixing 178 g of the reaction slurry obtained in the reaction slurry preparation step and 157 g of pure water to obtain the additional slurry of Example 1 in Table 1 . This additional slurry was added to the reaction slurry during heat treatment over 10 hours such that the reaction slurry during heat treatment had a Na 2 O/SiO 2 molar ratio of 0.18 and a H 2 O/SiO 2 molar ratio of 21. added in small portions. After the addition of the additional slurry was completed, further hydrothermal treatment was carried out at 140° C. for 48 hours.

水熱処理後の反応スラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、前述のX線回折測定方法、組成の測定方法、結晶性の評価方法に基づき、評価した。結果を表1に示す。 After the hydrothermal treatment, the reaction slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated based on the aforementioned X-ray diffraction measurement method, composition measurement method, and crystallinity evaluation method. Table 1 shows the results.

〔実施例2:追加スラリー添加時間変更〕
加熱処理中の反応スラリーに追加スラリーを添加する時間を3時間とし、スラリーの粉砕を行わない以外は、実施例1と同様の方法でゼオライトを調製した。得られたゼオライトについて、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
[Example 2: Additional slurry addition time change]
A zeolite was prepared in the same manner as in Example 1, except that the additional slurry was added to the reaction slurry during heat treatment for 3 hours and the slurry was not pulverized. The obtained zeolite was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

〔実施例3:CHA型ゼオライト〕
〔反応スラリー調製〕
実施例1に記載の方法で得られた超安定性FAU型ゼオライト500gに、濃度25質量%の硫酸660gを0.5時間で滴下して脱アルミ処理を行い、SiO/Al=8.9のFAU型ゼオライトを調製した。このFAU型ゼオライトのメジアン径は7.4μmであった。これを種結晶とは異なるゼオライトとした。
[Example 3: CHA-type zeolite]
[Reaction slurry preparation]
660 g of sulfuric acid having a concentration of 25% by mass was added dropwise to 500 g of the ultra-stable FAU-type zeolite obtained by the method described in Example 1 for 0.5 hours to carry out a dealuminization treatment, whereby SiO 2 /Al 2 O 3 = An 8.9 FAU-type zeolite was prepared. The median diameter of this FAU-type zeolite was 7.4 μm. This was used as a zeolite different from the seed crystal.

〔反応スラリー調製工程〕
純水840gと、種結晶とは異なるゼオライトとして上記FAU型ゼオライト300gと、種結晶として国際ゼオライト学会のホームページ(http://www.iza-online.org・synthesis/)または、「WERIFIED SYNTHESES OF ZEOLITIC MATERIALS」H.Robson編、K.P.Lillerud XRD図:2001年発行、第2版、第123頁~第125頁に記載されたチャバザイト(Chabazite)の合成方法に基づいて合成されたCHA型ゼオライト(SiO/Alモル比:4.8)とを混合して、スラリーを調製した。このスラリーのSiとAlのモル比率はSiO/Al換算で、8.2であった。
[Reaction slurry preparation step]
840 g of pure water, 300 g of the above FAU zeolite as a zeolite different from the seed crystal, and the homepage of the International Zeolite Society as the seed crystal (http://www.iza-online.org/synthesis/) or "WERIFIED SYNTHESES OF ZEOLITIC CHA-type zeolite synthesized based on the Chabazite synthesis method described in H.Robson, K.P.Lillerud XRD diagram: published in 2001, 2nd edition, pp. (SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio: 4.8) to prepare a slurry. The molar ratio of Si and Al in this slurry was 8.2 in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 .

〔スラリー粉砕〕
ビーズミルを用いて、このスラリーをFAU型ゼオライトの構造維持率が20%になるまで湿式粉砕した。この湿式粉砕の条件は、ジルコニアビーズ1.0mm、周速10m/s、ビーズ充填量はベッセルの体積に対して85%とした。
[Slurry pulverization]
Using a bead mill, this slurry was wet pulverized until the FAU-type zeolite had a structure retention rate of 20%. The conditions for this wet pulverization were zirconia beads of 1.0 mm, a peripheral speed of 10 m/s, and a bead filling amount of 85% of the volume of the vessel.

粉砕したスラリー456gに濃度85%のKOH34gと純水510gとを添加して、反応スラリーを得た。この反応スラリーのSiO/Alモル比は8.2、KO/SiOモル比は0.17、HO/SiOモル比は27であった。 34 g of KOH having a concentration of 85% and 510 g of pure water were added to 456 g of the pulverized slurry to obtain a reaction slurry. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of this reaction slurry was 8.2, the K 2 O/SiO 2 molar ratio was 0.17, and the H 2 O/SiO 2 molar ratio was 27.

〔加熱処理工程〕
上記反応スラリーの全量をオートクレーブに仕込み、150℃で48時間水熱処理し、この加熱処理中に追加スラリーを添加した。
追加スラリーは、上記反応スラリー調製工程で得られた反応スラリー165gと純水152gと濃度85%のKOH5gを混合することにより調製した。加熱処理中の反応スラリーのKO/SiOモル比が0.14、HO/SiOモル比が27となるように、この追加スラリーを加熱処理中の反応スラリーに少量ずつ8時間かけて逐次的に添加した。追加スラリーの添加が終了した後、更に150℃で48時間水熱処理をした。
[Heat treatment process]
The entire amount of the above reaction slurry was charged into an autoclave and hydrothermally treated at 150° C. for 48 hours, and additional slurry was added during this heat treatment.
The additional slurry was prepared by mixing 165 g of the reaction slurry obtained in the reaction slurry preparation step, 152 g of pure water, and 5 g of KOH having a concentration of 85%. This additional slurry was added in small portions to the reaction slurry during heat treatment for 8 hours such that the reaction slurry during heat treatment had a K 2 O/SiO 2 molar ratio of 0.14 and a H 2 O/SiO 2 molar ratio of 27. was added sequentially over a period of time. After the addition of the additional slurry was completed, further hydrothermal treatment was carried out at 150° C. for 48 hours.

水熱処理後の反応スラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、前述のX線回折測定方法、組成の測定方法、結晶性の評価方法に基づき、評価した。結果を表1に示す。 After the hydrothermal treatment, the reaction slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated based on the aforementioned X-ray diffraction measurement method, composition measurement method, and crystallinity evaluation method. Table 1 shows the results.

〔比較例1:種結晶と異なるゼオライトを用いない、追加スラリーの添加なし〕
SiO:Al:NaO:HO=27.0:1.0:4.8:561.6の組成になるように、SiO濃度30質量%シリカゾル(日揮触媒化成社製:Cataloid SI-30:平均粒子径10nm)590gと、Al濃度22質量%、NaO濃度17質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液51g、48%NaOH溶液を87g、純水を606g添加した後に室温で1時間攪拌して、スラリーを得た。このスラリーを140℃で48時間水熱処理した。水熱処理後のスラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1: No zeolite different from seed crystals, no addition of additional slurry]
SiO 2 : Al 2 O 3 : Na 2 O: H 2 O = 27.0: 1.0: 4.8: 561.6. Product: Cataloid SI-30: average particle size 10 nm) 590 g, 51 g of sodium aluminate aqueous solution with Al 2 O 3 concentration of 22% by mass and Na 2 O concentration of 17% by mass, 87 g of 48% NaOH solution, and 606 g of pure water. After that, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to obtain a slurry. This slurry was hydrothermally treated at 140° C. for 48 hours. After the hydrothermal treatment, the slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

〔比較例2:追加反応液の添加なし〕
SiO:Al:NaO:HO=27.0:1.0:4.8:561.6の組成になるように、実施例1の反応スラリー633gと、濃度48質量%のNaOH87gと、純水616gとを混合した後、室温で1時間攪拌した。撹拌後、このスラリーをオートクレーブに仕込み、140℃で48時間水熱処理した。水熱処理後のスラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2: No addition of additional reaction solution]
633 g of the reaction slurry of Example 1 and a concentration of 48 mass so as to have a composition of SiO 2 : Al 2 O 3 : Na 2 O: H 2 O = 27.0: 1.0: 4.8: 561.6 % NaOH and 616 g of pure water were mixed and then stirred at room temperature for 1 hour. After stirring, this slurry was charged into an autoclave and hydrothermally treated at 140° C. for 48 hours. After the hydrothermal treatment, the slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

〔比較例3:2段階合成〕
実施例1の反応スラリー450gと、濃度48質量%のNaOH86gと、純水464gとを混合してスラリーを得た。このスラリーのNaO/SiOモル比は0.245、HO/SiOモル比は22であった。このスラリーをオートクレーブに仕込み、140℃で48時間水熱処理した(1回目)。このスラリーを水熱処理した後、室温まで冷却した。
[Comparative Example 3: Two-step synthesis]
A slurry was obtained by mixing 450 g of the reaction slurry of Example 1, 86 g of NaOH having a concentration of 48% by mass, and 464 g of pure water. The slurry had a Na 2 O/SiO 2 molar ratio of 0.245 and a H 2 O/SiO 2 molar ratio of 22. This slurry was put into an autoclave and hydrothermally treated at 140° C. for 48 hours (first time). After the slurry was hydrothermally treated, it was cooled to room temperature.

次いで、実施例1の反応スラリー178gと、純水157gとを混合して追加スラリーを調製した。この追加スラリーの全量と、水熱処理後のスラリーの全量とをオートクレーブ中で混合し、140℃48時間水熱処理(2回目)した。このとき、追加スラリーを添加した後のスラリーのNaO/SiOモル比は0.18、HO/SiOモル比は21であった。この比較例3では2回目の加熱処理でスラリーの組成が一気に変化する。水熱処理後のスラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。 Next, 178 g of the reaction slurry of Example 1 and 157 g of pure water were mixed to prepare an additional slurry. The total amount of this additional slurry and the total amount of the hydrothermally treated slurry were mixed in an autoclave and hydrothermally treated (second time) at 140° C. for 48 hours. At this time, the Na 2 O/SiO 2 molar ratio of the slurry after adding the additional slurry was 0.18, and the H 2 O/SiO 2 molar ratio was 21. In Comparative Example 3, the composition of the slurry changes at once in the second heat treatment. After the hydrothermal treatment, the slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

〔比較例4:追加反応液の添加なし-CHA型ゼオライト〕
SiO:Al:KO:HO=8.2:1.0:1.15:224の組成になるように、実施例3の反応スラリー458gと、濃度85質量%のKOH27gと、純水515gとを混合した後、室温で1時間攪拌した。撹拌後、この反応スラリーをオートクレーブに仕込み、150℃で48時間水熱処理した。水熱処理後のスラリーを取出し、ろ過、洗浄、乾燥してゼオライトを得た。得られたゼオライトについて、実施例3と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4: No addition of additional reaction solution—CHA-type zeolite]
458 g of the reaction slurry of Example 3 and After mixing 27 g of KOH and 515 g of pure water, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After stirring, this reaction slurry was charged into an autoclave and hydrothermally treated at 150° C. for 48 hours. After the hydrothermal treatment, the slurry was taken out, filtered, washed and dried to obtain zeolite. The obtained zeolite was evaluated in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the results.

表1に示すように、本発明の製造方法によって得たベータ型ゼオライトは(実施例1、2)、SiO/Alモル比が15以上であって結晶性が高く、副生成物が少ない。一方、加熱処理中に追加スラリーを加えない比較例1、2は、SiO/Alモル比は高いものの、非晶質のシリカアルミナ化合物が混在するため結晶性が低いベータ型ゼオライトしか得られなかった。また、一回目の加熱処理中に追加スラリーを加えず、二回目の加熱処理後に追加スラリーを加えて再加熱処理をした比較例3は、SiO/Alモル比が高く、結晶性が高いものの、反応スラリーの組成が急激に変化するため、モルデナイトが副生成物として生成している。また、CHA型ゼオライトについても、本発明の製造方法による実施例3では、SiO/Alモル比が15以上であって、結晶性が高く、副生物のないCHA型ゼオライトが得られる。一方、CHA型ゼオライトについて、追加スラリーを用いない比較例4では、SiO/Alモル比が高く、副生物がないものの、結晶性が極めて低い。 As shown in Table 1, the beta zeolite obtained by the production method of the present invention (Examples 1 and 2) has a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more and high crystallinity. Less is. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which no additional slurry was added during the heat treatment, although the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio was high, only beta-type zeolite with low crystallinity due to the presence of an amorphous silica-alumina compound was mixed. I didn't get it. In Comparative Example 3, in which no additional slurry was added during the first heat treatment, and additional slurry was added after the second heat treatment and reheated, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio was high and the crystallinity was high. However, mordenite is formed as a by-product due to the rapid change in the composition of the reaction slurry. As for CHA-type zeolite, in Example 3 according to the production method of the present invention, CHA-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more, high crystallinity, and no by-products can be obtained. . On the other hand, for CHA-type zeolite, Comparative Example 4, in which no additional slurry was used, had a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio and no by-products, but extremely low crystallinity.

Figure 0007145002000001
Figure 0007145002000001

Claims (6)

有機構造規定剤を用いないゼオライトの製造方法であって、
種結晶となるベータ型またはチャバサイト型のゼオライト、結晶系が前記種結晶とは異なるFAU型のゼオライト、アルカリ源、および水を混合して反応スラリーを調製する反応スラリー調製工程と、
該反応スラリーよりもSiO /Al モル比の高い追加スラリー、あるいは該反応スラリーよりもM O/SiO モル比の低い追加スラリーを用意する工程と
前記反応スラリーを加熱する加熱処理工程を含み、
該加熱処理工程において、前記追加スラリーを少なくとも1時間以上かけて前記反応スラリーに添加して該反応スラリーのSiO /Al モル比を高くし、あるいはM O/SiO モル比を低くすることを特徴とするゼオライトの製造方法。
A method for producing a zeolite without using an organic structure-directing agent,
a reaction slurry preparation step of preparing a reaction slurry by mixing a beta-type or chabazite-type zeolite as a seed crystal, an FAU-type zeolite whose crystal system is different from that of the seed crystal, an alkali source, and water;
providing an additional slurry having a higher SiO2 /Al2O3 molar ratio than the reaction slurry or an additional slurry having a lower M2O/SiO2 molar ratio than the reaction slurry ;
including a heat treatment step of heating the reaction slurry,
In the heat treatment step, the additional slurry is added to the reaction slurry over at least one hour to increase the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the reaction slurry, or to increase the M 2 O/SiO 2 molar ratio. A method for producing zeolite, characterized by lowering
前記加熱処理工程において、前記反応スラリーのMO/SiOモル比を、0.22≦MO/SiO≦0.3の範囲から、0.1≦MO/SiO<0.22の範囲に変化させてベータ型ゼオライトを合成する請求項1に記載するゼオライトの製造方法。 In the heat treatment step, the M 2 O/SiO 2 molar ratio of the reaction slurry is adjusted from the range of 0.22≦M 2 O/SiO 2 ≦0.3 to 0.1≦M 2 O/SiO 2 <0. 2. The method for producing zeolite according to claim 1, wherein beta zeolite is synthesized by changing the range of 0.22. 前記加熱処理工程において、前記反応スラリーのMO/SiOモル比を、0.15≦MO/SiO≦0.25の範囲から、0.1≦MO/SiO<0.15の範囲に変化させてチャバザイト型ゼオライトを合成する請求項1に記載するゼオライトの製造方法。 In the heat treatment step, the M 2 O/SiO 2 molar ratio of the reaction slurry is adjusted from the range of 0.15≦M 2 O/SiO 2 ≦0.25 to 0.1≦M 2 O/SiO 2 <0. 2. The method for producing a zeolite according to claim 1, wherein the chabazite-type zeolite is synthesized by changing it to the range of 0.15. 製造したゼベータ型ゼオライトに含まれるSiとAlとのモル比が、SiO /Al 換算で、15以上である請求項2に記載するゼオライトの製造方法。 3. The method for producing zeolite according to claim 2 , wherein the molar ratio of Si and Al contained in the produced zebeta-type zeolite is 15 or more in terms of SiO2 /Al2O3 . 製造したチャバザイト型ゼオライトに含まれるSiとAlとのモル比が、SiO /Al 換算で、5≦SiO /Al <10の範囲にある請求項3に記載するゼオライトの製造方法。 The zeolite according to claim 3, wherein the molar ratio of Si and Al contained in the produced chabazite-type zeolite is in the range of 5≦SiO 2 / Al 2 O 3 <10 in terms of SiO 2 /Al 2 O 3 Production method. 前記反応スラリー調製工程が、種結晶となるゼオライト、結晶系が前記種結晶とは異なるゼオライト、アルカリ源、および水を混合して原料スラリーを調製する原料スラリー調製工程と、前記原料スラリーを粉砕して粉砕スラリーを得るスラリー粉砕調製工程と、前記粉砕スラリーにアルカリ源を添加して反応スラリーを得る工程を含むことを特徴とする請求項1~請求項5の何れかに記載するゼオライトの製造方法。
The reaction slurry preparing step includes mixing a zeolite serving as a seed crystal, a zeolite having a crystal system different from that of the seed crystal, an alkali source, and water to prepare a raw material slurry, and pulverizing the raw material slurry. 6. The method for producing zeolite according to any one of claims 1 to 5 , comprising a slurry pulverization preparation step of obtaining a pulverized slurry, and a step of adding an alkali source to the pulverized slurry to obtain a reaction slurry. .
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