JPH024455A - チタノシリケートのイオン交換能向上方法 - Google Patents
チタノシリケートのイオン交換能向上方法Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J29/89—Silicates, aluminosilicates or borosilicates of titanium, zirconium or hafnium
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明は、チタノシリケートのイオン交換能向上方法に
関する。
関する。
[従来の技術1
ゼライト構造を有するチタノシリケートが当業者間で知
られている。ヤング(Y oung)の米国特許第3.
329,481号によれば、「結晶チタノ−シリケート
ゼオライト」は過酸化アルカリ金属チタネートとアルカ
リシリケート溶液の反応により調製される。マクアネス
ビ−(McAnespie)等の米国特許第4.329
,328号は、チタネート溶液とシリカ源との混合によ
るチタノシリケート調製法を記載している。タラマッソ
(T aramasso)等の米国特許第4.410,
501号は、TS−1で表される「チタンシリカライト
(titanium 5ilicalite) Jと、
n−パラフィンならびにす7テンの異性化、改質および
オレフィン結合を有する化合物の重合を含む広範囲にわ
たる有機転化反応におけるその用途を記載している。こ
の物質は、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルカ1ハ窒素
化有機塩基および水を含有する反応混合物から調製され
る。酸化チタン源は加水分解可能なTiX4(式中、X
はFlCl,Brおよび■からなる群より選択される。
られている。ヤング(Y oung)の米国特許第3.
329,481号によれば、「結晶チタノ−シリケート
ゼオライト」は過酸化アルカリ金属チタネートとアルカ
リシリケート溶液の反応により調製される。マクアネス
ビ−(McAnespie)等の米国特許第4.329
,328号は、チタネート溶液とシリカ源との混合によ
るチタノシリケート調製法を記載している。タラマッソ
(T aramasso)等の米国特許第4.410,
501号は、TS−1で表される「チタンシリカライト
(titanium 5ilicalite) Jと、
n−パラフィンならびにす7テンの異性化、改質および
オレフィン結合を有する化合物の重合を含む広範囲にわ
たる有機転化反応におけるその用途を記載している。こ
の物質は、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルカ1ハ窒素
化有機塩基および水を含有する反応混合物から調製され
る。酸化チタン源は加水分解可能なTiX4(式中、X
はFlCl,Brおよび■からなる群より選択される。
)を含むことができる。米国特許第4゜519.998
号および第4,623.526号は、チタン含有化合物
と、アルカリテトラヒドロポレート、硅酸ナトリウムお
よびアルキルアンモニウムカチオンとの反応による結晶
チタノボロシリケートの調製法に関する。これら二つの
特許文献も、チタノボロシリケートの貴金属による交換
を開示している。水素型チタノボロシリケートが、焼成
および塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムまたは酢酸
アンモニウムによるアンモニウム交換により調製される
ことが教示されている。チャン(Chang)等の米国
特許第4.576.805号は、シリケートを揮発性金
属化合物、例えばTiCl,に接触させて骨格金属を添
加することにより、多孔質結晶シリケートを処理する方
法を開示している。
号および第4,623.526号は、チタン含有化合物
と、アルカリテトラヒドロポレート、硅酸ナトリウムお
よびアルキルアンモニウムカチオンとの反応による結晶
チタノボロシリケートの調製法に関する。これら二つの
特許文献も、チタノボロシリケートの貴金属による交換
を開示している。水素型チタノボロシリケートが、焼成
および塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムまたは酢酸
アンモニウムによるアンモニウム交換により調製される
ことが教示されている。チャン(Chang)等の米国
特許第4.576.805号は、シリケートを揮発性金
属化合物、例えばTiCl,に接触させて骨格金属を添
加することにより、多孔質結晶シリケートを処理する方
法を開示している。
[発明の開示1
本発明は、pH7〜lOのアルカリ性媒体での処理によ
り多孔質結晶チタノシリケートのイオン交換能を向上さ
せる方法に関する。
り多孔質結晶チタノシリケートのイオン交換能を向上さ
せる方法に関する。
通常、本発明の方法により製造したチタノシリケートは
、白金、パラジウムおよび他の貴金属のような金属触媒
成分を用いるあらゆる方法または方法の組み合わせにお
いて特に有用である。そのような方法の例は、水素化、
脱水素、脱水素環化、異性化、水素クラッキング、脱ロ
ウ、改質、アルキル芳香族化合物の転化および酸化等を
含む。本発明の触媒は、ラピエール(La p 1er
re)等の米国特許第4.419.220号に記載の方
法に従ってゼオライトベータ触媒に接触させることによ
り含ロウ成分が異性化される、留出燃料油および軽油の
接触脱ロウにおいて特に有用であると考えられる。この
方法において、留出燃料油のような炭化水素原料が、異
性化条件下に、シリカ−アルミナモル比が少なくとも2
0で白金のような水素化成分を有するゼオライトを含ん
でなる触媒に接触させることにより脱ロウされる。異性
化条件は、200〜540’C!(392〜l O05
’F) 、好ましくは400〜450°0(752〜8
42°F)の温度、大気圧〜25000kPa、好まし
くは4000〜1OOOOkPaの圧力、および0.1
〜20、好ましくは0.2〜5の空間速度(LHS■)
を含む。
、白金、パラジウムおよび他の貴金属のような金属触媒
成分を用いるあらゆる方法または方法の組み合わせにお
いて特に有用である。そのような方法の例は、水素化、
脱水素、脱水素環化、異性化、水素クラッキング、脱ロ
ウ、改質、アルキル芳香族化合物の転化および酸化等を
含む。本発明の触媒は、ラピエール(La p 1er
re)等の米国特許第4.419.220号に記載の方
法に従ってゼオライトベータ触媒に接触させることによ
り含ロウ成分が異性化される、留出燃料油および軽油の
接触脱ロウにおいて特に有用であると考えられる。この
方法において、留出燃料油のような炭化水素原料が、異
性化条件下に、シリカ−アルミナモル比が少なくとも2
0で白金のような水素化成分を有するゼオライトを含ん
でなる触媒に接触させることにより脱ロウされる。異性
化条件は、200〜540’C!(392〜l O05
’F) 、好ましくは400〜450°0(752〜8
42°F)の温度、大気圧〜25000kPa、好まし
くは4000〜1OOOOkPaの圧力、および0.1
〜20、好ましくは0.2〜5の空間速度(LHS■)
を含む。
本発明は、低酸活性でイオン交換能に優れた多孔質結晶
シリケートの調製に用いることができる。
シリケートの調製に用いることができる。
低酸性特性は、パラフィンの異性化、脂肪族化合物の芳
香族化およびオレフィンのオリゴマー化のような炭化水
素転化反応において用いるのに好適である。そのような
反応は、貴金属のような水素化−脱水素成分を多孔質結
晶シリケートと組み合わせると最適化される。珪素高含
量アルミノシリケートゼオライトのような珪素高含量多
孔質結晶シリケートは、そのような触媒に望ましい低酸
性を示す。しかしながら、イオン交換能により貴金属を
高度に分散させるのは困難である。。何故ならば、その
ような物質のイオン交換能は低く、貴金属イオンをイオ
ン交換により酸性部位の近くにおいてゼオライト孔に入
れるのは困難なためである。
香族化およびオレフィンのオリゴマー化のような炭化水
素転化反応において用いるのに好適である。そのような
反応は、貴金属のような水素化−脱水素成分を多孔質結
晶シリケートと組み合わせると最適化される。珪素高含
量アルミノシリケートゼオライトのような珪素高含量多
孔質結晶シリケートは、そのような触媒に望ましい低酸
性を示す。しかしながら、イオン交換能により貴金属を
高度に分散させるのは困難である。。何故ならば、その
ような物質のイオン交換能は低く、貴金属イオンをイオ
ン交換により酸性部位の近くにおいてゼオライト孔に入
れるのは困難なためである。
従って、本発明は、高度にイオン交換することのできる
能力を有し貴金属でイオン交換することのできる触媒を
得る方法を提供するという点において有用である。得ら
れる貴金属交換生成物は高水準の貴金属分散を示し、そ
れ故に金属と酸性部位が密接する。そのような接近は、
パラフィン異性化触媒において特に有利である。
能力を有し貴金属でイオン交換することのできる触媒を
得る方法を提供するという点において有用である。得ら
れる貴金属交換生成物は高水準の貴金属分散を示し、そ
れ故に金属と酸性部位が密接する。そのような接近は、
パラフィン異性化触媒において特に有利である。
使用するチタノシリケートは、チタンが骨格内に存在す
る多孔質結晶シリケートのいずれでもあり得る。そのよ
うな物質およびその製法についての記載を上記引用文献
に見い出し得る。例えば、米国特許第4,576.80
5号に記載されているように揮発性チタン化合物との接
触によって、または、液相チタン源、例えば(NH4)
!TiF@ (水相)またはTiF4(水相)との接触
によって、多孔質結晶シリケートの存在する骨格内にチ
タンを挿入することにより調製されるチタノシリケート
が本発明に特に好適に用いられる。
る多孔質結晶シリケートのいずれでもあり得る。そのよ
うな物質およびその製法についての記載を上記引用文献
に見い出し得る。例えば、米国特許第4,576.80
5号に記載されているように揮発性チタン化合物との接
触によって、または、液相チタン源、例えば(NH4)
!TiF@ (水相)またはTiF4(水相)との接触
によって、多孔質結晶シリケートの存在する骨格内にチ
タンを挿入することにより調製されるチタノシリケート
が本発明に特に好適に用いられる。
本発明の貴金属含有触媒は、ここに定義した新規種類の
ゼオライトの構造を有するチタノシリケート、貴金属お
よび要すればバインダーを含んでなる。
ゼオライトの構造を有するチタノシリケート、貴金属お
よび要すればバインダーを含んでなる。
本発明の目的において、「ゼオライト」という用語は、
ボロテクトシリケート(poro tec tos i
l 1cates) 、すなわち通常、珪素および酸
素原子を主成分として含む多孔質結晶シリケートを意味
する。
ボロテクトシリケート(poro tec tos i
l 1cates) 、すなわち通常、珪素および酸
素原子を主成分として含む多孔質結晶シリケートを意味
する。
他の成分は少量で、通常14モル%以下、好ましくは4
モル%以下で存在し得る。これらの成分は、アルミニウ
ム、ホウ素、ガリウム、鉄および燐等を含み、アルミニ
ウムが好ましい。少量成分は、分離または混合状態で存
在する。チタノシリケートゼオライトは、多孔質結晶シ
リケート骨格内にチタンを含み、骨格内に一種またはそ
れ以上の上述の少量成分、好ましくはアルミニウム及び
/又はホウ素も含むことができる。
モル%以下で存在し得る。これらの成分は、アルミニウ
ム、ホウ素、ガリウム、鉄および燐等を含み、アルミニ
ウムが好ましい。少量成分は、分離または混合状態で存
在する。チタノシリケートゼオライトは、多孔質結晶シ
リケート骨格内にチタンを含み、骨格内に一種またはそ
れ以上の上述の少量成分、好ましくはアルミニウム及び
/又はホウ素も含むことができる。
前述したシリカ−アルミナモル比は従来の分析法により
決めることができる。この比は、ゼオライト結晶の剛直
なアニオン性骨格内における比をできるだけ厳密に表し
、バインダー中にまたは間隙のカチオン性もしくは他の
状態の骨格内に存在するアルミニウムは除くことを意図
している。シリカ−アルミナモル比が少なくとも12の
ゼオライトが有用であるが、ある場合にはシリカ−アル
ミナモル比がもっと大きなゼオライトを使用することが
好ましい。すなわち、本発明において有用なゼオライト
のシリカ−アルミナモル比は、少なくとも約20125
.70、またはある場合には少なくとも100または少
なくとも150であり得る。
決めることができる。この比は、ゼオライト結晶の剛直
なアニオン性骨格内における比をできるだけ厳密に表し
、バインダー中にまたは間隙のカチオン性もしくは他の
状態の骨格内に存在するアルミニウムは除くことを意図
している。シリカ−アルミナモル比が少なくとも12の
ゼオライトが有用であるが、ある場合にはシリカ−アル
ミナモル比がもっと大きなゼオライトを使用することが
好ましい。すなわち、本発明において有用なゼオライト
のシリカ−アルミナモル比は、少なくとも約20125
.70、またはある場合には少なくとも100または少
なくとも150であり得る。
ここで有用なある種のゼオライトは、n−ヘキサンを自
由に吸着するような有効孔サイズを有する。更に、より
大きな分子の侵入は拘束する構造を有さなくてはならな
い。そのような侵入拘束の存在の有無を既知の結晶構造
から判断することができる場合がある。例えば、結晶孔
の出入口が珪素およびアルミニウム原子の8員環で形成
されている場合、n−ヘキサンより大きな断面積を有す
る分子の侵入は排斥され、ゼオライトは所望の種類のも
のとはならない。ある場合には、環の縮少または孔の閉
塞によりゼオライトが効果的でなくなるが、lO員環の
出入口が好ましい。
由に吸着するような有効孔サイズを有する。更に、より
大きな分子の侵入は拘束する構造を有さなくてはならな
い。そのような侵入拘束の存在の有無を既知の結晶構造
から判断することができる場合がある。例えば、結晶孔
の出入口が珪素およびアルミニウム原子の8員環で形成
されている場合、n−ヘキサンより大きな断面積を有す
る分子の侵入は排斥され、ゼオライトは所望の種類のも
のとはならない。ある場合には、環の縮少または孔の閉
塞によりゼオライトが効果的でなくなるが、lO員環の
出入口が好ましい。
有効孔サイズを評価する一つの方法は、拘束指数(CI
)として知られている量を決定することである。拘束指
数の意味および決定方法が米国特許第4,016,21
8号に記載されている。幾つかの典型的物質の拘束指数
(CI)の値を以下に示す。
)として知られている量を決定することである。拘束指
数の意味および決定方法が米国特許第4,016,21
8号に記載されている。幾つかの典型的物質の拘束指数
(CI)の値を以下に示す。
このパラメータの性質およびそれを決定する技術の故に
、あるゼオライトを幾分具なる条件下に試験することが
でき、それにより異なる拘束指数が示される可能性があ
る。本発明の目的において、米国特許第4.016,2
18号に記載の試験法の範囲内の条件下に1−12の拘
束指数が示されるなら、たとえその範囲の異なる条件下
においてl〜12の範囲外の拘束指数が示されるにして
も、ゼオライトは拘束指数1−12を有すると考えられ
る。
、あるゼオライトを幾分具なる条件下に試験することが
でき、それにより異なる拘束指数が示される可能性があ
る。本発明の目的において、米国特許第4.016,2
18号に記載の試験法の範囲内の条件下に1−12の拘
束指数が示されるなら、たとえその範囲の異なる条件下
においてl〜12の範囲外の拘束指数が示されるにして
も、ゼオライトは拘束指数1−12を有すると考えられ
る。
本発明に好ましく用いられるゼオライトは、ゼオライト
β、ZSM−5、ZSM−11、ZSM−5/ZSM−
11中間物、ZSM−12、ZSM−23、ZSM−3
58よびZSM−48であり、それぞれ米国特許第3.
308.069号、同第3,702,886号、同第3
.709,979号、同第4,229.424号、同第
3.832.449号、同第4.076.842号、同
第4.016.245号および同第4,350.835
号に示されるX線回折データにより特定される。
β、ZSM−5、ZSM−11、ZSM−5/ZSM−
11中間物、ZSM−12、ZSM−23、ZSM−3
58よびZSM−48であり、それぞれ米国特許第3.
308.069号、同第3,702,886号、同第3
.709,979号、同第4,229.424号、同第
3.832.449号、同第4.076.842号、同
第4.016.245号および同第4,350.835
号に示されるX線回折データにより特定される。
特定の種類のゼオライトの例を詳細に記述している前記
特許を引用することにより、そこに開示されている結晶
ゼオライトの同定がそれぞれのX線回折パターンを基準
に成することを意図している。上述したように、本発明
は、シリカ−アルミナモル比が本質的に限定されていな
いような触媒を利用するものである。従って、上記特許
の引用は、開示された結晶ゼオライトを上記の特定のシ
リカ−アルミナモル比を有するものに制限すると解すべ
きでなく、そのようなゼオライトが非常に少量のアルミ
ニウムを含有することができ、開示された物質と同じ結
晶構造を有するものがある適用において有用または好ま
しい場合がある。特定の結晶ゼオライトを確認するのは
、X線回折「パターン」により同定される結晶構造であ
る。
特許を引用することにより、そこに開示されている結晶
ゼオライトの同定がそれぞれのX線回折パターンを基準
に成することを意図している。上述したように、本発明
は、シリカ−アルミナモル比が本質的に限定されていな
いような触媒を利用するものである。従って、上記特許
の引用は、開示された結晶ゼオライトを上記の特定のシ
リカ−アルミナモル比を有するものに制限すると解すべ
きでなく、そのようなゼオライトが非常に少量のアルミ
ニウムを含有することができ、開示された物質と同じ結
晶構造を有するものがある適用において有用または好ま
しい場合がある。特定の結晶ゼオライトを確認するのは
、X線回折「パターン」により同定される結晶構造であ
る。
1以下の拘束指数を有し本発明に用いるのに好適な他の
ゼオライトは、それぞれ米国特許第2゜882.244
号、同第3,130,007号、同第3.415,73
6号、同第4,021,447号、同第3.950,4
96号および同第3,972.983号に定義されてい
るゼオライトX1ゼオライトY、ZSM−3、ZSM−
4、Z SM−18およびZSM−20のような孔サイ
ズの大きなゼオライトを含む。
ゼオライトは、それぞれ米国特許第2゜882.244
号、同第3,130,007号、同第3.415,73
6号、同第4,021,447号、同第3.950,4
96号および同第3,972.983号に定義されてい
るゼオライトX1ゼオライトY、ZSM−3、ZSM−
4、Z SM−18およびZSM−20のような孔サイ
ズの大きなゼオライトを含む。
有機転化法において用いられる温度および他の条件に耐
性のある別の物質をゼオライトに組み込むことが望まし
いことがしばしばある。そのような物質は、活性および
不活性物質、およびクレーシリカ及び/又は金属酸化物
のような無機物を含む。ある方法において、反応速度を
制御する他の手段を用いることなく生成物が経済的に得
られるように転化量を制御する希釈剤として無機物が好
適に役立つ。ここで有用なゼオライトと複合するのに有
用なバインダーも無機酸化物を含み、特にアルミナが好
ましい。
性のある別の物質をゼオライトに組み込むことが望まし
いことがしばしばある。そのような物質は、活性および
不活性物質、およびクレーシリカ及び/又は金属酸化物
のような無機物を含む。ある方法において、反応速度を
制御する他の手段を用いることなく生成物が経済的に得
られるように転化量を制御する希釈剤として無機物が好
適に役立つ。ここで有用なゼオライトと複合するのに有
用なバインダーも無機酸化物を含み、特にアルミナが好
ましい。
ゼオライト触媒は、前記物質に加えて、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、並び
に、シルカ−アルミナ−トリア アルミナ−マグネシアおよびシリカ−マグネシア−ジル
コニアのような三元組成物のような多孔質マトリクス物
質と複合することができる。微細結晶ゼオライトと無機
酸化物マトリクスの相対比は、複合物に対するゼオライ
ト含量が1〜90重量%、より一般的には10重量%〜
50重量%となるような広い範囲で変化させることがで
きる。
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、並び
に、シルカ−アルミナ−トリア アルミナ−マグネシアおよびシリカ−マグネシア−ジル
コニアのような三元組成物のような多孔質マトリクス物
質と複合することができる。微細結晶ゼオライトと無機
酸化物マトリクスの相対比は、複合物に対するゼオライ
ト含量が1〜90重量%、より一般的には10重量%〜
50重量%となるような広い範囲で変化させることがで
きる。
本発明の触媒は、チタノシリケートのイオン交換能を向
上させるために、チタノシリケートをpH7〜lO1好
ましくは8〜9.5のアルカリ性水溶液に接触させるこ
とにより調製することができる。pH範囲の上限は、結
晶度が大きく減少することなく(例えば、減少率20%
以下)チタノシリケートが耐え得るアルカリ度を基準と
する。
上させるために、チタノシリケートをpH7〜lO1好
ましくは8〜9.5のアルカリ性水溶液に接触させるこ
とにより調製することができる。pH範囲の上限は、結
晶度が大きく減少することなく(例えば、減少率20%
以下)チタノシリケートが耐え得るアルカリ度を基準と
する。
アルカリ性水溶液による上記処理の前に、例えばHe、
ArもしくはN2のような不活性雰囲気中または空気の
ような酸素含有雰囲気中、400〜500℃でチタノシ
リケートを焼成することができる。
ArもしくはN2のような不活性雰囲気中または空気の
ような酸素含有雰囲気中、400〜500℃でチタノシ
リケートを焼成することができる。
アルカリ性水溶液は、貴金属のイオン交換を妨害するカ
チオンを導入することがなければ、所望のpH範囲を達
成することのできるいかなるアルカリ薬剤を含有しても
よい。そのような物質は、水溶液中に吹き込まれた気体
アンモニア、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、ア
ンモニウム塩および水酸化アンモニウムのようなアンモ
ニウムイオン源を含む。該塩基性水溶液にさらす処理は
、イオン交換能に影響を与えて向上させるのに好適な条
件下、例えば温度20〜80°Cで0.5〜24時間行
われる。得られたチタノシリケートのイオン交換能は、
少なくとも0.022ミリ当量/g灰分、好ましくは少
なくとも0.066ミリ当量/g灰分てあり得る。これ
らの物質は低下した酸活性、例えばアルファ値50以下
、更にはアルファ値20以下も示し得る。アルファ試験
は、米国特許筒3,354,078号、ジャーナル・オ
ブ・カタリシス(Journal of Cataly
sis)、第4巻、527頁(1965年)、同第6巻
、278頁(1966年)および同第61巻、395頁
(1980年)に記載されている。好ましくは、アルフ
ァ値は538℃の一定温度で決定される。
チオンを導入することがなければ、所望のpH範囲を達
成することのできるいかなるアルカリ薬剤を含有しても
よい。そのような物質は、水溶液中に吹き込まれた気体
アンモニア、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、ア
ンモニウム塩および水酸化アンモニウムのようなアンモ
ニウムイオン源を含む。該塩基性水溶液にさらす処理は
、イオン交換能に影響を与えて向上させるのに好適な条
件下、例えば温度20〜80°Cで0.5〜24時間行
われる。得られたチタノシリケートのイオン交換能は、
少なくとも0.022ミリ当量/g灰分、好ましくは少
なくとも0.066ミリ当量/g灰分てあり得る。これ
らの物質は低下した酸活性、例えばアルファ値50以下
、更にはアルファ値20以下も示し得る。アルファ試験
は、米国特許筒3,354,078号、ジャーナル・オ
ブ・カタリシス(Journal of Cataly
sis)、第4巻、527頁(1965年)、同第6巻
、278頁(1966年)および同第61巻、395頁
(1980年)に記載されている。好ましくは、アルフ
ァ値は538℃の一定温度で決定される。
上記のアルカリ処理の後、イオン交換能の向上したチタ
ノシリケートを貴貴金属源と接触させて、貴金属が高度
に分散した貴金属含有チタノシリケートを調製すること
ができる。好ましくは、そのような接触は、貴金属、例
えば白金またはパラジウムのイオン化可能な化合物を含
む溶液を用いて、ゼオライトの結晶構造にそのような溶
液の貴金属含有イオンの付着物が形成されるのに充分な
時間行われ、得られた生成物は乾燥され、要すれば活性
化処理に付される。
ノシリケートを貴貴金属源と接触させて、貴金属が高度
に分散した貴金属含有チタノシリケートを調製すること
ができる。好ましくは、そのような接触は、貴金属、例
えば白金またはパラジウムのイオン化可能な化合物を含
む溶液を用いて、ゼオライトの結晶構造にそのような溶
液の貴金属含有イオンの付着物が形成されるのに充分な
時間行われ、得られた生成物は乾燥され、要すれば活性
化処理に付される。
本発明の触媒組成物に組み込むことのできる貴金属は、
原子番号が44〜47および76〜79の元素、すなわ
ち白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、イリジ
ウム、ロジウム、銀および金を含む。これらの群のうち
、白金およびパラジウムが同様に好ましい。各々の貴金
属は、様々な化合物中、例えば、白金アミン錯体を含有
する化合物中に存在することができる。有用な貴金属の
化合物は、金属がカチオン状態で、すなわちカチオンと
してまたはカチオン錯体として存在するイオン化可能な
貴金属化合物であり得る。それは、そのような貴金属化
合物を用いれば、金属アルミノシリケート結晶ゼオライ
ト中に含まれる最初の金属イオンと白金含有カチオンの
交換が容易に行われるからである。
原子番号が44〜47および76〜79の元素、すなわ
ち白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、イリジ
ウム、ロジウム、銀および金を含む。これらの群のうち
、白金およびパラジウムが同様に好ましい。各々の貴金
属は、様々な化合物中、例えば、白金アミン錯体を含有
する化合物中に存在することができる。有用な貴金属の
化合物は、金属がカチオン状態で、すなわちカチオンと
してまたはカチオン錯体として存在するイオン化可能な
貴金属化合物であり得る。それは、そのような貴金属化
合物を用いれば、金属アルミノシリケート結晶ゼオライ
ト中に含まれる最初の金属イオンと白金含有カチオンの
交換が容易に行われるからである。
多種の金属化合物を、貴金属カチオン源として容易に使
用することができ、貴金属の無機塩と有機塩の両方が含
まれる。使用することのできる塩の代表例は、塩化物、
臭化物、沃化物、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩
、硫化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、チオン酸塩、チオシ
アン酸塩、ジチオカーバメート、過酸化硫酸塩、酢酸塩
、安息香酸塩、クエン酸塩、フッ化物、硝酸塩、亜硝酸
塩、蟻酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、乳酸
塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、水酸化
物および酒石酸塩等である。唯一の制限は、必要なイオ
ン輸送を得るために塩が液状媒体に充分に可溶であると
いうことである。
用することができ、貴金属の無機塩と有機塩の両方が含
まれる。使用することのできる塩の代表例は、塩化物、
臭化物、沃化物、炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩
、硫化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、チオン酸塩、チオシ
アン酸塩、ジチオカーバメート、過酸化硫酸塩、酢酸塩
、安息香酸塩、クエン酸塩、フッ化物、硝酸塩、亜硝酸
塩、蟻酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、乳酸
塩、マロン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、水酸化
物および酒石酸塩等である。唯一の制限は、必要なイオ
ン輸送を得るために塩が液状媒体に充分に可溶であると
いうことである。
使用する貴金属含有溶液の溶媒は、通常、水であると考
えられる。しかしながら、通常、好ましさに劣るが他の
溶媒も使用できると解される。すなわち、水溶液に加え
て、貴金属含有化合物のアルコール溶液を本発明の方法
で使用することができる。貴金属の化合物は使用する溶
媒中でイオン化される。使用する溶液中の貴金属化合物
の濃度は、得られる触媒組成物中に必要な貴金属の量、
および結晶ゼオライトとその溶液の接触が行われる条件
に依存して広範囲に変化させることができる。他の条件
が同じであれば、より濃厚な溶液の場合には結晶ゼオラ
イトと貴金属含有溶液との接触時間をより短く、より希
薄な溶液の場合には接触時間を長くする必要がある。
えられる。しかしながら、通常、好ましさに劣るが他の
溶媒も使用できると解される。すなわち、水溶液に加え
て、貴金属含有化合物のアルコール溶液を本発明の方法
で使用することができる。貴金属の化合物は使用する溶
媒中でイオン化される。使用する溶液中の貴金属化合物
の濃度は、得られる触媒組成物中に必要な貴金属の量、
および結晶ゼオライトとその溶液の接触が行われる条件
に依存して広範囲に変化させることができる。他の条件
が同じであれば、より濃厚な溶液の場合には結晶ゼオラ
イトと貴金属含有溶液との接触時間をより短く、より希
薄な溶液の場合には接触時間を長くする必要がある。
貴金属化合物の溶液を、微粉末、圧縮ペレットまたは押
出ペレットとしての多孔質結晶チタノシリケートと接触
させることができる。ペレット状の場合、結晶チタノシ
リケートは、クレーのような好適なバインダーと組み合
わせることができる。
出ペレットとしての多孔質結晶チタノシリケートと接触
させることができる。ペレット状の場合、結晶チタノシ
リケートは、クレーのような好適なバインダーと組み合
わせることができる。
結晶チタノシリケートは、最初は、イオン交換による貴
金属含有イオンの導入を許容するのに充分大きな均一な
間隙容積に特徴のある剛直な三次元網目状組織を有する
。チタノシリケートに最初に含まれている金属は、通常
、アルカリまたはアルカリ土類金属、例えば、ナトリウ
ムまたはカルシウムであるが、これらは、例えば銀、リ
チウム、カリウム、マグネシウム、コバルトおよびアン
モニウムイオンのような、普通は結晶構造に影響を与え
ない他のイオンにより少なくとも部分的に置換すること
ができる。
金属含有イオンの導入を許容するのに充分大きな均一な
間隙容積に特徴のある剛直な三次元網目状組織を有する
。チタノシリケートに最初に含まれている金属は、通常
、アルカリまたはアルカリ土類金属、例えば、ナトリウ
ムまたはカルシウムであるが、これらは、例えば銀、リ
チウム、カリウム、マグネシウム、コバルトおよびアン
モニウムイオンのような、普通は結晶構造に影響を与え
ない他のイオンにより少なくとも部分的に置換すること
ができる。
貴金属の高度の分散(すなわち、貴金属結晶サイズが2
0A以下、更にはIOA以下と小さい。)が貴金属含有
チタノシリケート触媒に満足できる能力を与えるための
重要な要件である。本発明は、貴金属が分散しており、
水素化学吸着により測定された水素/貴金属比、例えば
H/Ptが少なくとも0.75、好ましくは少なくとも
1.0である貴金属含有触媒の調製に好適である。水素
化学吸着の測定に用いられる従来の容量化学吸着技術が
、ストラフチャー・オブ・メタリック・カタリスッ(S
tructure of Metallic Cata
lysts) 、アンダーソン(J 、 R、A nd
erson) 、アカデミツク・プレス(A cade
+++ic P ress)社、1975年、第6章に
記載されている。
0A以下、更にはIOA以下と小さい。)が貴金属含有
チタノシリケート触媒に満足できる能力を与えるための
重要な要件である。本発明は、貴金属が分散しており、
水素化学吸着により測定された水素/貴金属比、例えば
H/Ptが少なくとも0.75、好ましくは少なくとも
1.0である貴金属含有触媒の調製に好適である。水素
化学吸着の測定に用いられる従来の容量化学吸着技術が
、ストラフチャー・オブ・メタリック・カタリスッ(S
tructure of Metallic Cata
lysts) 、アンダーソン(J 、 R、A nd
erson) 、アカデミツク・プレス(A cade
+++ic P ress)社、1975年、第6章に
記載されている。
貴金属化合物含有溶液の量は、結晶チタノシリケートに
よりちょうど吸収される量でよい。しかしながら、通常
、過剰の溶液が用いられ、その過剰分は、結晶チタノシ
リケートと好適な時間接触した後乾燥前に除去される。
よりちょうど吸収される量でよい。しかしながら、通常
、過剰の溶液が用いられ、その過剰分は、結晶チタノシ
リケートと好適な時間接触した後乾燥前に除去される。
貴金属化合物溶液と結晶性物質との接触時間は、その溶
液の貴金属含有イオンの付着物が結晶構造表面に形成さ
れるように選ぶ。接触時間は、溶液の温度、使用する結
晶性物質の性質、使用する貴金属化合物および得られる
触媒中の必要な貴金属濃度に依存して広範囲に変化させ
ることができる。すなわち、接触時間は、微粒子の場合
の分単位の非常に短い時間から、大きなペレットの場合
の日単位の長時間にわたることができる。通常、接触時
間は、様々な上記因子に依存して、5分〜lO日の範囲
である。
液の貴金属含有イオンの付着物が結晶構造表面に形成さ
れるように選ぶ。接触時間は、溶液の温度、使用する結
晶性物質の性質、使用する貴金属化合物および得られる
触媒中の必要な貴金属濃度に依存して広範囲に変化させ
ることができる。すなわち、接触時間は、微粒子の場合
の分単位の非常に短い時間から、大きなペレットの場合
の日単位の長時間にわたることができる。通常、接触時
間は、様々な上記因子に依存して、5分〜lO日の範囲
である。
溶液の温度は、通常、室温であるが、溶液の沸点より低
い上昇した温度であってもよい。
い上昇した温度であってもよい。
接触時間後、結晶チタノシリケートを貴金属化合物溶液
から回収する。過剰の貴金属化合物および使用した場合
は塩を、好ましくは水洗により除去する。次に、得られ
た物質を、通常は空気中で乾燥し、実質的に全ての水を
除去する。
から回収する。過剰の貴金属化合物および使用した場合
は塩を、好ましくは水洗により除去する。次に、得られ
た物質を、通常は空気中で乾燥し、実質的に全ての水を
除去する。
本発明の貴金属触媒は、多孔質結晶チタノシリケートに
付着した貴金属を含有する。得られる触媒中の貴金属濃
度は、そのような触媒の用途に依存して変化させること
ができる。得られる触媒中の貴金属濃度は、通常、0.
001〜5重量%、好ましくは0.05〜2重量%、例
えば0.6重量%である。
付着した貴金属を含有する。得られる触媒中の貴金属濃
度は、そのような触媒の用途に依存して変化させること
ができる。得られる触媒中の貴金属濃度は、通常、0.
001〜5重量%、好ましくは0.05〜2重量%、例
えば0.6重量%である。
理論的に拘束されることは欲しないが、アルカリ性水溶
液との接触により得られる向上したイオン交換能は、骨
格(Ti+4−〇、−)部位にOH−を配位させて5−
配位(Ti”−04−OH−)部位を形成しTiを交換
部位とした結果であると考えられる。イオン交換できな
いと考えられていたT i”によるそのようなイオン交
換活性は思いもよらないものである。
液との接触により得られる向上したイオン交換能は、骨
格(Ti+4−〇、−)部位にOH−を配位させて5−
配位(Ti”−04−OH−)部位を形成しTiを交換
部位とした結果であると考えられる。イオン交換できな
いと考えられていたT i”によるそのようなイオン交
換活性は思いもよらないものである。
[実施例1
本発明を、以下の実施例により更に説明する。
実施例1
下記特性を有する骨格ホウ素含有ゼオライトβの試料を
、N2中、350°Cで、TiC(2,蒸気により6時
間処理した: B O,66重量% A(2,0,0,67重量% SiO2/AQzOx=250/l 5i02/Bz03+AQ203−44/1これをN2
で18時間フラッシングし、次に、空気中、538°C
で2時間焼成した。この物質を、1MNH4NO350
ml/gにより25°Cで1時間、2回イオン交換した
。ゲーツ(B、Gates) 、カツツェル(J 、K
atzer)およびシュート(G、C,A。
、N2中、350°Cで、TiC(2,蒸気により6時
間処理した: B O,66重量% A(2,0,0,67重量% SiO2/AQzOx=250/l 5i02/Bz03+AQ203−44/1これをN2
で18時間フラッシングし、次に、空気中、538°C
で2時間焼成した。この物質を、1MNH4NO350
ml/gにより25°Cで1時間、2回イオン交換した
。ゲーツ(B、Gates) 、カツツェル(J 、K
atzer)およびシュート(G、C,A。
S chui L)著、ケミストリー・オブ・カタリテ
ィック・プロセシズ(Chemistry of Ca
talytic Processes) 、ニューヨー
ク在マグロ−・ヒル(McGraw Hill)社4(
1979年)第19頁に開示されている熱重量アンモニ
ア脱離法(NH,−TPD)により測定したカチオン交
換部位の数が、TiCl,処理後、0.5929ミリ当
量/g灰分から0.1917ミリ当量/g灰分に減少し
た。この物質の分析結果を第1表に示す。
ィック・プロセシズ(Chemistry of Ca
talytic Processes) 、ニューヨー
ク在マグロ−・ヒル(McGraw Hill)社4(
1979年)第19頁に開示されている熱重量アンモニ
ア脱離法(NH,−TPD)により測定したカチオン交
換部位の数が、TiCl,処理後、0.5929ミリ当
量/g灰分から0.1917ミリ当量/g灰分に減少し
た。この物質の分析結果を第1表に示す。
得られたチタノシリケートIgをpH9,2の0.05
5MNa、So、溶液に25°Cで1時間混合した。次
にこの物質を、I M N H4N Os 50 m0
7gにより25°Cで1時間、2回イオン交換した。
5MNa、So、溶液に25°Cで1時間混合した。次
にこの物質を、I M N H4N Os 50 m0
7gにより25°Cで1時間、2回イオン交換した。
NH,−TPDにより測定したカチオン交換能が、0.
1917ミリ当量/g灰分から0.8207ミリ当量/
g灰分に増加した。NH,脱離時の最高温度T max
は、ゼオライトの酸強度に関係がある。
1917ミリ当量/g灰分から0.8207ミリ当量/
g灰分に増加した。NH,脱離時の最高温度T max
は、ゼオライトの酸強度に関係がある。
得られた生成物のT maxは197℃であった。出発
物質のホウ素ゼオライトβのT maxは180°Cで
あり、TiCQ4処理後のT maxは202℃であっ
た。
物質のホウ素ゼオライトβのT maxは180°Cで
あり、TiCQ4処理後のT maxは202℃であっ
た。
実施例2
Siol/AQzO3モル比約40/1のゼオライトβ
の試料を、N2中、350°CでTiCl2.蒸気によ
り6時間処理し、N2で18時間フラッシングし、空気
中、538°Cで2時間焼成した。この物質を1MNH
4NO350ml/gにより25℃で1時間、2回イオ
ン交換した。NHs TPDにより測定したカチオン
交換部位の数は、骨格内のAa+3のTi+4による置
換により予想されるように、0.4966ミリ当量/g
灰分から0.2040ミリ当量/g灰分に減少した。
の試料を、N2中、350°CでTiCl2.蒸気によ
り6時間処理し、N2で18時間フラッシングし、空気
中、538°Cで2時間焼成した。この物質を1MNH
4NO350ml/gにより25℃で1時間、2回イオ
ン交換した。NHs TPDにより測定したカチオン
交換部位の数は、骨格内のAa+3のTi+4による置
換により予想されるように、0.4966ミリ当量/g
灰分から0.2040ミリ当量/g灰分に減少した。
チタノシリケートIgを、pH9,5の0.015MN
a25o、溶液に25°Cで1時間混合した。この物質
を、I M N H4N Ox 50 ml/ gによ
り25℃で1時間、2回イオン交換した。カチオン交換
能が1、.0724ミリ当量/g灰分に向上した。
a25o、溶液に25°Cで1時間混合した。この物質
を、I M N H4N Ox 50 ml/ gによ
り25℃で1時間、2回イオン交換した。カチオン交換
能が1、.0724ミリ当量/g灰分に向上した。
実施例3
ゼオライトβの構造を有し骨格ホウ素を含有する第1表
に示す多孔質結晶シリケートを、このホウ素ゼオライト
βにTiC+2.(気体)を450°Cで4時間通すこ
とにより処理し、次に、538°Cで2時間焼成した。
に示す多孔質結晶シリケートを、このホウ素ゼオライト
βにTiC+2.(気体)を450°Cで4時間通すこ
とにより処理し、次に、538°Cで2時間焼成した。
Ti−ゼオライトβをpH9。
5のl M N H4N O350ml/ g中に室温
で1時間懸濁させ、次に、濾過し、洗浄し、乾燥した。
で1時間懸濁させ、次に、濾過し、洗浄し、乾燥した。
交換能は0.6036ミリ当量/g灰分から約0.82
07ミリ当量/g灰分に増加したが、NH,−TPDの
T maxは変化せず、202°Cであった。反応は、
N)1.OHで調製してpH7,8,9、l0111お
よび12で行った。pHが9.5より大きい場合、シク
ロヘキサン吸著能が第1図に示すように低下し、ゼオラ
イトの結晶性損失が示された。
07ミリ当量/g灰分に増加したが、NH,−TPDの
T maxは変化せず、202°Cであった。反応は、
N)1.OHで調製してpH7,8,9、l0111お
よび12で行った。pHが9.5より大きい場合、シク
ロヘキサン吸著能が第1図に示すように低下し、ゼオラ
イトの結晶性損失が示された。
Ti−ゼオライトβをpH9,5(7)1MNH,No
。
。
50m1/g中に懸濁させた。この溶液に、脱イオン水
に溶解したP L(N H3)4(N Oり2を室温で
滴加した。次に、試料を濾過および乾燥し、続いて空気
中、350℃で焼成した。金属分散を、「ストラフチャ
ー・オブ・メタリック・カタリスツ」、アンダーソン(
J 、 R、Anderson) %アカデミツク・プ
レス社、1975年、第6章に記載されている従来の容
量化学吸着技術により測定した。
に溶解したP L(N H3)4(N Oり2を室温で
滴加した。次に、試料を濾過および乾燥し、続いて空気
中、350℃で焼成した。金属分散を、「ストラフチャ
ー・オブ・メタリック・カタリスツ」、アンダーソン(
J 、 R、Anderson) %アカデミツク・プ
レス社、1975年、第6章に記載されている従来の容
量化学吸着技術により測定した。
実施例1および3の生成物のNH3−TPDの結果を下
記第2表に示す。
記第2表に示す。
第1表
第2表
実施例4
実施例3の手順に従って、シリカ/アルミナモル比=5
00/IのZsM−5を、TiCL(気体)で、続いて
アルカリ性水溶液でpH9において処理した。イオン交
換能は0.2610ミリ当量/g灰分から0.3275
ミリ当量/g灰分に向上した。
00/IのZsM−5を、TiCL(気体)で、続いて
アルカリ性水溶液でpH9において処理した。イオン交
換能は0.2610ミリ当量/g灰分から0.3275
ミリ当量/g灰分に向上した。
第1図は、実施例3のチタノシリケートのシクロヘキサ
ン吸着量をpHに対してプロットした図である。
ン吸着量をpHに対してプロットした図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、チタノシリケートをpH7〜10のアルカリ性水溶
液に接触させることを特徴とするチタノシリケートのイ
オン交換能向上方法。 2、チタノシリケートの酸活性を上昇させることなくイ
オン交換能を向上させる請求項1記載の方法。 3、pHが8〜9.5である請求項1記載の方法。 4、チタノシリケートが、ゼオライトβ、ZSM−5、
ZSM−5/ZSM−11中間物、ZSM−11、ZS
M−12、ZSM−23、ZSM−35、ZSM−48
およびZSM−50からなる群より選択されるゼオライ
トの構造を有する請求項1記載の方法。 5、チタノシリケートが、ゼオライトX、ゼオライトY
、ZSM−3、ZSM−4、ZSM−18およびZSM
−20からなる群より選択されるゼオライトの構造を有
する請求項1記載の方法。 6、チタノシリケートがゼオライトβの構造を有する請
求項1記載の方法。 7、チタノシリケートが、アルミニウム、ホウ素、鉄、
ガリウムおよび燐から選択される骨格元素を含む請求項
1記載の方法。 8、チタノシリケートが、揮発性TiX_4(式中、X
はF、Cl,BrおよびIから選択される。)と接触さ
れた多孔質結晶シリケートから調製される請求項1記載
の方法。 9、シリケートの骨格内にチタンを挿入してチタノシリ
ケートを形成し、pH8〜9.5のアルカリ性水溶液に
チタノシリケートを接触させることを特徴とする多孔質
結晶シリケートのイオン交換能向上方法。 10、貴金属が高度に分散している貴金属含有チタノシ
リケートの調製法であって、pH8〜9.5のアルカリ
性水溶液にチタノシリケートを接触させることによりチ
タノシリケートのイオン交換能を向上させ、次にチタノ
シリケートを貴金属で交換して高度に分散した貴金属を
含有するチタノシリケートを形成することを特徴とする
方法。
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