JPH04254411A - ゼオライト類似の結晶性ガロ珪酸塩の製造法、触媒の製造法および低級炭化水素を芳香化するための触媒 - Google Patents

ゼオライト類似の結晶性ガロ珪酸塩の製造法、触媒の製造法および低級炭化水素を芳香化するための触媒

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JPH04254411A
JPH04254411A JP3160189A JP16018991A JPH04254411A JP H04254411 A JPH04254411 A JP H04254411A JP 3160189 A JP3160189 A JP 3160189A JP 16018991 A JP16018991 A JP 16018991A JP H04254411 A JPH04254411 A JP H04254411A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガロ珪酸塩、特にペン
タシル構造(Pentasilstruktur)を有
するゼオライト類似のガロ珪酸塩(ZAG)の製造法、
および該ガロ珪酸塩を使用して、触媒および/または吸
着剤を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ZAGの化学組成は、化学式
【0003
【化1】
【0004】によって記載され、但し、Mは原子価nの
アルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素を表し、
かつx値は0〜10の間であると仮定することができる
。ゼオライトおよびZAGは、構造上テクト珪酸塩に属
する。この構造は、角の上で結合したTO4−正四面体
から成り、但し、酸素原子はそれぞれ2つのT−原子(
テクト珪酸塩の珪素原子を表す)と結合する。このT−
原子の性質は変化可能であることである。4つ結合手を
もつ珪素とともに、3つ結合手をもつ原子(例えば、ア
ルミニウム又はガリウム)は格子の中に組み込むことが
できる。正四面体は、鎖および層を形成し、かつ開口幅
を有する一定の空隙系を分子的寸法で構成する。孔路お
よび細孔の前記開口幅は、孔路および細孔の形および形
状に相応して物質の内部空隙構造への通過性を定める。 したがって、前記開口幅により多孔質体には分離する性
質が与えられる。アルカリ金属原子またはアルカリ土類
金属原子を合成後にプロトンによって代替した場合には
、有効的に不均一な、酸性の触媒が達成される。
【0005】ZAGは、特に石油化学において触媒とし
て使用するためおよび有用な有機的中間生成物を製造す
るために好適である。殊に、このZAGは、その脱水の
性質および芳香化の性質に基いて、今日尚大部分が燃焼
されなくてはならない低級アルカンおよび低級アルケン
を高級脂肪族化合物、脂環式化合物および殊に単核芳香
族化合物および二核芳香族化合物に変換する際に使用さ
れる。ベンゼン、トルエンおよびキシレン異性体のよう
な芳香族化合物は、合成繊維、ポリエステルおよび別の
可塑性樹脂を生成する数多くの合成のために重要な出発
物質である。これらは、同様にオクタン価を増大させる
物質として、無鉛のガソリン機関用の燃料に使用される
【0006】ZAGを製出する方法は、専門文献および
特許明細書の中に膨大な記載がある[1)D.K.Si
mmons,J.Catal.106,287〜291
(1987);2)欧州特許出願公開第0327118
9号明細書(A2)、Mobil  Oil]。これら
の方法では、ZAGは、反応性の二酸化珪素および酸化
ガリウム(III)の混合物から、アルカリ金属イオン
および第4アンモニウム化合物の存在下に熱水結晶化さ
せることによって製造される。型板用化合物(Temp
late)として使用されるテトラアルキルアンモニウ
ム塩(例えば、テトラプロピルアンモニウムブロミド)
は、いくつもの欠点を有している:このテトラアルキル
アンモニウム塩は、一方で、ゼオライト合成のための高
価な抽出物であり;他方で、このテトラアルキルアンモ
ニウム塩は、ゼオライト−粗製生成物をか焼する際に、
著しい有害物質の排出を惹起し、この有害物質の排出に
より、環境保護の付帯条件の範囲内で付加的な処理技術
的手段が必要とされる。
【0007】ZAGを使用することによる欠点として、
公知の製造方法の場合に、著しく異なった大きさの結晶
が生成されることが判明する。公知方法の他の欠点は、
公知方法を用いた場合には、Si/Ga原子比≦40を
有するZAGを製出することは不可能であるということ
に基づく。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
までの公知技術水準で知られている欠点なしに作業する
ことを可能とする1つの方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】意外なことに、モル組成
SiO2/Ga2O3≧5;OH−/SiO2=0.0
1〜1,第4アンモニウム化合物/SiO2=0〜2;
H2O/SiO2=10〜1000の熟成された種晶ゲ
ル2〜40重量%を添加することによって、純粋な無機
反応性バッチのゼオライト類似のガロ珪酸塩を製造する
ことに成功する。この場合、全反応量に対する第4アン
モニウム化合物の割合は、著しく僅かであることができ
、詳細な場合には0である。
【0010】格子中に組み込まれたガリウムの割合は、
本発明による方法の際に、明瞭により高くなるように調
節され(従来方法の場合SiO2/Ga2O3≧40お
よび本発明による方法の場合SiO2/Ga2O3≧5
)、従って格子中に組み込まれたガリウムの機能である
触媒活性は明瞭により高くなっている。
【0011】更に、本発明による方法は、環境との認容
性を示し、それというのも、有機性の型板用化合物の割
合は、著しく僅かであり、詳細な場合には0であること
ができるからである。その他に尚、この方法は安価で少
ないエネルギー消費で実施され得る。必要な合成温度は
、種晶ゲルの添加によって同様に低温に維持することが
できる。それに加えて、本発明によるガロ珪酸塩は、公
知技術水準によって得られたZAGと比較してその単一
的な形態を示す。
【0012】 表1:記載した例1〜4において合成されたガロ珪酸塩
の格子面の間隔“d”。
【0013】
【実施例】例  1(比較例) 型板用化合物を用いての従来方法によるガロ珪酸塩の製
造。
【0014】水          100gSiO2
        6.07g ガリウム(希薄なHCl中のゲル)    0.112
gNaOH        1.476gTPABr 
     7.574g およびモル比: H2/SiO2    =55 SiO2/Ga2O3=125 OH−/SiO2  =0.07 TPA/SiO2  =0.282 からなる均質化された反応性バッチを160℃で96時
間オートクレーブ中で自己圧力下で反応させる。濾過お
よび洗浄および100℃/12時間での乾燥の後に、化
学組成:124SiO2・Ga2O3・1.1Na2O
を有する完全に結晶性のガロ珪酸塩4.5gを得、この
場合この珪酸塩は、X線回析図中、少くとも、表1にま
とめられた中性子間隔に属するX線反射を示している。 1次結晶の微結晶の大きさは、0.1〜10μmの間で
変動する。これらが一緒になって成長し、5〜20μm
の凝集物となる。500℃の温度で、2h−1の反応器
負荷、常圧で芳香族化合物にプロパンを変換した際の変
換率として測定された触媒活性は、4%である。
【0015】例  2   種晶ゲル36.687g(内訳:H2O     
       35.0g             
                   SiO2  
          2.918g         
                       Ga
2O3           0.057g     
                         
  NaOH           0.385g  
                         
     GaCl3−溶液    0.375g)(
但し、GaCl3溶液は、1.38g/mlの濃度を有
し、かつ0.2gGa/mlのGa含有量を有する。)
を7日間90℃で熟成させる。このゲルを    希薄
なHClに溶解したガリウム        4.99
7g、    NaOH              
              11.351g、   
 水                       
       1000g、    SiO2    
                         
40.593g(RW−充填剤)と一緒に用いる。
【0016】上記の成分をオートクレーブの中で混合し
、かつ均質化する。モル比: H2O/SiO2  =83 SiO2/Ga2O3=126 OH−/SiO2  =0.375 を有する反応性バッチを自己圧力下で140℃で6時間
熱水反応させ、更に165℃で6時間熱水反応させ、次
に180℃で1.5日間熱水反応させる。濾過および洗
浄および110℃/12hでの乾燥の後、化学組成98
SiO2・Ga2O3・1.1Na2Oを有する完全に
結晶性のガロ珪酸塩約50gが得られ、これはX線回析
図中で少くとも、表1にまとめられた格子面間隔に属す
るX線反射を示す。微結晶の大きさは3〜5μmの間で
ある。500℃の温度で、2h−1の反応器負荷、常圧
で芳香族化合物にプロパンを変換した際の変換率として
測定された触媒活性は、6%である。
【0017】例  3 90℃で7日間熟成された種晶ゲル40.210g(以
下のモル組成を有する: H2O/SiO2    =55 SiO2/Ga2O3  =60 OH−/SiO2    =0.07 TPA+/SiO2  =0.14) を 水                  65g、Si
O2               2.047g、ガ
リウム              0.079g(希
薄なHClに溶解した) および NaOH              1.827gか
らなる均質化された反応性バッチに添加する。
【0018】モル比 H2O/SiO2    =80 SiO2/Ga2O3  =60 OH−/SiO2    =0.45 TPA+/SiO2  =0.07 を有する前記反応性バッチを180℃で48時間自己圧
力下で反応させる。濾過および洗浄および110℃/1
2hでの乾燥の後、化学組成51SiO2・Ga2O3
・1.1Na2Oを有する完全に結晶性のガロ珪酸塩約
4.5gが得られ、これはX線回析図中、少くとも、表
1にまとめられた格子面間隔に属するX線反射を示す。 微結晶の大きさは1〜3μmの間である。500℃の温
度で、2h−1の反応器負荷、常圧で芳香族化合物にプ
ロパンを変換した際に変換率として測定された触媒活性
は、15%である。
【0019】例  4 90℃で3日間熟成させた種晶ゲル9.9960g(以
下のモル組成を有する: H2O/SiO2    =55 SiO2/Ga2O3  =50 OH−/SiO2    =0.07 TPA+/SiO2  =0.14) を 水                  65g、Si
O2             2.047g、ガリウ
ム溶液        1.1g、水酸化ナトリウム 
   1.424gからなる均質化された反応性バッチ
に添加する。
【0020】モル比: H2O/SiO2    =80 SiO2/Ga2O3  =30 OH−/SiO2    =0.45 TPA+/SiO2  =0.09 を有する前記反応性バッチを180℃で25時間自己圧
力下で反応させる。濾過、洗浄および110℃/12h
での乾燥の後、化学組成26SiO2・Ga2O3・1
.1Na2Oを有する完全に結晶性のガロ珪酸塩が得ら
れ、これはX線回析図中、少くとも、表1にまとめられ
た格子面間隔に属するX線反射を示す。500℃の温度
で2h−1の反応器負荷、常圧下で芳香族化合物にプロ
パンを変換させる場合の変換率として測定された触媒活
性は、25%である。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ≧5のSi/Ga原子比を有するゼオ
    ライト類似の結晶性ガロ珪酸塩を、アルカリ性の水性媒
    体中にSiO2およびGa2O3もしくはこれらの水和
    誘導体またはアルカリ金属珪酸塩およびアルカリ金属没
    食子酸塩および場合によっては第4アンモニウム化合物
    を含有する反応性バッチから熱水結晶化によって製造す
    る方法において、反応性バッチに≧5のSi/Ga原子
    比を有する熟成したが、しかし尚X線非晶質のガロ珪酸
    種晶形成ゲルを結晶化促進剤として添加することを特徴
    とする、ゼオライト類似の結晶性ガロ珪酸塩の製造法。
  2. 【請求項2】  組成(モル量): SiO2/GaO2−=≧5 OH−/SiO2  =0.01〜1.0第4アンモニ
    ウム化合物/SiO2=0.0〜2.0H2O/SiO
    2    =10〜1000の熟成された種晶形成ゲル
    を使用する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  種晶形成ゲルの場合に以下のモル比:
      酸化ガリウム(III)に対する二酸化珪素=10
    〜200  二酸化珪素に対する水酸基イオン    
          =0.05〜0.5  二酸化珪素に対す
    るテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド  =0〜
    0.5  二酸化珪素に対する水          
              =20〜100が存在する、請求
    項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】  第4アンモニウム化合物は、テトラプ
    ロピルアンモニウム塩(有利にテトラプロピル臭化アン
    モニウムまたはテトラプロピル水酸化アンモニウム)を
    表す、請求項1、2または3に記載の方法。
  5. 【請求項5】  種晶形成ゲルを、大気圧で15〜10
    0℃の範囲内で、2時間から100日間に亘って熟成す
    る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】  熟成された種晶形成ゲルを以下のモル
    組成: Si2/Ga2O3  ≧5 OH−/SiO2  =0.05〜0.5第4アンモニ
    ウム化合物/SiO2=0.0〜0.5H2O/SiO
    2  =20〜100 Me/SiO2    =0.3〜3.0(但し、Me
    はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を表す)を有す
    る反応性バッチと混合する、請求項1から5までのいず
    れか1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】  熟成された種晶形成ゲルを反応性バッ
    チに対して、2〜40重量%の量の中で添加する、請求
    項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  8. 【請求項8】  種晶形成ゲルおよび反応性バッチから
    なる混合物を40〜300℃の間の温度でゼオライト類
    似のガロ珪酸塩に変換する、請求項1から7までのいず
    れか1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】  種晶形成ゲルを除いた反応性バッチに
    フッ化物を添加し、この場合F−/SiO2のモル比は
    0.4〜1.5の間である、請求項1から8までのいず
    れか1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】  反応性バッチにゼオライト類似の部
    分的結晶性のガロ珪酸塩または完全に結晶性のガロ珪酸
    塩0.1〜50重量%を結晶化促進剤として添加する、
    請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. 【請求項11】  触媒および/または芳香族化合物を
    製造する方法において、請求項1から9までのいずれか
    1項に記載された方法によって製造されたゼオライト類
    似の結晶性ガロ珪酸塩を使用することを特徴とする、触
    媒の製造法。
  12. 【請求項12】  低級炭化水素を芳香化するための触
    媒において、請求項1から10までのいずれか1項に記
    載の方法により得られたゼオライト類似のガロ珪酸塩を
    使用することを特徴とする、低級炭化水素を芳香化する
    ための触媒。
JP16018991A 1990-07-03 1991-07-01 ゼオライト類似の結晶性ガロ珪酸塩の製造法、触媒の製造法および低級炭化水素を芳香化するための触媒 Expired - Fee Related JP3350067B2 (ja)

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