JPH0428418B2 - - Google Patents

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JPH0428418B2
JPH0428418B2 JP58065154A JP6515483A JPH0428418B2 JP H0428418 B2 JPH0428418 B2 JP H0428418B2 JP 58065154 A JP58065154 A JP 58065154A JP 6515483 A JP6515483 A JP 6515483A JP H0428418 B2 JPH0428418 B2 JP H0428418B2
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JP
Japan
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zeolite
sites
organosilane
temperature
calcination
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JP58065154A
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Ei Kodei Ian
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Exxon Research and Engineering Co
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Publication date
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Publication of JPH0428418B2 publication Critical patent/JPH0428418B2/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は触媒活性を有する表面変性ゼオライト
を製造する方法に関する。かか方法は乾燥無水条
件下で有機シランと反応させることによつてゼオ
ライトを化学的に変性させることを含んで成る
が、ゼオライト出発物質は有機シランとの反応に
有効な幾つかの部位と、有機シランと反応せずに
触媒活性部位として残るような幾つかの保護部位
とを有する。選択すべき有機シランはゼアライト
の孔路に入ることができて、ゼオライトの孔路中
に存在する有効な部位並びにゼオライトの外表面
上に存在する有効なヒドロキシル基と化学的に反
応し得るものでなくてはならない。 シリル化できて、しかも触媒活性のある(保護
部位を有する)表面を生成させるためには、「結
晶化された時のままの」ゼオライトをNH4 +のよ
うな分解性イオンで部分的にイオン交換し、空気
中又は不活性雰囲気中で約180℃以上、好ましく
は約200℃以上の高温において焼成して分解性イ
オンを分解して、冷却する。焼成及び冷却の一方
又は双方は湿性雰囲気中で実施する。次いでゼオ
ライトを乾燥環境中約300℃以上程度の高温にお
いて加熱し、表面を乾燥状態に保持し、無水条件
下25乃至500℃において有機シランと接触させる。 化学的に変性したゼオライトは触媒活性のある
水素化金属成分と配合させうる。好ましくは、触
媒金属成分を付着させる前又は後に、有機シラン
変性ゼオライトを不活性又は還元雰囲気中高温に
加熱する。この加熱は独立した作業として実施し
てもよいが、表面変性ゼオライトを触媒として使
用する環境において現場で実施してもよい。いず
れの場合も使用する雰囲気は不活性又は還元性で
あり、好ましくは水素であるか水素を含む。かか
る独立した又は現場の加熱を実施すると、シリル
化した表面が縮合及び/又は重合して安定な表面
が得られる。この安定性を付与するために選択さ
れる温度は、通常は続く触媒プロセスの温度以上
であるが、好ましくは300乃至500℃、更に好まし
くは400乃至500℃である。 本方法で調製した化学的に変性したゼオライト
は有効な水素脱ロウ触媒であり、選択的パラフイ
ンクラツキングによる高オクタンガソリンの製
造、低流動点蒸留物燃料油の製造、メタノールの
ガソリンへの転化、フイツシヤー・トロプシユ
(Fischer−Tropsch)合成、パラキシレンの異性
化及びエチルベンゼンの合成、並びに線状(もし
くは僅かに分岐した)パラフイン又はオレフイン
の優先的酸触媒反応等の用途が見出されている。 表面のシリル化は1950年代初頭から広く研究さ
れてきた。フレツク(Fleck)の米国特許第
2722504号は、一般式:R1R2R3SiX(ただし、
R1R2とR3は加水分解できない有機部分であり、
Xは水の存在下で珪素から分離するハロゲン、ア
ルコキシ及び他の置換基を含む加水分解性部分で
ある)の形で表わされる化合物での処理によつ
て、触媒と吸収剤の親有機性を高める方法を記載
している。フレツクは反応を記述していないが、
シリカ、アルミナ、マグネシア及びゼオライトの
ように絶縁表面にある水酸基は、次のようにシラ
ンと相互作用を示すかもしれない。 (s)表面珪素を示す 他の珪素試薬と他の表面(特にシリカ)との反
応についての多くの変形が研究された。「赤外線
スペクトル及びD2O変換によるシリカの表面及び
バルク水酸基の研究(Study of the Suface and
Bulk Hydroxyl Groups of Silica by
Infrared Spectra and D2O Exchange)」[キス
レフ(Kisclev)ら、Trans.Farad.Soc.60、2254
(1964)]、「クロロシランとシリカ表面との反応
(Reactions of Chlorosilanes with Silica
Surfaces)」[ヘア(Hair)ら、J.Phys.Chem.73
#7、2372、7月(1969)]、「クロロメチルシ
ランと水和エアロシルシリカとの反応
(Reactions of Chloromethyl Silanes with
Hydrated Aerosil Silicas)」[アームステツド
(Armestead)ら、Trans.Farad.Soc.63、2549
(1967)]、「エアロシル表面におけるメチルクロロ
シランの吸着及び反応(Adsorption and
Reaction of Methylchlorsilanes at
an′Aerosil′ Surface)」[エバンス(Evans)ら、
J.Catalysis 11、366−341(1968)]を参照され
たい。 最近、ゼオライトと有機シランの反応とこの処
理による効果に関係した特許が与えられた。 カー(Kerr)の米国特許第3682996号は使用で
きる水素原子を含むシランとアルミノシリケート
ゼオライトとの反応から誘導したゼオライトのエ
ステル生成物(より正確にはケイ素エステルとし
て表現された)を請求している。 ただし、xは1から4までの数であり、Rは少
なくとも1つの有機基で適当なアリール、アルキ
ル、アシル、アラルキルのいずれかであり、細孔
構造がアリールシランよりアルキルシランを容易
に受け入れるのでアルキル基が好ましい。これら
のシランとは別にカーはこの式にあてはまらない
ヘキサメチルジシラザンというある別のシランに
言及している。カーはハロゲンで置換したシラン
の利用を開示も請求もしていない。 カーによつて記載された反応は全て減圧条件下
で起こり、このときガス抜きしたH型ゼオライト
を有機シランの純粋な気体又は液体と様々な温度
で接触させる。カーはシリル化したゼオライトが
「ある種の選択的触媒反応」を含む触媒用途に使
われるかもしれないことを開示しているが、証明
も請求もしていない。 アラム(Allum)の米国特許第3726309号は有
機置換機シランによる処理で変性させたアルミノ
シリケートを含む、水酸基を有する無機物質の反
応から誘導した生成物を請求している。結合珪素
エーテルは、表面の水酸基との反応によつて生成
する。 シベリー(Shively)の米国特許第3658696号は
有機シランとゼオライトモレキユラーシーブとの
反応から改良分離法を主張している。ゼオライト
表面のOH基をシラン基で置換すると、モレキユ
ラーシーブの表面の吸着特性が大きく影響され
る。これは、水酸基が表面における吸着の主要な
部位をなすからである。この場合、ゼオライトの
外表面だけと反応するバルキーな(嵩高い)シラ
ンを選択する。 ゾーモフ(Zhomov)らはメタルクロロシラン
を使用して、プロピレン四量体によるフエノール
のアルキル化に用いられるアルミノシリケートの
性質を変化させた(Katal,Pererab,
Uylevodorad,Syrya 1968(2)9)(Ref.Zh.Khim
1969アブストラクトNo.4N196より)。 ミツチエル(Mitchell)の米国特許第3980586
号のクレームには、アルミナ、シリカアルミナ、
及びアルミノシリケートから成る物質の群をシリ
ル化、焼成、蒸気処理の順に処理して得られる新
規製品が記載されている。焼成は導入された有機
置換もしくハロゲン置換基(カーとは異なり、ミ
ツチエルはハロゲンを含めて、より一般的な形の
シランを使用している)がすべて除去されるよう
に十分に高い温度で十分な時間続ける。 ミツチエルの米国特許第4080284号のクレーム
には、接触水素転化に有用な新規物質が記載され
ている。 チエン(Chen)の米国特許第4002697号には、
トルエンのメチル化によつて得られるp−キシレ
ンの収率を向上させるために、ZSM−5をシラ
ン処理することが記載されている。この場合、外
表面だけと相互作用するシランが選択される。 アレン(Allen)の米国特許第3698157号及び
同第3724170号には、C8芳香族の分離を、有機基
又はハロゲンで置換したシランとアルミノシリケ
ート吸着剤との接触によつて向上させ得ることが
記載されている。 本発明は触媒活性を有する表面変性ゼオライト
を製造する方法に関する。かかる方法は乾燥無水
条件下で有機シランと反応させることによつてゼ
オライトを化学的に変性させることを含んで成る
が、ゼオライト出発物質は有機シランとの反応に
有効な幾つかの部位と、有機シランと反応せずに
触媒活性部位として残るような幾つかの保護部位
とを有する。選択すべき有機シランはゼオライト
の孔路に入ることができて、ゼオライトの孔路中
に存在する有効な部位並びにゼオライトの外表面
上に存在する有効なヒドロキシル基と化学的に反
応し得るものでなくてはならない。 シリル化できて、しかも触媒活性のある(保護
部位を有する)表面を生成させるためには、「結
晶化させた時のままの」ゼオライトをNH4 +のよ
うな分解性イオンで部分的にイオン交換し、空気
中又は不活性雰囲気中で約180℃以上、好ましく
は約200℃以上の高温において焼成して分解性イ
オンを分解して、冷却する。焼成及び冷却の一方
又は双方は湿性雰囲気中で実施する。次いでゼオ
ライトを乾燥環境中約300℃以上程度の高温にお
いて加熱し、表面を乾燥状態に保持し、無水条件
下25乃至300℃において有機シランと接触させる。 化学的に変性したゼオライトは触媒活性のある
水素化金属成分と配合させうる。好ましくは、触
媒金属成分を付着させる前又は後で、有機シラン
変性ゼオライトを不活性又は還元雰囲気中高温に
加熱する。この加熱は独立した作業として実施し
てもよいが、表面変性ゼオライトを触媒として使
用する環境において現場で実施してもよい。いず
れの場合も使用する雰囲気は不活性又は還元性で
あり、好ましくは水素であるか水素を含む。かか
る独立した又は現場の加熱を実施すると、シリル
化した表面が縮合及び/又は重合して安定な表面
が得られる。この安定性を付与するために選択さ
れる温度は通常続く触媒プロセスの温度以上であ
るが、好ましくは300乃至500℃、更に好ましくは
400乃至500℃である。 本方法で調整した化学的に変性したゼオライト
は有効な水素脱ロウ触媒であり、選択的パラフイ
ンクラツキングによる高オクタンガソリの製造、
低流動点蒸留物燃料油の製造、メタノールのガソ
リンへの転化、フイツシヤー・トロプシユ
(Fischer−Tropsch)合成、パラキシレンの異性
化及びエチルベンゼンの合成、並びに線状(もし
くは僅かに分岐した)パラフイン又はオルフイン
の優先的酸触媒反応等の用途が見出されている。 本発明のシリル化触媒により加工できるロウ状
油は沸点200℃−385℃の範囲の典型的な軽質中間
留出物又は加熱油から、沸点580℃の重質潤滑油
留出物及び脱アスフアルトした真空残留物に亘
る。好ましい油は、軽質及び中間留出油とラフイ
ネート、例えば灯油、潤滑油又は変圧器油であ
る。 シリル化したゼオライトによる水素脱ロウは、
典型的には約250乃至450℃、好ましくは250乃至
380℃の温度において実施するが、非選択的クラ
ツキングが減小するように温度は低ければ低いほ
ど好ましい。典型的な使用圧力は14乃至140Kg/
cm2(200乃至2000psig)H2、好ましくは21乃至70
Kg/cm2(300乃至1000psig)H2、最も好ましくは
28乃至49Kg/cm2(400乃至700psig)H2である。
供給速度は0.1乃至100LHSV、好ましくは0.1乃
至10LHSVである。過剰のガス速度は1000乃至
2000SCF H2/BBLであるが、好ましくは1000乃
至5000SCF H2/BBLである。 (水素脱ロウに関する)接触性能を有するため
に使用する油は第1表に詳細に記載されている。 【表】 【表】 ゼオライトについて 本発明で表面を変性する(用途に依存した触媒
活性のある水素化金属成分を含む、又は含まな
い)ゼオライトは、ゼオライトX、合成ホージヤ
サイト、ゼオライトY、及び鉱物ホージヤサイト
を含むホージヤサイト型(天然又は合成の双方)
である。 本発明の場合には、ゼオライトYのシルル化を
含む。ゼオライトYは大きな細孔(7.1Å)を有
し、形状選択性は示さないとされている。 ゼオライトYは最も大きな12員環ゼオライトの
一つであり、種々のタイプ及び形状の炭化水素分
子を転化する水素添加分解(水素化分解、
hydrocracking)に使用されている。この種の構
造物の有用な特徴の一つは連結したスーパーケー
ジの3次元ネツトワークを有することがあるが、
その3次元ネツトワークは有機シラン類を容易に
吸着するだけのもの(エイシーエス・アドバーン
シス・イン・ケム(ACS Advances in Chem)
第121巻(1973年)のマクアテイーア
(McAteet)らによる“モデイフイケーシヨン・
オブ・HY・ゼオライツ・バイ・リアクシヨン・
ウイズ・テトラメチルシラン(Modification of
HY Zeolites by Reaction with
Tetramethylsilane)″、ダブリユー・エム・メ
イヤー(W.M.Meier)及びジエイ・ビー・ウイ
ツターホーヴエン(J.B.Uytlerhoeven)編の
“モレキユラー・シーブス(Molecular Sieves)”
及びジエイ・シー・エス・フアラデイ(J.C.S.
Faraday)第175巻9号第2221頁(1979年)のバ
ーラー(Barrer)らによる“ソープシヨン・オ
ブ・ハイドロカーボンズ・アンド・ウオーター・
イン・シラネイテド・アンド・アンシラネイテ
ド・パーシヤル・エイチ−フオームズ・オブ・ゼ
オライト・ワイ(Sorption of Hydrocarbons
and in Silanated and Unsilanated Partial H
−Forms of Zeolite Y)”参照)でなく、炭化
水素分子(例えばロウ)が容易に拡散し得る3次
元ネツトワークでもあり得る。しかし、前記の参
考文献はかかる用途を教示も示唆も暗示もしてい
ない。 だいたいにおいてかかるホージヤサイトゼオラ
イト系の各々は、ZSM−5より細孔が大きいの
でシリル化により改良でき、系は「結晶化させた
時のままの状態」で非常に親水性である。ZSM
−5は中程度の細孔を有し、接触脱ロウに有効な
疎水性ゼオライトである。 本明細書におけるゼオライトの表面変性方法の
利点は、ロウ状炭化水素油の接触脱ロウにより示
される。 有機シランについて 本発明において、ゼオライトは、縮合や重合を
効果的に行うために以下でより詳細に説明する特
定条件下において有機シランにより処理される。 本発明の方法に有用な触媒の調製に採用される
有機シランは次のようなものである。 SiRyX4-y及び(RwX3-wSi)2Z ここで、y=1〜4;w=1〜3 R=アルキル、アリール、H、アルコキシ、アリ
ールアルキルでC1〜C10を有する; X=ハロゲン化物 Z=酸素、NH、置換アミン又は置換アミド 有用な有機シランの例はヘキサメチルジシラザ
ン(HMDS)、ヘキサメチルジシロキサン
(HMDSO)、ジクロロジメチルシラン、モノク
ロロトリメチルシラン、メトキシルトリメチルシ
ラン、N−メチル−N−トリメチルシリルトリフ
ルオロアセトアミドである。 本研究において最も有用性がある有機シランは
ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)である。 変性ゼオライトの生成方法 有機シランでゼオライト触媒を処理する目的は
親水型から疎水型へ転換し、ゼオライト細孔の大
きさ及び体積を減少させることである。 もしゼオライトをテトラメチルアンモニウムイ
オンのような有機骨格構造調節(templating)
イオンとともに結晶化するなら、まず初めにゼオ
ライトからこれらの分子種を除去するために処理
しなければならない。一般的には、ゼオライトは
有機骨格構造調節剤(template)を除き、そし
て/又はNH4 +イオン交換又は当該技術分野で公
知の他の方法を使つてシリル化するために十分な
部分を形成するために十分な部分を形成するため
に、焼成する。 有機骨格構造調節剤(テトラメチルアンモニウ
ムのような)を含むゼオライトは、有機骨格構造
調節剤を分解するための焼成の前又は後で例えば
NH4 +のような分解性カチオンで交換し、カチオ
ンを除去する。 水素消費プロセスの用途においては、ゼオライ
トに触媒活性水素化金属成分(好ましくは金属は
カチオンである)を配合することが好ましい。 この場合、シリル化活性型への変換を金属を配
合する前に実施することもできるが、先ずゼオラ
イトのNH4 +型に金属を配合し、その後でゼオラ
イトを焼成して反応型にするのが好ましい。次い
で公知の技術により金属塩を元素の状態に還元す
る。第族及び/又は第族金属の酸化物、硫化
物及びそれらの混合物を使用しうるが、金属が好
ましい。乾燥ゼオライトに対して0.1乃至2.0重合
%、好ましくは0.1乃至1.0重量%、最も好ましく
は0.2乃至0.5重量%のpt及びptに時に有用である。 金属の配合並びにアンモニウム交換は、ある場
合にはH4EDTA滲出又は他の公知技術のような
SiO2/Al2O3比を増加させる操作の後に行つても
よい。シリル化工程(詳細は後述する)のあとで
も金属の配合を実施しうるが、好ましくシリル化
工程の前に実施する。 反応性部位の生成 ゼオライトを交換し、必要であれば更に金属塩
を付着させた後、有機シランと反応する部位を生
成させるためにゼオライトを処理する。有機シラ
ンと反応する部位は「孤立ヒドロキシル基(水酸
基)」及び「ひずんだ架橋」部位である。本明細
書においては、“反応性部位”という用語は双方
のタイプの部位を含むことが理解されよう。 独立部位とは、水酸基間の相互作用が極小とな
るような隣接していないヒドロキシル部位であ
る。“ひずんだ架橋”部位は表面を脱ヒドロキシ
ル化するような乾燥した環境中で加熱した場合に
隣接するヒドロキシル部位が相互作用する場合に
生成する。 低いSiO2/Al2O3比(たとえば高部位密度)を
もつゼオライトにおいては、望ましい反応性部位
を発生させ、一方触媒活性部位を保護する方法を
採用するために配慮がなされるべきである。 孤立部位は、乾燥環境中、たとえば乾燥水素中
でアンモニウム型ゼオライトを焼成し、シリル化
前及びシリル化中ずつと水分のない表面(すなわ
ち乾燥環境)を保持することにより生成しうる。
または、最低限のカチオン交換を行つて低密度の
水酸基を生成させ、水酸基同士が相互作用する可
能性を低下させることによつて孤立水酸基部位を
生成させることもできる。すなわち、水酸基部位
の密度はカチオン交換の程度によつて調節でき、
カチオン交換度が高いほどその後の焼成で生じる
水酸基部位の密度は高くなる。別法として、ゼオ
ライトのシリカ/アルミナ比を増加させると、水
酸基部位の数は減少し、水酸基間の相互作用は最
小となる。 もう1種類の反応部位であるひずんだ架橋部位
は、強く相互作用している水酸基部位または水素
結合した水酸基部位を脱水酸化することによつて
生じる。水素結合した水酸基部位は、好ましくは
約180℃以上、更に好ましくは約200℃以上の温度
においてアンモニウム型ゼオライトを焼成し、ア
ンモニウム型を分解した後100℃以下の温度に冷
却することによりまず生成する。焼成及び冷却工
程の一方又は双方を湿性雰囲気中、たとえば湿性
空気中で実施するか、または焼成及び冷却の双方
が無水条件下の場合には得られるゼオライトを湿
性雰囲気中で平衡化する。かくして得られたヒド
ロキシル基の数が十分多い場合には、水素結合に
より相互作用するのに十分近接している。前述の
ようなヒドロキシル部位の密度はカチオン交換の
程度により制御されるので、カチオン交換度が高
ければ高いほどその後の焼成時にヒドロキシル部
位の密度は増大し、ゼオライトY、ゼオライトX
のようなシリカ/アルミナ比が低いゼオライトに
おいては水素結合したヒドロキシルを生成する確
立が増加する。かかる水素結合したヒドロキシル
部位は、実質的にシリル化剤とは非反応性であ
る。しかしながら、この表面を乾燥環境中で約
300℃以上の温度に再び加熱する場合には、かか
る部位は化学水をひずんだ架橋外に放出して崩壊
する。この部位はシリル化剤を反応する。脱ヒド
ロキシル化は、式で表わすと以下のようになる。 反応部位の混合物(独立した水酸基とひずんだ
架橋部位)は、乾燥状態と活性化温度の変化によ
つて生じ得る。 シリル化 シリル化は、ゼオライトを無水条件下で、蒸気
状又は液状の有機シランと接触することによつ
て、又はヘキサン、ヘプタン、ナフサ、潤滑油の
ような乾燥有機溶媒に有機シランを溶解し、処理
するゼオライト及び使用するシランに依存して20
〜500℃で、金属水素化成分の存在下又は不存在
下で、ゼオライトとその溶液を接触することによ
つて、行う(以下に更に詳しくのべる。)。シリル
化液は、0.01〜20体積%のシラン、好ましくは1
〜5体積%のシランを含む。 有機シランを蒸気又は液体として表面と直接反
応させない場合、有機溶液(溶媒として好ましく
は非極性非芳香族溶媒を用いる)として有機シラ
ンを使用してもよいが、このとき含まれる水は約
10ppmを越えてはならない。シリル化溶液は約
0.01乃至20体積%、好ましくは1乃至5体積%の
シランを含む。ゼオライトと溶媒の双方に含まれ
る自由水の総含量は約10ppmを越えてはならな
い。 アセトン、トルエン、酢酸エチル、1,4−ジ
オキサンなどはすべて、安定なシリル化表面の形
成に必要とされる条件下でゼオライト上の部位と
反応するので不適当な溶媒である。これに対して
n−ヘキサン、n−ペンタン、四塩化炭素、ホワ
イトオイルは溶媒として適当であり、触媒プロセ
ス自体に用いる供給原料の炭化水素油も溶媒とし
て使用し得る。 溶媒の乾燥度に対して注意を払わなければなら
ないのは、水がシリル化分子を加水分解する(少
なくともヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)
についてはゆつくりとしか起らない)ためだけで
はない。問題は、水がゼオライトの反応性部位と
相互作用し得るので、HMDSO又は他のシリル
化試薬と反応性部位との反応を変化もしくは阻害
する可能性があることである(上記の説明参照、
水素結合ヒドロキシル)。表面の湿気はシリル化
剤の内部反応性部位への接近をブロツクし、シリ
ル化を外部反応性部位だけに制限する恐れがあ
る。 シリル化は、好ましくは金属で触媒を装てんし
た後に、少なくともアンモニウムイオン部位の水
酸基部位への部分的熱分解(空気焼成)と、有機
窒素骨格構造剤の完全な分解につづいて行うとよ
い。 孤立部位との室温での最初の反応は、可能なら
ば米国特許第3682996号で記述しているように、
トリメチルシリル(TMS)基により表面「エー
テル」結合を形成する。たとえば、反応性孤立水
酸基部位とHMDSOとの反応は、次のように表
わされる: Si(s)−OH+(CH33Si−O−Si(CH3
3→2〔si(s)−O−Si(CH3)〕+H2O ひずんだ架橋部位とHMDSOとの反応はたと
えば次のようになる: 上記の一連の反応によつて生じたシリル化種は
温度が増加するに従つて、縮合重合反応のある型
を経るであろうと期待される。 可能な縮合生成物は以下の通りである。 総合表面は、550℃までの水素雰囲気中でも安
定であると期待される。この型の表面は、従つ
て、米国特許第3622996号(ペンダントなシリル
基)とミツチエルの米国特許第3980586号の両方
で述べられている表面とは異なるが、ただし、H
ゼオライトYとテトラメチルシランの反応いおい
てマツカテイールに観察された2次反応生成物に
は似ている(ACS Advances in Chemistry
Sieves No.121、「分子ふるい」メイヤー
(Meier)とウイツターホーベン
(Uytterhoeven)著)。 大孔径ゼオライトにおいて内部反応部位がシラ
ンで比較的容易に置換され得るので(シランがゼ
オライトの細孔へ容易に入り込めるので)、初期
のシリル化接触温度は25〜200℃と低い温度から
中程度の温度でよい。 シリル化表面の最終状態(即ち、縮合−重合の
程度)は、シリル化工程、その後の活性化工程、
もしくは例えば油に触媒を使用した時の、いずれ
かの工程で表面が経験する最高の温度によつて決
定される。隣接するシリル基間の縮合−重合反
応、並びにシリル基と未反応部位との縮合−重合
反応は約25℃で始まり、温度が上昇するに従つて
この反応はより激しくなる。 縮合−重合反応は独立した操作として行つても
よいが、触媒環境の現場において(昇温下で行う
触媒プロセスの直接的な結果として)行つてもよ
い。いずれの場合にも、使用する雰囲気は不活性
もしくは還元性のもので、好ましくは水素もしく
は水素を含む雰囲気である(特に水素を触媒プロ
セスに使用する場合)。この場合の加熱は安定な
表面を形成するように行う。かかる安定性を与え
るために、加熱温度は一般にその後の触媒プロセ
スで使用する温度もしくはそれより高い温度に設
定するが、好ましくは約300乃至500℃、より好ま
しくは約400乃至500℃である。 水酸基部位の保護 細孔体積と吸着特性を変化させることは非常に
望ましく、反応性部位のシリル化によつて達成し
得るが、ある程度の水酸基部位を保護して変性触
媒が最終的に活性であるようにすることもまた重
要である。触媒活性を持つ酸性水酸基部位を十分
に制限することと該部位をある程度保持すること
のバランスをとる必要がある。 使用した有機シランがゼオライトの細孔に容易
に接近してゼオライトの内部と外部の水酸基をす
べてシリル化した場合、触媒は不活性となる恐れ
がある。 このような場合、ある程度の水酸基部位を生成
させかつ保護する方法が必要である。ゼオライト
Yのようなゼオライトに対しては、かかる保護は
孤立/ひずんだ架橋水酸基部位(即ち、有機シラ
ンと反応する部位)と水素結合基部位(即ち、有
機シランと強くは反応しない部位)とが混在する
状態を生じさせることによつて行う。この状態
は、カチオン交換(例えばNH4 +)したゼオライ
トを(好ましくは約180℃より高い温度、より好
ましくは約200℃より高い温度で)焼成して、約
100℃以下に冷却することによつて得られるが、
この焼成と冷却の少なくとも一方は湿性雰囲気
(例えば湿性空気)中で行うか、焼成/冷却を無
水雰囲気中で行う場合については冷却ゼオライト
を湿性雰囲気(例えば湿性空気)中で平衡化させ
る。仮に非反応性水素結合水酸基部位(これらは
有機シランと反応しない)の数が多すぎた場合、
この表面を脱水酸化条件に付してある程度のひず
んだ架橋部位(この部位は有機シランシリル化剤
と反応する)を得てもよい。脱水酸化後に残る水
素結合水酸基はいずれも触媒活性を持つ水酸基と
して利用し得る。別の保護方法として、潜在的な
水酸基部位をカチオンでブロツクする方法が挙げ
られる。例えば、ナトリウム型ゼオライトをアン
モニウム塩溶液で部分的に交換し、焼成して孤立
水酸基部位を生成させ、乾燥条件下においてシリ
ル化剤で処理し、次に再交換及び焼成して新しい
反応性水酸基部位を生じさせてもよい。 触 媒 ゼオライトYに由来する2つの一連の触媒を研
究した。それらのバツチをここでは物質A及び物
質A*と名付けた。 物質A=NaゼオライトY ユニオン・カーバイド・コーポレーシヨンから
Na型で入手したゼオライトYは次の酸化組成式
を有する: Na2O・Al2O3・4.4SiO2・8.9H2O そして対応する単位格子式は: Na60〔(AlO260(SiO2132〕・250H2O 物質A−1 物質Aを0.5N NH4NO3中で10容量過剰の溶液
を用いて2時間還流して変換し、その後濾過し水
洗した。 この結晶を2容量過剰の希アンモニア水溶液
(PH 10)で再スラリー化し、約0.15重量%のpd
(NH34Cl2を含む希薄溶液を室温で5時間に亘つ
て滴下し、公称0.25容量%のパラジウムを担持し
た。水洗濾過後、試料は120℃(1時間)乾燥し
た。この試料はNH4 +イオンを含む。 触媒A−2 湿つた空気(周囲温度を有する研究所の空気)
中で500℃1時間A−1を焼成すると、次の酸化
物組成を有するNH4 +のない触媒が得られた。 0.45Na2O・Al2O3・4.4SiO2 粉末を加工し、砕き、そして7〜14メツシユ
〔テイラー(Tyler)〕までふるいにかけ、反応器
に装入、400℃H2で還元した。 HMDSO変性A触媒 触媒A−1M(a) この触媒は、物質A−1から調製した。触媒A
−1を250℃で空気焼成し、空気冷却し、圧縮し、
7〜14メツシユ(テイラー)までふるいにかけ、
そして反応器中に装入した。ここで、物質を200
℃で1時間N2中で、次に200℃で2時間乾燥H2
で乾燥し、40℃、5%、HMDSO/プリモール
185中、1v/v/hで10時間処理し、最後に供給
原料を入れる前に触媒をH2中、500℃で加熱し
た。 触媒A−1M(b) 160時間、流れ(ウエスタン・カナデイアン
600N)上に置いた後、触媒(A−1M(a))をH2
中250℃に冷却し、5体積%HMDSO溶液を1v/
1v/hで5時間触媒上に通した。供給原料を再
装入し、温度を350℃に上げた。 物質A*=NaゼオライトY ゼオライトY粉末のもう一方の試料は、以下の
酸化物組成物 1.1Na2O・Al2O3・4.7SiO2 のNa型で、ユニオン・カーバイド・コーポレー
シヨン(Union Carbide Corporation)から入
手した。本明細書中では物質A*と命名した。 物質A*−1 入手した物質A*を10倍(容量)以上の2N−
NH4NO3水溶液で1時間還流することにより2
回交換して得られた生成物の組成は以下のとおり
であつた。 0.23Na2O・Al2O3・4.7SiO2 試料を脱イオン水中でNo3 -がなくなるまで洗
浄し、その後十分な量のpd(NH34Clの希薄溶液
で交換し、乾燥ゼオライトの0.25重量%のpdを有
するものを製造した。次いで試料を脱イオン水で
洗浄し、120℃で1時間オーブン乾燥し、室温に
おいて実験空気中平衡に達しさせた。 触媒A*−1 物質A*−1を加圧し、粉砕して7〜14メツシ
ユ(Tyler)で篩分けし、反応器に充てんしてH2
中400℃に加熱した。 HMDSO変性A*触媒(A*−1M〜A*−8M) HMDSOで処理するA*触媒の各々は、場合に
よつては濃度の異なるNH4NO3を使用して交換
度を変える以外物質A*−1と同様にしてすべて
を調製した。物質A*−1と同様に0.25%のPdを
配合した。これらの触媒の製造に使用した工程の
一覧を第2表に示す。 【表】 一部の試料を乾燥空気中0.028m3(1フイート
)のマツフル炉中で1時間加熱した。乾燥空気
とは水分が50ppm以下で、流量は0.084m3/時間
(3フイート3/時間)であつた。かかる空気焼成
試料の各々を熱いうちに炉から取り出し、湿つた
実験室中で室温に冷却した。 残りの試料は空気焼成せず、加圧、洗浄して7
〜14メツシユで篩分けして反応器に充てんし、乾
燥H2中で400℃で加熱した。すべての試料につい
て、この最後の乾燥工程の後にシリル化を実施し
た。 別途記載する触媒A*−8M以外のすべての場合
には、HMDSOの5%溶媒溶液を用い(溶媒は
プリモール(Pirimol)185ホワイトオイル又は
ヘキサン)、高温及び3.5Kg/cm2(50psig)のH2
力においてHMDSO変性を実施した。HMDSO
溶液は漏出点まで15v/v/hの速度の入れ、そ
の後速度を5v/v/hに下げて2.5時間入れた。
次いで純粋な溶媒を15分間導入し、その後H2
ス速度を0から10cfmに上昇させ、1.5時間後溶
媒を断つてH2ガスを最初にシリル化温度におい
て1.5時間反応器に導入しつづけた。次いで温度
を1時間で400℃に上昇させた。シリル処理条件
の一覧は第2表に示す。 シリル化の後反応容器を200℃に冷却し、供給
原料を導入した。条件は、実験室単位で
5000SCF/B、パイロツト単位で3000SCF/Bの
H2速度において42Kg/cm2(600psig)の純粋H2
1.0v/v/hであつた。 有機シラン反応体の1Rモニター ゼオライトは原子価振動の生じる1300cm-1以上
の赤外線に対して透過性となるので赤外透過分光
法はゼオライト酸性部位の種類と密度の変化をモ
ニターする優れた手段である。40〜50mgの2.5cm
径の円板状に圧縮された触媒を用い、円板を140
℃で脱気して物理的に結合した水と水素結合した
水を除去することによつて、該触媒の高透過性ス
ペクトルを得た。本明細書中で示したスペクトル
はすべて室温においてベツクマン4240赤外分光機
で記録した。 ゼオライトのシリル化 第1図から第4図はシリル化反応性部位を有す
ることの重要性を実証したものである。第1図
は、気相のHMDSOは、水酸基が水素結合して
いる水酸基型ゼオライトYとは容易に反応しない
ことを示めしている。3600cm-1付近を中心とする
ゼオライトの水酸基のバンドにはほとんどもしく
は何の変化も起きていないことが分かる。このバ
ンド幅が広いという特徴(明瞭なピークのないこ
と)は、ゼオライトYのスーパーケージ及びサブ
ケージ(角落し八面体)中で相互に作用し合つて
いる(水素結合)水素基を示している。このよう
な水素結合水酸基は(この場合)ゼオライトY表
面上の湿気の存在によつて生じたと考えられてい
るが、シリル化剤(この場合はHMDSO)とは
反応しない。 一方、相互作用していない水酸基種の明瞭なバ
ンドはA−1(即ちNH4 +型ゼオライトY)を乾
燥条件下で分解すると生じる(第2図)。それぞ
れ、3740cm-1の外部水酸基、3650cm-1のスーパー
ケージ水酸基、及び3550cm-1のBケージ水酸基の
伸縮振動に起因するバンドがウイツターホーベン
らによつて既に固定されている(J.Phys.Chem.
69(6)2117(1965))。いずれの水酸基種も水素結合
していないことは明らかであり、水酸基のバンド
の消失と2980cm-1のC−H伸縮モードに由来する
新バンドの出現から明らかなように、これらの水
酸基種は25℃でHMDSOと強く反応する。 その後さらに脱ガスして加熱すると、痕跡量の
水酸基バンドは完全に消失し、C−Hバンドは縮
合−重合によつて強度が低下する。 物質A−1の表面予備処理がシリル化の程度に
与える効果の別の例を第3図に示す。 A−1を湿性空気(環境湿度の実験室の空気)
中500℃で1時間焼成し、(A−2を生じさせるた
めに)室温に冷却し、その後140℃で脱気した。
水素結合水酸基と独立水酸基との混在状態が生じ
た(第3図A)。内部孤立水酸基の数は、第1図
に示した例(2.0N硝酸アンモニウム中で交換し
たNaY)よりもA−2(0.5N硝酸アンモニウム中
で交換したNaY)の場合の方がかなり多い。続
いてこの表面を室温で12分間15トールのジクロロ
ジメチルシラン蒸気(反応性の高いシリル化剤)
に暴露し、その後再び140℃で1時間5×10-3
ールに脱気した。孤立部位は完全に消失し、シリ
ル化したことを示す新しいバンドが2980cm-1及び
2920cm-1に出現した。ただし水素結合水酸気の数
は変化しなかつた(第3図B)。 この例は水素結合水酸基と孤立水酸基とを同時
に生じさせると、これらの2種類の水酸基の内で
孤立水酸基だけが系に加えたシリル化剤と反応す
ることが明らかなので、シリル化の度合を正確に
調製することがきることを示している。未反応水
素結合水酸基が残つて触媒活性を与える。 しかしながら、水素結合水酸基を含む表面を活
性化して有機シランと反応するようにしてもよ
い。これは水素結合水酸基を脱水酸化することに
よつて達成できる。 これを第4図に示した。孤立水酸基、NH4 +
及び水素結合水酸基が混在する表面(第4図A)
を減圧下(10-3トール未満)で45分間高温(500
℃)に加熱して、水素結合部位の存在しない、少
数の孤立部位と(推論では)多数をひずんだ架橋
部位を得た(第4図B)。即ち、この表面は脱水
酸化されている。この表面を次にHMDSO蒸気
と反応させると、多数の化学吸着したシリル種
(2980及び2920cm-1のバンド)生じるが、この数
は孤立水酸基のみが反応したとの仮定のもとに予
測した数よりもかなり多かつた(第2図に示した
2980及び2920cm-1のバンドの強度と比較された
い)。 このように、本発明の目的に対しては、シリル
化を容易にするために上記の2種類の反応性部位
の少なくとも一方の生じさせなくてはならない。 分解A−1(水素型、孤立水酸基)がHMDSO
によつて完全にシリル化される証拠としては、ピ
リジン蒸気の吸着実験をこの変性させた表面で行
うと、水素結合ピリジン及びルイス吸着ピリジン
として吸着が起こるが、プロトン交換してピリジ
ニウムイオンを生じるようなブレンステツド吸着
部位は存在しないこと(1540cm-1にバンドがない
こと)を示すことが挙げられる(第5図)。 ゼオライトY中のブレンステツド部位が全て除
去されているかもしれないということは、ブレン
ステツド部位はC−C開裂反応の必要であると一
般に考えられているので、該ゼオライトの水素化
分解能まで破壊される恐れがあることを意味す
る。 従つて、ゼオライトY及びこの他の低シリカ/
アルミナ比のゼオライトについては触媒活性水酸
基を保護するのが適しており、このように編成し
た系は拡散選択的でしかも触媒の活性のある表面
として機能し得る。 一つの態様においては、NaゼオライトYのカ
チオンを部分的に交換して焼成することによつて
孤立水酸基を生成させ、乾燥条件下においてシリ
ル化剤で処理した後、再交換して新しい部位を露
出させる。 原カチオン種(Na型ゼオライトYの場合は
Na)の交換(例えばアンモニウム交換)のレベ
ルは、孤立水酸基種の数、従つて水酸基のシリル
化の度合をも決定することがある。少数の水酸基
部位を生じさせた場合、たとえ湿性空気中で分解
させたとしても水酸基部位が水素結合しないよう
に十分離れていればよい(第3図)。交換レベル
が高い場合、交換に続いて表面を焼成し湿性条件
下で冷却すればより多くの水素結合種が生じる その代りに、NH4 +をブロツキングイオンとし
て使用することもできる。この場合、酸性水酸基
部位に対するNH4 +相対数は焼成温度によつて調
節し得る。シリル化した後の触媒は、例えば500
℃で後焼成して部位を元に戻すことができ、Na
でブロツクした場合のようにもう一度交換する必
要はない。この場合、NH4 +分解により生成した
水酸基部位が、隣接するシリル種との間で起こり
得る架橋反応によつてすべて消費し尽くされない
ようにすることが重要である。 低シリカ/アルミナ比のゼオライト触媒(例え
ばゼオライトY)の水素化分解活性部位を保存す
る好ましい方法は、水素結合水酸基部位と隔離
(孤立)水酸基部位が混在状態を生じさせること
である。この目的を達成する好ましい方法は、先
ずNH4 +型ゼオライトYを部分的に分解し、次に
新しく生成した水酸基を湿気に暴露することによ
つて水素結合水酸基を生じさせることである。こ
れは、湿気空気中で焼成した後に焼成材料を湿気
空気中で室温まで冷ました時にA系列の触媒につ
いて起こることである。焼成を無水条件下で行つ
ても、その後の冷却を湿性雰囲気(例えば、環境
湿気を有する実験室の空気のような湿性空気、も
しくは湿気を与えるような何等かの雰囲気)下で
行うと同じ結果が得られる。焼成を湿性雰囲気下
で行う場合、その後の冷却は乾燥雰囲気下でも行
つてもよい。好ましくは、少なくとも冷却を湿性
雰囲気中で行うか、もしくはゼオライトを焼成及
び冷却した後に少なくとも湿性雰囲気中で平衡化
する。湿気の量並びにゼオライトが湿性雰囲気中
に暴露する期間は、生じる水酸基が水素結合型に
なる度合によつて決定される。次にこの表面を乾
燥させて残るNH4 +部位を乾燥環境下で分解する
と、水素結合水酸基が脱水酸化して孤立(水素結
合していない)水酸基とひずんだ架橋部位が生じ
る。この2つの部位は、乾燥条件が維持されれ
ば、共にHMDSO又は他のシリル化剤と反応し
得る。 水素結合部位と反応性部位(孤立水酸基及びひ
ずんだ架橋部位)との比率はシリル化の程度を決
定する。水素結合水酸基はシリル化の後も残り、
水素化分解部位として有効に作用する。しかし、
要求されるすべてのことは、シリル化剤と反応し
ないいくつかの保護された水素結合水酸基が存在
しかつシリル化剤と反応するいくつかの発生した
反応部位(独立水酸基及び/又はひずんだ架橋部
位)が存在することである。 全てのシリル化反応が金属装てんゼオライトY
上で行われることは注目されるべきことである
が、このことは、本発明が良好に実施できること
にとつては重要ではない。HMDS及びHMDSO
とY型物質との反応の反応性及びその割合は、少
なくともPdの配合量が0.5重量%となるまではこ
の金属の存在とは無関係である。 接触脱ロウ 以下の例は、PdゼオライトY触媒が非選択的
水素添加分解触媒から選択的に潤滑油を脱ロウす
る触媒に変化しうることを示す。例は前述の分光
学的証拠を支持すると同時に、他の制限を示す。
すなわち、 (a) 空気焼成した(その後の乾燥を実施せず)
NH4 +型ゼオライトY表面は、シリル化剤
HMDSOとは広範囲にわたつて反応しない。 (b) 乾燥雰囲気中で加熱し、次いでシリル化した
NH4 +型ゼオライトY表面は有効な触媒ではな
い。 (c) 最も有効な触媒は、まず湿つた環境中で空気
焼成(又は乾燥環境中で空気焼成したあと湿気
に暴露)し、約300乃至350℃以上の温度で乾燥
したあとシリル化したものである。 未処理触媒A−2及びA*−1の性能 例 1 触媒A−2 未処理の触媒A−2をウエスタン・カナデイア
ン600Nロウ状ラフイネートと、300℃、325℃、
及び370℃において、4.14MPagH2、1.0v/v/
hの条件下で接触させた(表3)。残存する油状
留分(即ち、ストリツピング後の生成物)は依然
としてロウ含量が非常に多く、このプロセスが投
入分子に形状選択性をもたないことを示してい
た。 事実、シリカゲル分離を行い溶媒分離でロウ含
量を測定したところ、生成物は供給原料よりも高
い飽和化合物濃度を有しており、A−2が実際に
はロウに対して反選択的であることを示してい
る。芳香族化合物及び極性化合物が優先的に反応
した。芳香族化合物及び極性化合物は概して供給
原料の中ではバルキーな方の分子類に属するの
で、どんな大きさと種類の分子も水素化分解表面
に接近して供給原料とほぼ同じ範囲で沸騰する生
成物の留分は低いと考えられる。 370℃の反応器温度における油の収率はたつた
の35%に過ぎなかつた。これらの結果は、大孔径
で親水性の酸性表面に関してすべて予想し得たも
のであつた。この触媒は乾燥前に湿性空気中で焼
成したのである程度の相互作用部位とある程度の
脱水酸部位を含んでいたこと注目すべきである。 【表】 例 2 触媒A*−1 触媒A−2と同様に、未処理触媒A*−1も水
素脱ロウ触媒性能は不十分であるが、A−2と異
なり一般的に水素添加分解触媒としての性能も不
十分である(第4表)。すなわち、ウエスタンカ
ナデイアン600Nはいかなる種類の分子の水素添
加分解によつてもほとんど転化しない。触媒A*
−1は主として孤立部位のみを含有する(このも
のは空気焼成しなかつた)ので、このものだけで
は接触水素添加分解反応には有効ではないことは
明らかであろう。A−2の優れた水素添加分解活
性は、相互作用水酸部位の生成をもたらすような
製造中の空気焼成/湿気への暴露工程と明らかに
関連している。水素添加分解活性に必要なのかは
かかる部位である。 シリル化触媒の性能 例 3 触媒A*−1M及びA*−2M これらの触媒は水素化分解触媒としてはほんの
僅かしか活性を有しておらず、ウエスタンカナデ
イアン600Nに関して流動点が極く僅かに低下す
る(A*−2Mの場合)でだけである(表5)。 いずれの触媒もシリル化前に空気焼成も水分へ
の暴露もしていないので、水素添加分解に応答す
る部位は生成しなかつた。 双方の触媒にかなりのシリル化がおこつたが、
有効な触媒活性部位がほとんどないので水素添加
分解のような用途には適さない。 例 4 触媒A−1M(a) A−1物質を実際に2回変性した。物質Aをま
ず湿つた空気中250℃で焼成することにより変性
した。例1及び2に示された結果に基づくと、触
媒は活性な水素添加分解部位を有することが期待
される。しかしながら、表面はシリル化前には十
分乾燥しておらず、乾燥N2中及び乾燥H2中でわ
ずかに200℃において加熱されている。かかる環
境下ではシリル化前及びシリル化中に多数の相互
作用部位が存在することが期待される。IR研究
によれば、HMDSOによるシリル化は極少少な
いはずである。 実際、第6表に示されるように、A−1M(a)は
活性な水素添加分解触媒であるが、ウエスタンカ
ナデイアン600Nからのロウの除去に関しては僅
かな選択性しか持たない。僅かに流動点が低下す
ることを除いてはA−1M(a)は未処理触媒A−2
に近い挙動をする。 例 5 触媒A−1M(b) この例は、水素添加分解環境と関連した典型的
乾燥条件下で、主として相互作用部位を含んだ表
面(A−1M(b))を非常に容易に脱水酸化するこ
とができることを示している。ウエスタンカナデ
イアン600N上で160時間処理した後でA−1M(a)
をHMDSOで処理すると、触媒A−1M(b)は水素
脱ロウに対して活性となる(表6)。 供給原料上における350℃、160時間の処理で、
(A−1M(a))中のHMDSOと反応しない相互作
用水酸基部位の多くが脱水酸化されるので
HMDSO処理でより多くのシリル化が起こり、
表面は容易にシリル化される(A−1M(b))。 その結果、性能が劇的に向上した。穏やかな反
応器条件下(350℃)で油生成物の収率は比較的
高く、流動点は−2℃低下した。この型ではゼオ
ライトYは選択的な水素脱ロウ触媒として挙動
し、必要な反応器温度が比較的低いということは
すぐれた触媒部位が保持されている証拠である。 以下の例は、NH4型ゼオライトYを空気焼成
及び冷却(かかる工程の一方又は双方において湿
つた空気暴露する)し、シリル化前に乾燥環境中
で約350℃以上に加熱する好ましい手順を示す。 例 6 触媒A*−3M及びA*−4M 触媒A*−3M及びA*−4Mについて、ある範囲
の温度にわたつて多くの異なるロウ状供給原料に
関する接触脱ロウ活性を調べた(第7表及び8
表)。これらの2種の触媒は異なる交換度(A*
3MはNa/Al=0.45;A*−4MはNa/Al=0.23)
の物質から誘導しても共に触媒活性を示し、ウエ
スタンカナデイアンロウ状油の場合には同様な性
能を示した(A*−3MはA*−4Mより約20℃活性
が低かつた)。双方の場合、触媒は乾燥空気焼成
し、湿つた空気中室温で平衡に達しさせた。次い
でH2中で400℃に加熱した。得られる物質をシリ
ル化したが、触媒活性部位は保持したままなので
活性のある水素脱ロウ触媒として挙動した。 例 7 触媒A*−5M及びA*−6M この例は、次いでHMDSOによりシリル化す
る場合に必要とされる最低の有効空気焼成温度の
存在を示す。A*−5M及びA*−6Mの双方はウエ
スタンカナデイアン150Nに関して水素脱ロウ活
性を示す(第9表)が、A*−6Mの方が選択性が
高い(即ち、所定の流動点の生成物に関する脱ロ
ウ油の収率が高い)。A*−5Mを製造する際の、
HMDSOシリル化段階の前の180℃という空気焼
成温度は十分に高いとは言えない。予備活性化中
200℃において空気焼成することにより一層性能
のよいものが得られた(A*−6M)。 例 8 触触A*−7M この例は、シリル化剤を輸送するのに使用した
溶媒が軽質炭化水素、この場合n−ヘキサンであ
りうることを示す。HMDSOでシリル化すると、
この場多も活性な水素脱ロウ触媒が得られた(第
10表)。 例 9 触媒A*−8M この例、ウエスタンカナデイアン600Nを水素
添加分解する条件下で触媒を使用したあとでも、
シリル化の部位がなお存在しうることを示す(第
11表)。 未変性及び変性試料に双方について調べた。未
変性試料は活性であつたが、非選択的水素添加分
解溶媒であつた。供給して14時間後、325℃にお
いてHMDSOの5容量%600N油(溶媒として)
溶液を用い変性した。350℃において新しい供給
原料を導入した場合、変性触媒は選択的であつ
た。このことは、ゼオライトYの現場シリル化が
可能であることを示す。このゼオライトY塩基を
乾燥空気焼成し、湿つた空気中室温で平衡に達し
させ、H2中で400℃に加熱した。シリル化が可能
であり、触媒活性のあるヒドロキシルがゼオライ
ト表面に生成し、ヒドロキシルが触媒に関与した
あとでもゼオライトはシリル化が可能である。 【表】 収率
【表】 【表】 【表】 【表】 【表】 【表】 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing surface-modified zeolites with catalytic activity. The method comprises chemically modifying the zeolite by reaction with an organosilane under dry anhydrous conditions, the zeolite starting material having several sites available for reaction with the organosilane; It has several protected sites that do not react with the organosilane and remain as catalytically active sites. The organosilane to be selected is one that is capable of entering the pores of the zeolite and reacting chemically with the available sites present in the pores of the zeolite as well as with the available hydroxyl groups present on the outer surface of the zeolite. Must-have. To generate a silylated yet catalytically active (with protected sites) surface, the "as-crystallized" zeolite must be partially ionized with degradable ions such as NH4 + . The decomposable ions are decomposed by calcination in air or an inert atmosphere at a high temperature of about 180° C. or higher, preferably about 200° C. or higher, and then cooled. One or both of firing and cooling is performed in a humid atmosphere. The zeolite is then heated in a dry environment at an elevated temperature, on the order of about 300°C or higher, the surface kept dry, and contacted with the organosilane at 25-500°C under anhydrous conditions. Chemically modified zeolites can be combined with catalytically active metal hydride components. Preferably, the organosilane-modified zeolite is heated to an elevated temperature in an inert or reducing atmosphere before or after depositing the catalytic metal component. This heating may be carried out as a separate operation or may be carried out in situ in an environment using a surface modified zeolite as a catalyst. The atmosphere used in each case is inert or reducing and is preferably hydrogen or contains hydrogen. When such independent or in-situ heating is performed, the silylated surface condenses and/or polymerizes to provide a stable surface. The temperature chosen to provide this stability is usually above the temperature of the subsequent catalytic process, but is preferably between 300 and 500°C, more preferably between 400 and 500°C. The chemically modified zeolites prepared by this method are effective hydrodewaxing catalysts for the production of high octane gasoline by selective paraffin cracking, the production of low pour point distillate fuel oils, and the conversion of methanol to gasoline. , Fischer-Tropsch synthesis, the isomerization of paraxylene and the synthesis of ethylbenzene, and the preferential acid-catalyzed reaction of linear (or slightly branched) paraffins or olefins. Surface silylation has been extensively studied since the early 1950s. Fleck U.S. Patent No.
No. 2722504 has the general formula: R 1 R 2 R 3 SiX (however,
R 1 R 2 and R 3 are organic moieties that cannot be hydrolyzed;
The organophilic nature of the catalyst and absorbent can be improved by treatment with a compound of the form It describes how to increase it. Although Fletzke did not describe the reaction,
Hydroxyl groups on insulating surfaces such as silica, alumina, magnesia and zeolites may interact with silanes in the following way. (s) Indicating Surface Silicon Many variations on the reaction of other silicon reagents with other surfaces (particularly silica) have been investigated. “Study of the Surface and Bulk Hydroxyl Groups of Silica by Infrared Spectroscopy and D 2 O Conversion”
Bulk Hydroxyl Groups of Silica by
Infrared Spectra and D 2 O Exchange)” [Kisclev et al., Trans.Farad.Soc. 60 , 2254
(1964)], “Reactions of Chlorosilanes with Silica
Surfaces)” [Hair et al., J.Phys.Chem. 73
#7, 2372, July (1969)], “Reactions of Chloromethyl Silanes with Hydrated Aerosilsilica.
"Hydrated Aerosil Silicas" [Armestead et al., Trans. Farad. Soc. 63 , 2549
(1967)], “Adsorption and reaction of methylchlorosilane on the Aerosil surface”.
Reaction of Methylchlorsilanes at
an′Aerosil′ Surface)” [Evans et al.
J.Catalysis 11 , 366-341 (1968)]. Recently, a patent was granted relating to the reaction of zeolites with organosilanes and the effects of this treatment. Kerr, U.S. Pat. No. 3,682,996 claims zeolite ester products (more accurately expressed as silicon esters) derived from the reaction of an aluminosilicate zeolite with a silane containing a usable hydrogen atom. . However, x is a number from 1 to 4, R is at least one organic group, and is any suitable aryl, alkyl, acyl, or aralkyl, and the pore structure accepts alkylsilane more easily than arylsilane. Alkyl groups are preferred. Apart from these silanes, Kerr mentions another silane that does not fit this formula: hexamethyldisilazane. Kerr does not disclose or claim the use of halogen-substituted silanes. All reactions described by Kerr occur under reduced pressure conditions, in which degassed H-type zeolite is contacted with pure gas or liquid organosilane at various temperatures. Kerr discloses, but does not prove or claim, that silylated zeolites may be used in catalytic applications, including "certain selective catalytic reactions." Allum, US Pat. No. 3,726,309, claims products derived from the reaction of inorganic materials containing hydroxyl groups, including aluminosilicates modified by treatment with organosubstituted silanes. Bound silicon ethers are produced by reaction with surface hydroxyl groups. US Pat. No. 3,658,696 to Shively claims an improved separation process from the reaction of organosilanes with zeolite molecular sieves. Substituting OH groups on the zeolite surface with silane groups greatly affects the adsorption properties of the molecular sieve surface. This is because hydroxyl groups form the main site of adsorption on the surface. In this case, choose a bulky silane that reacts only with the outer surface of the zeolite. Zhomov et al. used metal chlorosilanes to modify the properties of aluminosilicates used in the alkylation of phenols with propylene tetramers (Katal, Pererab, et al.
Uylevodorad, Syrya 1968(2)9) (Ref.Zh.Khim
(From 1969 Abstract No.4N196). Mitchell U.S. Patent No. 3980586
The claim in question includes alumina, silica alumina,
New products obtained by sequentially silylation, calcination and steam treatment of a group of substances consisting of aluminosilicates and aluminosilicates are described. The calcination is at a temperature high enough to remove any introduced organic or halogen substituents (unlike Kerr, Mitschiel uses a more common form of silane, including halogens). Continue long enough. The claims of Mitschiel US Pat. No. 4,080,284 describe novel materials useful in catalytic hydrogen conversion. Chen U.S. Patent No. 4002697 includes:
Silanization of ZSM-5 has been described to improve the yield of p-xylene obtained by methylation of toluene. In this case, a silane is selected that interacts only with the outer surface. Allen, U.S. Pat. Nos. 3,698,157 and 3,724,170, teaches that separation of C8 aromatics can be improved by contacting an aluminosilicate adsorbent with a silane substituted with an organic group or a halogen. Are listed. The present invention relates to a method for producing surface-modified zeolites with catalytic activity. Such methods involve chemically modifying the zeolite by reaction with an organosilane under dry anhydrous conditions, the zeolite starting material containing several sites available for reaction with the organosilane and an organosilane. It has several protected sites that do not react with the silane and remain as catalytically active sites. The organosilane to be selected is one that is capable of entering the pores of the zeolite and chemically reacting with the available sites present in the pores of the zeolite as well as with the available hydroxyl groups present on the outer surface of the zeolite. Must-have. To generate a silylated yet catalytically active (with protected sites) surface, the "as-crystallized" zeolite must be partially ionized with degradable ions such as NH4 + . The decomposable ions are decomposed by firing in air or an inert atmosphere at a high temperature of about 180° C. or higher, preferably about 200° C. or higher, and then cooled. One or both of firing and cooling is performed in a humid atmosphere. The zeolite is then heated in a dry environment at an elevated temperature, on the order of about 300°C or higher, the surface kept dry, and contacted with the organosilane at 25-300°C under anhydrous conditions. Chemically modified zeolites can be combined with catalytically active metal hydride components. Preferably, the organosilane-modified zeolite is heated to an elevated temperature in an inert or reducing atmosphere before or after depositing the catalytic metal component. This heating may be carried out as a stand-alone operation or may be carried out in situ in an environment using a surface-modified zeolite as a catalyst. The atmosphere used in each case is inert or reducing and is preferably hydrogen or contains hydrogen. When such independent or in-situ heating is performed, the silylated surface condenses and/or polymerizes to provide a stable surface. The temperature chosen to impart this stability is usually above the temperature of the catalytic process that follows, but preferably 300-500°C, more preferably
The temperature is 400 to 500°C. The chemically modified zeolites prepared by this method are effective hydrodewaxing catalysts for the production of high octane gasoline by selective paraffin cracking.
Production of low pour point distillate fuel oils, conversion of methanol to gasoline, Fischer-Tropsch synthesis, isomerization of paraxylene and synthesis of ethylbenzene, and linear (or slightly branched) paraffins or orphins. Applications such as preferential acid-catalyzed reactions have been found. The waxy oils that can be processed by the silylation catalysts of the present invention range from typical light middle distillate or heated oils with boiling points in the range of 200°C to 385°C to heavy lube oil distillates with boiling points of 580°C and deasphalted oils. Over vacuum residue. Preferred oils are light and middle distillate oils and roughinates, such as kerosene, lubricating oils or transformer oils. Hydrogen dewaxing with silylated zeolites is
Typically about 250-450°C, preferably 250-450°C
It is carried out at a temperature of 380°C, but lower temperatures are preferred so that non-selective cracking is reduced. Typical working pressure is 14-140Kg/
cm 2 (200 to 2000 psig) H 2 , preferably 21 to 70
Kg/cm 2 (300-1000 psig) H 2 , most preferably
28 to 49 Kg/cm 2 (400 to 700 psig) H 2 .
The feed rate is between 0.1 and 100 LHSV, preferably between 0.1 and 10 LHSV. Excess gas velocity is 1000 to
2000 SCF H 2 /BBL, preferably 1000 to 5000 SCF H 2 /BBL. The oils used to have catalytic properties (for hydrodewaxing) are detailed in Table 1. [Table] [Table] About zeolites The zeolites whose surface is modified in the present invention (with or without a catalytically active hydrogenation metal component depending on the application) are zeolite X, synthetic haujasite, zeolite Y, and mineral haujasite. Houjasite type (both natural or synthetic) including
It is. In the case of the present invention, silurization of zeolite Y is involved. Zeolite Y has large pores (7.1 Å) and is said to exhibit no shape selectivity. Zeolite Y is one of the largest 12-membered ring zeolites and can be used for hydrocracking (hydrocracking) to convert hydrocarbon molecules of various types and shapes.
hydrocracking). One useful feature of this type of structure is that it may have a three-dimensional network of connected supercages;
Its three-dimensional network simply adsorbs organosilanes (ACS Advances in Chem).
“Modification” by McAteet et al., Volume 121 (1973).
Of HY Zeolites by Reaction
With Tetramethylsilane (Modification of
HY Zeolites by Reaction with
“Molecular Sieves” edited by WMMeier and JBUytlerhoeven
and J.C.S.Fualaday (JCS)
Faraday, Vol. 175, No. 9, p. 2221 (1979), Barrer et al.
Sorption of Hydrocarbons
and in Silanated and Unsilanated Partial H
- Forms of Zeolite Y)"), but also three-dimensional networks into which hydrocarbon molecules (e.g. waxes) can readily diffuse. However, the above references do not teach, suggest or imply such a use. No. In general, each of these phosiasite zeolite systems has larger pores than ZSM-5 and can be improved by silylation, making the system highly hydrophilic "as crystallized." ZSM
-5 is a hydrophobic zeolite with medium pores and effective for catalytic dewaxing. The advantages of the zeolite surface modification method herein are demonstrated by catalytic dewaxing of waxy hydrocarbon oils. Regarding Organosilanes In the present invention, zeolites are treated with organosilanes under specific conditions, which will be explained in more detail below, in order to effectively carry out condensation and polymerization. The organosilanes employed in the preparation of catalysts useful in the process of this invention are as follows. SiR y _ _ _ _ _ having; Trimethylsilane, N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetamide. The most useful organosilane in this study is hexamethyldisiloxane (HMDSO). Method for producing modified zeolite The purpose of treating zeolite catalyst with organosilane is to convert from hydrophilic to hydrophobic type and reduce the size and volume of zeolite pores. If zeolite is templated with an organic framework structure such as tetramethylammonium ion
If crystallized with ions, the zeolite must first be treated to remove these species. Generally, the zeolite is removed with an organic framework template and/or forms sufficient moieties for silylation using NH4 + ion exchange or other methods known in the art. To form enough pieces, fire. Zeolites containing organic framework regulators (such as tetramethylammonium) may be used, e.g., before or after calcination to decompose the organic framework regulators.
Exchange with a degradable cation such as NH 4 + and remove the cation. For hydrogen consuming process applications, it is preferred to incorporate a catalytically active hydrogenation metal component (preferably the metal is a cation) into the zeolite. In this case, the conversion to the silylated active type can be carried out before blending the metal, but it is best to first blend the metal into the NH 4 + form of the zeolite and then sinter the zeolite to make it the reactive type. preferable. The metal salt is then reduced to its elemental state by known techniques. Oxides, sulfides and mixtures thereof of Group and/or Group metals may be used, but metals are preferred. It is sometimes useful to have 0.1 to 2.0% polymerization, preferably 0.1 to 1.0%, most preferably 0.2 to 0.5% pt and pt, based on dry zeolite. Metal formulation as well as ammonium exchange may in some cases be performed using H 4 EDTA leaching or other known techniques.
It may be performed after the operation to increase the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio. Although metal compounding can be carried out after the silylation step (details will be described later), it is preferably carried out before the silylation step. Generation of Reactive Sites After exchanging the zeolite and depositing further metal salts if necessary, the zeolite is treated to generate sites that react with organosilane. The sites that react with organic silanes are "isolated hydroxyl groups" and "strained crosslinking" sites. As used herein, it will be understood that the term "reactive site" includes both types of sites. Independent sites are non-adjacent hydroxyl sites such that interactions between hydroxyl groups are minimal. "Strained cross-linking" sites are created when adjacent hydroxyl sites interact when heated in a dry environment to dehydroxylate the surface. In zeolites with low SiO 2 /Al 2 O 3 ratios (eg high site densities), care should be taken to employ methods that generate the desired reactive sites while protecting the catalytically active sites. Isolated sites can be produced by calcining the ammonium-type zeolite in a dry environment, such as dry hydrogen, and maintaining a moisture-free surface (ie, a dry environment) before and during silylation.
Alternatively, isolated hydroxyl sites can be created by performing minimal cation exchange to create a lower density of hydroxyl groups, reducing the possibility of hydroxyl groups interacting with each other. In other words, the density of hydroxyl groups can be adjusted by the degree of cation exchange.
The higher the degree of cation exchange, the higher the density of hydroxyl groups generated during subsequent calcination. Alternatively, increasing the silica/alumina ratio of the zeolite reduces the number of hydroxyl sites and minimizes interactions between hydroxyl groups. Another type of reactive site, a strained crosslinking site, results from dehydroxylation of strongly interacting or hydrogen-bonded hydroxyl sites. Hydrogen-bonded hydroxyl sites are first generated by calcining ammonium type zeolite at a temperature of preferably about 180°C or higher, more preferably about 200°C or higher, decomposing the ammonium type, and then cooling to a temperature of 100°C or lower. . Either or both of the calcination and cooling steps are carried out in a humid atmosphere, for example in humid air, or if both the calcination and cooling are under anhydrous conditions the resulting zeolite is equilibrated in a humid atmosphere. If the number of hydroxyl groups thus obtained is large enough, they are close enough to interact by hydrogen bonding. The density of hydroxyl sites as mentioned above is controlled by the degree of cation exchange, so the higher the degree of cation exchange, the greater the density of hydroxyl sites during subsequent calcination.
In zeolites with low silica/alumina ratios, the probability of forming hydrogen-bonded hydroxyls increases. Such hydrogen bonded hydroxyl sites are substantially non-reactive with the silylating agent. However, this surface can be removed in a dry environment by approximately
When heated again to temperatures above 300° C., such sites collapse releasing chemical water out of the strained bridges. This site reacts with the silylating agent. Dehydroxylation can be expressed as follows. A mixture of reactive sites (independent hydroxyl groups and strained crosslinking sites) can be created by varying drying conditions and activation temperatures. Silylation Silylation is performed by contacting the zeolite with a vapor or liquid organosilane under anhydrous conditions or by dissolving the organosilane in a dry organic solvent such as hexane, heptane, naphtha, lubricating oil, etc. 20 depending on the zeolite being treated and the silane used
This is carried out by contacting the zeolite with the solution at ~500° C. in the presence or absence of a metal hydrogenation component (more detailed below). The silylation liquid contains 0.01 to 20% by volume of silane, preferably 1
Contains ~5% silane by volume. If the organosilane is not reacted directly with the surface as a vapor or liquid, it may be used as an organic solution (preferably using a non-polar, non-aromatic solvent as the solvent), where the water content is approximately
Must not exceed 10ppm. The silylation solution is approximately
It contains 0.01 to 20% by volume, preferably 1 to 5% by volume of silane. The total free water content in both the zeolite and the solvent should not exceed about 10 ppm. Acetone, toluene, ethyl acetate, 1,4-dioxane, etc. are all unsuitable solvents because they react with sites on the zeolite under the conditions required to form a stable silylated surface. On the other hand, n-hexane, n-pentane, carbon tetrachloride, white oil are suitable as solvents, and the hydrocarbon oils of the feedstock used in the catalytic process itself can also be used as solvents. Attention must be paid to the dryness of the solvent, as water hydrolyzes the silylated molecules (at least hexamethyldisiloxane (HMDSO)
It's not just because (it only happens slowly). The problem is that water can interact with the reactive sites of the zeolite, thus potentially altering or inhibiting the reaction of HMDSO or other silylating reagents with the reactive sites (see discussion above,
hydrogen-bonded hydroxyl). Surface moisture can block access of the silylating agent to internal reactive sites, limiting silylation to external reactive sites. The silylation is preferably carried out after loading the catalyst with a metal, followed by partial thermal decomposition (air calcination) of at least the ammonium ion moieties into hydroxyl moieties and complete decomposition of the organic nitrogen skeleton structuring agent. An initial reaction at room temperature with an isolated site is possible, as described in U.S. Pat. No. 3,682,996.
Trimethylsilyl (TMS) groups form surface "ether" bonds. For example, the reaction between a reactive isolated hydroxyl site and HMDSO is expressed as: Si(s)-OH+( CH3 ) 3Si -O-Si( CH3 )
3 → 2 [si(s)-O-Si(CH 3 )] + H 2 O The reaction between the strained cross-linking site and HMDSO is, for example, as follows: It is expected that the silylated species produced by the above reaction series will undergo some type of condensation polymerization reaction as the temperature increases. Possible condensation products are as follows. The composite surface is expected to be stable in hydrogen atmosphere up to 550°C. This type of surface is thus different from the surfaces described in both U.S. Pat. No. 3,622,996 (pendant silyl groups) and Mitschiel U.S. Pat.
This is similar to the secondary reaction product observed for pine cattail in the reaction of zeolite Y and tetramethylsilane (ACS Advances in Chemistry).
Sieves No. 121, "Molecular Sieve" by Meier and Uytterhoeven). Since the internal reactive sites in large-pore zeolites can be relatively easily replaced by silanes (silanes can easily enter the pores of the zeolite), the initial silylation contact temperature ranges from low to moderate 25-200°C. Temperature is fine. The final state of the silylated surface (i.e. the extent of condensation-polymerization) is determined by the silylation step, the subsequent activation step,
Or it is determined by the highest temperature experienced by the surface in any process, for example when using a catalyst in oil. Condensation-polymerization reactions between adjacent silyl groups, as well as between silyl groups and unreacted sites, begin at about 25°C and become more intense as the temperature increases. The condensation-polymerization reaction may be carried out as a separate operation or may be carried out in situ in a catalytic environment (as a direct result of a catalytic process carried out at elevated temperature). In any case, the atmosphere used is inert or reducing, preferably hydrogen or a hydrogen-containing atmosphere (particularly if hydrogen is used in the catalytic process). The heating in this case is carried out in such a way as to form a stable surface. To provide such stability, the heating temperature is generally set at or above the temperature used in the subsequent catalytic process, preferably about 300-500°C, more preferably about 400-500°C. Protection of hydroxyl sites Although changing the pore volume and adsorption properties is highly desirable and can be achieved by silylation of reactive sites, it is important to protect some hydroxyl sites so that the modified catalyst is ultimately active. It is also important to do so. It is necessary to strike a balance between sufficiently restricting the catalytically active acidic hydroxyl sites and retaining these sites to some extent. If the organosilane used easily accesses the pores of the zeolite and silylates all the hydroxyl groups inside and outside the zeolite, the catalyst may become inactive. In such cases, a method is required to generate and protect a certain amount of hydroxyl groups. For zeolites such as Zeolite Y, such protection involves isolated/strained bridging hydroxyl sites (i.e., sites that react with organosilanes) and hydrogen bonding sites (i.e., sites that do not react strongly with organosilanes). This is done by creating a mixed state. This condition is achieved by calcining (preferably above about 180°C, more preferably above about 200°C) a cation-exchanged (e.g. NH 4 + ) zeolite to about
It can be obtained by cooling to below 100℃,
The calcination and/or cooling may be performed in a humid atmosphere (eg, humid air) or, if the calcination/cooling is carried out in an anhydrous atmosphere, the cooled zeolite may be equilibrated in a humid atmosphere (eg, humid air). If there are too many non-reactive hydrogen-bonded hydroxyl sites (these do not react with organosilane),
This surface may be subjected to dehydroxidation conditions to obtain some strained crosslinking sites that will react with the organosilane silylating agent. Any hydrogen-bonded hydroxyl groups remaining after dehydroxylation can be utilized as hydroxyl groups with catalytic activity. Another method of protection includes blocking potential hydroxyl sites with cations. For example, a sodium-type zeolite is partially exchanged with an ammonium salt solution, calcined to generate isolated hydroxyl sites, treated with a silylating agent under dry conditions, and then re-exchanged and calcined to create new reactive hydroxyl sites. may be caused. Catalysts Two series of catalysts derived from zeolite Y were investigated. These batches are here named Substance A and Substance A * . Substance A = Na Zeolite Y from Union Carbide Corporation
Zeolite Y obtained in the Na form has the following oxidation formula: Na 2 O.Al 2 O 3.4.4SiO 2.8.9H 2 O and the corresponding unit cell formula is: Na 60 [ (AlO 2 ) 60 ( SiO 2 ) 132 ].250H 2 O Material A-1 Material A was converted in 0.5N NH 4 NO 3 with a 10 volume excess solution at reflux for 2 hours, then filtered and washed with water. The crystals were reslurried with 2 volumes excess of dilute ammonia aqueous solution (PH 10) to give a p.d.
A dilute solution containing (NH 3 ) 4 Cl 2 was added dropwise at room temperature over 5 hours to deposit a nominal 0.25% by volume of palladium. After washing with water and filtering, the sample was dried at 120°C (1 hour). This sample contains NH4 + ions. Catalyst A-2 Humid air (laboratory air at ambient temperature)
When A-1 was calcined at 500° C. for 1 hour in a NH 4 + oxide solution, an NH 4 + -free catalyst having the following oxide composition was obtained. The 0.45Na2O.Al2O3.4.4SiO2 powder was processed, crushed and sieved to 7-14 mesh (Tyler), charged into the reactor and reduced at 400C H2 . HMDSO Modified A Catalyst Catalyst A-1M (a) This catalyst was prepared from material A-1. Catalyst A
-1 is air fired at 250℃, air cooled, compressed,
Sift to 7 to 14 pieces (Taylor),
Then, it was charged into the reactor. Here, the substance is 200
Dry in N2 for 1 hour at 200 °C and then in H2 for 2 h at 200 °C.
Dry at 40°C, 5% HMDSO/Primol
185 at 1 v/v/h for 10 hours, and the catalyst was heated at 500° C. in H 2 before the final feed. Catalyst A-1M(b) 160 hours, flow (Western Canadian
600N), the catalyst (A-1M(a)) was heated with H 2
Cool to 250℃ in medium, add 1v/5% HMDSO solution by volume.
Passed over the catalyst for 5 hours at 1 v/h. The feedstock was recharged and the temperature increased to 350°C. Substance A * = Na Zeolite Y The other sample of Zeolite Y powder was the Na type with the following oxide composition 1.1Na 2 O.Al 2 O 3.4.7SiO 2 and was manufactured by Union Carbide Corporation. Corporation). It has been designated herein as substance A * . Substance A * -1 The obtained substance A * is 10 times (volume) or more 2N-
2 by refluxing with an aqueous NH 4 NO 3 solution for 1 hour.
The composition of the product obtained by the repeated exchange was as follows. The 0.23Na 2 O Al 2 O 3 4.7 SiO 2 sample was washed in deionized water until free of No 3 , then replaced with a sufficient amount of a dilute solution of pd(NH 3 ) 4 Cl, and then washed with dry zeolite. A pd of 0.25% by weight was produced. The samples were then washed with deionized water, oven dried at 120° C. for 1 hour, and allowed to equilibrate in laboratory air at room temperature. Catalyst A * -1 Substance A * -1 is pressurized, crushed, sieved through a 7-14 mesh (Tyler), and charged into a reactor to produce H2
The mixture was heated to 400°C. HMDSO-modified A * catalysts (A * -1M to A* -8M) Each of the A * catalysts treated with HMDSO may be modified with different concentrations of NH4NO3 to change the degree of exchange. * All were prepared in the same manner as -1. 0.25% Pd was blended in the same manner as substance A * -1. Table 2 lists the steps used to make these catalysts. [Table] Some samples were placed in dry air at 0.028 m 3 (1 foot).
3 ) was heated in the Matsufuru furnace for 1 hour. The dry air had a moisture content of less than 50 ppm and a flow rate of 0.084 m 3 /hour (3 feet 3 /hour). Each such air-fired sample was removed from the oven while hot and allowed to cool to room temperature in a humid laboratory chamber. The remaining samples were not air fired, but were pressurized and washed.
The reactor was sieved through ~14 meshes and heated at 400 °C in dry H2 . For all samples, silylation was performed after this final drying step. In all cases except Catalyst A * -8M, which is listed separately, a 5% solvent solution of HMDSO (solvent: Pirimol 185 white oil or hexane) was used at elevated temperature and 3.5 Kg/cm 2 (50 psig) of H HMDSO denaturation was performed at 2 pressures. HMDSO
The solution was charged at a rate of 15 v/v/h to the point of leakage, then the rate was reduced to 5 v/v/h for 2.5 hours.
Pure solvent was then introduced for 15 minutes, after which the H 2 gas rate was increased from 0 to 10 cfm, and after 1.5 hours the solvent was turned off and H 2 gas continued to be introduced into the reactor initially at the silylation temperature for 1.5 hours. The temperature was then increased to 400°C for 1 hour. A list of silyl treatment conditions is shown in Table 2. After silylation, the reaction vessel was cooled to 200° C. and the feedstock was introduced. Conditions are laboratory specific.
5000SCF/B, 3000SCF/B per pilot
42Kg/ cm2 (600psig) of pure H2 at H2 speed
It was 1.0v/v/h. 1R Monitoring of Organosilane Reactants Because zeolites are transparent to infrared radiation above 1300 cm -1 where valence vibrations occur, infrared transmission spectroscopy is an excellent means of monitoring changes in the type and density of zeolite acidic sites. be. 2.5cm of 40-50mg
Using a catalyst compressed into a disk with a diameter of 140
A high transmittance spectrum of the catalyst was obtained by degassing at °C to remove physically bound and hydrogen bonded water. All spectra shown herein were recorded on a Beckman 4240 infrared spectrometer at room temperature. Silylation of Zeolites Figures 1 to 4 demonstrate the importance of having silylation reactive sites. FIG. 1 shows that HMDSO in the gas phase does not easily react with hydroxyl group-type zeolite Y whose hydroxyl groups are hydrogen-bonded. It can be seen that little or no change has occurred in the zeolite hydroxyl band centered around 3600 cm -1 . This wide band characteristic (no clear peak) indicates the hydrogen groups interacting (hydrogen bonding) in the supercage and subcage (truncated octahedron) of zeolite Y. Such hydrogen-bonded hydroxyl groups are thought to have arisen (in this case) due to the presence of moisture on the zeolite Y surface, but do not react with the silylating agent (in this case HMDSO). On the other hand, a distinct band of non-interacting hydroxyl species occurs when A-1 (ie NH 4 + type zeolite Y) is decomposed under dry conditions (Figure 2). Bands caused by stretching vibrations of an external hydroxyl group at 3740 cm -1 , a supercage hydroxyl group at 3650 cm -1 , and a B-cage hydroxyl group at 3550 cm -1 have already been fixed by Uitzterhoven et al. (J.Phys. .Chem.
69(6)2117 (1965)). It is clear that none of the hydroxyl group species are hydrogen bonded, and as is clear from the disappearance of the hydroxyl group band and the appearance of a new band derived from the C-H stretching mode at 2980 cm -1 , these hydroxyl group species are 25 Reacts strongly with HMDSO at °C. When the material is further degassed and heated, traces of the hydroxyl band completely disappear, and the strength of the C--H band decreases due to condensation-polymerization. Another example of the effect of surface pretreatment of material A-1 on the degree of silylation is shown in FIG. A-1 is humid air (laboratory air with environmental humidity)
Calcinate at 500°C for 1 hour, cool to room temperature (to form A-2), then degas at 140°C.
A mixed state of hydrogen-bonded hydroxyl groups and independent hydroxyl groups occurred (Fig. 3A). The number of internal isolated hydroxyl groups is significantly higher in A-2 (NaY exchanged in 0.5N ammonium nitrate) than in the example shown in Figure 1 (NaY exchanged in 2.0N ammonium nitrate). This surface was then treated with 15 Torr dichlorodimethylsilane vapor (a highly reactive silylating agent) for 12 minutes at room temperature.
and then degassed again at 140° C. for 1 hour to 5×10 −3 Torr. The isolated site completely disappeared, and a new band indicating silylation appeared at 2980 cm -1 and
It appeared at 2920cm -1 . However, the number of hydrogen-bonded hydroxyl gases did not change (Figure 3B). This example shows that when a hydrogen-bonded hydroxyl group and an isolated hydroxyl group are generated at the same time, it is clear that among these two types of hydroxyl groups, only the isolated hydroxyl group reacts with the silylating agent added to the system, so it is difficult to accurately determine the degree of silylation. This shows that it can be prepared as follows. Unreacted hydrogen-bonded hydroxyl groups remain and provide catalytic activity. However, the surface containing hydrogen-bonded hydroxyl groups may be activated to react with the organosilane. This can be achieved by dehydroxylating the hydrogen-bonded hydroxyl groups. This is shown in Figure 4. isolated hydroxyl group, NH 4 + ,
and a surface where hydrogen-bonded hydroxyl groups coexist (Figure 4A)
at high temperature (500°C) for 45 minutes under reduced pressure (less than 10 -3
C), yielding a small number of isolated sites and (by inference) a large number of distorted cross-linked sites, with no hydrogen bonding sites present (Figure 4B). That is, this surface has been dehydrated and oxidized. Next reaction of this surface with HMDSO vapor yields a large number of chemisorbed silyl species (bands at 2980 and 2920 cm -1 ), a number that was predicted based on the assumption that only isolated hydroxyl groups were reacted. (as shown in Figure 2)
(compare with the band intensities of 2980 and 2920 cm -1 ). Thus, for the purposes of the present invention, at least one of the two types of reactive sites described above must be generated to facilitate silylation. Decomposition A-1 (hydrogen type, isolated hydroxyl group) is HMDSO
Evidence for complete silylation by pyridine is that when adsorption experiments of pyridine vapor are performed on this modified surface, adsorption occurs as hydrogen-bonded pyridine and Lewis-adsorbed pyridine, but proton exchange occurs to generate pyridinium ions. This shows that there is no significant Brønsted adsorption site (no band at 1540 cm -1 ) (Figure 5). The fact that all the Brönsted sites in zeolite Y may have been removed means that the Brönsted sites are generally considered to be necessary for the C-C cleavage reaction, so there is a risk that the hydrogen decomposition ability of the zeolite may be destroyed. It means that there is. Therefore, zeolite Y and other low silica/
For alumina ratio zeolites, it is suitable to protect the catalytically active hydroxyl groups, and the system thus organized can function as a diffusion-selective yet catalytically active surface. In one embodiment, the cations of Na zeolite Y are partially exchanged and calcined to generate isolated hydroxyl groups, treated with a silylating agent under dry conditions, and then re-exchanged to expose new sites. let Original cation species (in the case of Na-type zeolite Y
The level of exchange (eg ammonium exchange) of Na) may also determine the number of isolated hydroxyl species and thus the degree of silylation of the hydroxyl groups. When a small number of hydroxyl groups are generated, it is sufficient that the hydroxyl groups are sufficiently far apart to prevent hydrogen bonding even if decomposed in humid air (Figure 3). If the exchange level is high, calcination of the surface following exchange and cooling under moist conditions will result in more hydrogen bonding species. Alternatively, NH 4 + can be used as the blocking ion. In this case, the relative number of NH 4 + to acidic hydroxyl sites can be adjusted by the firing temperature. The catalyst after silylation is, for example, 500
The parts can be restored to their original state by post-firing at ℃, and Na
There is no need to replace it again as in the case of blocking. In this case, it is important to ensure that the hydroxyl sites generated by NH 4 + decomposition are not completely consumed by crosslinking reactions that may occur between adjacent silyl species. A preferred method of preserving hydrogenolysis active sites in low silica/alumina ratio zeolite catalysts (e.g. Zeolite Y) is to create a mixture of hydrogen bonding hydroxyl sites and isolated hydroxyl sites. A preferred method of achieving this objective is to first partially decompose the NH 4 + type zeolite Y and then generate hydrogen-bonded hydroxyl groups by exposing the newly formed hydroxyl groups to moisture. This is what happens with A series catalysts when, after calcination in humid air, the calcined material is cooled to room temperature in humid air. Even if the calcination is carried out under anhydrous conditions, the result is the same if the subsequent cooling is carried out in a humid atmosphere (e.g., humid air, such as laboratory air with ambient moisture, or any other atmosphere that provides moisture). is obtained. When firing is performed under a humid atmosphere, subsequent cooling may also be performed under a dry atmosphere. Preferably, at least the cooling is carried out in a humid atmosphere, or the zeolite is equilibrated in at least a humid atmosphere after calcination and cooling. The amount of moisture and the period of time that the zeolite is exposed to the humid atmosphere is determined by the degree to which the resulting hydroxyl groups are hydrogen bonded. When this surface is then dried and the remaining NH 4 + sites are decomposed in a dry environment, the hydrogen-bonded hydroxyl groups are dehydroxylated to produce isolated (non-hydrogen-bonded) hydroxyl groups and distorted crosslinking sites. These two sites can react together with HMDSO or other silylating agents if dry conditions are maintained. The ratio of hydrogen bonding sites to reactive sites (isolated hydroxyl groups and strained crosslinking sites) determines the degree of silylation. The hydrogen-bonded hydroxyl group remains after silylation,
It acts effectively as a hydrogenolysis site. but,
All that is required is that there be some protected hydrogen-bonded hydroxyl groups that do not react with the silylating agent and some generated reaction sites (independent hydroxyl groups and/or strained cross-linking sites) that react with the silylating agent. ) exists. All silylation reactions occur on metal-loaded zeolite Y
Although it is worth noting that what is done above is not critical to the successful implementation of the present invention. HMDS and HMDSO
The reactivity and proportion of the reaction between Pd and Y-type material are independent of the presence of this metal, at least until the amount of Pd is 0.5% by weight. Catalytic Dewaxing The following example shows that the Pd zeolite Y catalyst can be transformed from a non-selective hydrocracking catalyst to a catalyst that selectively dewaxes lubricating oils. The examples support the spectroscopic evidence described above while demonstrating other limitations.
(a) air fired (without subsequent drying);
The surface of NH 4 + type zeolite Y is a silylating agent.
Does not react extensively with HMDSO. (b) heated in a dry atmosphere and then silylated.
The NH 4 + type zeolite Y surface is not an effective catalyst. (c) The most effective catalysts are those that are first air-calcined in a humid environment (or air-calcined in a dry environment and then exposed to moisture), dried at temperatures above about 300 to 350°C, and then silylated. be. Performance examples of untreated catalysts A-2 and A * -1 1 Catalyst A-2 Untreated catalyst A-2 was mixed with Western Canadian 600N waxy roughinate at 300°C, 325°C,
and 4.14MPagH 2 , 1.0v/v/ at 370°C
The contact was made under conditions of h (Table 3). The remaining oily fraction (ie, the product after stripping) was still very waxy, indicating that the process was not shape selective to the input molecules. In fact, when performing silica gel separation and measuring the wax content by solvent separation, the product has a higher concentration of saturated compounds than the feedstock, indicating that A-2 is actually antiselective towards waxes. It shows. Aromatic compounds and polar compounds reacted preferentially. Because aromatic and polar compounds generally belong to the bulkier class of molecules in the feedstock, molecules of any size and type can approach the hydrocracking surface and cause the product to boil in approximately the same range as the feedstock. The fraction is considered to be low. The oil yield at a reactor temperature of 370°C was only 35%. These results were all expected for a large pore, hydrophilic, acidic surface. It should be noted that this catalyst contained some interaction sites and some dehydroxylation sites since it was calcined in humid air before drying. [Table] Example 2 Catalyst A * -1 Like catalyst A-2, untreated catalyst A * -1 also has insufficient hydrodewaxing catalyst performance, but unlike A-2, it is generally a hydrocracking catalyst. The performance as a fuel cell is also insufficient (Table 4). That is, Western Canadian 600N is poorly converted by hydrogenolysis of any type of molecule. Catalyst A *
Since -1 mainly contains only isolated sites (it was not air calcined), it will be clear that this alone is not effective in the catalytic hydrogenolysis reaction. The superior hydrogenolysis activity of A-2 is clearly related to the air calcination/moisture exposure step during manufacturing that results in the creation of interactive hydroxyl sites. It is these sites that are necessary for hydrogenolysis activity. Performance examples of silylation catalysts 3 Catalysts A * -1M and A * -2M These catalysts have very little activity as hydrocracking catalysts and have very low pour points relative to Western Canadian 600N. (Table 5 ). Since neither catalyst was air calcined or exposed to moisture prior to silylation, no sites responsive to hydrogenolysis were generated. Although considerable silylation occurred on both catalysts,
It has few available catalytic active sites, making it unsuitable for applications such as hydrocracking. Example 4 Catalyst A-1M(a) The A-1 material was actually modified twice. Substance A was first modified by calcination at 250° C. in humid air. Based on the results shown in Examples 1 and 2, the catalyst is expected to have active hydrogenolysis sites. However, the surface is not sufficiently dry before silylation and is heated only at 200 °C in dry N 2 and dry H 2 . Under such circumstances, a large number of interaction sites are expected to exist before and during silylation. According to IR studies, silylation by HMDSO should be minimal. In fact, as shown in Table 6, A-1M(a) is an active hydrocracking catalyst, but has only limited selectivity for wax removal from Western Canadian 600N. A-1M(a) is the same as untreated catalyst A-2 except for a slight drop in pour point.
behaves similar to. Example 5 Catalyst A-1M(b) This example shows that a surface containing mainly interaction sites (A-1M(b)) can be very easily dehydrooxidized under typical drying conditions associated with a hydrocracking environment. It shows that it can be done. A-1M(a) after 160 hours treatment on Western Canadian 600N
When treated with HMDSO, catalyst A-1M(b) becomes active for hydrodewaxing (Table 6). At 350℃, 160 hours treatment on feedstock,
Since most of the interacting hydroxyl groups in (A-1M(a)) that do not react with HMDSO are dehydroxylated,
More silylation occurs with HMDSO treatment,
The surface is easily silylated (A-1M(b)). As a result, performance improved dramatically. Under mild reactor conditions (350°C) the yield of oil product was relatively high and the pour point decreased by -2°C. In this type, zeolite Y behaves as a selective hydrodewaxing catalyst, and the relatively low reactor temperatures required are evidence of superior catalytic site retention. The following example illustrates a preferred procedure for air-calcining and cooling NH4 type zeolite Y (with humid air exposure during one or both of such steps) and heating to above about 350°C in a dry environment prior to silylation. . Example 6 Catalysts A * -3M and A * -4M The catalytic dewaxing activity of catalysts A * -3M and A * -4M was investigated on a number of different waxy feedstocks over a range of temperatures (Table 7). and 8
table). These two catalysts have different degrees of exchange (A *
3M is Na/Al=0.45; A * −4M is Na/Al=0.23)
Both showed catalytic activity when derived from Western Canadian wax oil (A * -3M had a lower activity by about 20°C than A * -4M). In both cases, the catalysts were dry air calcined and equilibrated at room temperature in humid air. It was then heated to 400 °C in H2 . The resulting material was silylated but behaved as an active hydrogen dewaxing catalyst since the catalytic active sites were retained. Example 7 Catalysts A * -5M and A * -6M This example demonstrates the existence of the lowest effective air calcination temperature required when subsequently silylated with HMDSO. Both A * -5M and A * -6M exhibit hydrogen dewaxing activity with respect to Western Canadian 150N (Table 9), but A * -6M is more selective (i.e., producing a given pour point). high yield of dewaxed oil in relation to products). When manufacturing A * −5M,
The air calcination temperature of 180°C before the HMDSO silylation step is not high enough. Pre-activating
A product with even better performance was obtained by air firing at 200°C (A * -6M). Example 8 Contact A * -7M This example shows that the solvent used to transport the silylating agent can be a light hydrocarbon, in this case n-hexane. When silylated with HMDSO,
In this case, an active hydrogen dewaxing catalyst was obtained (No.
Table 10). Example 9 Catalyst A * -8M In this example, even after using the catalyst under the conditions of hydrogenolysis of Western Canadian 600N,
Showing that sites of silylation may still exist (see
Table 11). Both native and denatured samples were examined. The unmodified sample was an active but non-selective hydrogenolysis solvent. After 14 hours of feeding, 5% by volume of HMDSO in 600N oil (as solvent) at 325°C.
The solution was denatured. The modified catalyst was selective when new feedstock was introduced at 350°C. This shows that in-situ silylation of zeolite Y is possible. The zeolite Y base was dry air calcined, equilibrated at room temperature in humid air, and heated to 400° C. in H 2 . The zeolite is capable of silylation even after catalytically active hydroxyls are formed on the zeolite surface and the hydroxyls participate in the catalyst. [Table] Yield [Table] [Table] [Table] [Table] [Table] [Table] [Table]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、ヘキサメチルジシロキサン
(HMDSO)とH−ゼオライトY(水素結合水酸
基を含む)の蒸気相反応の赤外スペクトルであ
る。第2図は、HMDSOとH−ゼオライトY(孤
立部位を含む)の蒸気相反応の赤外スペクトルで
ある。第3図は、混合孤立及び水素結合水酸基を
含むH−ゼオライトYとジシクロロジメチルトラ
ンとの蒸気相反応の赤外スペクトルである。第4
図は、HMDSOと、孤立水酸基と水素結合水酸
基の脱水酸化により得られた部位との混合物を含
む反応部分を含有するH−ゼオライトYとの蒸気
相反応の赤外スペクトルを示す。第5図は、
HMDSO変性触媒A−1上のピリジンの赤外吸
収スペクトルを示す。
FIG. 1 is an infrared spectrum of the vapor phase reaction of hexamethyldisiloxane (HMDSO) and H-zeolite Y (containing hydrogen-bonded hydroxyl groups). FIG. 2 is an infrared spectrum of the vapor phase reaction of HMDSO and H-zeolite Y (including isolated sites). FIG. 3 is an infrared spectrum of the vapor phase reaction of H-zeolite Y containing mixed isolated and hydrogen-bonded hydroxyl groups with dicyclodimethyltran. Fourth
The figure shows an infrared spectrum of the vapor phase reaction of HMDSO with H-zeolite Y containing reactive moieties comprising a mixture of isolated hydroxyl groups and sites obtained by dehydroxylation of hydrogen-bonded hydroxyl groups. Figure 5 shows
1 shows an infrared absorption spectrum of pyridine on HMDSO-modified catalyst A-1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 触媒として使用するのに適した十分な触媒活
性部位を保持する物質を製造するための大孔径ゼ
オライトの表面変性方法にして、該大孔径ゼオラ
イトを無水条件下で有機シランと反応させること
によつて該ゼオライトを化学的に変性させる工程
を含んで成り、変性すべきゼオライト出発物質が
該有機シランとの反応に有効な幾つかの部位と前
記有機シランと反応しないように保護されて幾つ
かの部位とを併有しており、該有機シランが該ゼ
オライトの孔路に入ることができて該ゼオライト
の孔路中に存在する有効な反応性部位並びに該ゼ
オライトの外表面上に存在する反応性部位と反応
し得ることを特徴とする方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
先ずカチオン交換したゼオライトを焼成及び冷却
することによつて(ただし、かかる焼成及び冷却
の少なくともどちらか一方は湿性雰囲気下で行
う)前記有機シランと反応しないように保護され
た部位を形成させ、次に該ゼオライトを無水条件
下で前記有機シランと反応させる前に無水条件下
で焼成及び冷却することによつて該ゼオライト上
に保護された部位と有効な反応性部位とが混在し
たものを得ることを特徴とする方法。 3 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
先ずカチオン交換したゼオライトを無水雰囲気下
で焼成及び冷却した後でかかるゼオライトを湿性
雰囲気に暴露することによつて前記有機シランと
反応しないように保護された部位を形成させ、次
に該ゼオライトを無水条件下で前記有機シランと
反応させる前に無水条件下で焼成及び冷却するこ
とによつて該ゼオライト上に保護された部位と有
効な反応性部位とが混在したものを得ることを特
徴とする方法。 4 特許請求の範囲第2項記載の方法において、
最初の約180℃以上で行うことを特徴とする方法。 5 特許請求の範囲第3項記載の方法において、
最初の焼成を約180℃以上で行うことを特徴とす
る方法。 6 特許請求の範囲第2項記載の方法において、
カチオン交換したゼオライトがアンモニウム型ゼ
オライトであつて、最初の焼成を約200℃以上で
行い、その後の無水焼成を約300℃以上で行うこ
とを特徴とする方法。 7 特許請求の範囲第3項記載の方法において、
カチオン交換したゼオライトがアンモニウム型ゼ
オライトであつて、最初の焼成を約200℃以上で
行い、その後の無水焼成を約300℃以上で行うこ
とを特徴とする方法。 8 触媒として使用するのに適した十分な触媒活
性部位を保持する物質を製造するための大孔径ゼ
オライトの表面変性方法にして、該ゼオライトを
部分的にカチオン交換する工程、無水条件下で焼
成及び冷却する工程、該ゼオライトの孔路に入る
ことができて該ゼオライトの孔路中に存在する有
効な反応性部位並びに該ゼオライトの外表面上に
存在する反応性部位と反応し得る有機シランを該
ゼオライトと無水条件下で反応させる工程、得ら
れるシリル化ゼオライトを再交換する工程、及び
再交換したゼオライトを湿性雰囲気中で焼成して
再交換したゼオライトに触媒として活性な新しい
部位を生じさせる工程、を含んで成る方法。 9 特許請求の範囲第1項乃至第8項のいずれか
1項記載の方法において、前記シリル化ゼオライ
トを300乃至500℃で不活性又は還元性雰囲気中で
加熱してシリル化表面の縮合−重合を促進するこ
とを特徴とする方法。 10 特許請求の範囲第9項記載の方法におい
て、前記大孔径ゼオライトが約7Å以上の平均細
孔径を有する天然又は合成ゼオライトであること
を特徴とする方法。 11 特許請求の範囲第10項記載の方法におい
て、前記大孔径ゼオライトがゼオライトYである
ことを特徴とする方法。 12 特許請求の範囲第11項記載の方法におい
て、蒸気状又は液体状の有機シラン又は乾燥非反
応性有機溶媒中に溶解させた有機シランと前記ゼ
オライトを20乃至500℃で接触させることによつ
てシリル化を行うことを特徴とする方法。 13 特許請求の範囲第12項記載の方法におい
て、有機シランを乾燥非反応性有機溶媒中に0.01
乃至20容量%の濃度で溶解させることを特徴とす
る方法。 14 特許請求の範囲第13項記載の方法におい
て、有機シランが以下の式 SiRyX4-y又は(RwX3-wSi)2Z (式中、RはH又はC1〜C10のアルキル、アリー
ル、アルコキシ又はアラルキル基であり、Xはハ
ロゲンであり、ZはO、NH、置換アミン、又は
置換アミドであり、yは1乃至4であつて、wは
1乃至3である)を有することを特徴とする方
法。 15 特許請求の範囲第14項記載の方法におい
て、有機シランがヘキサメチルジシラザン
(HMDS)又はヘキサメチルジシロキサン
(HMDSO)であることを特徴とする方法。 16 特許請求の範囲第15項記載の方法におい
て、前記シリル化の前もしくは後に前記ゼオライ
トを触媒活性水素化成分と組み合わせることを特
徴とする方法。 17 特許請求の範囲第16項記載の方法におい
て、前記触媒活性水素化成分が周期表第族及び
第族の金属、該金属の酸化物又は硫化物、及び
それらの混合物から成る群から選択したことを特
徴とする方法。 18 特許請求の範囲第17項記載の方法におい
て、前記触媒活性水素化成分が乾燥ゼオライトの
重量の0.1乃至2.0重量%存在することを特徴とす
る方法。 19 特許請求の範囲第18項記載の方法におい
て、前記触媒活性水素化成分が白金又はパラジウ
ムであることを特徴とする方法。
[Claims] 1. A method for surface modification of large pore zeolites to produce materials retaining sufficient catalytic active sites suitable for use as catalysts, comprising: chemically modifying the zeolite by reacting with the organosilane such that the zeolite starting material to be modified does not react with the organosilane with several sites available for reaction with the organosilane. The organosilane can enter the pores of the zeolite and have effective reactive sites present in the pores of the zeolite as well as the outer surface of the zeolite. A method characterized in that it is capable of reacting with reactive sites present on the surface. 2. In the method described in claim 1,
First, the cation-exchanged zeolite is calcined and cooled (with at least one of such calcining and cooling being carried out in a humid atmosphere) to form protected sites so as not to react with the organosilane; obtaining a mixture of protected sites and effective reactive sites on the zeolite by calcining and cooling the zeolite under anhydrous conditions before reacting it with the organosilane under anhydrous conditions; A method characterized by: 3. In the method described in claim 1,
The cation-exchanged zeolite is first calcined and cooled under an anhydrous atmosphere, and then the zeolite is exposed to a humid atmosphere to form protected sites from reacting with the organosilane, and then the zeolite is anhydrous. A method characterized in that a mixture of protected sites and active reactive sites is obtained on the zeolite by calcination and cooling under anhydrous conditions before reacting with the organosilane under conditions. . 4. In the method described in claim 2,
A method characterized by performing the process at an initial temperature of approximately 180°C or higher. 5. In the method described in claim 3,
A method characterized by performing the first firing at a temperature of approximately 180°C or higher. 6. In the method described in claim 2,
A method characterized in that the cation-exchanged zeolite is an ammonium-type zeolite, and the first calcination is performed at a temperature of about 200°C or higher, and the subsequent anhydrous calcination is performed at a temperature of about 300°C or higher. 7. In the method recited in claim 3,
A method characterized in that the cation-exchanged zeolite is an ammonium-type zeolite, and the first calcination is performed at a temperature of about 200°C or higher, and the subsequent anhydrous calcination is performed at a temperature of about 300°C or higher. 8. A process for surface modification of large pore zeolites to produce materials retaining sufficient catalytic active sites suitable for use as catalysts, comprising the steps of partial cation exchange of the zeolites, calcination under anhydrous conditions and The cooling step removes the organosilane which can enter the pores of the zeolite and react with the available reactive sites present in the pores of the zeolite as well as the reactive sites present on the outer surface of the zeolite. reacting the zeolite under anhydrous conditions, reexchanging the resulting silylated zeolite, and calcining the reexchanged zeolite in a humid atmosphere to generate new catalytically active sites in the reexchanged zeolite; A method comprising: 9. In the method according to any one of claims 1 to 8, the silylated zeolite is heated at 300 to 500°C in an inert or reducing atmosphere to carry out condensation-polymerization of the silylated surface. A method characterized by promoting. 10. The method of claim 9, wherein the large pore zeolite is a natural or synthetic zeolite having an average pore size of about 7 Å or more. 11. The method according to claim 10, wherein the large-pore zeolite is zeolite Y. 12. The method according to claim 11, by contacting the zeolite with a vaporous or liquid organosilane or an organosilane dissolved in a dry non-reactive organic solvent at a temperature of 20 to 500°C. A method characterized by carrying out silylation. 13 In the method according to claim 12, organic silane is added in a dry non-reactive organic solvent at 0.01%
A method characterized by dissolving at a concentration of 20% by volume. 14 In the method according to claim 13, the organic silane has the following formula SiR y X 4-y or (R w X 3-w Si) 2 Z (wherein R is H or C 1 to C 10 an alkyl, aryl, alkoxy or aralkyl group, X is halogen, Z is O, NH, substituted amine, or substituted amide, y is 1 to 4, and w is 1 to 3) A method characterized by comprising: 15. The method according to claim 14, wherein the organic silane is hexamethyldisilazane (HMDS) or hexamethyldisiloxane (HMDSO). 16. The method of claim 15, characterized in that the zeolite is combined with a catalytically active hydrogenation component before or after the silylation. 17. The method of claim 16, wherein the catalytically active hydrogenation component is selected from the group consisting of metals of Groups and Groups of the Periodic Table, oxides or sulfides of said metals, and mixtures thereof. A method characterized by: 18. The method of claim 17, wherein the catalytically active hydrogenation component is present in an amount of 0.1 to 2.0% by weight of the dry zeolite. 19. The method of claim 18, wherein the catalytically active hydrogenation component is platinum or palladium.
JP58065154A 1983-03-21 1983-04-13 Production of surface modified zeolite for shape selecting catalyst Granted JPS59173137A (en)

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