JPH0478566B2 - - Google Patents

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JPH0478566B2
JPH0478566B2 JP58115443A JP11544383A JPH0478566B2 JP H0478566 B2 JPH0478566 B2 JP H0478566B2 JP 58115443 A JP58115443 A JP 58115443A JP 11544383 A JP11544383 A JP 11544383A JP H0478566 B2 JPH0478566 B2 JP H0478566B2
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JP
Japan
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zeolite
source
water
aqueous mixture
ray diffraction
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JP58115443A
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JPS6011221A (ja
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Masayuki Ootake
Yasushi Tsurita
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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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
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はゼオライトの製造法に関するものであ
る。結晶性アルミノシリケートであるゼオライト
は、四面体のアルミニウムおよび珪素のオキシア
ニオンが、一定の規則性をもつて縮合した三次元
の網状構造を基本的骨格としている。ゼオライト
の合成法は広く検討されており、最近では天然に
は存在しない多くのゼオライトが合成されてい
る。なかでも、いわゆるペンタシル型ゼオライト
は、C1化学、芳香族化合物の製造、炭化水素燃
料製造等の触媒として注目されており、その合成
法も多数提案されている。例えば代表的なペンタ
シル型ゼオライトであるZSM−5およびその類
似物だけについてみても、特許文献だけで下記に
示すように多数のものが知られている。 特公昭46−10064、特開昭50−54598,51−
67298,52−43800,53−134799,54−60297,
99799,55−67522,56−17920,92114,96721,
100131,134517,140023,160315,57−7816,
7817,7820,7821,11819,27921,77023,
82115,123815,129820,179014,179015。 これらの文献に開示されている合成法は、いず
れもシリカ源、アルミナ源、アルカリ金属源等の
原料を混合して水熱反応用の水性混合物を調製す
る段階で、第4級アンモニウム塩基、アミン、ア
ルコール、エーテル、エステル、ケトン、炭化水
素等の有機物を用いている。すなわち、これらの
方法では、有機物を含む水性混合物を水熱反応に
供している。これらの中で、第4級アンモニウム
塩基は生成するゼオライト骨格中に包含され、細
孔構造を決定するテンプレートとして機能すると
いわれている。しかし、種々の有機塩基類につい
て、その物理的な大きさと生成するゼオライトの
細孔径とは事実上無関係であり、上記のテンプレ
ート説は必ずしも正しいとも云い難い。また、他
のアルコール、エーテル、エステル、ケトン、炭
化水素等の有機物については、ゼオライトの生成
過程で如何なる機能を奏しているのか全く不明で
ある。 本発明者らは、何らの有機物をも存在させずに
アルミナ源、シリカ源およびアルカリ金属源を混
合して得た水性混合物を密閉容器に収容し、その
気相部に低級炭化水素ガスを導入してゼオライト
生成条件下に保持すると、驚くべきことに気相部
に導入した炭化水素がゼオライト結晶の生長に影
響を及ぼして、ZSM−5等のゼオライトが生成
することを見出した。 本発明はこのような知見に基づいて達成された
もので、その要旨はシリカ源、アルミナ源および
アルカリ金属源を含む水性混合物を調製し、これ
を気相部に炭素数4以下の飽和または不飽和炭化
水素ガスを導入した耐圧容器中で高められた温度
で水熱反応させることを特徴とするゼオライトの
製造法に存する。 本発明についてさらに詳細に説明すると、本発
明方法では、先ずアルミナ源、シリカ源およびア
ルカリ金属源を混合して水性混合物を調製する。
この水性混合物の調製に用いるアルミナ源、シリ
カ源およびアルカリ金属源としては、従来のゼオ
ライト製造で用いられているものがそのまま利用
できる。例えばアルミナ源としては、アルミン酸
ソーダ、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、
アルミナゾル、アルミナゲル、活性アルミナ、水
酸化アルミニウム、ベーマイト等が用いられる。
シリカ源としては、シリカゲル、シリカゾル、シ
リカエアロゾル、シリカヒドロゲル、珪酸、珪酸
エステル、珪酸ソーダ、水ガラス等が用いられ
る。アルカリ金属源としては苛性ソーダや苛性カ
リが用いられる。またアルミナ源やシリカ源とし
てアルミン酸ソーダ、珪酸ソーダ、水ガラス等を
用いる場合には、これらは同時にアルカリ金属源
としても作用する。水性混合物の組成は、アルミ
ナ源およびシリカ源をそれぞれAl2O3およびSiO2
で表示して、通常、モル比で下記の範囲に入るよ
うに調整すればよい。 SiO2/Al2O3=5〜1000 H2O/SiO2=5〜200 OH-/SiO2=0.01〜1.0 水性混合物は、本質的に、上記のようにアルミ
ナ源、シリカ源およびアルカリ金属源よりなる
が、所望ならばアルコール、ケトン、アルデヒ
ド、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミド、
ニトロ化合物、アミン、第4級アンモニウム化合
物、複素含窒素化合物、複素含酸素化合物等の炭
化水素よりも親水性の大きい有機化合物を共存さ
せてもよい。これらの有機化合物はSiO2/モル
につき50モル以下となるように水性混合物中に共
存させる。 本発明方法では上記の水性混合物を耐圧容器に
収容し、容器の空間部に低級炭化水素ガスを導入
したのち容器を密閉し、100〜300℃で6〜800時
間、攪拌ないし静置条件下に保持して反応させ
る。このゼオライト生成反応は一般に水熱反応と
称されているものであり、反応時間が短い場合に
は生成物中に非晶質のゲル状物が混在する。また
反応時間が長すぎると、いつたん生成した結晶相
が他の結晶相に転移することがある。 水熱反応用容器の空間部に導入する低級炭化水
素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン、イソブタン等の炭素数4以下の脂肪族飽和炭
化水素やエチレン、プロピレン、ブテン、イソブ
テン等の炭素数4以下の脂肪族不飽和炭化水素
が、単独または混合して用いられる。通常は低級
炭化水素ガスで容器の気相部を十分に置換し、次
いで所定の圧力、通常は室温において0.5Kg/cm2
G以上の圧力になるまで低級炭化水素ガスを圧入
するが、気相部に窒素ガス等の不活性ガスが共存
しても差支えない。一般に水熱反応時における気
相部の圧力は100Kg/cm3G以下であるが、そのな
かで低級炭化水素は気相部の全圧の1〜99%、特
に20〜80%を占めるようにするのが好ましい。こ
の気相部に導入された低級炭化水素は、水性混合
物中に溶解してゼオライト結晶の生長反応に影響
を及ぼすものと推定される。すなわち本発明で用
いる低級炭化水素は水に対し極めて僅かではある
が溶解度を有しているので、その一部が水相中に
溶解し、水熱反応に際し鉱化剤として作用するも
のと考えられる。水に対する低級炭化水素の溶解
度は、ゼオライトの生長温度である100〜300℃程
度では、温度よりも圧力の変化に依存すると考え
られるので、低級炭化水素分圧を高くして水熱反
応を行なわせることにより、水相中の低級炭化水
素濃度を高くすることができる。また、水性混合
物中に前述の如きアルコール、カルボン酸エステ
ルその他の炭化水素よりも親水性の有機化合物が
存在すると、水相中への低級炭化水素の溶解が促
進され、分圧から期待される以上に水相の低級炭
化水素濃度が高くなると考えられる。そして一般
的には水中の低級炭化水素の濃度が高い方が、本
発明の効果がよりよく発揮されるものと考えられ
る。 このように本発明では水相中に僅かに溶解した
低級炭化水素が鉱化剤として作用するので、ゼオ
ライトの結晶生長が終始一定濃度の鉱化剤の作用
のもとに進行し、結晶構造が内外とも均一で、か
つ結晶子サイズの大きいゼオライトを容易に製造
することができる。このことは、結晶生長の初期
段階で、結晶内に取り込まれてしまい、従つてそ
の結晶生長に及ぼす作用が漸次変化するとされて
いる第4級アンモニウム化合物を鉱化剤とする場
合との大きな違いである。第4級アンモニウム化
合物の場合には、ゼオライト結晶の中心部と外表
面近傍とで珪素とアルミニウムの分布および骨格
構造が微妙に変化し、X線回折上は同一とみなし
得るゼオライトでもその製造方法により触媒作用
が大きく異なることが知られている。 本発明によれば、従来、水熱反応に供する水性
混合物の調製に際し種々の有機化合物を併用しな
ければならなかつた下記の表−1〜2の如き粉末
X線回折パターンを示すZSM−5やZSM−11等
のゼオライトを、気相部に低級炭化水素を存在さ
せて水熱反応させることにより容易に製造するこ
とができる。また本発明により得られるゼオライ
トは従来公知のゼオライトと同じく種々の用途、
例えば触媒や吸着剤等に用いることができる。な
お、これらの用途に供するに際しては、必要に応
じて焼成、イオン交換等の処理を施すことも、従
来公知のゼオライトと同様である。 以下に実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下
の実施例に限定されるものではない。
【表】
【表】
【表】 実施例 1〜4 水50mlに水酸化ナトリウム1.15gを溶解し、次
いでアルミン酸ソーダ0.6gをこれに加えて攪拌
し、透明なアルミン酸ソーダ溶液とした。これに
シリカゾル(触媒化成社製品:カタロイドS−
30H,SiO2含有量30%)31.8gおよび水27.9mlを
添加して30分間攪拌した。この水性混合物をチタ
ン製オートクレーブに入れ、オートクレーブを窒
素で置換したのちさらに炭化水素で置換し、炭化
水素を所定の圧力となるまで圧入した。オートク
レーブを所定温度に加熱し、攪拌下に水熱反応を
行なわせた。過して生成物を回収し、1の水
で洗浄したのち100℃で乾燥した。生成物の粉末
X線回折スペクトルは、いずれも表−1のそれと
一致した。
【表】 実施例 5 水100mlに水酸化ナトリウム2.3gおよびアルミ
ン酸ソーダ1.2gを溶解して透明な溶液としたの
ち、水酸化テトラ−n−プロピルアンモニウムの
10%水溶液25.5gを添加した。これにシリカゾル
(カタロイドS−30H)63.6gと水55.8mlとを加え
て攪拌した。この水性混合物をチタン製オートク
レーブに入れ、プロピレンで十分に置換したのち
プロピレンを6.0Kg/cm3Gとなるまで圧入した。
オートクレーブを加熱して155℃で7日間水熱反
応を行なわせた。生成物は過して回収し、1
の水で洗浄したのち100℃で乾燥した。生成物の
粉末X線回折スペクトルは表−1のそれと一致し
た。 実施例 6 水100mlに水ガラス(JIS3号)57.5gを溶解し、
これに水30mlに97%硫酸7.6gを溶解した溶液を
攪拌しながら添加した。次いでこれに水20ml、オ
クタエチレンジアミン11.6gを添加し、さらに水
30mlに硫酸アルミニウム(Al2(SO43・16H2O)
1.95gを溶解した溶液を添加して30分間攪拌し
た。この水性混合物をチタン製オートクレーブに
入れ、プロピレンで十分に置換したのちプロピレ
ンを7.5Kg/cm3Gとなるまで圧入した。オートク
レーブを加熱して160℃で3日間水熱反応を行な
わせた。生成物は過して回収し、1の水で洗
浄したのち100℃で乾燥した。生成物の粉末X線
回折スペクトルは表−2のそれと一致した。 比較例 1 特公昭46−10064の例1の方法に従つてZSM−
5を製造し、公報記載の粉末X線回折パターンと
ほぼ同じ回折パターンを示すゼオライトを製造し
た。 比較例 2 特開昭54−52699の例6の方法に従つてZSM−
11を製造し、公報記載の粉末X線回折パターンと
ほぼ同じ回折パターンを示すゼオライトを得た。 参考例 上記の実施例および比較例で製造したゼオライ
ト各5gを、540℃で5時間、空気中で焼成した。
これを水45mlに塩化アンモニウム5.3gを溶解し
た溶液に入れ、100℃で2時間処理する操作を3
回反復した。水洗したのち100℃で乾燥し、次い
で540℃で5時間、空気中で焼成した。このよう
にして得た生成物を錠剤成型機で成形したのち、
破砕して14〜24メツシユの部分を触媒とした。 石英ガラス製反応管に上記の触媒1.1mlを詰め、
450℃で1時間空気を流通させたのち、窒素流通
下に所定の温度に持ちきたした。n−ヘキサンと
3−メチルペンタンとの等モル混合物を、LHSV
=1、窒素/炭化水素=4.5(モル比)で触媒上に
供給し、反応開始してから15分、35分および75分
後のn−ヘキサンの転換率を測定した。結果を表
−4に示す。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリカ源、アルミナ源およびアルカリ金属源
    を含む水性混合物を調製し、これを気相部に炭素
    数4以下の飽和または不飽和炭化水素ガスを導入
    した耐圧容器中で高められた温度で水熱反応させ
    ることを特徴とするゼオライトの製造法。 2 ゼオライトが粉末X線回折により下記の面間
    隔を示すものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項または第2項記載のゼオライトの製造
    法。 面間隔(Å) 11.2(0.2) 4.39(0.08) 10.1(0.2) 3.86(0.07) 6.73(0.2) 3.73(0.07) 5.75(0.1) 3.49(0.07) 5.61(0.1) 3.07(0.05) 5.03(0.1) 3.00(0.05) 4.62(0.1) 2.01(0.02) (括弧内の数値は許容変動幅を示す) 3 ゼオライトが粉末X線回折により下記の面間
    隔を示すものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項または第2項記載のゼオライトの製造
    法。 面間隔(Å) 11.1(0.3) 5.01(0.1) 10.0(0.3) 4.60(0.08) 7.4(0.2) 4.25(0.08) 7.1(0.2) 3.85(0.07) 6.3(0.2) 3.71(0.05) 6.04(0.2) 3.65(0.05) 5.56(0.1) 3.04(0.03) 2.99(0.02) 2.94(0.02) (括弧内の数値は許容変動幅を示す)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011004791A1 (ja) 2009-07-08 2011-01-13 Tdk株式会社 フェライト磁性材料
WO2011115129A1 (ja) 2010-03-17 2011-09-22 Tdk株式会社 フェライト磁性材料、フェライト磁石、フェライト焼結磁石

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030081697A (ko) * 2002-04-12 2003-10-22 주식회사 리플코리아 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법
KR100483181B1 (ko) * 2002-05-27 2005-04-14 김익진 연속결정화 방법에 의한 NaX 제올라이트의 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57179015A (en) * 1981-04-30 1982-11-04 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> Manufacture of crystalline zeolite

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