JPH0753209A - リン変性結晶性アルミノシリケートゼオライトの製造方法 - Google Patents

リン変性結晶性アルミノシリケートゼオライトの製造方法

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JPH0753209A
JPH0753209A JP22517893A JP22517893A JPH0753209A JP H0753209 A JPH0753209 A JP H0753209A JP 22517893 A JP22517893 A JP 22517893A JP 22517893 A JP22517893 A JP 22517893A JP H0753209 A JPH0753209 A JP H0753209A
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JP
Japan
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zeolite
phosphorus
crystalline aluminosilicate
present
aluminosilicate zeolite
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JP22517893A
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Yuji Shirahama
雄二 白浜
Goro Sato
護郎 佐藤
Yusaku Arima
悠策 有馬
Kazuaki Takakura
和昭 高倉
Takanori Ida
孝徳 井田
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JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼成することなしに液相中でゼオライト骨格
構造にリンを導入する方法及び耐酸性、耐水熱安定性の
低いゼオライトにも適用可能なゼオライト骨格構造にリ
ンを導入する方法の提供。 【構成】 結晶性アルミノシリケートゼオライトを水相
中において、リン酸イオンおよび可溶性シリカの存在下
に脱アルミニウム剤とpH4以下で接触させることを特
徴とするリン変性結晶性アルミノシリケートゼオライト
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶性アルミノシリケ
ートゼオライトの骨格構造にリンを導入したリン変性結
晶性アルミノシリケートゼオライトの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術およびその問題点】従来、結晶性アルミノシ
リケートゼオライト(以下ゼオライトということがあ
る)の骨格構造中にリンを組み入れたゼオライトの製造
が試みられている。例えば、特開昭47−1569号公
報には、リン置換ゼオライト組成物が記載されており、
シリカ源、アルミナ源、リン源(実施例はH3PO4を使
用)およびカリウム陽イオン源を含有する特定の組成の
水性反応混合物から該ゼオライトを合成する方法が開示
されている。
【0003】そのほか、特定のH−Yをリン酸イオンを
含む水溶液で処理してリン含有Y型フォージャサイトを
製造する方法が特開昭63−50313号公報に記載さ
れている。
【0004】また、M.Kojima, et al. ZEOLITES, Vol 1
2, P 724(1992)には、脱アルミニウムしたNa−Y、
Na−モルデナイト、Na−ZSM−5などのゼオライ
トをPCl5と150〜600℃の高温で反応させるこ
とにより、ゼオライトの骨格構造より脱アルミニウムを
行うと同時にリンを骨格構造に導入する方法が報告され
ている。
【0005】しかし、PCl5と反応させてゼオライト
骨格構造にリンを導入する方法は、耐酸性、耐水熱安定
性に欠けるゼオライト、例えば、SiO2/Al23
ル比が6.0以下のホージャサイト型ゼオライトではP
Cl5と反応させる際に結晶構造の破壊が起こるため、
耐酸性、耐水熱安定性の低いゼオライトには適用できな
い問題があった。
【0006】
【発明の目的】本発明の目的は、焼成することなしに液
相中でゼオライト骨格構造にリンを導入する方法を提供
する点にある。本発明のもう1つの目的は、耐酸性、耐
水熱安定性の低いゼオライトにも適用可能なゼオライト
骨格構造にリンを導入する方法を提供する点にある。
【0007】
【発明の概要】本発明は、結晶性アルミノシリケートゼ
オライトを水相中において、リン酸イオンおよび可溶性
シリカの存在下に脱アルミニウム剤とpH4以下で接触
させることを特徴とするリン変性結晶性アルミノシリケ
ートゼオライトの製造方法に関する。
【0008】
【発明の具体的説明】以下に本発明について具体的に説
明する。本発明に使用される結晶性アルミノシリケート
ゼオライトとしては、ゼオライトA、ゼオライトX、ゼ
オライトY、ゼオライトL、ゼオライトW、ZSM系ゼ
オライト、モルデナイトなどの合成および天然の各種ゼ
オライトを使用することができる。本発明に使用される
各種のゼオライトは、アルカリ金属を多量に含有するゼ
オライトであってもよく、またアルカリ金属をアンモニ
ウムイオンでイオン交換したゼオライトであってもよ
い。また従来技術によりゼオライトの骨格構造から脱ア
ルミニウムしたゼオライトを出発物質とすることもでき
る。特に、ホージャサイト型ゼオライトは、好適であ
り、シリカ/アルミナモル比が6以下で単位格子寸法が
24.60Å以上の耐酸性、耐水熱安定性の低いホージ
ャサイト型ゼオライトでもよい。
【0009】本発明に使用されるリン酸イオンの原料と
しては、リン酸、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2
水素アンモニウムなどの水溶性のリン化合物を使用する
ことができる。本発明での水溶液中に存在するリン酸イ
オンの量は0.05〜1モル−PO4 -3/1モル−ゼオ
ライトの範囲にすることが望ましい。
【0010】本発明で使用する可溶性シリカとは、水溶
液中に含まれる珪酸のうち、水溶液を硫酸酸性にしてモ
リブデン酸アンモニウムの溶液を添加することによって
黄色のモリブド珪酸を生成する状態にある珪酸をいう。
可溶性シリカ成分としては、オルト珪酸、メタ珪酸など
xSiO2・yH2Oとして示される珪酸;メタ珪酸塩、
オルト珪酸塩、二珪酸塩、三珪酸塩などの珪酸塩;珪酸
が高重合したシリカゾル;シラン化合物など、微量溶解
しうるものであればいずれも使用できる。本発明での水
溶液中に存在する可溶性シリカの量は130ppm以
上、好ましくは450ppm以上であることが望まし
い。水溶液中に存在する可溶性シリカの量が130pp
mより少ないと、酸処理によりゼオライトの結晶構造が
壊れるので望ましくない。
【0011】本発明に使用される脱アルミニウム剤とし
ては、硫酸、硝酸、塩酸などの鉱酸が使用できる。
【0012】本発明に係る製造法について詳述すると、
ゼオライトを水相中に懸濁し、加温下に撹拌しながら珪
酸などの可溶性シリカ成分とリン酸などのリン酸イオン
成分の存在下に硫酸などの脱アルミニウム剤を徐々に、
好ましくは0.2g当量脱アルミニウム剤/Hr.1モ
ル−ゼオライトより遅い速度で添加して、該懸濁液のp
Hを4以下とし、洗浄、乾燥してリン変性ゼオライトを
得る。
【0013】本発明の好ましい実施態様としては、ゼオ
ライトを懸濁させる際の水相中に存在する当初の可溶性
シリカの量を0.01〜0.30モル−SiO2/1モ
ル−ゼオライトの範囲とし、後から脱アルミニウム剤と
共に、リン酸イオンおよび可溶性シリカを徐々に添加す
ることが望ましい。リン酸イオンおよび可溶性シリカの
添加は、脱アルミニウム剤の添加時間に合わせて所定量
を均等に添加することが望ましい。ゼオライトの懸濁水
溶液中に当初からリン酸イオンが多量に存在させると、
懸濁液のpHが高い領域ではゼオライト骨格から脱離さ
れたアルミニウムとリン酸イオンが反応して不溶解性の
リン酸アルミニウムを生成するので好ましくない。むし
ろ、リン酸イオンは、該懸濁水溶液中に当初は存在させ
ない方がよい。
【0014】本発明の方法における水相のpHは、リン
酸アルミニウムが溶解する領域で行うことが望ましく、
水相のpHが4より高い場合には、ゼオライトの骨格構
造から脱アルミニウムが起きにくく、さらには加えたリ
ンが骨格に導入されないので好ましくない。本発明で
は、ゼオライトを脱アルミニウム剤と好ましくはpH3
以下、さらに好ましくは2.5以下で接触させることが
望ましい。ゼオライトの懸濁水溶液中に可溶性シリカを
存在させないで、リン酸イオンおよび脱アルミニウム剤
で該懸濁水溶液のpHを4以下にすると、耐酸性の低い
ゼオライトでは結晶構造が壊れ、所望のリン変性ゼオラ
イトが得られない。本発明の方法では、ゼオライトの骨
格構造から脱アルミニウムすると同時に脱アルミニウム
した位置に珪素およびリンが挿入されるため、上記の耐
酸性の低いアルカリ金属を含有するホージャサイト型ゼ
オライトでも、結晶構造を破壊することなく、懸濁液の
pHを4以下、さらには1以下にすることも可能であ
る。
【0015】懸濁液温度は特に限定されるものではない
が、50℃〜100℃の範囲が望ましい。
【0016】本発明の方法で得られるリン変性ゼオライ
トのリン含有量は、ゼオライトの骨格構造から脱アルミ
ニウムする量、すなわち脱アルミニウム剤の添加量及び
リン酸イオンの添加量により調節できる。
【0017】本発明の方法で得られるリン変性ゼオライ
トのリンが骨格構造に組み込まれているかどうかは31
MAS NMR測定により確認される。M.Koji
maらは、PCl5処理によりモルデナイトの骨格構造
に導入されたリンは、31P MAS NMRスペクトル
で約−30ppmにピークを与えると報告〔ZEOLI
TES, Vol 12, P 724(1992)〕
しており、また、Bernstein,T.らは、リン
修飾シリカのNMRの研究でSi−O−Pの結合を示す
31P MAS NMRスペクトルは−32ppmの位置
にピークを示すことを報告〔J.Chem.Soc.,
FaradayTrans.1, 82, 1879
(1986)〕しているが、本発明の方法により得られ
たリン修飾ゼオライトのリンは31P MAS NMRス
ペクトルで図1に示すように−31ppmの位置にメイ
ンのピークを示すことより、ゼオライトの骨格構造に導
入されていることがわかる。
【0018】本発明の方法で得られたリン変性ゼオライ
トは、ゼオライト骨格中の固体酸点を形成しているアル
ミニウムをリンで置換したものであり、固体酸の量、強
度などが未変性ゼオライトと異なってくる。
【0019】本発明のリン変性ゼオライトは、接触分解
触媒、水素化分解触媒など固体酸が活性点として作用す
る触媒あるいは吸着剤などに使用して好適である。
【0020】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。
【0021】実施例1 Na−Yゼオライト(モル組成Na2O・Al23・5
SiO2)464gを焼成することなく通常の方法によ
りイオン交換し、Na残存率25%のアンモニウムイオ
ン交換Y型ゼオライトを調製した。このアンモニウムイ
オン交換ゼオライトを95℃の16wt%硫酸アンモニ
ウム溶液1392g中に懸濁し95℃の温度に保持して
撹拌しながらシリカ濃度1wt%の3号水硝子(珪酸に
相当)6000g、3wt%硫酸9146.7g、1w
t%リン酸980gを各々120g/Hr、182.9
g/Hr、19.6g/Hrの速度で50時間連続して
添加した。薬液添加終了後ゼオライトを濾過、洗浄、乾
燥してリン変性ホージャサイト型ゼオライト(A)を得
た。
【0022】前記と同様の方法で1wt%リン酸の添加
量を1960g、添加速度を39.2g/Hrに変えて
リン変性ホージャサイト型ゼオライト(B)を得た。
【0023】これらのゼオライトについてX−ray回
折により結晶度、格子定数、化学分析により組成、B.
E.T法で比表面積を求めた結果を表1に示す。さら
に、H3PO4添加量0.2モル/1モルゼオライトのリ
ン変性ホージャサイト型ゼオライト(B)について31
MAS NMRスペクトル測定を行った。測定条件
は、プロトン照射なし、45℃パルス、待ち時間10
秒、基準物質には85%リン酸をもちいた。この結果を
図1に示す。表1に示すようにH3PO4添加量を増やす
と結晶度の低下がみられるが、比表面積はほとんど低下
しておらず、実質的な結晶構造の破壊は生じていないと
いえる。また、図1に示したように31P MAS NM
Rスペクトル測定では−31.48ppmにメインのピ
ークを与える。
【0024】比較例1 リン酸を加えない以外は実施例1を繰返し、ホージャサ
イト型ゼオライト(Z)を得た。
【0025】実施例2(共存珪酸の効果) Na−Yゼオライト(モル組成Na2O・Al23・5
SiO2)464gを焼成することなく通常の方法によ
りイオン交換し、Na残存率25%のアンモニウム交換
Y型ゼオライトを調製した。このアンモニウムイオン交
換ゼオライトを95℃の16wt%硫酸アンモニウム溶
液1392gに懸濁し95℃の温度に保持して撹拌しな
がらシリカ濃度1wt%の3号水硝子3000g、3w
t%硫酸4573.4g、1wt%リン酸3920gを
各々60g/Hr、91.5g/Hr、78.4g/H
rの速度で50時間連続して添加した。薬液添加終了
後、ゼオライトは濾過、洗浄、乾燥してリン変性ホージ
ャサイト型ゼオライト(C)を得た。
【0026】前記と同様の方法で水硝子を添加せず硫
酸、リン酸のみ添加し、リン変性ホージャサイト型ゼオ
ライト(D)を得た。
【0027】これらのゼオライトの性状を表2に示す。
表2から分るように、可溶性シリカを存在させないで処
理した場合は、結晶破壊が起こり結晶度が低くなってい
る。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】 1 結晶度は、出発原料Na−Yゼオライトを100
%としたときの相対値である。
【0030】
【効果】
(1)本発明により、ゼオライト骨格中にリンを導入す
る新しい方法が提供できた。 (2)本発明により、耐酸性、耐水熱安定性の低いゼオ
ライトに対しても、結晶構造を破壊することなくその骨
格構造中にリンを導入することができる。したがって、
ゼオライトの適用範囲が拡大した。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のリン変性ホージャサイト型ゼオライ
ト(B)の31P MAS NMRスペクトルを示す。
フロントページの続き (72)発明者 高倉 和昭 福岡県北九州市若松区北湊町13−2 触媒 化成工業株式会社若松工場内 (72)発明者 井田 孝徳 福岡県北九州市若松区北湊町13−2 触媒 化成工業株式会社若松工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶性アルミノシリケートゼオライトを
    水相中において、リン酸イオンおよび可溶性シリカの存
    在下に脱アルミニウム剤とpH4以下で接触させること
    を特徴とするリン変性結晶性アルミノシリケートゼオラ
    イトの製造方法。
  2. 【請求項2】 水相中に当初から存在する可溶性シリカ
    の量を0.01〜0.3モル−SiO2/1モル−ゼオ
    ライトの範囲とし、後から脱アルミニウム剤と共にリン
    酸イオンおよび可溶性シリカを徐々に添加する請求項1
    記載のリン変性結晶性アルミノシリケートゼオライトの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 脱アルミニウム剤の添加速度は、0.2
    g当量−脱アルミニウム剤/Hr.1モル−ゼオライト
    以下である請求項2記載のリン変性結晶性アルミノシリ
    ケートゼオライトの製造方法。
JP22517893A 1993-08-18 1993-08-18 リン変性結晶性アルミノシリケートゼオライトの製造方法 Pending JPH0753209A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000344514A (ja) * 1999-05-11 2000-12-12 Inst Fr Petrole 燐含有ゼオライトim−5、触媒組成物、その調製法および接触クラッキングにおけるその使用法
CN100425534C (zh) * 2005-05-31 2008-10-15 中国石油化工股份有限公司 一种改性β沸石
JP2009502501A (ja) * 2005-08-03 2009-01-29 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション ゼオライト触媒およびゼオライト触媒の調製方法と使用方法

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