JPS60127225A - L型ゼオライトの化学量論的製造方法 - Google Patents

L型ゼオライトの化学量論的製造方法

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JPS60127225A
JPS60127225A JP59236576A JP23657684A JPS60127225A JP S60127225 A JPS60127225 A JP S60127225A JP 59236576 A JP59236576 A JP 59236576A JP 23657684 A JP23657684 A JP 23657684A JP S60127225 A JPS60127225 A JP S60127225A
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    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/32Type L

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、ゼオライ)L型物質の新規かつ改良された製
造方法に関するものである。特に、本発明は、生成物と
、用いる反応体との比率が1に近くなるように、化学量
論量又はほぼ化学量論量に近い量の原料を用いる製造方
法に関するものである。製造方法におけるエネルギー効
率を向上させることにおける重要性が高まっていること
及び環境上有害な物質の排出を減少させる必要性から、
本発明のこのような方法は工業上非常に重要となってい
る。L型ゼオライトを製造する従来の方法に比べて、本
発明の方法は、エネルギー及び使用原料の観点から、生
成物の品質及び収率の点ですぐれており、又環境上の問
題についてもはるかにすぐれている。
ゼオライトLといわれる合成の、結晶性の、カリウムを
含有するゼオライトは、触媒としてすぐれた性能を、特
に炭化水素の変換に対して示すこと及び、例えばバレル
ら(Rarrer et al、)SurfaceSc
ience、上2,341 (1968)に記載されて
いるように収着剤としてすぐれた性能を有している。ゼ
オライトLの化学組成は、米国特許3.216.789
に記載されており、次の組成を有する。
0.9〜1.3(Mz/n)0:八(t z(h:5.
2〜6.9SiOz:xH,0ここでMは、n価の交換
可能なカチオンであり、Xは0〜9である。ゼオライト
Lは特徴的なX線回折パターンを有しており、その構造
は、バレルらZeit、 Kr1st、128. 35
2 (1969)で決定されている。ゼオライトLのX
線回折パターンの重要なd (人)値を次に示す。
16.1±0.3 7.52±0.04 6.00±0.04 4.57±0.04 4.35±0.04 3.91±0.02 3.47±0.02 3.28±0.02 3、17±0.01 3.07±0.01 2、91 ±0.01 2、65±0.01 2、46±0.01 2、42±0.01 2、19±0.01 米国特許3.’216,789に記載されているゼオラ
イトLの製造法においては、シリカとアルミナとのモル
比が形成されるゼオライト中でのモル比よりもかなり大
きくした反応混合物からゼオライトを結晶化させている
。特に反応混合物は、次のモル比から構成されている。
KtO/(K20+Na20) 0.33−1(KzO
+Na20)/5i0z o、 35 0.5SiO□
/八 ρ 203 1028 11□0/(K’zO+Na20) 15 41ブレツ
ク(Breck )、ゼオライトモレキュラーシーブ(
Zeolite Mo1ecular 5ieves 
) 、ニ、−ヨーク:ウィレー(J、 Wiley )
、283(1974)に記載されているゼオライトLの
他の典型的な製造法においては、過剰のSingと大過
剰のに、0とが用いられている。一般に、流出液中の過
剰のKOHを硫酸で中和しなければならず、過剰のシリ
カは沈澱させて、濾過し、再使用するか又は廃棄する。
最終流出液は、まだコロイダルシリカを含んでいるので
、すぐれた方法を用いて除去し、排出しなければならな
い。母液をリサイクルすると、不純物の核剤がリサイク
ルされることになり、これらが目的とする生成物をしの
ぐようになるので、品質の低下が早く、結局全部のバッ
チを廃棄することとなる。K、NaL又はKLゼオライ
トを合成する場合、この様な挙動を示す一般的なゼオラ
イトは、パサグリアら(Passaglia et a
l、 ) Amer。
Mineralogist P 355 (197B 
)に記載されているフィリプザイト及びメルリノイト(
phillip−site、 merlinotte 
)、バレルら、J、 Che+s、 Soc。
p2882 (1956)に記載されているKMといわ
れるもの又は、米国特許3,012,853に記載され
ているリンデWである。
英国特許1,202. 511には、反応混合物中のシ
リカの割合が低いものを用いて製造したゼオライトLが
記載されており、反応体のモル比は、次のようになって
いる。
K2O,/(K20+Nazo)o、 7−1(KzO
+Naz0)/S+0z 0.23 0.35SiO□
/Aρ20:l 6.7 9.5LO/(Kz0+Na
zO) 10.5−50そして、11□0ノ(M、O+
 Nago + 5in2+八j!go、l)の比率は
、6以下が好ましく、こうすると生成物として乾燥ゲル
が得られる。使用したシリカ源は、固体の無定形シリカ
である。
米国特許3,867.512は、次のモル組成を有する
反応混合物からゼオライ)Lを製造することを開示して
いる。
Kzo/(Kzo+Nazo) 0.3−1(KzO+
Naz0)/Stow O,30、6SiO□/八I!
 203 1j1.、−==、40HzO/(KzO+
Naz0) ”15 140ここでシリカ源として、少
なくとも4.5重量%の水を含むゲルであり、粒状のも
のを用いている。
ウィルコズ(L、 Wilkosz )は、Pre C
hem4 0 9 (1974) −Chemical
 Abstracts 。
■襄(1979)573478において、シリカ、水酸
化カリウム及び水酸化ナトリウムを含有する溶液を、ア
ルミン酸カリウム、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウ
ムを含有する第2の溶液で処理し、20℃で72時間及
び100℃で122時間結晶化させて得た合成ゾルから
ゼオライトLを合成する方法を開示している。ここで得
られたゼオライトLは、5iOz/ A 7!203の
比率が15〜30の間にある化学量論量の供給原料から
得られたもので、SI0□/Aj!z03の比が6.4
:1のものである。
チチシュビリ(G、 V、 TsjTsishvill
j et al、 )らは、Doklady Akad
etni: Na1kSSSR、243,438−44
0(197B)に、トリブチルアミンを含有するアルミ
ナ−シリカゲルからのゼオライトLの合成について記載
している。使用したゲルは、0 次のモル比を有するものである。
SiO□:Al2O325 (Kz0+NazO): l120s 18(KzO+
Naz0)/5iOz 0.7211zO/ (M20
 + Na20) 20に20 :NaZO0,5 ニシイムラ(Y、 NishiN15hii 、日本化
学雑誌、旦、1046〜9(1970)には、一般的事
項として、コロイダルシリカ、アルミン酸カリウム及び
水酸化カリウムを含む合成用混合物であって5i0z 
: A l2z03の比が15〜25の範囲にあるもの
を用いてゼオライl−Lを製造することが記載されてい
るが、実例としては次の成分の比率を有する2つの合成
用混合物が用いられているのみである。
7に20: Affz03:20SiO2: 4501
120及び3に20:Aρ203: 10SiO□: 
500u2゜ゲル、混合塩基系及びメタカオリンとから
、ゼオライト■5を製造する他の方法も知られている。
これについては、例えばアイエロ及びバレル1 (八1ello and Barrer ) J、Ch
em、Soc、Da!ton1470 (1970) 
、バレルらJ、 Chem、 Soc。
11alton1258 (1972) 、同934(
1974)及びヤングの米国特許3,867.51.2
に記載されている。しかし、これらの製造方法において
は、大過剰の反応体が用いられており、化学量論量での
変換が行なわれていない。
米国特許3,298,780は、酸化物のモル比として
表わしたときに、次の組成: 0.9±0.2R2/VO:A N zCh:5.0±
1.55i0z:1vllz0を有するゼオライトU 
、Jについて記載している。
尚、ここで、Rは4価以下の少なくとも1種のカチオン
、■はRの原子価、Wは約5までの数を示し、このゼオ
ライトは、実質的に次の表に示すようなX線粉末回折パ
ターンを有するものである。
16.25±O,25VS 7.55±0.15 M 6.50±0.10 M 5.91±0.10 W 2 4、61 ±0.05 5 3、93±0.05 3 3、67 ±0.05 W 3、49±0.05 M 3、29±0.05 W 3、19±0.05 M 3、07 ±0.05 M 2、92±0.05 M 2、66±0.05 W このゼオライトは、酸化物のモル比として表わしたとき
に、次の組成: 5iOz/ A 7!z036〜30 R2/ vO/ 5iO20,30〜0.70H20/
 R2/ vo 80〜140を有する水性反応溶液を
調製し、これを65.6’C(150°F)〜162.
8℃(325°F)の温度に保って、ゼオライトの結晶
を形成させて、製造したものである。ゼオライトUJは
、0.05ミクロン以上の結晶径を有する立方体に近い
形状の結晶を有するもとであると記載されている。
3 英国特許1,393,365には、ゼオライトしに関連
があるゼオライ1−AC−1が記載されており、水以外
のものが次のモル組成を有している。
1.05±0.3 M20: 八 l zo+ : 4
.0 〜7.5 SiO□ここでMは、カリウム又はカ
リウムとナトリウムの混合物であり、このゼオライトは
、特徴的なX線粉末回折パターンを有し、パーフルオロ
トリブチルアミンを少なくとも3%w / w吸着でき
る。
ゼオライトLの孔の構造は、非常に小さいので、この分
子を浸入させることができず、このことから、ゼオライ
トAC−1は高純度のゼオライトしではない。
〔発明の概要〕
本発明の結晶性であり、カリウムを含みかつ構造的にも
組成的にもL型であるゼオライトは、次の工程をとるこ
とを特徴とする新規な製造方法によって、効率的に調製
される。
a) 水、ケイ酸カリウム、アルミナ源、好ましくはカ
オリン又はハロイサイトから導かれるアルミナ源、KO
H及び、KollとNaOHとの合計量を基4 準として約30モル%以下のN a O11とを含有し
、かつ酸化物のモル比として表わしたときに、次の範囲
の組成: [20:Al2203 t、o 〜 3. 3Na20
:117!203 0〜1. 0Si02:A 1 z
oa 5〜12 11□0 :Aj!z03 80〜140を有する反応
混合物を調製し、 b) この反応混合物を実質的に均質にしながら、約8
0〜260℃で、自然増の圧力下に約1〜10日間保持
し、酸化物のモル比として表わしたときに、次の範囲の
組成: 1.0〜1.1M20:A j! 203:5.0〜7
SiO7:1〜611゜0(ここで、Mは、カリウム又
は、カリウムとナトリウムとの混合物であってナトリウ
ムの量が30%以下のものを示す。) を有するゼオライトを結晶化させる。
本発明の方法によると、反応原料が化学量論的に又はほ
ぼ化学量論的に生成物に変化するので、非常に高い反応
効率が得られる。又、この結果と5 して、比較的に純粋な生成物が高収率で得られるので、
過剰なシリカや酸化カリウムのような望ましくない排出
を最少にでき、場合によってはなくすことができる。さ
らに、合成において過剰に用いる塩基の量を低下できる
ので、排水を中和するための硫酸のような酸の量が少な
くてすむ。又、従来の方法でゼオライ)Lを製造すると
、不完全な結晶化及び微結晶のために母液から収集する
のがむずかしいが、本発明の方法によれば、たやすく母
液から濾過できる。最も一般的なゼオライトLの製造法
においては、SiO□源として高価なコロイダルシリカ
を用いるが、本発明では、市販されており、低価格であ
るケイ酸カリウムや焼成カオリンを用いることができる
〔発明の好ましい態様〕
本発明の製造方法においては、水酸化カリウム、場合に
より水酸化カリウムと水酸化ナトリウムの合計量を基準
として約30モル%までの水酸化ナトリウム、好ましく
は20モル%以下の水酸化ナトリウムと組合わせた水酸
化カリウムを含み、−6 般的にはスラリーとして調製された反応用混合物を調製
する。水酸化ナトリウムは、ゼオライトPや他の不純物
の形成を促進するので、用いない方が好ましい。従って
、反応混合物は、水、アルミナ源、ケイ酸カリウムを含
むシリカ源とを含有するのがよい。ケイ酸カリウムを用
いると、高純度の生成物の製造が確実となる。シリカ源
の100%をケイ酸カリウムとしてもよいが、シリカ源
の40%以下をコロイダルシリカとし、残りをケイ酸カ
リうムとしてもよい。シリカ源としてコロイダルシリカ
の一部として、前のバッチの母液からのものを用いても
よい。つまり、ゼオライト生成物の濾液に硫酸を加えて
ケイ酸カリウムを沈澱させ、不純物の核剤を破壊したゲ
ルとし、このゲルを濾過して、ケイ酸カルシウムとアル
ミナ源として次の反応混合物のバッチにリサイクルする
ことができる。
アルミナ源としては、硫酸アルミニウムのような酸の塩
、焼成カオリン名は焼成ハロイサイト、アルカリ性液に
A 12 zoa ・3H20を溶解して得た7 アルミン酸カリウム又はナトリウムを用いることができ
る。このうち、A 12oz : 2 SiO□という
理論的な酸化式を有するメタカオリンが最も好ましい。
メタカリオンを用いると時々不純物の形成を促進するゲ
ル化の問題をなくすことができる。メタカオリンは、例
えば、A I2 t(h : 25iOz・×■20(
Xは1又は2)の酸化物型のカオリン又はハロイサイト
を約600℃以上で約2時間以上加熱して水和水を除き
、不定形構造かつ反応性とすることによって得られる。
反応混合物中の成分の量は、例えば、シリカ源のように
使用する成分の種類や所望の最終組成によって決ってく
る。しかしながら、一般的には、反応混合物の組成は、
酸化物のモル比として表わしたときに、次の範囲となる
ようにするのが望ましい。
KzO:A 12 z(h 1.0〜3.3 1〜3.
0NazO:A 1lzoz 0〜1.0 0Sin、
:八7!203 5〜12 5〜98 uzo :Ag2O380〜140 110〜140つ
まり、ナトリウム源として水酸化ナトリウムを用いる場
合には、混合物中の30モル%以下とするのがよい。
シリカ源がケイ酸カリウム(5iOz/1h0=0.3
3 )だけの場合、つまりメタカオリンを用いない場合
には、アルミナ源の一部として、入手が容易で価格の安
い^Ax(So<)zのような酸の塩を加えると化学量
論がなりたってくる。つまり、化学量論量よりも過剰な
カリウムは、酸性アルミニウム源によって中和され、ゼ
オライトLの結晶化に重要な影響を及ぼさない硫酸カリ
ウムを生成するからである。又、アルミナ源をすべてア
ルミン酸塩として加える場合には、有効塩基を酸自体、
例えばH,SO4を添加してバランスできる。一般に最
も効果的な方法は、使用原料の価格と入手のしやすさに
よって決ってくる。しかし、この中和工程は、全製造工
程において、ケイ酸カリウムとともにシリカゾル又はゲ
ルを用いることによって、すなわち鉱物のメタカオリン
を使用しないことによって、9 はぶくことができるが、このようなシリカゲル又はゾル
を用いると、通常、価格高となり、反応性も低下する。
そこで、この方法は、本発明の化学量論的な反応を行な
わせるためには、あまり好ましくなく、時々、生成物の
収量が低下する。
成分の混合順序は重要ではないが、ゼオライトLを晶析
させる前に反応混合物を十分均一にしておく必要がある
。反応混合物を調製する1つの方法は、水酸化カリウム
と水酸化ナトリウムとを水に溶かし、この溶液にアルミ
ナ源とケイ酸カリウムとを加えるものである。シリカ源
として、ケイ酸ナトリウム及び/又はケイ酸カリウムの
みを用いる場合には、このケイ酸塩に対して水を過剰に
すると、均一性が向上する。そして、次にKojiとN
a0ll にA 1203を溶かして別に調製しておい
たアルミン酸塩をこれに加え、それから硫酸アルミニウ
ムか酸を加える。これらを添加している間、攪拌を行な
っておく。反応混合物の調製は、通常、金属製やガラス
製などの容器中で行なわれ、水分の損失を防ぐために密
封し、又一定の水分量に維0 持するだめの装置が備えられたものを用いるのがよい。
もしも、反応器中での攪拌が十分効果的に行なわれない
場合には、成分の添加が完了する前に、スラリーゲルの
加熱を開始するのが望ましい。
反応混合物を調製した後、これを反応器に入れて、80
〜260℃、商業上好ましくは80〜100℃に保持し
て結晶化を行なわせる。温度が約100℃を超えると、
非大気圧下で操作しなければならなくなるが、通常の工
業的製造方法では、大気圧下で操作を行なう。本発明の
製造方法には、温度が高くなると反応性が向上するが、
大気圧下、すなわち100°C又はそれ以下で、適当な
時間反応させると、原料成分の反応性が高いので、高収
率かつ高純度でゼオライトLを得ることができるという
大きな利点がある。
結晶化の間、反応混合物を実質的に均質に保たなければ
ならない。すなわち、反応器の底への反応体固体の沈降
をできるだけ最少銀としなければならない。例えば、攪
拌が不十分だと、メタカオリンは反応混合物から抜は出
して沈降する傾向が1 ある。もしも反応混合物が実質的に均質でないと、最終
的に得られる生成物は種々のものの混合物となって、純
粋なものではなくなってしまう。反応混合物を徹底的に
均一にした後、所望の均質性が得られるまで、反応混合
物を均一にする。プレンダー又は攪拌機付きの反応容器
などのように完全な混合が行なわれる処置の中で混合を
行なうのがよい。原料成分としてメタカオリンを用いな
い場合には、結晶化の間1、攪拌は不要である。
次に、反応混合物を調製した後、直ちに上記の高温反応
温度とする。この際、実質的な均一性を保持し、メタカ
オリンや生成したゼオライトを沈降させないようにゆっ
くりした攪拌を行なっておく。実際の攪拌速度は、例え
ば、メタカオリンの粒径に大きく依存する。
実質的に均質な反応混合物を加熱している間、採用した
温度にもとすく自然増の圧力下に保持する。例えば、温
度が低いときには、1気圧が好ましいが、高温、例えば
120℃又はそれ以上になると、高圧となる。加熱時間
は、主に採用した温2 度とスラリー組成によって決り、100℃だと例えば6
〜7日以内であるが、約160℃だと例えば3〜4日以
内となる。一般に加熱時間は、希望のゼオライト生成物
、すなわち、次の範囲の組成1.0”−1,1MzO:
A 12 z(h:5.0〜7SiOz:1〜61hO
(ここでMは上記と同じ意味を有する。)を有するゼオ
ライトの結晶であって、L型ゼオライトの構造を示すX
線回折パターンを有するゼオライトの最大量が得られる
まで、1〜10日間とされる。少量の結晶種又は核剤、
例えば米国特許3.216,789に記載されているゼ
オライトし又はゼオライト構造中のアルミノシリケート
を好ましくは約0.1ミクロン以下の結晶径に粉砕した
ものを用いて、スラリーに結晶種を加えると結晶化時間
を短縮できる。好ましくは、反応混合物を80〜160
℃に保持する前に、酸化物のモル比として表わしたとき
に次の組成: 0.9〜1.3(Na、K)zo:A l1203:5
.2〜6.9Si02:Q〜9■20を有するゼオライ
トを、アルミナ及びシリカの重3 量を基準として0.1〜20%の量で、反応混合物に加
えるのがよい。又、核の形成は、スラリー又はスラリー
の一部を、80℃〜160℃で結晶化を行なわせる前に
、約10〜100℃で約6時間〜6日間スラリーを熟成
することによって行なうこともできる。
ゼオライトの結晶が十分な量得られた場合には、反応混
合物から濾過により、これを収集し、好ましくは脱イオ
ン水又は蒸溜水で洗浄して、過剰な母液を洗い流す。洗
浄水が生成物と平衡のpH約7〜12の間になるまで、
純品の結晶を得るために洗浄を続ける。ANに対する(
K+Na)の比が1に近くなればなるほど、KL生成物
は収着能のすぐれたものとなる。洗浄工程終了後、ゼオ
ライトの結晶を乾燥又は焼成する。
本発明の方法によって製造されるゼオライトは、L型の
ゼオライトであって、収着剤又は、クランキング、リホ
ーミング操作、異性化、芳香族化、アルキル化、潤滑油
原料や燃料のハイドロクラッキングなどの炭化水素変換
用の触媒として使用で・24 きる。これらの用途に用いるために、上記の方法で製造
したゼオライトの水和水の大部分又は全部が除去される
まで、約500℃以下又はそれ以上の温度で乾燥し、少
なくとも部分的に脱水する。
ゼオライト構造中の一部又は全部のカリウムカチオン、
場合によってはナトリウムカチオン、他のカチオンで置
換でき、又カチオンとして水素を含む酸型のゼオライト
を用いることもできる。この目的に使用する交換性カチ
オンとしては、周期律表のI〜■グループのいずれから
選ばれる金属カチオンが好ましい。このようなカチオン
としては、特に1〜■グループから選ばれるバリウム、
ナトリウム、カリウム、カルシウム、セシウム、リチウ
ム、マグネシウム、ストロンチウム、亜鉛イオンなどの
1価、2価、3価の金属イオン、希土類のような他のカ
チオン、アンモニウム、アルキルアンモニウムカチオン
などが好適である。この置換は、例えば米国特許3,2
16,789に記載されているような通常のイオン交換
技術によって行なうことができる。金属の添加は、イオ
ン5 交換、含浸又は錯体形成により行なうことができ、次い
で適当に粉砕し、焼成する。
本発明の製造方法によれば、使用した原料の損失がほと
んど起らず、生成物を母液から容易に分離することがで
き、原料は比較的安価であり、市販品として容易に入手
できるといった利点があるので、本発明の方法は、効率
的であり、かつ環境上も健全な方法である。
次に実施例により本発明の詳細な説明する。すべての実
施例中、特記する場合を除き、部及び%は重量部及び重
量%を意味し、温度は℃である。
実施例1 KOH(85%水溶液)13.3g全量を水431gに
溶解した。この溶液にケイ酸カリウム(K2012.5
%、510g26.3%を含む)218.3gを加え、
次にメタカオリン73.4gを加えた。
得られたスラリーば、酸化物のモル比として表わすと: XzO: 117!zoz 1.2 SiO□: A/z0a 5. 1 6 tho : ANz03100 の組成を有していた。次に、このスラリーをブレンダ−
に入れて中程度のスピードで10分間均質にした後、3
等分した。これらの3等分したスラリーをそれぞれ小さ
なオートクレーブに入れて、100℃、160℃、22
0℃でそれぞれ3日間加熱した。反応終了後、生成物を
濾過し、洗浄し、乾燥した。すべての試料は、純粋なゼ
オライトであり、化学分析から、KzO: A (! 
toz :5.1SiOzの組成を有し、米国特許3,
216,789に記載されたゼオライトLと実質的に同
じX線回折パターンを有していた。尚、米国特許3,2
16,789の内容は、参考文献としてここに含まれる
ものとする。
220℃に保持した試料は、径が0.3ミクロンで長さ
が2ミクロンの六角柱状の結晶を含むものであった。
実施例2 KO86,4g、メタカオリン73.4g、ケイ酸カリ
ウム218.3g及び水431.2gを用いて、酸化物
のモル比として表わしたときに次の7 組成: に20 : 八7!、O31,05 SiO□; 八 ρ 2(h 5.1 11□0 : 八1z(h 100 を有するスラリーを調製した。このスラリーをブレング
ー中で5分間均質にした後、オートクレーブに入れて2
20℃に3日間保持し、それから濾過した。濾過したも
のを洗浄し、乾燥して得た生成物は、X線回折分析の結
果、高純度で結晶性のL型ゼオライトであり、K2O:
 AI!z03:5.1Si0□の組成を有するもので
あった。
実施例3 水488gにKO)l−0,511z020 、 17
 g 1SiOz26.3%とに20を12.5%有す
るケイ酸カリウム218.3g、メタカオリン73.4
.gを混合し、酸化物のモル比として表わしたときに次
の組成: KzO: Aj!z03 1− 4 SiO□:Δn2035.1 11□0:1z(h 110 8 を有するスラリーを調製した。スラリーを均質にした後
、テトラフルオロエチレンのジャーに入れ、密封し、1
00℃のオーブンの中に入れた。5日後にスラリーを濾
過し、洗浄し乾燥した。この生成物は、X線回折分析の
結果、結晶性と純度の点ですくれたL型ゼオライトであ
った。
実施例4 水488gの代わりに374gとしたほかは、実施例3
と同様の方法により、酸化物のモル比として表わしたと
きに次の組成: に20 : A7!z(h 1. 4 Si0□: 八A’203 5.1 th0 : 八4□03 90 を有するスラリーを調製した。このスラリーを均質にし
た後、2等分した。2等分したものの1つをテトラフル
オロエチレンシャーに入れ、実施例3と同様にして加熱
した。90時間で純粋なL型のゼオライトが得られた。
もう一方のスラリーを攪拌機とコンデンサー付きのガラ
スレジンケトルに入れ100℃で加熱した。5日後、高
結晶性の9 L型ゼオライト95%とフィリプサイト(philli
p−s i te)不純物5%とからなるものが得られ
た。
実施例5 85%KOI+水溶液13. 4 g、、NaOH4,
8g。
市販のメタカオリン73.4g実施例3で用いたのと同
じケイ酸カリウム218.3g及び水431gを混合し
て、酸化物のモル比として表わしたときに、次の組成: に20 : AI!203 1. 2 Na20: 八112030.2 SiO□: 八12z(h 5.1 1120 : AI!203 100 を有するスラリーを調製した。このスラリーをブレング
ー中で均質化し、テトラフルオロエチレンシャーの中で
、100℃で80時間反応させた。
生成物は、未反応のカオリン/メタカオリンを少量含む
結晶性り型ゼオライトであった。
実施例6 (比較例) KOII ・0.5HzO6、6gとNaOH9,6g
とを431gの水に溶解し、次に実施例3で用いたの0 と同じケイ酸カリウム218.3gとメタカオリン73
.4gとを加えて、酸化物のモル比として表わしたとき
に次の組成: に20 : Aj! zox l −0NazO: A
12(h O,4 Sin2: AI!zes 5. 1 1120: Ant’3100 を有するスラリーを調製した。スラリーを均質にした後
、2等分した。第1のスラリーをテトラフルオロエチレ
ンシャーに入れて密封し100℃で4日間結晶化させた
。第2のスラリーを、攪拌機とコンデンサーのついたガ
ラス反応樹脂ケトルに入れ、4日間マントルの中で加熱
した。両方の生成物とも高結晶性であったが、L型ゼオ
ライトとゼオライトPとの等景況合物であった。つまり
、ゼオライトスラリー中のナトリウムの濃度を約30モ
ル%以上とするのは好ましくない。
実施例7 KOH4,07g、ジョーシアカオリンCo、のtlF
カオリンを650°Cで3時間加熱して得たメタ力1 オリナイト33.8g、実施例3で用いたのと同じケイ
酸カリウム130.5g及び水181.7gとを混合し
て、酸化物のモル比として表わしたときに、次の組成; に20:八βz(h −1,4 SiO□: AlzCh 6. 0 11□o:AI!zo3 100 を有するスラリーを調製した。75mlのステンレスス
チール製チューブに、このスラリーを273満たし、1
60℃で5日間反応させた。生成物を濾過し、洗浄し、
乾燥して、高純度のゼオライトLを得た。
実施例8 KO1+ 6. 5 g、 IFカカオンを650℃で
3時間加熱して得たメタカオリン36.7g、実施例3
と同じケイ酸カリウム145g及び水254gとを混合
して、酸化物のモル比として表わしたときに、次の組成
: に20: 八β203 1.5 Si(h: A I! 203 6 Q つ 11□O:A#20s 119 を有するスラリーを調製した。スラリーを均質にした後
、オートクレーブに入れて密封し、160℃で6日間熟
成した後、オートクレーブを冷却し、生成物を濾過し、
洗浄した。ここで得られた結晶したゼオライトは、高結
晶性で、酸化物のモル比として表わしたときに、lho
 : Al1zlh :5.32Si02の組成を有し
ていた。
実施例9 カオリンから得たメタカオリン81g、実施例3と同じ
ケイ酸カリウム517.2g、85%KOH25,7g
及び水375.4gをガラス製反応容器に入れて混合し
、酸化物のモル比として表わしたときに、次の組成: に20:八ρt(h 2.5 Si0□: Aj!zos 8. 5 HzO: A11zO3110 を有するスラリーを調製した。この混合物を、加熱マン
トルを用いておだやかに沸騰させた。この反応容器には
、コンデンサー、温度計及び攪拌機3  t が付いており、ゆっくり攪拌しながら、100℃で6日
間反応させた。濾過、洗浄及び100℃で乾燥した後、
結晶生成物をX線回折で分析したところ、L型の純粋な
ゼオライトであった。走査電子顕微鏡から、これは0.
1〜0.2ミクロンの斜方晶の微結晶の凝集体であるこ
とがわかった。
又、化学分析より、このものは、酸化物のモル比として
表わしたときに、0.98 K、O:^j!zCh:5
.54 Sf0□の組成を有していることがわかった。
実施例10 KOH6,6g、メタカオリン28.8g、実施例3と
同じケイ酸カリウム182g及び水132.7gとを混
合し、均質化して、酸化物のモル比として表わしたとき
に次の組成: に20 : Aj2zOa 2. 88Siot: A
ffz(h 10 11□0:^l1203110 を有するスラリーを調製した。このスラリー50gを7
5mJのステンレススチールチューブオートクレーブに
入れ160℃で反応させ、残りをテ4 ドラフルオロエチレンシャーに入れ、これをオーブンに
入れて100℃で加熱した。5日間160℃で反応させ
た後、酸化物のモル比として表わしたときに、0.95
 KzO: A I! zoi:5.26 Si0□の
組成を有する高結晶質のL型ゼオライトが得られた。
100℃で反応させたものは、5日、7日及び12日後
にサンプリングした。これらのサンプルすべて高結晶質
のL型ゼオライトであり、反応12日のものでも不純物
がなかった。7日後にサンプリングしたものは酸化物の
モル比として表わしたときに、0.98 KzO : 
AllzO3: 5.54 Si0□の組成を有してい
た。
実施例11 1ガロンのホバート(Hobart)ミキサーに蒸留水
300gと、p. Q. Corp.のKSil#6ケ
イ酸カリウム1430gを入れ、次に冷却したアルミン
酸カリウム溶液(水200gとに011 ・1/2 I
I□0131gを含むン容液にアルコア(八lcoa)
C31アルミナ( Aj!z(1+ : 311□0)
108.5gを還流しながら溶解させたもの)をゆっく
りと加え、次の5 化学量論量の組成: 3に20: 八j! 2off: 9 Si0□:13
511□0を調製した。徹底的に攪拌した後、攪拌しな
がら、蒸留水200gにH2SO4 ( 9 8%)8
7.3gを入れた溶液をゆっくりと添加した。完全に均
一になった後、このゲルを500m7!のテフロンジャ
ーに入れ、100℃のエアーオーブンに入れた。
3日後にこのものは、46%のゼオライトLになり、X
線回折の結果から極めて高純度のゼオライトLであって
、1.03に.O :A I! z03:5.26Si
Oz の化学組成を有し、436%/gのBET N.
表面積を有するものであった。走査電子顕微鏡から、こ
のゼオライトしは、0.05〜0.1ミクロンの直径を
有する結晶が凝集した0.4ミクロンの径を有する凝集
体であった。
実施例12 本実施例は、結晶種を用いた効果を示すものである。
1ガロンのホバートミキサー中で、 KOFI・1/2
11□0 1 0 0. 7 g, AnzO+・31
h081%、P。
6 Q. Corp.のケイ酸カリウムであるKSi16を
1 4 6 9 g, alum (Aj!z(Sot
)+ 17Hzo)126.4 g及び水723gを実
施例11と同様な方法で混合し、スラリーAを調製した
。徹底的に均質化した後、これを6ガロンのポリプロピ
レンカンに入れた。次に同様の第2のバッチを調製し、
これを、このカンに加え、それから100℃のエアーオ
ーブンに入れた。この全組成物は、化学量論量の3に2
0:八12 zos: 9Si0z: 135 HzO
の組成を有する。
同じ化学量論量の組成を有するスラリーBを2日後に調
製したが、このものは、次の組成:1、 4 5 0 
g Koji・1/2uz。
1 1 6 7 g A/20s ・3日gO (Al
coa C31)2 1、1 4 7 g K Si1
6 (P. Q. Corp)1 8 2 0 g a
lum (八j! z (Sot) 3 ・ 17H2
0)10、416g H2O を有する大サイズのバッチ(36kg)である。実施例
11に記載したのと同じ一般的な方法で市販のホバート
ミキサーに入れて混合した後、このゲ3フ ルを2つの6ガロンポリプロピレンカンに2等分した。
次にこのカンのそれぞれに対して、2日間高温で熟成さ
れて、少量のゼオライトLの結晶ができているスラリー
AI800gを加えた。徹底的に混合した後、2つの6
ガロンカンを密封し、98℃のエアーオーブンに入れた
。66時間反応させた後、容器を冷却し、内容物を濾過
し、洗浄した.X線回折分析から、2つのサンプルとも
、すぐれたゼオライトしてあり、次の化学組成:サンプ
ル1 1.04 K2O: A1go3: 5.3 S
iO□サンプル を有し、BET N. 表面積は、サンプル1が291
ryf/g、サンプル2が305rd/gであった。こ
の2つのサンプルを再び蒸留水を用いてスラリーとし、
+IC7!を数滴加えてpl+を8.5に合わせた後、
濾過し、110℃で乾燥した。化学分析の結果、Si/
A 1比は変化しなかったが、K/A 7!比は、サン
プル1が0.98、サンプル2が1.0であった。
BET Nz 表面積は、それぞれ380イ/g、37
5rd/gに向上した。走査電子顕微鏡分析から、両8 方のサンプルとも、直径が0.1ミクロン以下の微結晶
が凝集した0、1〜1ミクロンの凝集体であった。
実施例13 KOH・]/2HzOL 8. 2 gと水22gの溶
液に、初めにAji!2(h : 3H2015,09
gを還流下で溶解し、得られた透明な液を室温に冷却し
、次にKSi+6ケイ酸カリウム(KZO12,5%、
5tOz26.3%)267.65gを混合して、化学
量論量の組成: 2.4KzO:A 1 toy: 8 SiO□: 1
3511.0を有する反応混合物を調製した。この混合
物を均質にした後、これに対して、水48gにA j!
 t (504) 3・17HzO32,1gを溶解し
た溶液を、攪拌しながら添加し、次に実施例12におい
て述べた部分的に結晶したバッチ(スラリーA)50g
を加えた。続いてゲルの全重量が500gになるように
水を加えた後、再びゲルを均質にし、500m1tのテ
フロンジャーに入れて密封した。
このジャーを100℃のエアーオーブンに入れ、9 ・ 一定期間ごとにサンプリングした。6.5日後に最
大の結晶化が行なわれた。X線回折分析の結果から、す
ぐれたゼオライトLと微量のフィリプサイトができてい
ることがわかった。生成物の化学組成は、1.05に、
o :八(l zfll+:5.6SiOz ”?:あ
った。走査電子顕微鏡分析から、試料は、0.1ミクロ
ン以下の結晶が凝集した0、3〜1ミクロンの凝集体で
あった。
以上のように、本発明は、最初に供給するカチオンとし
て、カリウムを用い、場合によってはナトリウムを用い
て、化学量論的な合成を伴うL型ゼオライトの製造方法
を提供するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 酸化物のモル比として表わしたときに、次の範
    囲の組成: 1.0〜1.1Mz0:A / zoz:5.0〜7 
    Si0.:l〜611□0(ここで、Mは、カリウム又
    は、カリウムとナトリウムとの混合物であって、ナトリ
    ウムの量がこの混合物の30モル%以下であるものを示
    す。) を有する結晶性で、カリウムを含有するゼオライトを製
    造するにあたり、次の工程: (a) 水、ケイ酸カリウム、アルミナ源、KOH。 KOJIとNa0Ilとの合計量を基準として約30モ
    ル%以下のNaOHとを含有し、酸化物のモル比として
    表わしたときに、次の範囲の組成:に20 :A l−
    zoa 1..0−〜−1.3Na2O:A12JI 
    t’ O〜1. 0Si0□:Aj、031 5〜12 ■20 :八7!、o、 80〜140を有する反応混
    合物を調製し、 (b) この反応混合物を実質的に均質化し、ゼオライ
    トの結晶が形成されるまで、約80〜260℃で、約1
    〜10日間保持する、工程を有することを特徴とする該
    ゼオライトの製造方法。 (2)反応混合物中にN a OI(が存在しない特許
    請求の範囲第(11項記載の製造方法。 (3)ゼオライトの結晶を収集する特許請求の範囲第(
    11項記載製造方法。 (4) (a)工程の後であって1、(b)工程の前に
    、反応混合物を十分混合して、実質的に均質にさせる特
    許請求の範囲第(11項記載の製造方法。 (5)アルミナ源が焼成カオリン又は焼成ハロイサイト
    である特許請求の範囲第(1)項記載の製造方法。 (6)アルミナ源がメタカオリンである特許請求の範囲
    第(1)項記載の製造方法。 (7)反応混合物を80〜100℃に保持する特許請求
    の範囲第(1)項記載の製造方法。 (81(b)工程の前に、シリカとアルミナの重量を基
    準として、0.1〜20%の量のL型ゼオライトの微結
    晶を反応混合物に添加する特許請求の範囲第(1)項記
    載の製造方法。 (91(b)工程の前に、反応混合物を、約10〜10
    0°Cで約6時間〜6日間保持する特許請求の範囲第(
    1)項記載の製造方法。 fil 酸化物のモル比として表わしたときに、次の範
    囲の組成: ■、0〜1.1KzO:A A’ 20375〜7Si
    Oz: 1〜61hOを有し、結晶性で、カリウムを含
    有するゼオライトを製造するにあたり、次の工程: (a)goH,水、ケイ酸カリウム及びメタカオリンを
    含有し、酸化物のモル比として表わしたときに次の範囲
    の組成: に20:ΔAzO+ 1.0〜3.0 SiO□:^e 203 5〜9 11□o :AffJs 110〜140を有する反応
    混合物を調製し、 (b) この反応混合物を十分混合して、実質的に均質
    な混合物とし、 (C) ゼオライトの結晶が形成するのに十分な時間、
    この反応混合物を80〜100℃で自然増の圧力下に保
    持する、 工程を有することを特徴とする該ゼオライトの製造方法
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