JPS61502119A - 置換アルミノシリケ−ト組成物及びその製造法 - Google Patents

置換アルミノシリケ−ト組成物及びその製造法

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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 置換アルミノシリケート組成物及びその製造法本発明は、新規なゼオライト組成 物、それらの製造法及びてれらを使用する方法に関する。より具体的に言えば、 本発明は、以下に開示するように、従来公知のゼオライトに形態的に関連するが 、しかし鉄及び(又は)チタンの骨格原子を含有し好ましくは構造内に極めて低 い欠陥部位含量を有することを特徴とするゼオライト組成物に関する。一般には 、製造法は、出発上オライドを制御した条件下にチタン及び(又は)鉄の7/I /オ四塩好ましくはアルミニウムと不溶性塩を形成しない7.A/オ四塩の水溶 液を接触させることを包含する。
発明の背景 天然産又は合成したま−のゼオライトアルミノシリケートの結晶構造は、醗素原 子の共有によって架橋されたA104−及びsio、四面体から構成される。ア ルミニウム原子を含有する各四面体のX気原子価は陽イオンとの結合によって平 衡されている。たいていの場合には、との陽イオンはNa 又はム の如さ金属 陽イオンであるが、しかしゼオライトの合成には第四級アンモニウムイオンの如 き有機種も使用され、そしである場合にはこれらは合成生成物のゼオライトに陽 イオンとして現われる。一般には、金属陽イオンは、少なくとも、■ 及びNH 4”を含めた他の陽イオンでかなりの程度まで置換可能である。多くの場合に、 有機陽イオン種は、あまりにも大き過ぎてゼオライトの細孔糸を通過することが できず、それ故にイオン交換技術によって直接置換させることができない。これ らの有機陽イオンは熱処理によって■ 又はNH4@イオンに還元させることが でき、そしてこの陽イオンは直接イオン交換することができる。H又はNH4+ 陽イオン形態のゼオライFの熱処理″はA104 四面体との通常の結合からの これらの陽イオンの実質的な離脱をもたらし、これによってイオライト構造に電 気原子価の不均衡を生じ、そしてとれには電気原子価を元どおりにするために構 造の再配置が伴わなければならない。
通常、ム104′″四面体が全骨格四面体の約40%以上を占めるときには、必 要な構造再配置を収容することができず、その結晶構造が崩壊する。けい酸質の 多いゼオライトでは、構造一体性が実質上維持されるが、しかし得られた“脱陽 イオンされた1形態はその完全に脱陽イオンされた前駆体物質とはある種のかな り異なる特性を有する。
ゼオライト特に非金属陽イオン形態又は脱陽イオン形態のゼオライトにおけるア ルミニウムの相゛対的不安定性は斯界において十分にg*されている。例えば、 1972年2月3日付けで発行されたビー・イー・ピッカート氏の米国特許第1 640,481号には、部分的に陽イオンが不足した形態のゼオライトを脱ヒド ロキシルし次いでそれに了セチルアセトン又はその金属誘導体を接触させてアル ミニウム原子をキレート化し且つ可溶化することを包含するゼオライトからの骨 格アルミニウムの抽出法が開示されている。いくつかの点において前記ピッカー F法と類似する方法においてゼオライト骨格からアルミニウムを抽出するための 抽出剤としてエチレンジアミン四酢酸がとれまで提案さ゛れている。また、加水 分解によって骨格アルミニウムを除去するに当り、外部源からの又はゼオライト それ自体の脱ヒドロキシルから誘導された水蒸気の環境中においてゼオライトY の如きゼオライトの■ 又はNH4@イオン形態のものを焼成することが有効で あることも知られている。これらの現象の証拠は、1970年4月14日付けで 発行されたビー・イー・エバジー・ジュニア氏姓の米国特許第3.504400 号、1970年2月3日付けで発行されたジー・ティー・ケール氏姓の米国特許 第4494519号及び1970年5月19日付は発行のジー・ティー・テール 氏の米国特許第451&108号に示されている。使用した激しい熱水処理後に 生成物である組成物の結晶構造が保持されるような場合には、赤外分析は、約3 740,5640及び3550cm の領域において伸縮振動数を示す実質的な ヒドロキシル基の存在を示した。これに関して、米国特許第5.5044 CI  0号の赤外分析データが特に有益である。これらのヒドロキシル基の形成の機 構についての説明は、米国特許第449&519号においてケール氏姓によって 提供されている。この米国特許において、特許権者は、次の式に従って、水素型 ゼオライトの格子骨格中のアルミニウム原子が水と反応して格子からのアルミニ ウムの除去をもたらすことができると述べている。
その元の格子位置から除去されたアルミニウムは、ケー氏外外によれば、下記の 式によって陽イオン性水素と更に反応してアルミニウム含有即ちヒドロキシアル ミニウム陽イオンを生成することができる。
ソーダライトのかごの内部でこれらのヒドロキシアルミニウム陽イオンの安定な りラスターを形成するのに十分な骨格アルミニウムの加水分解によってNH4Y の安定化を行ない、これによって骨格けい素原子のうちのいくらかの移行によっ て骨格それ自体をアニーリングすると共にゼ第2イト構造を保持することが提案 された。
1971年7月20日付は発行のシー・エイチ・エリオツド氏の米国特許第3. 594331号には、水性媒体中の弗化物イオンは、特にp)Iが約7よりも低 い条件下では、七オライド格子から骨格アルミニウムを抽出するのに極めて有効 であり、そして実際に弗化物濃度がゼオライトIQOOO2当り活性弗化物的1 5gを越えると、骨格けい素原子及び骨格アルミニウム原子に対する直接攻撃に よる結晶格子の崩壊が生じる可能性があると述べられている。また、と−には、 ゼオライト(無水)10.000g当り有効弗化物2〜22gを使用するこの形 式の弗化物処理(弗素は弗化けい酸アルミニウムによって提供される)も記載さ れている。この処理は、ゼオライトの熱安定性を向上させる目的で実施される。
特許権者は、弗化物はある態様で構造中のアルカリ金属酸化物に結合した状態に なり、とれによって、結晶構造の崩壊をもたらす基本構造Nanoの溶融作用が 減少されると理論づけている。この特許請求の範囲内でのか\る処理は、ゼオラ イト生成物の全けい素含量又はゼオライトの単位格子のけい素含量のどちらに対 しても全く影響を及ぼさない。
安定性は少なくとも一部分ゼオライド骨格のム1.0゜含量の函数であることが 全く明らかであるので、骨格アルミニウムの抽出に付随する構造上の変化を同級 しながら低い割合の人1203を有するゼオライトを得るととは有益であると思 われる。しかしながら、この点におけるかなりの努力にもか−わらず、きわめて さ\やかな成功度が達成されたに過ぎず、そしてこれはいくらかの特定種にだけ 適合した!けであった。
ゼオライト中のS l(h /Altos比を増大するだめの方法は、1981 年10月28日付けで出願された目下出願中の米国特許項第315.85S号に 開示されている。
こ〜に開示される方法は、弗化けい酸塩を無水基準でゼオライトアルオフシリケ ート100フ当り少なくとも(LO075モルの量で用いて少なくとも3のs  s ox /ノシリケートの結晶格子中にけい素原子をStO,四面体として挿 入するととを包含し、そして前記弗化けい酸塩が3〜約7の範囲内のpH値を有 する水溶液の形態にありしかもゼオライドアルミノシリケートと出発ゼオライト アルミノシリケートの結晶化度の少なくとも60%を保存するのに十分なだけ遅 い速度で接触されることからなる。
チタン含有モレキュ2シープ組成物の製造に際し遭遇する困難は、′チタン含有 ゼ第2イト及びそれらの製造法並びに該ゼオライトの使用1と題するヨー四ツバ 特許項第82109451.3号(1983年4月27日に公報された公告第7 4522号)がチタン含有モレキュラシープ組成物を実際に製造することができ なかったととによって更に例示される。出願人は六面体構造を有するチタノアル ミノシリケートの製造を特許請求しているけれども、各実施例の生成物の分析か ら、チタンは骨格四面体酸化物の形態では存在しなかったことが明らかである。
ヨー冒フパ特許項第82109451.5号の各実施例の生成物については、以 下の比較例において詳細に説明することにする。
図面の説明 第1図は、本組成物に関するパラメーターがモル分率として示されている三成分 組成図である。
第2図及び第3図は、以下で説明するように、それぞれZSM−5及びLZ−2 41のsEM(走査電子顕微鏡写真)である・ 第4図及び第5図は、以下で説明するように、それぞれZSM−5及びLZ−2 41に−)tr%てのEDAXCX線エネルギー分散分析)である。
第6図は、以下で説明するように、ヨーロッパ特許項第82109451.3に 従って製造した生成物の走査電子顕微鏡写真である。
TIO冨及び(又は)?@01、Al0I及び°Sin!四面体酸化物単位の三 次元ミクロ孔性結晶質骨格構造を有するモレキュラシーブ及びそれらの製造法が 特許請求されている。これらの新規なモレキュラシープは、無水基準で(Σ1ム l工siア)02 〔こ−で“Σ1は少なくともチタン及び(又は)鉄であり、そして“W″、′X ゛及び“y゛は骨格四面体酸化物単位としてそれぞれ存在する“Σ1、アルミニ ウム及びけい素のモル分率のうちの1つを表わす〕の単位実験式を有する。前記 のモル分率は、第1図において魔人、B及びcifi”マ”、’X”″及びay ′について次の値を有するとζろの点ム、B及びCによって規定される組成領域 内に入るようなものである。
そ身分率 1 14? (LOl (L5Q B CLol r:L49 α50 Cα 01 α 01 α 98 発明の詳細な説明 本発明は、新規なモレキ二うシープ組成物及びそれらの製造法に関する。本発明 のモレキュラシープは、無水基準で (ΣvA1xsiy)(h (1) (と−で # XI Bはチタン及び(又は)鉄のうちの少なくとも1種であり 、そして“W″″、′x″″及び41 、1″は四面体酸化物として存在する“ Σ1、アルミニウム及びけい素のモル分率をそれぞれ表わす〕の単位実験式を有 する“Σ02′″、AIO,及び5102四面体単位の三次元ミクロ孔性結晶骨 格構造を有する。前記のモル分率は、′マ1、′x1及びg 、 mについて次 の値を有するところの点A1B及びCによって規定される組成領域内に入るよう なものである。
モル分率 ム (L49 (LOl (L50 B α01 (L4? α5Q C101α01 α98 本明細書における用語「単位実験式」は、その通常の意味に従って、そレキエラ シープ内で1Σ0.”、AIO。
及びsio、四面体単位を形成するチタン及び(又は)鉄、アルミニウム及びけ い素の相対モル数を与える最とも簡単な式を表わすのに用いられる。単位実験式 は、上記式(1)に示される如きチタン及び(又は)鉄、アルミニウム及びけい 素によって与えられ、そして製造の結果として又は上記四面体単位を含有しない バルク組成物中における他の不純物若しくは物質の存在の結果として存在する可 能性がある他の化合物、陽イオン又は陰イオンを包含しない。
本性は、一般には、約3以上の810.7ム1!O,モル比を有するゼオライト から骨格アルミニウムを除去し、それ故にチタン及び鉄よりなる群から選定され る1種以上の元素を置換する方法からなる。得られる倚レキz ’) 9−ブは 、チタン及び(又は)鉄を含有し、そして初期ゼオライトの結晶構造に類似した ものを有する。
本発明の方法は、少なくとも約3Aの孔径を有し且つ少なくとも5の810g/ ム1!03モル比を有する結晶質ゼオライFにチタン及び(又は)鉄のフルオロ 塩を有効量て好ましくはゼオライト出発材料10(l当り少なくともa001モ ルの量で接触させることを含み、そして前記フルオロ塩は、水性溶液又はスラリ ーの形態にあり且つゼオ′ライトとゆるやかな速度で(任意に緩衝剤の存在下で )少しずつ又は連続的のどちらかで接触され、とれによってゼオライトの骨格ア ルミニウム原子は除去されてチタン及び(又は)鉄原子によって置換されること からなる。本性は、出発ゼオライトの結晶構造の少なくとも60%好ましくは少 なくとも80%更に好ましくは少なくとも90%が保持され且つ欠陥構造ファク ター(以下に定義)がtZS以下程好ましくはLIL10以下程増大されるよう にして実施されるのが望ましい。
本発明の実施に対して好適な結晶質ゼオライト出発物質は、水、チタン及び(又 は)鉄フルオ四塩及び反応生成物が内部空洞系を通過するのを許容するのに十分 なだけ大きい細孔を有する周知の天然産又は合成ゼオライト種のどれであっても よい。とれらの物質は、酸化物のモル比によって、 M2/rnO: A 1 *Os : z S i (h :γH,0(こ\で 、′M1は原子価“!1″を有する陽イオンであり、′x1は少なくとも約3の 値であり、そして11″″は水和度及び特定ゼオライトが吸収水を保持する能力 に依存して0〜約9の値を有する)として表わすことができる。別法として、天 然産又は合成ゼオライト出発材料の骨格組成は、骨格四面体TO=のモル分率に よって、(ムl、811))Os (2) (こ−で、′a′″はアルミニウム原子によって占められる骨格四面体部位の分 率であり、そしてgb&はけい素原子によって占められる骨格四面体部位の分率 である)として表わすことができる。出発材料の骨格がけい素及びアルミニウム 以外の原子を含有するならば、これらの物質は、出発材料の骨格に対するそれら の占有分率によってそれらの# T 02%式で同様に表わすこともできる。
カッコ内で下側に記した文字の全部の代数学的合計はイに等しい。上記の例では 、a−1−b=1である。
本性において用いることができる結晶質アルミノンリケートゼオライトモレキュ ラシーブの代表的なものとしては、エリオナイト、モルデナイト、クリノプチロ ライト、ゼオライトY1ゼオライトL1ゼオライトLZ−105、ゼオライトΩ 、ゼオライトβ、ゼオライトTM人オフレタイト、ゼオライトZSM−5、ゼオ ライトZSM−54及びゼオライ)ZSM−35が挙げられるが、しかしこれら のものに限定されるものではない。天然産及び合成の両方のゼオライトモレキエ ラシープを用いることができる。ゼオライトTは米国特許第411,007号、 ゼオライトLは同第4216.789号、ゼオライト!、Z−105は同第4. 257.885号、ゼ:tライト(Ni同第4,241,056号、ゼオライト βは同第430 a、069号、ゼオライトZSM−5は同第1702.886 号、ゼオラ4トZ 8M−54は同@4.QB6.186号、そしてセ、t ラ イトZ8M−55は同j13.992.466号ニソれぞれ開示されている。
以下でより詳細に説明する理由によって、出発ゼオライトは、もし本性を極めて 遅い速度で実施しようとするとき以外は、結晶構造の崩壊なしに少なくとも僅か な程度までの骨格アルミニウム原子の初期損失に耐えることができるべきである 。一般には、アルミニウム抽出に耐え且つ高い結晶度レベルを維持する能力は、 ゼオライトの初期SiO,/ム!203七ル比に正比例する。従って、上記式に おける“X′″の値は少なくとも約3であるのが好ましい。また、出発材料中に 天然産又は合成したま\のゼオライトのAlO4四面体が少なくとも約50%好 ましくは少なくとも95%存在するのが好ましい。最とも有益には、出発ゼオラ イトは、その初期AlO4四面体をできるだけ多く含有し、即ち、それらの初期 骨格部位からアルミニウム原子を広範囲にわたって除去するか又は醗素との4現 記位の通常の条件からそれらを変えるようないかなる後形成処理を少しも受けて いないものである。
出発ゼオライトの陽イオン占有率は骨格°アルミニウムに対するチタン及び(又 は)鉄の置換に関する限り臨界的な因子ではないが、しかし置換機構はゼオライ ト陽イオンのうちの少なくともいくらかの塩の現場形成を包含する場合があるの で、これらの塩はモレキュラシープ生成物からのそれらの除去を容易にするため にかなりの程度まで水溶性であるのが有益である。これに関してアルミニウム陽 イオンが最とも可溶性の塩を形成することが判明しており、従って、ゼオライト 陽イオンの少なくとも50%最とも好ましくは85%以上がアンモニウム又はヒ ドロニウム陽イオンであるのが好ましい。ゼオライト中に存在する最とも普通の 陽イオンのうちの2aliであるナトリウム及びカリウムはそれぞれNa3AI Fg及びに8ムIF−を形成することが判明しているが、これらの両方とも熱水 又は冷水のどちらにおいてもごく僅かだけ可溶性であるに過ぎない。これらの化 合物がゼオライトの構造空洞内に沈殿物として形成されると、それらは水洗によ って除去するのが極めて困難である。その上、それらの除去は、もし毎レキエラ シープ生成物の熱安定性を望む場合に重要である。と云うのは、実質的量の弗化 物は500℃程の低い温度において結晶画境を引き起こす可能性があるからであ る。
上記方法の生成物の記載を簡単にする目的で、先に定義した如くゼオライト出発 材料及び本性の生成物の骨格組成は骨格四面体即ち′TO!1の−T:/I/分 率によって表わされる。出発ゼオライトは、 (AI、81.口、)08 (こ−で、′aSは骨格中のアルミニウム四面体のモル分率であり、′b′″は 骨格中のけい素四面体のモル分率であり、101は骨格中の欠陥部位を表わし、 そしてaz″はゼオライト骨格中の欠陥部位のモル分率である)として表わすこ とができる。多くの場合に、出発ゼオライトの1z′″値はゼロであり、そして 欠陥部位は表現から単に省かれている。数値上、6値の合計はa + b +  3=1である。
骨格四面体(Tot)のモル分率によって表わした本性の毎レキエラシープ生成 物は、式 %式% (こ−で、1N′は処理間に骨格から除去されたアルミニウム四面体のモル分率 と定義され、′a′は出発ゼオライトの骨格中に存在するアルミニウム四面体の モル分率であり IIl bBは出発ゼオライトの骨格中に存在するけい素四面 体のモル分率であり、“S′は骨格中の欠陥部位のモル分率であり、ギリシャ文 字のシグマである“Σ1はチタン及び鉄のうちの少くとも1種を表わし、そして #C″は本性のフルオロ塩処理から生じるチタン及び(又は)鉄N面体のモル分 率である)を有する。理論上、けい素含量の変化は全くないはずであり、それ故 に161は(N−Δz)(こ−で、“Δ工1は処理から生じるゼオライト骨格中 の欠陥部位のモル分率の正味の変化であり、Δ+c=z(生成物ゼオライト)− 2(出発ゼオライト))に等しいはずである。任意の所定ゼオライトに関する用 語“欠陥構造ファクター1は、その特定ゼオライトの1z′値に等しい。出発ゼ オライトと生成物ゼオライトとの間の欠陥構造7アクターにおける正味変化は“ Δ I″に等しい。数値上、6値の合計は(a −N )+b+e+s=1 及 び(a−N)+b+(N−Δz)+s=+x1である。
本性によって製造されたチタン及び鉄含有篭しキエラシープ1組成物は、出発ゼ オライトから骨格アルミニウムが除去されそれ故にチタン及び(又は)鉄によっ て置換されたものである。本性は、一般には、少なくとも約3比を有する結晶質 ゼオライトに、好ましくは水性及び(又は)アルコールの溶液又はスラリーの形 態にあるチタン及び(又は)鉄のフルオロ塩を有効量で好ましくはゼオライト出 発材料100g当りフルオ四塩少なくとも(1001モルの量で、pH値が一般 には1よりも大きくそして好ましくはSよりも大きくそして最とも好ましくは約 3〜約7の範囲内にあるような有効pHにおいて接触させるととを包含する。フ ルオは塩溶液又はスラリーはゼオライトとゆるやかな速度で少しずつ又は連続的 に接触され、これによってゼオライトの骨格アルミニウム原子がフルオロ塩から のチタン及び(又は)鉄原子によって除去されて置換される。フルオロ塩は好ま しくは水溶液又はスラリーとして提供されるが、しかしアルツー〃及び他の有機 溶剤を用いた溶液又はスラリーも用いるヒとができると考えられる。
本性は、一般的に言えば、 (&) 有効なプロセス条件においてゼオライトにチタン及び(又は)鉄のフル オロ塩を有効量で接触させ、そして 伽) 反応混合物からチタン及び(又は)鉄含有毎レキエラシープ生成物を分離 すること、 を包含する。
フルオロ塩は、溶液又はスラリー(好ましくは水性)の形態にあり、そして出発 ゼオライトの結晶構造の好ましくは少なくとも80≦より好ましくは少なくとも 9゜嘩を保持する割合において骨格アルミニウム原子の一部分がチタン及び(又 は)鉄原子によって除去されて置換されるような有効割合でゼオライトと少しず つ又は連続的に接触される〇 以下でより詳細に説明する理由のために、出発ゼオライトは、もし本性を極めて 遅いペースで実施しようとするとき以外は又は本性を以下で説明するように緩衝 しようとするとき以外は、少なくとも僅かな程度までの骨格アルミニウム原子の 初期損失に耐えるととができるべきである。従って、初期ゼオライトY出発材料 中の810゜/ム1g0f比は好ましくは少なくとも約&Oである。出発ゼオラ イト中に天然産又は合成したま\の合成ゼオライトのム104″″四面体が少な くとも約50%好ましくは少なくとも95%の存在すること、即ち、出発ゼオラ イトはそれらの元の骨格部位からアルオニウム原子を広範囲にわたって除去する か又は酸素との4現記位の通常の状態からそれらを変えるようないかなる後形成 処理を少しも受けていないことが好ましい・。
アルミニウム抽出剤として、また抽出されたアルミニウムの代わりにゼオライト 構造中に挿入されるチタン及び(又は)鉄の源として用いられるフルオロ塩は、 一般式 %式% (こ覧で、12′はチタン及び(又は)鉄であり、そして“ム1は原子価“bl を有する金属又は非命sl!llイオンである)を有するフルオロ塩のどれであ ってもよい。
1ム1によって表わされる急イオンとしては、アルキルアンモニウム、NH4” 、■1、Mg+、Ll+、N a ”、K+、B−1Cd”、Ctl+、CI! ”、Cm”、Cm”、h誂、C9替、Pb替、Mn廿、Rb+、Ag+、Sr” 、TI+及びzm+が挙げられる。
フルオロ塩のアンモニウム陽イオン形態のものが一般に好ましい。何故ならば、 それは水中に可溶性であり、まだアンモニウム陽イオンはゼオライトとの反応時 に水溶性の副生物塩即ち (NIH4)lムIF@及び(又は) (Nl!a)*AIF酪を形成するから である。
チタン及び(又は)鉄のフルオロ塩及び出発ゼオライトが接触される態様並びに ゼオライト骨格中のアルミニウムをチタン及び(又は)鉄で置換する全プ四セス は、アルミニウム抽出工程がもし制御しなければ極めて迅速に進行する傾向を有 しそしてチタン及び(又は)鉄の挿入が一般には比較的遅いところの二段階プ田 セスになるものと考えられる。もしチタン及び(又は)鉄を置換せずに脱アルミ ニウムがあまりに広範囲になると、結晶構造は、重大に劣化した状態になりそし て最終的には破壊する。いかなる特定の理論によっても拘束されることを望まな いけれども、弗化物イオンは、次の式に従って骨格アルミニウムの抽出剤どして 作用するようである@それ故に、初期の脱アルミニウム工程を抑制しそしてチタ ン及び(又は)鉄の挿入工程を促進させて所望のモレキ二うシープ生成物を得る ことが重要である。各種ゼオライFは、骨格へのチタン及び(又は)鉄の置換を 行わずに骨格アルミニウムの抽出を行なう結果として劣化に対して様々な度合の 抵抗性を有することが判明した。一般に、アルキニウム抽出速度は、ゼオライト と接触するフルオロ塩溶液のpHが約1よりも増大するにつれて(従って、pH は好ましくは3〜7の範囲内である)、また反応系中のチタン及び(又は)鉄の フルオロ塩の濃度が低下するにつれて低下する@また、反応温度の上昇は、チタ ン及び(又は)鉄の置換速度を高める傾向がある。反応系を緩衝し又は特定のフ ルオロ壌濃度を選択してpHを制御することが必要又は望ましいかどうかは、通 常の観察及び評価によって各ゼオライ)種について容易に決定される。反応系を 有益下に緩衝できるかどうかの問題は、特定の出発ゼオライトの選択に大いに左 右される。と云うのは、ゼオライFは酸及び塩基媒体に対して種々の許容度を有 するからである。例えば、いくらかのゼオライトは、結晶構造の崩壊なしに極め て低いpH条件及び高い脱アルミニウムレベルに耐えることができる。反応混合 物を特定のpH範囲内に緩衝するのが有益であるときには、反応混合物は、斯界 においてこれまで一般に用いられる如き態様で緩衝することができる@反応混合 物のpHを緩衝するには、一般には、酢酸アンモニウムの如き緩衝塩の使用又は 過剰の酸若しくは塩基例えば粘土若しくはアルミナと反応する不活性固体の使用 を用いることができる。
理論的には、用いる水溶液又はスラリー中でのチタン及び(又は)鉄のフルオロ 塩の濃度には下限がないが、但し、もちろん、溶液又はスラリーの有効pH(’ 有効pH”は、有効なプロセス条件下に反応系中に単量体形態のチタンが存在す るようなpHである)は、有効量、即ち、プロセスに対して十分な弗化物及び十 分な量のチタン及び(又は)鉄並びに最終モレキエラシープ生成物に所望量のチ タン及び(又は)鉄を提供するような量のフルオロ塩との意図する反応とは別に 特定のゼオライト構造に対する不当な破壊的酸攻撃を回避するのに十分なだけ高 いものとする。一般に、フルオロ塩のゆるやかな添加速度がチタン及び(又は) 鉄の挿入に対して適切な時間を提供する。と云うのは、過度のアルミニウム抽出 の前に抽出アルミニウムに対する骨格置換が生じその結果として結晶構造の崩壊 が起こるからである。しかしながら、実際の工業上の考慮事項によって、反応は できるだけ迅速に進行することが要求される場合があり、従って、反応温度及び 試薬濃度の条件は、各ゼオライト出発材料に関してまた工業的操作に関して必ず 最適化される。
一般的に言って、ゼオライトがより高度にけい酸質になる程、許容できる反応温 度は高くなり且つ本性において用いることができるpIl[条件は低くなる。一 般には、好ましい有効反応温度は約10〜約99℃好ましくは約20〜95℃の 範囲内であるが、しかしある場合には、いくらかのゼオライト出発物質と共にま た水溶液又はスラリー以外の形態のフルオは塩と共に125℃又はそれ以上及び θ℃程の低い温度を用いることができると考えられる。約3よりも低いpH値で は多くのゼオライトの結晶崩壊が不当に苛酷になることが判明し、とれに対して 、7よりも高いpH値ではこれらのPHにおけるチタン及び鉄の溶解度の結果と して、またある種の重合反応の結果としてチタン及び(又は)鉄の挿入が実用上 の面から遅くなる可能性がある。もちろん、用いる水溶液中のフルオロ塩の最高 濃度は、温度及びpH因子に、またゼオライトと溶液との間の接触時間並びにゼ オライト及びフルオロ塩の相対割合に相関する。溶液1L当り約10 モルから 溶液の飽和までの7yオロ塩濃度を有する溶液を用いることができるが、しかし 溶液1を当り約(L5−約tO−Tニルの範囲内の濃度を用いるのが好ましい。
加えて、先に記載したように、チタン及び(又は)鉄のフルオロ塩のスラリーを 用いるととができる。上記の濃度値は、真の溶液に関するものであって、塩の水 性溶液又はスラリー中における全7/&/オは塩にあてはめるつもりはない。極 めて僅かに可溶性のフルオロ塩さえも水中にスラリー化させて試薬として使用す るととができ、そしてゼオライトとの反応時に消費される溶解した分子種を置き 換えるのに未溶解固形物が容易に利用可能である。
先に述べたように、処理しようとする特定のゼオライトに対して用いられる溶解 フルオロ塩の量は、個々のゼオライトの物理的及び化学的特性並びに他の有効な プロセス条件にある程度まで依存する。しかしながら、添加しようとする7/& /オロ塩の量の最低値は、ゼオライトから除去しようとするアルミニウムの最低 モル分率に少なくとも等しいのが好ましい。
本明細書においてゼオライト出発材料の割合又はゼオライト生成物の吸着特性等 を特定するに当っては、特に記していない限り、ゼオライトの1無水状態1が意 図される。また、本明a優において用語“無水状態1は、物理的吸着及び化学的 吸着の両方の水を実質上台まない物質を表わすのに用いられる。一般には、ゼオ ライトを乾燥空気中において約450’Cで約4時間加熱することによって無水 状態でゼオライトを製造することができる。
上記の説明から、有効なプロセス条件について言えば、プロセスを通じてゼオラ イト結晶構造の一体性を実質上維持するのが望ましいこと、及びチタン及び(又 は)鉄原子を格子中に挿入させた外に、ゼオライトがその元の結晶化度を少なく とも60%好ましくは少なくとも80%更に好ましくは少なくとも90%保持す ることが明らかである。出発物質の結晶化度に対する生成物の結晶化度を絆価す るだめの都合のよい技術は、それらの各々のX線粉末回折図形のd−距離の相対 強度を比較するととである。任意単位によって表わしたバックグラウンドの上方 の出発材料のピーク高さの総和が基準として使用され、そして生成物の対応する ピークと比較される。例えば、モレキエラシーブ生成物のピーク高さの数字上の 総和が出発ゼオライトのピーク高さの総和値の85≦であるときには、結晶化度 の85%が保持されたととになる。
実際に、この目的に対しては例えば6つの最とも強いd−距離のうちの5つの如 くd−距離ピークの一部分だけを使用するのが通例である。ゼオライトYでは、 これらのd−距離は、ミラー指数351.440,553.642及び555に 相当する。ゼオライを生成物によって保持される結晶化度の他の指数は、表面積 の保持度及び吸着容量の保持度である。表面積は、吸着質として窒素を使用して 周知のブルナウアー・エメット・テーラ−1938年)。吸着容量を測定するに 当っては、−183℃及び100トルにおいての酸素に対する容量が好ましい。
現時点でのすべての入手可能な証拠物件によれば、本発明の上記方法は、欠陥構 造を本質上有さずしかも二次的な合成プロセスによってチタン及び(又は)鉄が 骨格中に挿入されたゼオライトを製造することができるという点でユニークであ ることが示される〇未処理部ち天然産又は合成したま−のゼオライトでは、元の 四面体構造は、通常、次の如く表わされる。
エチレン−ジアミン四酢酸(H4EDTム)の如き錯化剤での処理後(こ−で、 化学量論的反応が起こり、これによって骨格アルミニウム原子がナトリウムの如 き結合陽イ、t y トー緒ニNaA I F8DTAトL、、 テrik*  ’jEれル)、四面体アルミニウムは、次の如く、とド四キシル“ネスト(ne st)”″を形成する4つのプ四トンによって置換されると仮定される。
■ i アルミニウムが欠乏したゼオライトの赤外スペクトルは、約5750 as−1 テ始’Eツr約3000 ex−1マr伸ヒル広く区別のつかない吸収バンドを 示す。この吸収バンド又は囲いの大きさは、ゼオライトのアルミニウム欠乏度の 増大と共に大きくなる。吸収バンドが極めて広く且つ特定の吸収振動数がないと いう理由は、骨格中の空の部位にあるとド党キシル基が互いに相互作用(水素結 合)するような態様で配位しているととである。また、吸着された水分子のヒド ロキシル基も、水素結合されそして“ネスト1ヒドロキシルと同様の広い吸収バ ンドを生成する。また、興味ある範囲内で特定の固有吸収振動数を示すある種の 他のゼオライトヒドロキシル基が存在するならば、それらは、これらの領域にお いて1ネスト1ヒドロキシル基に基づくバンド上に重ねられた赤外吸収バンドの 原因となる。これらの特定のヒドロキシルは、ゼオライト中に存在するアンモニ ウム陽イオン又は有機陽イオンの分解によって形成される。
しかしながら、干渉するヒドロキシル基の存在を回避しかくして“ネスト1ヒド ロキシルのみに基因する吸収す観察することができるように、ゼオライトに赤外 分析を施こす前にそれらを処理することが可能である。吸着水に属するヒドロキ シルは、水和ゼオライト試料に約200℃の中程度の温度において約1時間減圧 活性化を施こすビとによって回避される。この処理は、@着水の脱着及び実質上 完全な除去を可能にする・吸着水の完全除去は、水分子の変角振動数である約1 640 cm−”での赤外吸収バンドがスペクトルから消えたときを観察するこ とによって確めることができる。
分解性アンモニウム陽イオンは、イオン交換によって少なくとも大部分除去する ことができ、そして好ましくはゼオライトのアンモニウム形態のものにNaC1 水溶液による温和なイオン交換処理を施すととによって金属陽イオンで置換する ことができる。これによって、アン屯ニウム陽イオンの熱分解によって生じる0 H1fi収バンドが回避される。従って、そのようにして処理されたゼオライト に関する5745eys 〜約300051−”ノ範凹ニわたる吸収バンドは欠 陥構造と関連するヒドロキシル基にほとんど完全に基因し、そしてこのバンドの 絶対吸光度はアルミニウムの欠乏度の尺度になり得る。
しかしながら、たとえ温和であっても必ず徹底的でなければならないイオン交換 処理は、かなりの時間を必要とすることが分かった。また、吸着水を除去するだ めのイオン交換と減圧焼成との組み合わせは、5745tx−”−5OOOw  範囲で吸収を示すことができる欠陥ヒト嚢キシ〃以外のあらゆる可能性のあるヒ ト關キクルを除去しない。例えば、5745w でのや−鮮細なパ′ンドは、ゼ オライト結晶の端部格子位置にある5t−oII基に、また物理的吸着水が除去 された無定形(非ゼオライト性)クリ力によるものとされた。この理由のために 、不発明のゼオライト生成物中における欠陥構造の度合を測定するには幾分異な る基準を使用することを勧める。
物理的吸着水によって与えられる水素結合とドロΦシル基の不在下では、骨格の 空所又は欠陥部位に関連するヒトマキタル基以外のヒドロキシル基に基因する吸 収によって最とも影響されない吸収振動数は3710ts国−1にある。かくし て、本発明のゼオライト生成物中に残存する欠陥部位の相対数は、先ずゼオライ トからすべての吸着水を除去し、SS71Qcs の振動数におけるその赤外ス ペクトルの絶対吸光度の値を測定し、そしてこの値を既知量の欠陥構造を有する ゼオライトのスペクトルから得られた対応する値と比較することによって測定す ることができる。以下に記載の各実施例でIl造した生成物中の欠wk構造の量 を測定するのに、以下に記載の特定の操作が任意に選定して使用された。この操 作から得られたデータを利用すると、簡単な数字上の計算を使用して単一で再現 性のある値(以下、′欠陥WII造ファクター1と称しそして記号′4゛によっ て表わす)を得ることが可能である。この値は、本発明の新規なゼオライト組成 物をそれらのチタン及び(又は)鉄不含対応物と比較区別するのに用いることが できる。
既知量の欠陥構造を有する標準物は、米国特許第4442.795号に記載され る知きケール氏の標準操作によって生成物試料と同じ種類の結晶質ゼオライトを エチレンジアミン四酢酸で処理することによって製造するととができる。標準物 をv4@するためには、出発ゼオライトは十分に結晶化され、実質上純粋で且つ 欠陥構造を含まないととが重要である。これらの特性のうちの初めの2つは通常 のX線分析によって容易に測定され、そして三番目のものは以下の(B)部分に 記載した操作を使用して赤外分析によって測定される。また、アルミニウム抽出 の生成物も、十分に結晶化されそして実質上不純物を含むべきでない。標準試料 のアルミニウム欠乏量即ち四面体欠陥構造のモル分率は、通常の化学分析操作に よって確めることができる。所定の場合において標準試料を調製するのに用いら れる出発ゼオライトのSin、7人1203モル比はそれ程厳密なものではない が、しかし本発明の方法の実態において出発材料として使用されると同じゼオラ イト種のS i Ox/A l z03モル比の約10%以内であるのが好まし い。
分析しようとする水和ゼオライト50m9をKBrダイにおいてto o o  tbの圧力下にプレスして13錦直径の自己保形性ウニ7アーを作る。次いで、 このウェファ−をI X 10 tlLmHgよりも大きくない圧力において2 00℃で1時間加熱してゼオライトからすべての測定可能な微量の物理的吸着水 を除去する。ゼオライトのこの状態は、1640ts におけ2赤外吸収バンド の完全不在によって証明される。しかる後、吸着性物質特に水蒸気と接触させず に、4譚 分解能におけるインター7エロメーター系で少なくとも3745〜5 000aw の振動数範囲にわたってウェファ−の赤外スペクトルを得る。異な る装置による分析の不一致を回避するために同じインター7エロメーター系を用 いて生成物試料及び標準試料の両方を分析する。透過方式の操作で通常得られる スペクトルを数学的に変換して波長対吸光度としてプロット欠陥構造ファクター (z)は、所定のデータを次の式に代入することによって計算される。
ムム(s t d) 上記式において、AA(pm)は3710tx において生成物試料の概算バッ クグラウンドの上方で測定される赤外絶対吸光度であり、AA(atd)は37 10tsm において標準物のバックグラウンドの上方で測定される絶対吸光度 であり、そして標準物中の欠陥のモル分率は上記の(4)部分に従って測定され る。
欠陥WI造ファクター翼を一旦知ると、生成物試料の湿式化学分析から、処理の 結果としてゼオライト中のアルミニウムがチタン及び(又は)鉄で置換されたか どうかをSiO,、AI、O,、チタン及び(又は)鉄及びM!/nOとしての 陽イオン含量についてまたチタン及び(又は)鉄の置換効率について測定するこ とが可能である。
本明細書中に記載されそして後記の特許請求の範囲で引き合いに出す本質的なX 線粉末回折図形は、(1) 標準X線粉末回折技術か、又は(2) 銅に−a照 射を使用しそしてシーメンスに一805型X線源を備えたシーメンズD−500 X線粉末回折装置(米国ニューシャーシー州チェリー・ヒル所在のシーメンス・ コーポレーシ目ンから入手可能)を適当なコンピューターインターフェースと共 に用いるコンピューターベース技術のどちらかを使用して得られる。標準X線技 術を用いるときには、照射源は50にマ及び40mmで操作される高強度銅ター ゲツトX線管である。X線スペクト算メーターシンチレーションカウンター、パ ルスへイトアナライザー及びストリップチャートレコーダーによって、銅にα照 射及びグラファイトモノクロメータ−からの回折図形を適当に記録する。2秒の 時間恒数を用いて、偏平な圧縮粉末試料を2゜(26)/分で走査する。2θ( こ\で、2θはストリップチャートで観測される如きブラック角である)として 表わされる回折ピークの位置から面間距11i (d)を得る。パックグラウン ドを差し引いた後、回折ピークの高さから強度を測定する。
各ゼオライト生成物中の陽イオン当量即ちM2/nO/ム1.0.モル比を測定 するに当っては、“M″′が水素以外の一価陽イオンである形態のゼオライトに ついて通常の化学分析を行なうのが有益である。これは、各人104″″四面体 に開運する正味の陰電荷を平衡するのに陽イオンの全原子価が使用されているか どうか又はOH″″若しくは+ H,Oイオンとの結合に陽イオンの正原子価のいくらかが使用されているかどう かについて二価又は多価金属ゼオライト陽イオンの場合に起こり得る不確実さを 回避する。
次の実施例は、本発明を例示するために提供するものであって、本発明を限定す るものではない。
(1) 酢酸アンモニウムの45モル水溶液100−中に、4五5ミリモルのア ルミニウムをムt、o3として含有するアンモニウム交換ゼオライトY10gを 75℃の温度においてスラリー化した。(NH4) *T I Fgの限定され た溶解度の故に、そのフルオロ塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた(NH a) z T I Fgの重量は4.78 gであった。
フルオロ塩の量は、ゼオライトのアルミニウムの55襲をチタンで置換するのに 十分な量である。次いで、得られた反応混合物を75℃で17時間熟成した。次 いで、反応混合物を?過し、そして洗浄水の定性試験がアルミニウム及び弗化物 イオンの両方について陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発ゼオライト Y及びそれから製造したそレキエラシーブ生成物(以後、’LZ−2251と称 する)の化学分析値を表1に示す。
LZ−225 N a 2 Q、vt、% ’1.55 t56(NH4) to、wt% 9 .51 450Ti02、vt% 1&23 A 1 gos s v t% 22.18 1(1008102、vt% 6 4.38 6五°75F2.vt% α10 S i Ox/A 1意03 493 1(182+ Na /Al α19 r:L26 + NH4/Al (184α8゜ 陽イオン当量、M/Al to3 to681/ (A1z+Ti*) 4.9 5 5.31LZ−225生成物と出発ゼオライトYとの特性の比較を表2に示 す。
表2 X−線結晶化度、 結晶崩壊温度。
’C(DTA): 890 962 骨格の赤外: 非対称伸縮、es : 1015 1051対称伸縮、調 : 789 794 ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、5710tx−”: (1020(if 94欠陥構造フアクター 、2: α005) αOj2マツクベイン吸着: wt% Oz 、100)#、 一183℃: 3s、2 2&4 wt% H意0.46トル、 25℃二32.1 216 (2) 出発ゼオライトY及びLZ−225モレキエラシープ生成物についての 四面体の骨格そル分率を以下に示すが、これらは、 (a) !化物(Tow)のモル分率、出発ゼオライ七Y” (Alazss” ayosDaoos)o*6)除去されたアルミニウム%、、N:α163(e ) 除去されたアルミニウム≦、N/aX100 : 57(d) 欠陥構造フ ァクターの変動、Δ2:1073(・)除去されたアルミニウム1モル当り置換 されたチタンのモル数:a79 であった。
(3) と−で11.Z−225”と称するモレキエラシープは、以下の表人に 示すd−距離を少なくとも有するX線粉末回折図形によって示されるようにゼオ ライトYに特有の結晶構造を有し、そしてT i oa四面体の結晶格子中にチ タン原子を好ましくは1o、oooXs当りT i O。
四面体少なくとも1の量で有する。
14.1±α2S &6±(LZ m 7.4±Q2m 5.6±L1.1 暴 47±LL1 m L4±(Ll m 五8±11 − 5、.3±Q、1s z8±α1m (4)LZ−225生成物のX線粉末回折図形をYの基準試料と比較すると、ピ ーク強度は低下されるがしかしパックグラウンドが無定形ゼオライト又は?10 言によって観測し得る程増加しないことを示す。酸素及び水容量の両方とも本質 上維持されるので、X線強度の低下は、チタンイオンが出発ゼオライトの構造中 に組み込まれたことによって引き起こされると考えられる。残りのアルミニウム は、陽イオン当′量(M/AI)が本質上toであるので骨格中にあるものと考 えられる。測定した特性のすべては、ゼオライト骨格中に置換されたチタンを約 13モル囁含有する高結晶質生成物と合致する。
(1) 酢酸アンモニウムの45モル水溶液1005g中に、445ミリモルの アルミニウムをムttosとして含有するアンモニウム交換ゼオライトY10p を75℃の温度においてスラリー化する。(N)14)aF@Fsの限定された 溶解度の故に、その塩をゼオライト−水スラリーに結晶として加えた。加えられ た(NH4)IF・F@結晶の重量は、541gであり、そしてゼオライトの骨 格アルミニウムの55≦を鉄で置換するのに十分な量であった。(NHa)sF ・F@結晶の添加後、反応混合物を窒素雰囲気下に75℃で48時間熟成した。
次いで、反応混合書を濾過し、そして洗浄水の定性試験がアルミニウム及び弗化 物イオンの両方について陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発ゼオライ ト及びモレキ具うシープ生成物(以下、’LZ−224”″と称する)の化学分 析を表3に示す。
表3 Nano、vt、% 155 16G ()JHn)go、vt% 9.51 5.75F・意03、vt囁 1&92 Altos 、=t% 2 Z 18 1 z60Si02Svt% 64.5 8 6 & 78?雪、貰t% CL20 + Na/Al α19 (L21 + N)I4 7人1 (Ll4 189 + 陽イオン当量、M/Al I05 t10810、/ム1*Os 4931L8 6St/(AI鵞十F@鵞) 493 5.77LZ−224モレ中ニラシープ 生成物と出発ゼオライトYとの特性の比較を表4に示す。
表4 結晶崩壊温度: ’C(D’rA) 890 892 骨格の赤外: ヒドロキシルの赤外: マツクベイン吸漬: wt% Ox % 100 )ル、 3&2 214−183℃: wt% H鵞 0.46)ル、 311 2&725℃: (2) 出発ゼオライトY及びLZ−224モレキユラシープ生成物についての 四面体の骨格屯ル分率を以下に示す。
(&) 酸化物(T(h)のそル分率、出発ゼオライトY’ (”OJ8g+” (L7゜50゜。。、)02LZ−224生成物” (A10.150S’(L l(17”(L1210(Ll54) o*(b) 除去されたアルミニウムの モル分”4、N :a1s6(e) アルミニウム除去外、N/aX100:4 B(d) 欠陥構造ファクターの変動、Δ寡:1045(・)除去されたアルミ ニウム1モル当り置換されたチタンのモ/%/数:195 (3) と−で’LZ−224’″と称したモレキエラシーブは、以下の表Bに 記載したd−距離を少なくとも有するX線回折図形によって示されるようにゼオ ライトYに特有の結晶構造を有し、そして1F・04′″四面体の結晶格面体少 なくとも1の量で有する。
14.1±α2S &6±02m z4士α2m &6±(11rn 47±11 m 44±11m 五 B ± [111!1 五3±11m 2、、B±LLt rrh (4)本例では、LZ−224生成物の粉末回折図形には異常ビークは全く観察 されなかった。ゼオライトピークは、ゼオ2イ)Yと比較して幾分広められそし て強度が実質上低下された。無定形物質によるバックグラウンドの全増加は全く ないようである。出発ゼオライトと比較して酸素及び水容量の両方とも本質上維 持されるので、X線ピーク強度の低下は、LZ−224のゼオライト構造への鉄 の組み込みによって引き起こされると考えられるO 上記の特性は、骨格中に10モル%の鉄そして追加的な鉄を陽イオン形態で含有 する高結晶質モレキュラシープ生成吻と合致する。
(1)45G−の蒸留uto中に、52.8ミリモルのアルミニウムをムi、o 、とじて含有する25gのヒドロニウム交換合成モルデナイト(ツートン・カン パニーの商品名1ゼオロン′″)をスラリー化した。(NH4)ITIFgの限 定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた(NHa ) z T i Fgの重量は2−41gであった。
これは、ゼオライトの骨格アルミニウムの25%をチタンで置換するのに十分な 量である。次いで、反応混合物を還流で18時間熟成し、?過し、そして洗浄水 の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方について陰性になるまで温かい蒸 留水で洗浄する。出発モルデナイト及びチタン含有モレキエラシープ生成物(以 後、”I、Z−227g″と称する)の化学分析値を表5に示すが、と−でとの LZ−227生成物は生成物人と称されている。
このLZ−227生成物(生成物A)と出発モルデナイトとの特性の比較を表6 に示す。出発モルデナイト及びLZ−227モレキユラシープ生成物についての 四面体の骨格モル分率を以下に示す。
(a) 酸化物(TO言)のモル分率、出発モルデナイト: (AI(L、。@ S’(L74゜口。、54)。。
LZ−227生成物人:(A1(L072S’Q、1104丁’a0340(L O90)0意(b) 除去されたアルミニウムのモル分率、N:1034(、)  アルミニウム除去襲、N/aX100:52(d) 欠陥構造ファクターの変 動、Δにニーa044(・) 除去されたアルミニウム1モル当り置換されたチ タンの一!:A/数:100 (2)450−の蒸留水中に、52.8ミリモルのアルミニウムをム1.0.と して含有する25グのヒドロニウム交換合成モルデナイト (ツートンカッパニ ーからの商品名“ゼオロン″″)をスラリー化した。(NHahTty@の限定 された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた(NH4) *TIF@の重量は、522gであり、そしてゼオライトの骨格アルミニウムの 50≦をチタンで置換するのに十分な量であった。次いで、反応混合物を還流で 30分間熟成し、?過し、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオン の両方について陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発そルデナイF及び 分子量生成物の化学分析値を表5に示すが、と−でとのLZ−227生成物は生 成物Bと称されている。このLZ−227生成物(生成物B)と出発モルデナイ ト及び生成物Aとの特性の比較を表6に示す。出発モルデナイ)及びI、Z−2 27モレキユラシープ生成物についての四面体の骨格モル分率を以下に示す。
(a) 酸化物(To鵞)のそル分率、出発Hモルデナイト: (AI、、。6 ”0.74゜口。□、4)O意LZ−227生成物B” (Al(L0611S ’0.7411”(LO230atso)01伽) 除去されたアルミニウムの モル分率、N:(LO37(c) アル1 =ラム除央襲、N/aX100 :  55(d) 欠陥構造ファクターの変動、Δx:(LOO6(・) 除去され たアルミニウム1モル当り置換されたチタンのセルWk:162 (3)450m1gの蒸留H2O中に、52.8ミリモルのアルミニウムをム1 .Osとして含有する259のヒドロニウム交換合成モルデナイト(ツートン・ カンパニーの商品名1ゼオロン″″)をスラリー化した。(NH4)、TiF− の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた(N H4)1 T i Fl +1)重量は、7.859”C’あり、そして骨格ア ルミニウムの75%をチタンで置換するのに十分な量であった。次いで、反応混 合物を還流で30分間熟成させ、?過し、そ°して洗浄水の試験がアルミニウム 及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発 モルデナイト及びモレキエラシープ生成物(以後、LZ−227と称する)の化 学分析値を表5に示すが、と\でとのLZ−227生成物は生成物Cと称されて いる。LZ−227生成物(生成物C)と出発モルデナイトとの特性の比較を表 6に示す。出発モルデナイト及び生成物Cについての四面体の骨格モル分率を以 下に示す。
(m) 酸化物(T(h)のモル分率、出発モルデナイト: (ム1(A106 ”111740口(LX 54) o雪1.Z−227生成物” (”(A07 2”(A776”1010240a12 o。
伽) 除去されたアルミニウムのモル分率、N:α034(、) アルミニウム 除央%、N/aX100 : 52(d) 欠陥構造7アクターの変動、Δエニ ー1026(・) 除去されたアルミニウム1七ル当り置換されたチタンのモル 数;α71 (NH4)!O,vt% −−−258A07 LQ 1y*=os 、 wt % α17 α16 −−= −−−TIOI、vt% Q、?7 4.65  A52 五46A、120g 、 wt% 1(A75 435 47G 47 08102、vt% 81L77 8に79 8425 85.16Fz、v* % −−一 α16 α16 α15陽イオン当量 M”/Al α05 α74 (A90 (A88Sioz/AhOs 140 0 22.5B 2t81 2t5781/(A、lz+Tl意) 1400  15.26 1434 1&22表 6 X−線結晶化度 骨格の赤外: exa−” 801 811 805 809ヒト胃キシルの赤外: 絶対吸光度、 ター、s (A154 α090 α140 (L128マツクベイン吸着: wt%0雪、1(1G )#、−183℃ 19.1 1&8 1a、4 Ll’iit%YI*o、  46 トル、25℃ 16.2 1 五5 1&617.4(4) と−で’LZ−2 27″″と称し九七しキエラシープは、以下の表Cに示したd−距離を少なくと も有するX線回析図形によって示されるようにモルデナイトに特有の結晶構造を 有し、モしてTM01四面体の結晶格子中にチタン原子を好ましくはIQ、OO O人寡当り少なくともtOの量で有する。
1五5±(A2 m 5!O±α2 畠 &5±(11m 45±α11 40士11m 五B±11 m 五5±α1S 五4±(11m 五2±α1m (5)LZ−227生成物人のX線粉末図形は、AI (OH) s (ギブサ イ))と同定される異常ピークを含有していた。生成物B及びCのX線粉末回折 図形は異常ピークを全く含有せず、そして無定形物質の存在によるバックグラウ ンドの観測し得る増加は全くなかった。酸素及び水容量の両方の維持は、生成物 が高度に結晶質であることを示す。LZ−227生成物の特性は、生成物が、ゼ オライト骨格中に組み込まれたチタンを含有すること(1)450−の蒸留ag o中に、518ミリモルのアルミニウムなA120mとして含有する259のヒ ト四ニウム交換合成モルデナイト(ツートン・カンパニーの商品名“ゼオロン″ ’)をスラリー化した。(NH4) s F e F 番の限定された溶解度の 故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた(NH4)jFeF番の重 量は、2.95gであり、そして骨格アルミニウムの25%を鉄で置換するのに 十分な量であった。反応混合物を還流でN2雰囲気下に48時間熟成させ、7過 し、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方・に対して陰性 になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発モルデナイト及びモレキエラシープ生 成物(以後、LZ−216と称する)の化学分析値を表7に示すが、と−でとの LZ−226生成物は生成物人と称されている。生成物Aと出発モルデナイトと の特性の比較を表8に示す。出発モルデナイト及び生成物ムについての四面体の 骨格モル分率を以下に示す。
(a) 酸化物(To意)のモル分率、出発−1:ルデナイト: (ム1a10 6”(L740ロa154)OxLZ−226生成物ム: (ム1aosoS’  cLais” (LO380(LO6@)(h(b) 除去されたアルミニウ ムのモル分率、N+1026(e) アルミニウム除去襲、N/aX100:2 5(d) 欠陥構造ファクターの変動、△寡言−0088(・)vk夫されたア ルミニウム1モル当り置換された鉄のモル数;146 (2)450−の蒸留H2O中に、52.8ミリモルのアルミニウムをAI、O ,とじて含有する25gのヒドロニウム交換合成モルブナ1ト(ツートン・工ン パニーノ商品名“ゼオロンS)をスラリー化した。Na1F・F@の限定された 溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加え九Na1F命F@の 重量は、&91gであり、そして骨格アルミニウムの75%を鉄で置換するのに 十分な量であった。反応混合物を還流でN、の雰囲気下に30分間熟成させ、? 過し、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対し゛て陰 性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発モルデナイト及びモレキエラクープ 生成物(以後、LZ−226と称する)の化学は生成物Bと称されている。生成 物Bと出発モルデナイトとの特性の比較を表8に示す。出発モルデナイト及びL Z−226生成物Bについての四面体の骨格モル分率を以下に示す。
(a) !化物(Tow ) ノモy分率、出発モルデナイト? (AI、1゜ 、81□74゜口。、154) OxI、Z−226生成物B” (”(α07 2”(L71$1”(LO350a1sz)’t(b) 除去されたアルミニウ ムのモル分率、N8(LO54(e) アルミニウム除失舛、NaX100:3 2(d) 欠陥IIl造ファクターの変動、Δxニー11022(、) 除去さ れたアルミニウム1モル当り置換されたチタンのモル数7105 (3)450−の蒸留H!O中に、528ミリモルのアルミニウムをAI!O, とじて含有する25りのヒドロニウム交換合成モルデナイト(ツートン・カンパ ニー(1)商品名“ゼオロン″′)をスラリー化した。Na1F*F−の限定さ れた溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加えた。加えた塩の重量は、 IIL86gであり、そして骨格アルミニウムの75%を鉄で置換するのに十分 な量であった。反応混合物を還流でN!の雰囲気下に30分間熟成させ、ア過し 、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性にな るまで温かい蒸留水で洗浄した。出発モルデナイト及びモレキエラシープ生成物 ゼオライト(以後、X、Z−226と称する)の化学分析値を表7に示すが、と 〜でこのLZ−226生成物は生成物Cと称されている。T、、Z−226生成 物(生成物C)と出発そルデナイトとの特性の比較を表8に示す。出発モルデナ イト及びとのLZ−226生成物についての四面体の骨格モル分率を以下に示す 。
(1)酸化物(T(h)のモル分率、 出発モルデナイト: (AI、1゜@S’Q、?4゜口(Ll!14) 0鵞L Z−226生成物C: (ムl(Leg(1” (L70S” (L0490a tsy)Ox(b) 除去されたアルミニウムのモル分率、N:α046(c)  アルミニウム除去謡、N/aX100 : 43(d) 欠陥構造7アクター の変動、Δ2:α033(・)除去されたアルミニウム1モル当り置換されたチ タンのモA/数:t07 表 7 Nano、wt% α1? −1812,80(NH4)z O,v を襲 − 2,94108106?・@O@、Vt% α17 4.0a α15 &?5 TiO雪、vt% α97 α46−−ム12Q1 、 v t% 1α75  α04 47? 7.70stow、vt% 8&77 B7.20 8492  8&58Fl、vt% −CL46 α56 14B+ Na /ムl (Log cL68 α77NHa”/Al α72 α02  α02陽イオン当量 M”/Al 1(Lo3 (α72 α71 α7981(h/ム1.0. 1 .LOOI&59 2t22 2L7?81/(A1z+F**)1400 1 五?0 1429 1105X−線結晶化度: ピーク面積によ る% 100 74 61 54 結晶崩壊温度、 1010 992.1105 926 90G”’C(DT人 ) 骨格の赤外: 非対称伸縮、 LH−” 1075 1072 1070 107B対称伸縮 1−1 8(N 811 S09 808ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、 3710es Q、S64 (α155 (1312a440欠陥婢造7アク fi−1x cL154 α066 (α152 α187マツクベイン吸着; Wt≦ Ox、100 )#、−183℃ 19.1 120 127 17.4wt% ago、t6 トル、25℃ 142 1五4 1&? 15.6豪 X線粉末回折図形は、− F・00H1−鉄、オキシヒドロキシドの存在も示した。 *帯 約900℃± 10℃。
と\に’LZ−226−として記載した毎レキエラシープは、以下の表りに記載 したd−距離を少なくとも有するX線回折図形によって示される如きモルデナイ トに特有の結晶構造を有し、そして1F・04′四面体の結晶格子中に鉄原子を 好ましくはtaoooム1当り少なくともtoの量で有する。
1五5±12 m 5!0±α2 m &5±(11m 45±α11 40±Q、1 rm 五8±11L1!a 五5±(Ll m 五4±11S 五2±11m (4)LZ−226のX線粉末回折図形特に生成物B及びCのものは、微量のβ −鉄オキシヒドνキッド(−−F*OOH)として同定される幾つかの小さいピ ークを含有していた。これらの2つの生成物は、鉄弗化物のナトリウム塩を使用 して製造された。
(1)500−の蒸留H,O中に、272.0ミリモルのアルミニウムをAi意 osとして含有する70りのアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化し九。
(NLhTty@の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに加 えた。加えた(NH4)!TiFaの重量は、2t669であり、そして骨格ア ルミニウムの50算をチタンで置換するのに十分な量であった。(NE:4)1 TIP・結晶の添加後、反応混合書を還流で17時間熟成し、濾過し、そして洗 浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまて温か い蒸留水で洗浄した。出発ゼオライトL及びモレキエラシープ生成物(以後、’ LZ−229”と称する)の化学分析値を表9に示すが、と−ではこのLZ−2 29生成物は生成物ムと称されている。このLZ−229生成物(生成物A)と 出発ゼオライトLとの特性の比較を表10に示す。出発ゼオライトL及びこのL Z−229生成物についての四面体の骨格モル分率を以下に示す。
(a) 酸化物(to黛)のモル分率、出発ゼオライ) NH,Il: (Al azs。Sl、7□3口。。25)0意LZ−229生成物A=(ム”alss ”o、sss”asss口0−oys)Ox(b) Wk*されたアルミニウム のモル分率、N:a13d(、) アルミニウム除夫襲、N/aX100:44 (d) 欠陥構造ファクターの変動、Δ2:α051(・) 除去されたアルミ ニウム1モル当り置換されたチタンの七hI&:183 (乃 250mの蒸留H冨0中に、77.7きリモルのアルミニウムをA1.O ,として含有する20gのアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化した。( NH4)雪T i F@の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリ ーに加えた。加えた(NH4)雪T l r@の重量は、7.62 gであり、 そして骨格アfiIζニウムの50七をチタンで置換するのに十分な量であった 。(N)[4)1丁IF−結晶の添加後、反応混合物を還流で30分間熟成し、 濾過し、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰 性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発ゼオライトb及びモレキエラシーブ 生成物(以後、”LZ−229’″と称する)の化学分析値を表9に示すが、と −ではとのLZ −229生成物は生成物Bと称されている。このLZ−229 生成物(生成物B)と出発ゼオライトLとの特性の比較を表10に示す・出発ゼ オライトL及びこのTI、Z−229生成物についての四面体の骨格モル分率を 以下に示す。
(a) 酸化物(To霊)のモル分率、出発ゼオライトNH4L:(ム1(Lz so”aygs口o、ozs)0冨LZ−229生成物B=(ム’040!”( L712丁’(LO2a口(Las5)”(b)除去され九アルミニウムの−f ニル分率、N:(LO45(e) アルミニウム除去外、N/aX100:18 (d) 欠陥構貴ファクターの変動、ΔS:α0SO(・) 除去されたアルミ ニウム1モル当り置換されたチタンのモル数:162 (3)250mの蒸留H,O中に、77.7ミリモルのアルミニウムをム1.0 .とじて含有する20gのアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化した。( NH4)xTiF@の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリーに 加ええ。加えた(NHa)zrtr藝の重量は、IL45gであり、そして骨格 アルミニウムの75%をチタンで置換するのに十分な量であった。反応混合物を 還流で50分間熟成し、濾過し、そして洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物 イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出発ゼオライト L及びモレキエラクープ生成物(以後、”I、Z−229−と称する)の化学分 析値を表9に示すが、と−ではこのLZ−229生成物は生成物Cと称されてい る。このLZ−229生成物(生成物C)と出発ゼオライ)Lとの特性の比較を 表10に示す・ 出発ゼオライ)L及びとのLZ−229生成物についての四面体の骨格モル分率 を以下に示す。
(a) 酸化物(TOs )のモル分率、出発ゼオライトNH” ” (Al( L!Is@5i(L7250(LO21)0鵞1、Z−229生成物C:(ム”  (LIST 5101111 ” ’ 0.61540aoyl)Os6)  除去されたアルミニウムのモル分率、N :αQ65(c) ア311 gラム 除去外、N/aX10G:25(a) 欠陥構造ファクターの変動、Δx=ll L04d(・) 除去されたアルミニウム1モル当り置換されたチ表 9 NazO1vt噂 −α08− (NH4)z O、W t% 7.88 4.67 494 485に、01v t% Z20.α59 197 t94T102.vt% −12,64154 7,17人l霊03、wt% 19.81 1t85 1488 1L72Si zo、vt% 67.7669.25 68.90 6&34F意、vt% − α42 α13 (124Na+/ムl −101 NHa”/Al (L7 s (L77 α81 (L85+ に/At aI2 α15 α1! (L15陽イオン当量 M”/AI (L?0 11L92 (L?4 (α9881(h/Altos  α80 9.92 1b95 7.5781/(A1x+Tit) L8G  &O1411&71表10 X−線結晶化度: ピーク強度に よる− 100 44 Is 75 ビ一ク面積に よる≦ 100 44 74 74 結晶崩壊温度、870、 900 870.972.870.1000、’C( DTム) 1132 1132 1145骨格の赤外: 非対称伸縮、 1100、1111、 1100. 1104、aI−” 10 31 1035 1062、 1064.132 103! 対称伸縮、 770、 777、713、774.51−’ 726 725  752 727ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、 5710m (LO58Q、180 、(α130 a147欠陥構造ファク ター、2 α025 α076 α055 (LO71マツクペイン吸着: vt% 0鷺、 一183℃、100トル 1446 1 α19 15.54 1&78vt%  Hオ0. 46)、ル、25℃ 19.05 1&52 ’1tchs 15155(4)  と−に’LZ−229’″として記載したモレキ具2シーツは、以下の表Eに 記載したd−距離を少なくとも有するX線9回折図形によって示される如きゼオ ライトLに特有の結晶構造を有し、そしてF @04四面体の結晶格子中にチタ ン原子を好ましくは111LOOOム3当り少なくともXOの量で有する。
d(ム) 相対強度 15.8±a、2− &O±11m 艮8±(11my 46±α 1 m 44士αj my 4s士a 1raw 五9士α1Mm 五66 ±11 m A48 ±at rm !L 28±(11my S、1 B±α1 m 五〇 7 ±(Ll m 2.91 ±11 m (1)so(1−の蒸留H,O中に、272.0 iリモAのアルミニウムをA l!O,とじて含有する70グのアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化し た。(NH4)1F@Fsの限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラ リーに加えた。加えた( N H4) jF @ F @の重量は、3α16り であり、そして骨格アルミニウムの50%を鉄テ置換するのに十分な量であった 。次いで、反応混合物をN。
の雰囲気下に還流で2時間熟成し、濾過し、そして洗浄水の試験がアルミニウム 及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した◎出発 ゼオライトL及びモレキエラシープ生成物(以後、’I、Z−228”と称する )の化学分析値を表11に示すが、と−ではこのLZ−228生成物は生成物ム と称されている・このLZ−228生成物(生成物ム)と出発ゼオライトLとの 特性の比較を表12に示す。
出発ゼオライトL及びこのLZ−228生成物についての四面体の骨格モル分率 を以下に示す。
(a) 酸化物(To鵞)のセル分率、出発ゼオライトNH4L” (”a!! 081(L?!50aozs)OxL、Z−228生成物人:(A11LIT! ”OJI$4”CLIOI口asss)01〜) 除去されたアルミニウムのセ ル分率、N:α078(e) アルミニウム除去≦、N/aX1GG=31(d ) 欠陥構造7アクターの変動、Δz:(LO3G(、) 除去されたアAIζ ニウム1モル当りm換されたチタンのモル数:α40 (2)250mgの蒸留I[、O中に、777ミリモルのアルミニウムをAI、 03として含有する20gのアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化した。
(NHa)aF・F@の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリー に加えた。加えた(NH4)3F@F−の重量は、162gであり、そして骨格 アルミニウムの50%を鉄で置換するのに十分な量であった。次いで、反応混合 物をN、の雰囲気下に還流で30分間熟成し、濾過し、そして洗浄水の試験がア ルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄 した。出発ゼオライトL及びモレー?ニラシープ生成物(以後、”LZ−228 ’と称する)の化学分析値を表11に示すが、と\ではとのI、Z−228生成 物は生成物Bと称されている。とのLZ−228生成物(生成物B)と出発ゼオ ライ)Lとの特性の比較を表12に示す。
出発ゼオライトL及びこのLZ−228生成物についての四面体の骨格モル分率 を以下に示す。
(1)酸化物(Tow )のモル分率、出発ゼオライトNH4L : (A 1  (L2g0 S 1 hrzs口a、ozs)02I、Z−228生成物B’  (Al(N173”N652”(L1170aos@)Os(b) 除去され たアルミニウムのモル分率、N:(LO77(e) アルミニウム除去%、N/ aX100 : 51(d) 欠陥構造ファクターの変動、ΔS:α035・  (・) 除去されたアルミニウム1モル当り置換された鉄のモ/1/数:152 (3)2sotltの蒸留H鵞0中に、717ミリモルのアルミニウムを人1. 0.とじて含有する209のアンモニウム交換ゼオライトLをスラリー化した。
(NH4)1F*F県の限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリー に加えた。加えた(NE[4)、F・F6の重量は、IZ95gであり、そして 骨格アルミニウムの75%を鉄で置換するのに十分な量であった。次いで、反応 混合物をN2の保護雰囲気下に還流で30分間熟成し、?過し、そして洗浄水の 試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留 水で洗浄した。出発ゼオライトし及びLZ−228生成物(生成物Cと称する) の化学分析値を表11に示す。このLZ−228生成物(生成物C)と出発ゼオ ライトLとの特性の比較な表12に示す。
出発ゼオライ)L及びこのLZ−228生成物についての四面体の骨格モル分率 を以下に示す。
(a) 酸化物(To意)のモル分率、出発ゼオライトNHaL : (Al  cLzsos ’ Q、?250(LO21S)01LZ−228生成吻C:( ム”Q、15!”(L61g”a0980a130 )”伽)除去されたアルミ ニウムのモル分率、N:(LO94(e) アルミニウムrik*s、N/aX 100 : 58(d) 欠陥構造7アクターの変動、Δg:(N105(、)  除去されたアルミニウム1モル当り置換された鉄のモル数:α104 表11 Nago、wt% −−N79 (NH4)to、 vt% 7.88 5.65 N85 N17に、01vt % 2.20 N72 N64 t88F幻0g5vt% 1に91 1510  1五51A1.O,、!t% 19.81 1402 1五11 1工638 101、wt% 67.76 6五79 6L58 4&57F2 、w t%  −tOS α91 α93NH4”/AI CL78 (N79 (N80  (L74K”/A1 112 (N3 N12 a15陽イオン当量 M”/At (N90 (L?2 a、ts α99Slot/Ahosa8o  7.72 7.55 7.91S1/(ムl宏+F@w) N80 4.7S  451 485表12 X−線結晶化度: ピーク強度によ る% 100 55 46 46 ビ一ク面積によ る% 100 55 46 4B 結結晶崩壊度、 870、 840 845 855’C(DT人) 1152 ts−” 1031 1062、 1064、 1065.対称伸縮、 770 、 776、774、772、倒−” 726 724 725 724ヒドロ キシルの赤外; 絶対吸光度、 S 710(!II−” α058 α130 (N138 α507欠陥構造 7アク ター、z N025 α055 1058 CL130マツクベイン吸着: vt% Os、1446 1”b57 1N38 1476−183℃、 10 0)ル (4) と\に“LZ−228−として記載したモレキエラシーブは、以下の表 Fに記載したd−距離を少なくとも有するX線粉末回折図形によって示される如 きゼオライトLに特有の結晶構造を有し、そしてP・o41!g41I結晶格子 中に鉄原子を好ましくは1o、oooXa当り少なくともtoの量で有する。
1&8±02 60±α1m 5B士αj By 46±01m 44±α1 my 43±11 mW 乙9±(Ll m 五66±α11!L 448±CL1 m 428±αi my 五18±11m 五〇7±αj mW 291±(Ll !!1 (!0 重質鉄原子による蛍光は、X線結晶化度の低下の原因となる。生成物が 高度に結晶質であったことを示す■、O及びO鵞@羞容量から、鉄含有生成物の 保持された結晶化度及び空隙率の試験的目安が得られる。すべての特性を総合す ると、鉄は陽イオン及び四面体原子の両方としてゼオライトLの骨格中に組み込 まれたことが示さく1)250−の蒸留H2O中に、2&1ミリモルOアル電ニ ウムをム1.0.として含有する10yのアンモニウム交換天然鉱物クリノプチ ロライトをスラリー化した。
(NH4)xTIFgの限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリー に加えた。加えた(NH,)!T i IF−の重量は、2.499であり、そ してゼオライトの骨格アルミニウムの50%をチタンで置換するのに十分な量で あった。反応混合物を30分間還流し、ν過し、そして洗浄水の試験がアルミニ ウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で況浄した。
出発クリノプチロライト及び七しキ具うシーブ生成物(以後、”LZ−231ゝ と称する)の化学分析値を表13に示す。
表13 Na101wt%; (155α45 (NH4)10)wt%: 519 484KIO,vt%; 177 α54 T102Svt%: &08 A120j、wt%? 12.82 1110Si02、vt嘩: 77.90  7 & 69?鵞、Vt% (L1? Na”/At: Q、07 ”J ’ NHa”/A I = OL79 (L 78x + 7ム1: CLo 7  α05陽イオン当量、 M”/AM α93 a8? 5loz/AItoz : 1131 1116181/(A1z+Tiz):  1(L S 1 9.15LZ−151生成物と出発クリノプチロライトとの 特性の比較を表14に示す。
表14 X−線結晶化度: ピーク強度による%: 100 75 ビ一ク面積による%: 100 75 結晶崩壊温度、’C(DTA): 528 全く観察されず骨格の赤外; 非対称伸縮、3′″1: 1082 1045対称伸縮、−″1: 795.7 78 797.77Bヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、5710cIM−” cLo 55 LILo 8 G欠陥構造フ ァクター、s Q、rJ25 α034マツクベイン吸着: 出発NH4クリノプチロライト及びLZ−251生成物についての四面体の骨格 モル分率を以下に示す。
(A) #化物(To2)のモル分率、m 発N Ha ? リ/プfロライト : (Al、、59S’0.8180゜。xs) 0xLZ−231生成物”  (”Q、150S’(L792”(LO!40(LO34)’!(b) 除去さ れたアルミニウムのモル分率、N;α009(e) アルミニウム除去%、N/ 鳳X100:6(d) 欠陥*造ファクターの変動、△2:1011(・)除去 されたアルミニウム1゛モル当り置換されたチタンのモル数:167 (2) と−に“LZ−231−として記載したモレキエラシープは、以下の表 Gに記載したd−距離を少なくとも有するX線粉末回折図形によって示される如 きゼオライトクリノプチロライトに特有の結晶構造を有し、そしてF・04四面 体の結晶格子中にチタン原子を好ましくは11LOOOA’当り少なくともto の量で有するOa、(X) 相対強度 &9 ±(L2 マS z B±(12m 67 ±α 2 my & 6 ± (12K!17 S 1 ±12 111W &95 ±(11mm 五89 ± 11 m 五 41 ±11 m 3h37±(lj my 五 35 ±I:L 1 m 五 17 ±0.1 raw (5) この例のLZ−231の特性の全部を考慮すると、五〇8重量襲のTi e、は、チタンがクリップチロライFの骨格中に組み込まれたことを示すと結論 づけられた。
(1)25G−の蒸留■鵞0中に、27.6ミリモルのアルミニウムをムxzo sとして含有する10gのアンモニウム交換合成TMムオ7レタイトをスラリー 化した。(NHa)tTiF・の限定された溶解度の故に、その塩を結晶として スラリーに加えた。加えた(NH4)2TIF・の重量は、275gであり、そ してゼオライトの骨格アルミニウムの50≦をチタンで置換するのに十分な量で あった。反応混合物を50分間還流させ、濾過し、そして洗浄水の試験がアfi p i ニウム及び弗化−イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で 洗浄した。出発オ7レタイト及び生成物(以後、’LZ−255”″と称する) の化学分析値を表15に示す。
LZ−255 出発オフレタイト 生成物 Na言0、vt% − (NH4)!01vtS 5.31 &02X=O1wt% z4B 2.10 TIO1、vt% 180 ム12Q3.vt% 1405 12.728101、wt% 7&15 7& 90Fl、wt% OLll Hm”/At −− NH,/ムl α74 α77 K”/Al (L1? (11B 陽イオン当量、 M”/Al cL93 195 810g/ム1,0. 9L20 1(L2tSSt/(ムlx +T1z )  920 完00LZ−235生成物と出発オフレタイトとの特性の比較を表1 6に示す。
LZ−255 出発オ7レタイト 生成物 X−線結晶化度: ピーク強度による≦: 100 85 ビ一ク面積による襲: 100 87 結晶崩壊温度、’C(DTA): 1 o o 1 1o 1゜骨格の赤外: 非対称伸縮、m−”: 1085 1085対称伸縮、z−’: 789 79 1 ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、371051−” : α140 (L116欠陥構造ファクター 、2: α059 CL049マツクベイン吸薄; 出発オフレタイト及びLZ−235生成物についてのVE而面の骨格モル分率を 以下に示す。
(a) !!化物(To意)のモル分率、出発NH4オ7レタイト: (AI、 □、8st□77、口。。5s)0!LZ−233生成物:(A1但52Si( L778”α112106i)03伽) 除去されたアルミニウムのモル分率、 N:(LO16(C) アルミニウム除去囁、N/aX100:10(d) 欠 陥構造ファクターの変動、Δ2ニー1010(・)除去されたアルミニウム1モ ル当り置換されたチタンのモル数:131 (乃 こ−に“T、Z−255”として記載したモレキエラシープは、以下の表 Hに記載したd−距離を少なくとも有するX線粉末回折図形によって示される如 きゼオライトオ7レタイトに特有の結晶構造を有し、モしてF・04四面体の結 晶格子中にチタン原子を好ましくはIQ、000ム1当り少なくともtoの量で 有する。
a、(X) 相対強度 ILJ±α2 マ易 46±(Ll m謬 5.7 ±α j my 431 ±(Ll m 五 75±11 m 五58 ±11 m 工29±α 1 my 五 14 ±11 1w 184 ±(11rm 2.67±IIL1 エ。
(3) 上記特性の全部を総合して考慮すると、それらは、LZ−233生成物 中に見い出される2、80重量≦のTIO,がオ7レタイトの骨格中に組み込ま れたチタンを表わすという結論と合致する。
(1)25G−の蒸留n、o中に、3五〇ミリモルのアルミニウムをム1.0. として含有する10gのアンモニウム交換天°然鉱物エリオナイトをスラリー化 した。(NB4hTIFgの限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラ リーに加えた。加えた(NHdzTIF@の重量は、1269であり、そして( オライドの骨格アfi!ミニウムの50%をチタンで置換するのに十分な量であ った。反応混合物を50分間還流し、?過し、そして洗浄水の試験がアルミニウ ム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。出 発NHaエリオナイト及びモレキ:L−)シープ生成*(以後、’X、Z−25 2−と称する)の化学分析値を表17に示す。
表 17 Na20、vt% α55 α23 (NH4)、0、vt襲 &75 537に20、vt% 五22 五〇9 1’@zOss=tlp α99 − T102、vt% t 14 AutosSwt% 1 4b8 0 1 40 0Sigh、”’% 6FL 95 7 α63F言、vt≦ α08 Nm”/ム1 αO5(LO2 NH4”/Al 1167 (L 64K”/At α21 (L21 陽イオン当量、 M/ムI IIL91 α89 810z/Altos &96 7.49S1/(ム1z+Ti* ) 6−9 6 7.16LZ−232生成物と出発エリオナイトとの特性の比較を表18に 示す。
表18 ピーク強度による噂: 100 172ビ一ク面積による襲: I Go 15 5結晶崩壊温度、’C(DTA): 975 985骨格の赤外: 非対称伸縮、α−’: 1052 1070対称伸縮、cm −781782 ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、3710aw−” : l 070 α060欠陥構造フアクター 、x: CLO5Q α026マツクベイン吸着: 出発エリオナイト及びLZ−252生成物についての四面体の骨格モル分率を以 下に示す〇 (、) 酸化物(To雪)のモル分率、出発エリオナイト’ (”aj17”( L75300.1i13Q)”LZ−232生成物’ (A l o、xozS 、’ (L763T’ Q、。。8口。。、6)o2(e) アルミニウム除去 %、N/1X100ニア(d) 欠陥構造ファクターの変動、Δz8−1004 (・) 除去され九アルミニウム1モル当り置換されたチタンのモル数:0.6 0 (乃 と−に1Lz−2s2−として記載したモレキエ゛ラクープは、以下の表 Jに記載したd−距離を少なくとも有するX線粉末回折図形によって示される如 きゼオライトエリオナイトに特有の結晶W造を有し、そしてF@04四面体の結 晶格子中にチタン原子を好ましくはIQ、000ム3当り少なくともtoの量で 有する。
1t3±α5 マ富 &6±α2s 433±11m 五82±11m 五76±(Ll m 五31±11m 2.86±(Ll ra 2.81±LIL1m 例10 (1) 500mの蒸留Ego中に、j2[19ミリモA/17)フルミニラム をAltosとして含有する20gのアンモニウム交換合成ゼオライトWをスラ リー化した。(NH4)z’rtysの限定された溶解度の故に、その塩を結晶 としてスラリーに加えた。加えた(NHa )zT i Fgの重量は、12. 409であり、そしてゼオライトの骨格アルミニウムの50≦をチタンで置換す るのに十分な量であった@次いで、反応混合物を30分間還流させ、?過し、そ して洗浄水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に対して陰性になるま で温かい蒸留水で洗浄した。
出発ゼオライトW及びモレキエラシープ生成物(以後、’LZ−250=と称す る)の化学分析値を表19に示す。
表19 Nano、wt% (LO4LILo 6(NU、)、05wt% IQ、50  7.81KIO1vt% α08 (LOt TlO2、vt% 1&09 Ai203swt% 3(LO2146981011vt% 67.29 5  & 93F2.wt% 114 Nm+/Al (LOt αo1 Nu4”/A、1 (148CL? 2x + 7ムl (LO1(LO1 陽イオン当量、 M”/Al α70 Q、95 810ス/A 120 B エフ1 a??St/(Alt+T1g ) 五7 1 K、 71LZ−250生成物と出発NH4Wとの特性の比較を表20に示 す。
表20 X−線結晶化度: ピーク強度による%: 100 5B ピ一ク面積による%: 1G0 5B 結結晶崩壊度、’C(DTA): 1030 1σ30骨格の赤外: 非対称伸縮、w−1: 1023 1035対称伸縮、国−”: 783.76 1 784.761ヒドロキシルの赤外: 絶対吸光度、3710菌−”: rlLoss α269欠陥構造フアクター、 s: α023 α114マツクベイン吸着: (2) と\に’LZ−226”として記載したモレ中エラシープは、以下の表 Kに記載したd−距離を少なくとも有すXla粉末回折図形によって示される如 きゼオライトWに特有の結晶lIl造を有し、そしてF舎04四面体の結晶格子 中にチタン原子を好ましくは1o、oooXs当り少なくとも10の量で有する 。
表K。
d(ム) 相対強度 8L2±12 ml 7.1 ±(12vg &3±11 mg 5.0 ±α 1m11I 45±LIL 1 1w 431±1lL1 my 五67±α 1 my 五25±α1s 工 17 ±α 11 λ96 ±α 1 m 175 ±1lL1 m 2.55±α1 my (3) 表20に示されるLZ−250生成物について測定すれたX線結晶化度 は、OR及びH,Oに対して測定された吸海容量の増加と不一致である。すべて の特性を総合すると、LZ−230生成物中に見い出される1409重量%のT  i O,はゼオライトW骨格中に組み込まれたチタンを表わすという結論にな る。
例11 例1.2.3.4.5及び6の生成物をn−ブタン分解活性について試験すると 、活性触媒であるととが分かった。これらの試験の結果を表21.22及び23 に示す。
表21 NH4Y 1t1 t9 NH4Y 295 4.3 I、Z−224214044 LZ−22512,OK? *Ksの値が低くなる程、活性が低くなる。
NE4モルテ+4)−77,3177 LZ−22,64j五3&2 LZ−227S 6(L8 447 毫に1の値が低くなる程、活性が低くなるNH4、L −240&0 LZ−228612,948 LZ−22954542 毫K の値が低くなる程、活性が低くなる例12 (1)100−の蒸留H,O中に、!L10ミリモルのアルミニウムをム120 1として含有する5りのアンモニウム交換ZSM−5をスラリー化した。 (N U4)zTIF@(1)限定された溶解度の故に、その塩を結晶としてスラリー に加えた。加えた(NH4)2TsF・の重量は、tooりであり、そしてゼオ ライトの骨格アルミニウムの100襲をチタンで置換するのに十分な量であった 。23M−5ゼオライト及び(?JH4)意TlFmスラリーを52時間遠濃さ せ、p過し、そして洗浄水の定性試験がアルミニウム及び弗化物イオンの両方に 対して陰性になるまで温かい蒸留水で洗浄した。tb発NIl[4−ZSM−5 及びモレキュラクープ生属物(以後、“LZ−241”″と称する)の化学分析 値を表24に示す。
N@すQ、vt%: (LO8° N、 D、毫(NH4)20’ 、vt%:  t95 t、18TIO鵞、vt%、 FL88 A、 1 z O! SW t%: No ? L60sio、、vt%: 9 五〇7 8&・54F、、wt%、 o <α1 1La”/ム1: (LO3α0 NHa”/A 1 : α75 α89陽イオン当量 M/Al 17B (L a2S3(h/ム1201: 5104 57.65si/(人lり+〒1.) : 1a、15華 全く検量されず LZ−241生成物と出発NU4”−ZSM−5との特性の比較を表25に示す 。
表25 X−線結晶化度 ピーク強度による%: 100 .80ピ一ク面積による%: 100 72 骨格の赤外: 非対称伸縮、x 、 1098 1103対称伸縮、cxr 、 794 79 7ヒドロキシルの赤外 絶対吸光度、3710倒 、α195 (L145欠陥構造ファクター、S;  α082 α062(2) ?:、、−に’ LZ −241−トシテ記載L: I’C4k”?−ラクープは、以下の表とに記載したd−距離を少なくとも有す るX線回折図形によって示される如きゼオライトZSM−5に特有の結晶構造を 有し、そしてF・04四面体の結晶格子中にチタン原子を好ましくは1o、oo o*n当り少なくともtoの量で有する。
表M d(え) 相対強度 111±(12極めて強い 1α0±cL2 強い 43±11L1 弱い &0±(11弱い 5、.56±IIL1 中位の弱さ &Q1±11 弱い 460±(Ll 弱い 4.25±11 弱い 一85±11 強い 五71±α1 中位 五〇4±11 中位 ′L99±11 中位の弱さ く3)LZ−241生成物中にチタンがZSM−5結晶と結合していることを例 示するために、出発ZSM−5及びLZ−241生成物についての走査電子顕微 鏡写真(S KM )を得たので、これらをそれぞれ第2及び3図に示す。また 、@4及び5図には、それぞれ、ZSM−5及びLZ−241の各々のゼオライ ト結晶上の所定位置において試料中に見い出される元素のEDA)ll認が示さ れている。全く明らかな如(、LZ−241生成物の結晶にはチタンの存在が示 されている。LZ−241の特性は、LZ−241生成物中に見い出される&8 8重量重量外10!がZSM−5ゼオライトの骨格中に組み込まれたチタンを表 わしているという結論と合致する0例1S これは、ヨーはツバ特許出項第82109451゜3の例1を反復しそして生成 物を以下に記載の如き幾つかの技術によって評価した比較例である0(a) モ ル比を基準にして、 IA1*Os : 47810* : t32Tloz : 1 t7NaOH :28T1’AO111: 1498H,Oの組成を有する出発反応混合物を用 いてヨーロッパ特許項第82j09451.5の例1を反復した。反応混合物を 分割し、そして2つのされる操作の終りに、各熟成容器からの生成物の試料を分 析すると、次の化学分析値が得られた。
重量外 試料1 試料2 810! 75−3 75−9 人1!03 五〇2 2.58 T102 五91 4.16 N凰20 工66 工46 炭素 &5&1 窒素 α62 α65 LOI“ 14.0 140 牽強熱減量 次いで、2つの試料をSEM(走査電子顕微鏡)及びEDAX(X線によるエネ ルギー分散分析)顕微鏡によつて分析した。2つの試料のSEWプローブは4つ の形態が存在することを示したが、これらを第6図に示す。
前記ヨーロッパ特許願に従って製迫した2つの試料についての4枚の![機銃写 真及び各形態についてのEDAXマイク四プローブ分析は次の如くであった。
(1)ZTM−5形態に関連する滑らかな内部生長した六方晶粒子(第6図のB )は、次のEDAXマイクロブp−プを有していた。
スポットプローブの平均 st t。
ム1 α05 (2)偏平で滑らかな板(第6図のA)は、次のE DAXマイクロプローブを 有していた。
スポットプローブの平均 71 11L1.5 st t。
ムt a、os (3) 球形及び細長い束(第6図のC)は、次のEDAXマイクロプローブを 有し、ていた。
スポットプローブの平均 TI Q、22 Sl t。
A、] α05 N1 α10 (4)針状形又は細いII(第6図のD)は、次17)EDAXマイクロプロー ブを有していた。
スポットプローブの平均 Ti 1105 gl Q、8 ムl Q、13 Na α05 C1α10 上記のSEM及び10人Xデータは、ZSM−5型結晶が形成されたけれども、 これらの結晶は検出し得るチタンを全く含有していなかったことを例示する。。
唯一の検出し得るチタンが不純物相として存在したが、これはZSM−5構造を 有する結晶には存在しなかった。
合成したま−の材料のX線回折図形を得、そして次のX線図形が観測された〇 表X(試料1) 5.577 15.8467 5.950 14.8540 to4114s295 1535 1′!h、5251 7.154 12.3567 7895 1t1978 8L798 1α0504 9、028 9.7946 9.784 9.0401 1 t846 7.4708 12.455 z1079 12.725 (>9565 1五161 6.7267 1五875 43821 1jL537 40518 14.710 40219 15.461 5.7310 15.881 5+5802 1471 5.3818 1Z218 5.M98 17.695 却120 19.212 4.6198 19J98 4.46j 9 2α045 44295 2α288 4J770 2 C100642692 2t681 4.0988 2L143 4.0145 2五〇?1 5.8516 2五641 !L7(S!12 表X(試料1)(続き) 2五879 五7263 24.346 五6559 24.649 ′5.6116 25548 五4865 25.828 五4494 2&228 五3976 24608 五3501 24887 五3158 27.422 !L2524 28n 48 五1812 2 a、356 五1473 29!19N 五〇592 29.912 2.9870 5 (12952,9502 32,7562,7556 3五362 L6857 54.555 2.6102 34.640 2り894 54.887 2−5716 55! 51 2J 252 55.660 2!177 3&031 2A926 37.195 2J 174 57.495 2.59B7 45.066 2.0116 45、.578 t9985 46514 t951 47.595 t9j 82 表XI(試料2) 5.801 1a2353 4169 1L3265 7.970 110926 187 S 9.9636 9.118 ?、6981 9.879 &9552 1t9!55 7.416S 12j)37 7.0605 12.808 A9115 13.242 66860 1五957 45452 14718 6.0186 14.810 &9813 1緊42 5.7014 15.954 5.5551 11565 5.3521 17.316 5.1211 17.788 4.9862 19.291 4.6009 2(L382 4.5571 2[L879 42544 2t735 4.0887 22j20 4.0007 2五17〇 五8387 2五73〇 五7494 2 ?t964 五7133 24.425 五6442 24722 五6011 表XI(試料2(続き) 2!1L900 五4399 :1734 五3345 24979 A3047 27.251 A2724 27.494 工2440 2EL175 五1671 2EL450 五1371 29.287 五〇493 29.970 2.9814 3(L371 2.9430 3cL694 19127 3t512 ’1.8566 52J 25 2.7285 5A457 2.6782 54.426 uO5j 54.723 2!5834 34.879 λ5722 35.709 2j143 54125 2.4865 57.248 u159 57、490 2J 9 B 8 45.15/i 10078 45.455 t9954 4&462 19544 表X及びMは、ZSM−5型生成物の代表的なX線図形を示し、そしてチタンを 全く含有しない滑らかな内部生長した六角晶粒子によるものとすることができる 。表X及びMのX線図形は3つのピーク(2θ=56〜五8.12.45−IL 54及び24.5−2472)を示すが、これについては説明することができな かった。2つの試料を焼成したが、この場合に各試料の別個の部分を空気中にお いて540℃で16時間焼成した。これらの焼成条件は、ヨー四ツバ特許項第8 2109451.3で用いられるものに相当する。焼成した生成物のX線図形は 次の如くであった。
4141 1L3908 6.255 11303 8.011 11i55 8.913 9.9209 ?、144 9.6705 9.930 EL9068 1 t979 Z3876 1 u40 7.1152 1五289 fh6625 14.007 43224 14.874 a9557 15.613 5.6757 1995 聞408 14609 5.3373 17.555 5.1105 17.884 4.9597 19.335 4.5905 表XI(試料1)(続き) 20.177 44008 2 (L465 45401 2α940 42422 2t845 t(+685 22?91 五9880 2五186 五8361 2五362 五8076 2五817 五7359 24031 エフ031 24.510 工6317 24.908 &5747 25.699 5+4664 2 !L969 リ309 2&371 A3796 21に69B !L5589 27.022 u 996 27.487 五2449 2&184 五1662 2&513 五1303 29.369 工0411 3Q、017 2.9769 30.468 19558 3t333 2J548 32J377 2.7241 34490 u 005 55.062 2!55?2 35.800 2j O82 11862,4823 57,3242A092 37654 2j 888 4a15’5 LOO62 45,631t 988 G 47.547 t9125 4EL765 t8674 表xm<試料2) t、9411t1328 B、8381α0054 9.857 EL9730 [9217,4256 j2j99 7.1383 1&222 fh6959 1五957 13539 14.811 5.980? 15.535 5.7058 15.916&181 16.552 お620 17.2t52 5.1370 17.80649811 19.2+58 4.6064 2IIL107 44140 2α3B9 4.5556 2α868 較567 2t807 ル0754 22.197 4.0047 2五116 五8476 2工265 五8235 2五755 五7455 ・ 23.955 五7147 24452 !b6435 24.854 &5825 25.653 五4725 25+901 五4398 24265 五3929 2664B &3451 21b976 五3052 27.386 !L2566 28.156 &1692 2 B、495 五1523 29.304 五〇476 29.969 19815 3(1384λ9417 表XII[(試料2)(続き) !5t285 2.8592 52.81? Z7289 54.425 2−6052 54.995 2−5641 35.716 2j13B 36146 2.4850 37.295 u110 57.562 23944 45、.137 2fJO86 1這23 t9925 41562 L9504 47.509 $9137 焼成した試料のX線回折図形は、合成したま〜のものとは僅かだけ異なるZSM −5型図形を示す。焼成試料1及び2の一部分の化学分析(バルク)を実施する と、次の分析値が得られる。
SiO□ 79.6 8t2 人1 、Os&5 2.9 N120 4.4 41 Tie24.4 46 CQ、1 α10 LOI &1 7:6 上記のバルク分析について酸化物のモル比を計算すると、次のモル比が得られる 。
I 5in2: 0−045 TiO2: 1021 At、0. : (LO 49N!、0これは、上記ヨーロッパ特許願に報告されたバルク化学分析値、1 Sin、:α047 TiO2: [1023Al2O3:α051 Na2O に極めて類似している。生成物KZSM−5に特有のX線図形を与えた生成物結 晶はチタンを全く含有しなかったことが明らかであるけれども、生成物のバルク 分析は、ZSM−5に特有のX線図形を有しない不純結晶の結果としてチタンが 存在することを示した。
プロセスへの応用 本発明のモレキエラシープ組成物は、それらをそレキエラシープとしてまた様々 な分離、炭化水素転化及び酸化燃焼プロセスにおける触媒として又は触媒のベー ス材として有用にするユニークな表面特性を有している。これらの組成物は、斯 界において知られそして例えばアルミナ又はアルミノシリケート物質を含有する 触媒組成物の調製に使用される多数の方法によって触媒活性金属を含浸又は他の 方法で組み込むことができる。
本発明のモレキエラシープ組成物は、異なる極性度又は異なる動直径を有する分 子種の混合物に吸着された分子種の極性及び(又は)その動直径に基づいて混合 物中の全部ではないが少な(とも1つの分子種を吸着するのに十分なだけ大きい 孔径を有するモレキエラシープ組成物を接触させることによってか〜る混合物中 の分子種を分離するのく用いることができる。か〜る分離プロセスに対して本発 明の組成物を用いるときKは、組成物は少なくとも一部分活性化され、これによ ってその結晶開側孔系にい(らかの分子種が選択的に、入る。
本発明のモレキエラシーブ組成物によって触媒することができる炭化水素転化反 応は、分解(クラブキング)、水素化分解、芳香族及びイソパラフィン型のもの の両方のアルキル化、異性化(キシレン異性化を含めて)、重合、リホーミング 、水素化、脱水素、トランスアルキル化、脱アルキル及び脱水を包含する。
本発明のモレキエラシープ組成物を含有する触媒組成物が水素化促進剤も含有す るときKは、か(る促進剤は、白金、パラジウム、タングステン、ニラクル又は モリブデンであってよく、そして重質石油残油原料油、循環原料油及び他の水素 化分解可能な原料油を処理するのに使用することができる。これらの原料油は、 約2〜約80の範囲内の水素対炭化水素モル比、約10・−約3500psig  の圧力及び約(L1〜約20好ましくは唸tO〜約10の液空間速度(LH8 V)を使用して約・、00〜約825”Fの範囲内の温度で水素化分解すること ができる。
また、本発明のモレキエラシーブ組成物を含有する触媒組成物は、炭化水素供給 原料が触媒と約700〜約zooo″Fの温度、約100〜約500 psjg  の水素圧、約11〜約10の範囲内のLH8V値及び約1〜約20好ましくは 約4〜約12の範囲内の水素対炭化水素モル比で接触するようなリホーミングプ ロセスにおいて41いることができる。
また、水素化促進剤も含有する本発明のモレキュラシ−プ組成物を含有する触媒 は、n−パラフィンの如き供給原料が飽和分枝鎖異性体に転化されるような水素 化異性化プロセスにおいても有用である。水素化異性化プロセスは、典型的には 、約200〜約600’P好ましくは約300〜約550c′Fの温度において 約12〜約toのLH8V値で実施される。水素は、炭化水素供給原料油と約1 〜約5の水素対供給原料油のモル割合の混合物として反応器に供給される。
また、水素化分解及び水素化異性化に対して用いられるものと同様の触媒組成物 は、D−パラフィンの水素化異性化に対して約650〜約1ooo’F好ましく は約850〜約950下において通常は約15〜約s o psigの範囲内の 幾分低い圧力で用いることもできる。好ましくは、パラフィン供給原料油は、C 2〜C2゜の炭素数範囲を有するn−パラフィンを含む。供給原料油とTi5O 含有触媒との間の接触時間は、一般には、オレフィン重合及びパックイン分解の 如き望ましくない副反応を回避するために比較的短かい。約CL1〜約10好ま しくは約tO〜約60の範囲内のLH8V値が姓適である。
本発明の組成物の低いアルカリ金属含量(現在の分析技術によって測定できない 場合がある)によって、かへる組成物は、アルキル芳香族化合物の転化での使用 に%にトルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の接 触不均化での使用に特に具合よく適合するようになる。かへる不均化プロセスで は、異性化〜及びトランスアルキル化も起こり得ることが認められた。
本発明のモレキエラシーブ組成物を含有しセしてか−るプロセスに対して用いら れる触媒は、典型的には、第■族貴金属補助剤を単独で又はタングステン、モリ ブデン及びクロムの如き第VIB族金属と一緒に含むが、これらは、か〜る触媒 組成物中に全触媒組成物の約3〜約15重量%の量で含められるのが好ましい。
約400〜約750@Pの温度、約100〜約2.OOOpsiHの範囲内の圧 力及び約CL1〜約15の範囲内のLH8V値に維持される反応電域には、必要 でないけれども、外部からの水素を存在させることができる。
本発明のモレキエラシーブ組成物を含有する触媒は、それらが好ましくはガスオ イル、重質ナフサ、脱アスフアルト原油残油等の如き供給原料油と共に使用され そしてガソリンが主な所望生成物であるような接触分解プロセスにおいて用いる こともできる。温度条件は典型的にハ約850〜約1.1001−テア’)、L H8V値は約15〜約10の間であり、そして圧力条件は約0〜約50psig  である。
本発明のモレキエラシーブ組成物を含有する触媒は、ベンゼン、キシレン、トル エン等を形成するためにパラフィン系炭化水素供給原料好ましくは6個よりも多 くの炭素原子を有するn−パラフィンを用いる脱水素環化反応に対し【も用いる ことができる。脱水素環化プロセスは、典型的には、接触分解に対して用いたも のと同様の反応条件を用いて実施される。か−るプロセスに対しては、モレキエ ラシープ組成物と組み合わせてコバルト及びニッケルの如き第■族貴金属陽イオ ンを使用するのが好ましい。
本発明のモレキュラクーブ組成物を含有する触媒は、約800〜約zooo1” の範囲内の比較的高い温度及び約300〜約1.000 psig の中位程度 の水素圧においてそして他の条件を接触水素化分解に関して先に記載したものと 同様にして環構造を実質上水素化せずに芳香族核からパラフィン系側鎖を離脱さ せるような接触脱アルキルで使用することもできる。接触脱アルキルに対して用 いられる触媒は、接触脱水素環化と関連して先に記載したと同じ種類のものであ る。こ工で意図される特に望ましい脱アルキル反応は、ナフタリンへのメチルナ フタリン並びにベンゼンへのトルエン及び(又は)キシレンの転化を包含する。
不発明のモレキュラクーブ組成物を含有する触媒は、王な目的が存在する炭化水 素分子に実質的な影響を及ぼさずに有機硫黄及び(又は)窒素化合物の選択的水 素化分解を可能にすることであるような接触ハイ、ドロファイニングにおいて使 用することもできる。この目的に対しては、接触水素化分解について先に記載し たと同じ一般的条件を用いるのが好ましい。触媒は、典型的には、脱水素環化操 作に関連して記載したと同じ一般的性状のものである。接触ハイドロホーはング で通常用いられる供給原料油は、ガソリン留分、ケロシン、ジェット燃料留分、 ジーゼル留分、軽質及び重質ガスオイル、脱アスフアルト原油残油等を包含する 。この供給原料油は、約5重量Xまでの硫黄及び約3重量%までの窒素を含有す ることができる。
本発明のモレキエラシーブ組成物を含有する触媒は、リホーミングに関して先に 記載したものと同様の条件下に異性化プロセスに対し【用いることができるけれ ども、異性化プロセスではリホーミングプロセスにおいて用イられるものよりも 幾分酸性の触媒を必要とする傾向がある。オレフィンは好ましくは約500〜約 900’Fの温′度で異性化され、これに対してパラフィン、ナフテン及びアル キル芳香族は約700〜約t、oool”の温度で異性化される。本発明で意図 される特に望ましい異性化反応は、イソへブタン、イソオクタンへのn−へブタ ン及び(又は)n−オクタン、インブタンへのブタン、シクロヘキサンへのメチ ルシフ四ペンタン、p−キシレンへのm−キシレン及び(又は)0−キシレン、 2−7’?ン及び(又は)インブテンへの1−ブテン、イソヘキサンへのn−ヘ キセン、メチルシクロペンテン・へのシクロヘキサン等の各転化を包含する。好 ましい陽イオン形態のものは、本発明のモレキエラシープと第1IA族、第ff B族金属及び希土類金属の多価金属化合物(硫化物の如き)との組み合わせであ る。アルキル化及び脱アルキル化プロセスに対しては、少なくとも5λの細孔を 有する本発明のモレキュラシー=プ組成物が好ましい。アルキル芳香族の脱アル キルに対して用いるときKは、温度は、。通常少なくとも350″Fであって、 併給原料又は転化生成物の実質的分解が起るときの温度まで一般には約700” Fまでめ範囲である。温度は、好ましくは、少なくとも450下でありそして脱 アルキルを受ける化合物の臨界温度Jりも高くない。圧力条件は、少な(とも芳 香族供給原料を液体状態に維持するよ5に適用される。アルキル化に対しては、 温度は、2506F程の低さであってよいがしかし少なくとも350°Fである のが好ましい。ベンゼン、トルエン、キシレンのアルキル化では、好ましいアル キル化剤はエチレン及びプロピレンの如きオレフィンである。
本発明のモレキエラシーブ組成物は、アルミノシリケート、アルミノホスフェー ト又は他の一般に使用されているモレキエラシーブを使用してこれまで実施され てきたような通常の分子ふるい分はプロセスにおいて用いることができる。本発 明の組成物は、分子ふるい分はプロセスでのそれらの使用に先立って活性化され るのが好ましく、例えば空気又は窒素中において焼成される。
また、本発明のモl/キエラシーブ組成物は、吸着剤とし71も有用であり、そ して分子の大きさく動直径)及び分子種の極性度の両方に基づいて分子種の混合 物を分離することができる。分子種の分離が分子の大きさに基づいた選択的吸着 に基づくときには、本発明のモレキエラシープ組成物は、少なくとも混合物中の 最とも小さ〜・分子種が結晶間の隙間空間に入ることができそして少なくとも最 とも大きい種が排除されるようにその細孔の寸法にかんがみて選定される。分離 が極性度に基づくときには、たとえ両方の分子種がモレキエラシープ組成物の細 孔系を通ることができるとしても、親水性のモレキュラシープ組成物程、異なる 極性度を有す′る混合物から極性の大きい分子種を優先的に吸着するのが一般的 である。
FICT、2、ノ東、At−4rt、3又木o、、 )、 711o −フ”F Iq、3の苔、Jw$−tt3スフT、O、、) フt o−プFIG、6 r簡 売 ill 審 糾 牛 mM−IAm−榊*NG、PCT/US 8510075+1ANNEX To  フ−rNTERNATIONAL 5EARCHREP’ORT (h4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.三次元微孔質骨格構造を有しそして無水基準で(ΣwAIxsiy)O2 (こゝで、“Σ”はチタン及び鉄のうちの少なくとも1種であり、そして“W” 、“X”及び“y”は骨格四面体酸化物単位としてそれそれ存在する“Σ”、ア ルミニウム及びけい素のそのモル分離を表わし、しかも前記モル分率はそれらが 第1図の点A、B及びCによって定められる四角形領域内に入るようなものであ る)の単位実′験式を有するモレキュラシープ組成物。 2.ゼオライトがZSM−5型ゼオライトである請求の範囲第1項記載のモレキ ュラシープ組成物。 3.表Aに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキュラシーブ組成物。 4.表Bに記載した特有のX線粉末回折図形を有する希求の範囲第1項記載のモ レキュラシープ組成物。 5.表Cに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキュラシーブ組成物。 6.表Dに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキユラシーブ組成物。 7.表Eに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキユラシープ組成物。 8.表Fに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキユラシーブ組成物。 9.表Gに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載のモ レキユラシープ組成物。 10.表Hに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1項記載の モレキユラシーブ組成物。 11.表Jに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1又は2項 記載のモレキユラシーブ組成物。 12.表Kに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1又は2項 記載のモレキユラシープ組成物。 13.“Σ”がチタンである請求の範囲第1又は2項記載のモレキュラシープ組 成物。 14.“Σ”が鉄である請求の範囲第1又は2項記載のモレキユラシープ組成物 。 15.“Σ”がチタンである請求の範囲第4又は6項記載のモレキュラシープ組 成物。 16.出発結晶質アルミノシリケートからチタン及び(又は)鉄のうちの少なく とも1種を含有するモレキユラシープを製造する方法であって、少たくとも約3 Aの孔径を有し且つ少なくとも3のSi02/A1203モル比を有する結晶質 アルミノシリケートに溶液又はスラリーの.形態のチタン及び(又は)鉄のフル オロ塩を接触させ、これによってゼオライトの骨格アルミニウム原子をチタン及 び鉄のうちの少なくとも1種によって除去して置換することからなる、チタン及 び(又は)鉄のうちの少なくとも1種を含有するモレキユラシーブの製造法。 17.出発結晶質ゼオライトアルミノシリケートが少なくとも一部分アンモニウ ム陽イオンの形態にある請求の範囲第16項記載の方法。 18.フルオロ塩がチタニウムアルオロ塩である請求の範囲第17項記載の方法 。 19.フルオロ塩が水性溶液又はスラリーの形態にある請求の範囲第16項記載 の方法。 20.出発ゼオライトアルミノシリケートがゼオライトY及びZSM−5よりな る群から選定され、そしてフルオロ塩がチタンのフルオロ塩である請求の範囲第 16項記載の方法。 21.出発ゼオライトアルミノシリヶートがゼオライトYの本質的な結晶構造を 有する請求の範囲第16項記載の方法。 22.出発ゼオライトアルミノシリケートがモルデナイトの本質的な結晶構造を 有する請求の範囲第16項記載の方法。 23.出発ゼオライトアルミノシリケートがゼオライトの本質的な結晶構造を有 する請求の範囲第16項記載の方法。 24.出発ゼオライトアルミノシリケートがゼオライトWの本質的な結晶構造を 有する請求の範囲第16項記載の方法。 25.出発ゼオライトアルミノシリケートがTMAオアレタイトの本質的な結晶 構造を有する請求の範囲第16項記載の方法。 26.出発ゼオライトアルミノシリケートがクリノブチロライトの本質的な結晶 構造を有する請求の範囲第16項記載の方法。 27.出発ゼオライトアルミノシリケートがエリオナイトの本質的な結晶構造を 有する請求の範囲第16項記載の方法。 28.出発ゼオライトアルミノシリケートがゼオライトの本質的な結晶構造を有 する請求の範囲第16項記載の方法。 29.請求の範囲第16項記載の方法によって製造したモレキニラシーブ組成物 。 30.請求の範囲第19項記載の方法によって製造したモレキュラシーブ組成物 。 31.請求の範囲第28項記載の方法によって製造したモレキユラシーブ組成物 。 32.無水基準で 〔A1(a−N)sibΣc□z〕O2(こゝで、“N”は請求の範囲第16項 記載の方法によって骨格から除去されたアルミニウム四面体のモル分率であり、 “a”は出発ゼオライトの骨格中に存在するアルミニウム四面体のモル分率であ り、“b”は出発ゼオライト中のSiのモるル分率であり、“□”は欠陥部位で あり、“z”は骨格中の欠陥部位のモル分率であり、“Σ”はチタγ及び鉄のう ちのクなくとも1承であり、そして・C・は請求の範囲第16項の方法の結果と して存在する1Σ・のモルである)の実験式を有する請求の範囲第29項記載の モレキュラシーブ。 33.極性度のより低い分子種との混合物から分子種を分離する方法であって、 前記の分子種の混合物に、より極性の分子種のうちの少なくとも1種を吸着する のに十分なだけ大きい細孔系を有する請求の範囲第1項又は請求の範囲第29項 記載のモレキュラシープであって少なくとも一部分活性化されたものを接触させ 、これによって前記のより極性の分子種の分子を結晶間細孔系中に選択的に吸着 させることからなる分子種の分離法。 34.異なる動直径を有する分子種の混合物を分離する方法であって、前記混合 物に、該混合物中の少なくとも1種であるがしかし全部ではない分子種を吸着す るのに十分なだけ大きい孔径を有する請求の範囲第1項又は希求の範囲第29項 記載のモレキユラシーブであって少なくとも一部分活性化したものを接触させ、 これによって十分に小さい動直径を有する少なくともいくつかの分子がその結晶 間細孔系中に入ることができるようにすることからなる分子種の混合物の分離法 。 35.より極性の分子種が水である請求の範囲第33項記載の方法。 36.炭化水素転化条件下に炭化水素に請求の範囲第1項又は請求の範囲第29 項記載のモレキユラシーブを接触させることを含む炭化水素の転化法o37.炭 化水素転化プロセスが分解である請求の範囲第36項記載の方法。 38.炭化水素転化プロセスが水素化分解である請求の範囲第36項記載の方法 。 39.炭化水素転化プロセスが水素化である請求の範囲第36項記載の方法。 40.炭化水素転化プロセスが重合である請求の範囲第36項記載の方法。 41.炭化水素転化プロセスがアルキル化である請求の範囲第36項記載の方法 。 42.炭化水素転化プロセスがリホーミングである請求の範囲第36項記載の方 法。 43.炭化水素転化プロセスが水素化処理である請求の範囲第36項記載の方法 。 44.炭化水素転化プロセスが異性化である請求の範囲第36項記載の方法。 45.炭化水素転化プロセスが脱水素現化である請求の範囲第36項記載の方法 。 46.表Mに記載した特有のX線粉末回折図形を有する請求の範囲第1又は2項 記載のモレキユラシーブ組成物。 47.アルオロ塩が鉄フルオロ塩である請求の範囲第17項記載の方法。
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