JPS63285114A - ゼオライトlの製造 - Google Patents

ゼオライトlの製造

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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】 本発明は、ゼオライトLの製造及びその触媒作用に於け
る使用、特に芳香族化のための使用に関する。
ゼオライトしは以前から吸着剤として知られており、U
 S −A −3,216,789号中に、特徴的なX
線回折パターンを有し、式 %式%:20 (上記式中、Mは原子価nの交換可能な陽イオンであり
、yは0−9である) のアルミノケイ酸塩として記載されている。ゼオライト
Lの製造はUS−A−3,216,789号、EP−A
−167755号、EP−A−142355号、EP−
A−142347号、EP−A−142349号、EP
−A−109199号、PL−A−72149号、U 
S −A −3867512号、5U−548567号
中に記載されている。
EP−A−96479号は、芳香族化のような炭化水素
転化の触媒ベースとして用いるために特に有用であり、
かつ少なくとも0.1μm1好ましくは少なくとも0.
5μmの平均直径を有する円筒形の微結晶からなる特徴
的な形態と大きさとを有するゼオライトLを記載し、特
許請求している。
EP96479号、競争相としてかかる系中で成長する
ことが知られている汚染物質ゼオライトWの量を最少に
するように行われるゼオライトLの合成を記載している
。EP96479号中に記載されている好ましい合成ゲ
ルは下記のモル比を有しており、 2.62に20 : A l 203 : 10S10
2 : 160820かつこのゲルが下記範囲 に20   :    2.4−3.0モルALOs 
 :    0.6−1.3モル5102   :  
   8 12モルH20:   120−240モル 内で1成分のモル量を変化することによってどう変わり
得るかが論じられている。
EP−A−142353号、E P −A −1423
54号、EP−A−185519号は円筒形状ゼオライ
トLの製造のためのこの方法の発展を記載している。
ゼオライトしは芳香族化反応の触媒ベースとして用いる
ことができる。米国特許第4.104.320号はゼオ
ライトLと■族金属とからなる触媒を用いて水素の存在
下に於ける脂肪族化合物の脱水素環化を開示している。
EP96479号に開示されている特別なゼオライトは
かかる芳香族化反応に顕著に有効であり、長い寿命を有
する触媒を製造する能力がある。かかる脱水素環化及び
(又は)芳香族化反応ならびにかかる反応に用いるため
の触媒は、EP−A−107389号、EP−A−18
4451号、EP−A−142351号、EP−A−1
45289号、E P −A −184450号、US
−A−4614834号、G B −A −21164
50号、GB−A−2114150号、US−A−44
58025号、US−A−4456527号、GB−A
−2142648号、G B −A −2106483
・号、US−A−4443326号、GB−A−212
1427号、GB−A−2153840号、GB−A−
2153384号、U S −A −4517306号
、US−A−4539304号、US−A−45393
05号、US−A−4547472号、GB−A−21
66972号、U S −A −4579831号、U
S−A−4608356号、EP−A−201856号
にも記載されている。
ゼオライトKLとして本明細書中で同定されるゼオライ
トLのカリウム形は少量のセシウムをも含む場合に芳香
族化触媒として増強された性質を示すことが発見された
。しかし、セシウムが存在するとゼオライトしよりもポ
リニーサイトの生成に有利となるので、ゼオライトKL
の製造に於てカリウムイオンの一部をセシウムイオンで
置換スる企画は従来あまり成功していない。今回、本発
明者らは、ポリニーサイトをほとんど生成することなく
ゼオライトKL中へセシウムを組み入れる方法を発見し
た。
本発明によれば、 K20/5iCh      O,150,40に20
 / C820310 H,O/に20      40−100Sin、 /
A It20z      7−13のモル組成(酸化
物として示された)を有しかつ少なくとも0.5.pp
m  (重量)の2価金属陽イオン、例えばマグネシウ
ムイオンを含む合成混合物からゼオライトLを結晶化さ
せる方法によってセシウム含有ゼオライトLを得ること
ができる。
合成混合物中に極少量の2価金属陽イオンが含まれてい
るとポリニーサイト、エリオナイト、ゼオライトWのよ
うな副生成物を多量に含むゼオライトLではなくカリウ
ムの一部分がセシウムで置換された実質的にゼオライト
Lのみを得ることができるという驚くべきことが発見さ
れた。
合成混合物は便宜上2種の溶液、溶液Aおよび溶液Bの
混合によって誘導される。
溶液Aはアルミン酸カリウム−セシウムと呼び、溶液B
は2価金属陽イオン含有ケイ酸塩溶液と呼ぶことができ
る。
カリウム源は通常水酸化カリウムで、例えばペレットと
しての水酸化カリウムである。
セシウムは水酸化物又は塩、例えばCsCfのようなハ
ロゲン化物として導入される。
アルミニウム源はアルミナであることができ、例えばA
 l 203  ・3H20として、前辺てアルカリに
溶解して、反応媒質中へ導入される。しかし、アルミニ
ウムを金属の形で導入し、それをアルカリで溶解するこ
とも可能である。
かくして、溶液AはKOH又はに20、CsOH・H2
O又はCsX (ここでXは塩素のようなハロゲン又は
硝酸塩である) 、Ai’ (OH)3で形成される。
溶液Bのケイ素源は一般にシリカであり、これは通常最
も便利なのはE、  1.デュポンドネムール社(E、
1. Dupont de Nemours and 
Co、)から発売されているルドックス(Ludox)
  HS 40のようなシリカのコロイド状懸濁液であ
る。コロイド状シリカゾルは汚染相が少なくなるので好
ましい。しかし、ケイ酸塩のような他の形も用いること
ができる。
2価の金属は銅のようなIb族金属、■族金属、例えば
マグネシウム、カルシウム、バリウム又は亜鉛、鉛のよ
うな■族金属、又はクロム、マンガン、鉄、コバルト又
はニッケルのような■、■又は■族金属であることがで
きる。これらの金属は適宜の化合物の形で、例えば酸化
物、水酸化物、硝酸塩又は硫酸塩として導入することが
できる。
かくして溶液Bはシリカ、2価金属塩、例えばMg(N
os)2および水で形成される。
溶液Aは便宜上(1)K OH,(2)CsOH又はC
5X(ここでXはハロゲン又は硝酸塩である)、(3)
AI (OH)!および(4)水の混合物で形成される
実際には、溶液Aに水酸化アルミニウムを煮沸すること
によって溶解し、包囲温度へ冷却した後に蒸発による水
の重量損失を補正することができる。
溶液Bは便宜上ルドックス(Ludox) HS −4
0(SiO□)と水との混合物で形成される。
溶液AとBとの相対的な量はSiO□対A It (D
H) s又はAl2O5のモル比が好ましくは?−13
、例えば約10になるような量である。
本発明によって例えば溶液Aを溶液Bへ移しかつ合わせ
た溶液を混合することによって得られる全合成混合物は K 20 / S t O□    0.15−0.4
0に20/C3203−10 H2O/K2O      4 Q−100Si02.
/AA203    7 13のモル組成(酸化物とし
て示された)を有しかつ少なくとも0.5 ppm  
(重量)の2価金属陽イオンを含む。随意にこれらの比
は に20/SiO□0.18−0.36、好ましくは約0
.2−0.26、例えば 約0.22 に20/C3,O4−7、好ましくは5−6.5、例え
ば約6.1 H,O/に20 70−90、好ましくは75−85、
例えば約8O 3io2 /Aj’zO3812、好ましくは9−11
、例えば約10 であり、かつ0.5−15、例えば約10ppm(重量
)の2価金属陽イオンを含む。
溶液AとBとを一定時間、例えば約4分間混合して混合
物を均質化した後、混合物を結晶化させる。結晶化は一
般に密閉オートクレーブ中で行われ、かくして自生圧下
で行われる。より高い圧力を用いることは可能であるが
、一般に不便である。
より圧力が低いとより長い結晶化時間が所要である。
結晶化時間は結晶化温度に関係がある。結晶化は通常少
なくとも130℃の温度、好ましくは150℃の範囲の
温度で行われ、この温度に於て結晶化時間は16−96
時間、典型的には4〇−80時間であることができる。
より低温では良好な収率の所望な生成物を得るために、
より長い時間が所要であることがあるが、より高い温度
を用いる場合には16時間未満の時間が可能である。
約150℃の温度では60−70時間の時間が典型的で
ある。
上記のように製造した後、セシウム含有ゼオライトKL
を分離し、洗浄し、乾燥することができる。洗浄は、7
より高いpH1例えば9−10にすることができる。乾
燥は、120℃より高い温度、例えば150℃で約16
時間行うことができる。
本発明の生成物の走査電子顕微鏡写真(SEM)は長さ
が0.5−1μm、直径が0.2−0.4μmの円筒形
結晶からなることを示し、無定形ゲル粒子は見られなか
った。
本発明の方法で製造されたゼオライトは好ましくはアル
ミノケイ酸塩であり、本明細書中ではアルミノケイ酸塩
の用語で記載されるが、他の元素置換が可能であり、例
えばアルミニウムをガリウム、硼素、鉄および同様な2
価又は3価の四面体配位で存在することができる元素で
置換することができ、又、ケイ素をゲルマニウム又は燐
のような元素で置換することができる。
本発明によって製造されたゼオライトLは芳香族化触媒
用の触媒ベースとして用いるとき長い触媒寿命を与える
ことができる。
本発明によって製造されたゼオライトLは触媒ベースと
して使用することができ、又、多種の接触反応に於て触
媒活性金属と組合わせて用いることができる。本発明に
よって製造された触媒は芳香族化のような低い酸部位強
度が有利である触媒用途に特に好適である。
触媒活性金属(1種又は2種以上)は、例えば、白金の
ような■族金属、あるいはUS−A−4104320号
に記載されているような錫又はゲルマニウム、あるいは
GB−A−2004764号又はBE−A−88836
5号に記載されているような白金とレニウムとの組み合
わせであることができる。後者の場合、触媒は、適当な
環境では、US−A−4165276号に記載されてい
るようにハロゲン、US−A−4295959号及びU
S−A−4206040培に記載されているように銀、
US−A−4295960号及びUS−A−42318
97号に記載されているようにカドミウム又はGB−A
−1600927号に記載されているように硫黄をも含
むことができる。
特に有利な触媒組成物は、芳香族化に於て優れた結果を
与えるので、0.1−6.0重量%(組成物の全重量に
対して)、好ましくは0.1−1.5重量%の白金又は
パラジウムを含む。0.4−1.2重量%の白金が特に
好ましい。従って、本発明はゼオライトと触媒活性金属
とからなる触媒を提供する。
本発明の触媒中に、触媒が用いられるべき条件下に於て
実質的に不活性な、結合剤として作用する1種以上の物
質を含むことも有用であり得る。
かかる結合剤は温度、圧力、摩擦に対する触媒の抵抗を
改良するように働くこともできる。
本発明のゼオライトLは炭化水素供給物の転化方法に於
て用いることができ、この場合には供給物を適当な条件
下で上記の触媒と接触させて所望の転化を起こさせる。
本発明のゼオライトLは、例えば、芳香族化及び(又は
)脱水素環化及び(又は)異性化及び(又は)脱水素反
応を含む反応に有用であり得る。本発明のゼオライトし
は脂肪族炭化水素の脱水素環化及び(又は)異性化方法
に特に有用であり、この場合、好ましくは陽イオンの少
なくとも90%をカリウムイオンとして有する本発明の
ゼオライトLからなりかつ好ましくは脱水素活性を有す
る少なくとも1種の■族金属を含む触媒と脂肪族炭化水
素とを370−600℃、好ましくは430−550℃
の温度で接触させて、脂肪族炭化水素の少なくとも一部
分を芳香族炭化水素へ転化させる。
脂肪族炭化水素は直鎖又は分枝鎖の非環式炭化水素、特
にヘキサンのようなパラフィンであることができるが、
ある範囲のアルカンを少量の他の炭化水素と共に含むパ
ラフィン留分のような炭化水素混合物を用いることもで
きる。メチルシクロペンクンのようなシクロ脂肪族炭化
水素も使用することができる。1つの好ましい実施態様
に於ては、芳香族炭化水素、特にベンゼンの製造方法へ
の供給物はへキサンからなる。接触反応の温度は370
−600℃、好ましくは430−550℃であることが
でき、好ましくは常圧を越える圧力、例えば2000K
Paまでの圧力、より好ましくは500−1000KP
aの圧力が用いられる。
芳香族炭化水素の製造には、水素が、好ましくは10未
満の水素対供給物化で用いられる。
本発明の方法は、好ましくは、その他の点てはUS−A
−4104320号、B E −A −888365号
、EP−A−0040119号、EP−A−01423
51号、EP−A−0145289号又はEP−A−0
142352号に記載の方法で行われる。
以下、本発明を実施例によって説明する。
実施例1 2、20に2010.36Cs20/A 120i/1
0SiO□/161H20のモル組成を有しかつ9重量
ppmのM g2″″を含む合成混合物を下記のように
して調製した。
溶液A:アルミン酸カリウムーセシウム溶液:(gで示
した反応成分重量) KDHペレット(純度87.3%)   :  2g、
26CsOH−H20粉末(実験室用純度):12.0
0A A (OH)3粉末(純度98.6%):   
15.801(20:  75.12 溶液B:Mg2ゝを含むケイ酸塩溶液ニルドックスHs
  40(Si(]□)      :I50.26M
g (NOs) 2−貯蔵・溶液     :  75
.05H20:  40.00 水酸化アルミニウムを煮沸によって溶解し、包囲温度へ
冷却した後、水の蒸発による重量損失を補正した。0.
048mgMg” /gを含むMg (NO3) 2−
貯蔵溶液をルドックス(Ludox) と混合した。溶
液Aを定量的に溶液Bへ移し、合併した溶液を4分開混
合して混合物を均質にした。この混合物331、54 
gを300−のステンレス鋼製オートクレーブへ移し、
150℃に於て65時間結晶化させた。得られた生成物
を500mj!の水で5回、10.4のpHが得られる
まで洗浄した。この生成物を150℃で乾燥した。得ら
れた生成物の量は51、5 gであった。これはゲルの
重量に対する生成物収率 する。カリウムが唯一のアルカリ源である同様な合成混
合物から得られた生成物収率は15.0%である。XR
Dは生成物が純粋なゼオライト−Lであることを示し、
標準のゼオライトに対するXRD結晶化度は56%であ
った。同じ微結晶の大きさ/形態を有しかつカリウム形
で合成された同様なゼオライト−し生成物は同じ標準ゼ
オライトしに対して90−95%のXRD−結晶化度を
有するであろう。本実施例の生成物の低いXRD−結晶
化度は本実施例の生成物中にCsが存在する結果と思わ
れる。
SEM写真は生成物が長さ0.5−μm1直径0、2−
0.4μmの円筒形結晶からなることを示し、無定形ゲ
ル粒子は見られなかった。
実施例2 (比較) 実施例1と同じ方法で、ただし添加M g2+を含まず
に調製した同じ合成混合物を150℃で65時間結晶化
させた。実施例1と同じ方法/条件を用いて生成物を洗
浄しかつ乾燥した。XRDは生成物がゼオライトエリオ
ナイト及びゼオライト−Wで汚染されていることを示し
た。標準に対するXRD結晶化度は35%であった。S
EM写真は生成物が長さ約3μm1直径約1−1.5μ
mの円筒形様粒子からなることを示した。SEM写真は
また、エリオナイトのが別個の相として存在するのでは
なく、L−結晶と連晶していることをも示している。ゼ
オライト−W及びボリューサイトの存在もSEMで確認
された。
実施例1及び2の生成物の比較X線回折図を第1図及び
第2図にそれぞれ示す。第2図中、Eはゼオライトーエ
リオナイトのピーク位置を示し、Wはゼオライト−Wの
ピーク位置を示す。実施例1及び2の生成物のSEM写
真(倍率10000X)をそれぞれ第3及び4図に示す
実施例3 (比較) 3、6に2010.36C320/A 1203/10
310□/161LOのモル組成を有する合成ゲルを調
製し、テフロンで内張すした300mj!のオートクレ
ーブ内で150℃に於て48時間結晶化させた。XRD
は生成物がゼオライトポリューサイトで大いに汚染され
ていることを示した。
実施例4 2、35に2010.5C9Clit /A l 20
3/10Si02/161H,0のモル組成を有しかつ
9 ppmのMg2−を含む合成ゲルをステンレス鋼製
オートクレーブ内で150℃に於て65時間結晶化させ
た。洗浄、乾燥後の生成物収率は15.4%であった。
XRDは生成物が純粋なゼオライト−しであることを示
し、標準に対するXRD−結晶化度は63%であった。
SEMは生成物が長さ0.4−0.8 μm、直径0.
2−0.4μmの円筒形結晶からなることを示した。生
成物の元素分析(重量%)はに=12.0、C5=4.
3、A 1 = 9.1、ζ1=27.6であった。生
成物のモル組成は0.91 K2O10,09C320
/Aβ20315.9SiO□であった。
実施例5 (比較) M g2−なしで実施例4の操作を繰返した。再び、生
成物はゼオライトーエリオナイト及びゼオライト−Wで
汚染されていた。SEM写真はエリオナイトが実施例2
のようにL−結晶と連晶していることを示した。
実施例4及び5の生成物のトルエン吸着容を測定した。
結果を下記に示す。
30℃、P/Po = 0.25に於けるトルエンの吸
着4  10.18  0.47  9.715   
6.72  0.06  6.67実施例5の低いトル
エン容量はM g2一種なしで製造されたゼオライト生
成物の不良品質を反映している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法で製造したゼオライトLのX線回
折図を示し、 第2図はM g2“無しで製造したゼオライトLのX線
回折図を示し、 第3図は本発明の方法で製造したゼオライトLの走査電
子顕微鏡写真であり、 第4図はM g2−無しで製造したゼオライトLの走査
電子顕微鏡写真である。 第46図 手続補正帯(方式) 1、事件の表示   昭和63年特許願第43243号
2、発明の名称    ゼオライトLの製造3、補正を
する者 事件との関係  出願人 4、代理人 5、補正命令の日付   昭和63年5月31日6、補
正の対象     明細書の図面の簡単な説明の欄全図
面 7、補正の内容

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)K_2O/SiO_2 0.15−0.40 K_2O/Cs_2O       3−10 H_2O/K_2O       40−100 SiO_2/Al_2O_3    7−13 のモル組成(酸化物として示された)を有しかつ少なく
    とも0.5ppm(重量)の2価金属陽イオンを含む合
    成混合物からゼオライトLが結晶化されることを特徴と
    するセシウム含有ゼオライトLの製造法。
  2. (2)合成混合物が K_2O/SiO_2   0.18−0.36 K_2O/Cs_2O      4−7 H_2O/K_2O      70−90 SiO_2/Al_2O_3   8−12 のモル組成(酸化物として示された)を有しかつ0.5
    −15ppm(重量)の2価金属陽イオンを含むことを
    特徴とする請求項(1)記載の製造法。
  3. (3)合成混合物が(1)KOH又はK_2O、(2)
    CsOH・H_2O又はCsX(ここでXはハロゲン又
    は硝酸塩である)、(3)Al(OH)_3及び(4)
    水からなる溶液Aと(1)シリカ、(2)2価金属塩及
    び(3)水からなる溶液Bとの2つの溶液Bとの混合か
    ら得られることを特徴とする請求項(1)及び(2)の
    いずれかに記載の製造法。
  4. (4)結晶化の温度が少なくとも130℃であることを
    特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の製造法。
  5. (5)前記請求項のいずれか1項に記載の製造法で製造
    される場合のゼオライトL。
  6. (6)触媒活性金属と請求項(5)記載のゼオライトL
    とを特徴とする触媒。
  7. (7)金属が触媒の全重量に対して0.1−6.0重量
    %の量の白金又はパラジウムであることを特徴とする請
    求項(6)記載の触媒。
  8. (8)脂肪族炭化水素を370°−600℃の温度に於
    て請求項(6)及び(7)のいずれかに記載の触媒と接
    触させて脂肪族炭化水素の少なくとも一部分を芳香族炭
    化水素へ転化させるようにすることを特徴とする脂肪族
    炭化水素の脱水素環化及び(又は)異性化方法。
  9. (9)触媒がそれから得られるゼオライトLが少なくと
    も90%のカリウムを有しかつ少なくとも1種のVIII族
    金属を含むことを特徴とする請求項(8)記載の方法。
  10. (10)炭化水素がヘキサンであることを特徴とする請
    求項(8)及び(9)のいずれかに記載の方法。
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