JPS646816B2 - - Google Patents

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JPS646816B2
JPS646816B2 JP57226551A JP22655182A JPS646816B2 JP S646816 B2 JPS646816 B2 JP S646816B2 JP 57226551 A JP57226551 A JP 57226551A JP 22655182 A JP22655182 A JP 22655182A JP S646816 B2 JPS646816 B2 JP S646816B2
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crystalline
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Haruhito Sato
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は新規なゼオライト触媒およびその製造
方法ならびにそれを用いる方法に関する。 従来から様々な構造のゼオライトが合成されて
おり、またその用途についても各種の研究がなさ
れている。特に近年、これらの研究が盛んで、例
えばシリカ−アルミナ比が互いに異なる2種のコ
ロイドを混合した原料を用いて水熱反応させ内部
と外部の組成の異なる結晶性アルミノシリケート
を製造し(特開昭57−95822号公報)、これを用い
てメタノールからエチレンを製造する研究が行な
われている。そのほか、結晶性シリケートを内核
とし、外殻をアルミニウムを含む結晶で構成した
結晶性シリケートゼオライト(特開昭57−191223
号公報)が報告され、これはオレフインの重合反
応に用いられている。 本発明者は上述したようなゼオライトとは異な
り、全く新たな構造で、しかも各種反応の触媒と
して有用なゼオライトを開発すべく鋭意研究を重
ねた。その結果、結晶性硼珪酸を内核とし、結晶
性酸化珪素(結晶性シリケート)を外殻とする構
成により目的とするゼオライト触媒が得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至つた。すなわ
ち本発明は、内核が結晶性硼珪酸から成り、外殻
が結晶性酸化珪素から成ることを特徴とするゼオ
ライト触媒を提供すると共に、珪素化合物を含む
水溶液を、硼珪酸の結晶の存在下で水熱反応させ
て前記のゼオライト触媒を製造する方法を提供す
るものであり、さらにこのゼオライト触媒に、メ
タノールおよび/またはジメチルエーテルを接触
させてオレフインを製造する方法ならびに同じく
このゼオライト触媒の存在下に、トルエンとメタ
ノールを反応させてp−キシレンを製造する方法
を提供するものである。 本発明のゼオライト触媒において、内核を構成
する結晶性硼珪酸は、各種のものをあげることが
でき、例えば特開昭53−55500号公報、特開昭55
−7598号公報、特開昭56−84313号公報、特開昭
57−123817号公報、特開昭57−129820号公報など
に記載の結晶性硼珪酸をあげることができる。こ
れらの硼珪酸を調製するには種々の方法がある
が、一般には各種シリカ源、硼素源および結晶化
剤を水性媒体に加えて、水熱反応することにより
調製することができる。例えばアンモニウム型の
結晶性硼珪酸は通常次のように調製される。すな
わち、まず硼酸、濃硫酸およびテトラプロピルア
ンモニウムブロマイドを含む水溶液(溶液A)、
酸化珪素、酸化ナトリウムおよび水からなる水ガ
ラスの水溶液(溶液B)、塩化ナトリウム水溶液
(溶液C)をそれぞれ調製し、この溶液Aおよび
Bを溶液Cに滴下し、必要に応じて混合液のPHを
調整し、これをオートクレーブ中で加熱する。そ
の後、冷却、洗浄、乾燥および焼成の過程を経
て、結晶性硼珪酸ナトリウムが得られる。さらに
得られた結晶性硼珪酸ナトリウムを硝酸アンモニ
ウム水溶液で処理すればアンモニウム型の結晶性
硼珪酸が得られる。 本発明のゼオライト触媒は、上記の如く得られ
た結晶性硼珪酸を内核とし、これに結晶性酸化珪
素を外殻に形成したものであるが、その製造法に
ついては様々な方法が考えられるが本発明の方法
によれば、次のとおりである。すなわち、前記方
法で得られた結晶性硼珪酸を内核部分として用
い、これを珪酸ソーダ、シリカゾル、無水珪酸
(例えばアエロジル)、石英等の珪素化合物を含む
水溶液に加え、さらに必要に応じてテトラアルキ
ルアンモニウムハライド等の結晶化剤を加えて水
熱反応を行ない、その後常法により乾燥、焼成を
行なえば所望するゼオライト触媒、つまり内核が
結晶性硼珪酸から成り、外殻が結晶性酸化珪素か
らなるゼオライト触媒が得られる。 このような二重構造よりなる本発明のゼオライ
ト触媒は、その製造条件によりその組成ならびに
結晶構造等が異なり、様々なものがあるが、特に
内核と外殻が同じ結晶構造、すなわち同じX線回
折パターンを有するものが好ましく、また、内核
を構成する結晶性硼珪酸の酸化珪素/酸化硼素
(SiO2/B2O3)比が12(モル比)以上、とりわけ
25〜500(モル比)であつても、しかも外殻/内核
の比が0.01〜10(重量比)、特に0.1〜5(重量比)
であるものが好ましい。これらの条件を満たすゼ
オライト触媒を製造するには、SiO2/B2O3比が
12〜500(モル比)となるように珪素化合物と硼素
化合物を水に加えると共に、結晶化剤を加え、PH
8.5〜10.5の範囲で100〜250℃、6時間〜3日間
程度水熱反応を行ない、その後乾燥、焼成を行な
つてまず結晶性硼珪酸を得る。次にこの結晶性硼
珪酸と共に珪素化合物と結晶化剤を珪素化合物/
結晶化剤の比100/1〜5/1(モル比)の割合で
水に加え、PH8.5〜10.5の範囲で100〜250℃、6
時間〜2日間程度水熱反応を行ない、さらに乾
燥、焼成を行なえば、目的とする構成のゼオライ
ト触媒が得られる。なお、ここで結晶化剤として
は各種のものがあげられ、例えばアルキルアンモ
ニウム塩などの有機カチオン、モノアミン、ジア
ミン等のアミン類、カルボン酸類、ケトン類さら
にはモノアルコール、ジアルコール等のアルコー
ル類があげられる。 このようにして得られる本発明のゼオライト触
媒は、そのままあるいは必要に応じてアルミナゾ
ル等のバインダーを加えて成形したものとして、
各種炭化水素の様々な転化反応に広く用いること
ができるが、特にメタノール、ジメチルエーテル
からエチレンをはじめとするオレフインを製造す
る反応あるいはトルエンとメタノールからp−キ
シレンを製造する反応に有効に利用することがで
きる。 メタノール、ジメチルエーテルからオレフイン
を製造するにあたつては、まず原料としてメタノ
ール、ジメチルエーテルのいずれか一方あるいは
両者の混合物を用い、これを適当な反応条件下で
上記のゼオライト触媒と接触させればよい。この
際の反応条件は特に制限はなく適宜定めればよい
が、通常は300〜800℃、好ましくは400〜700℃の
反応温度、常圧〜50Kg/cm2、好ましくは常圧〜10
Kg/cm2の反応圧力、0.1〜40hr-1、好ましくは1
〜20hr-1の重量空間速度(WHSV)の範囲の条
件を選定すべきである。この反応により原料であ
るメタノール、ジメチルエーテルは速やかにエチ
レン、プロピレンをはじめとするオレフインに転
換する。しかもこの際のメタノール、ジメチルエ
ーテルの転化率はほぼ100%であり、またエチレ
ン、プロピレン等のオレフインの選択率も極めて
高いものとなる。 次に、トルエンとメタノールを反応させてp−
キシレンを製造するにあたつては、原料としてト
ルエンとメタノールを用い、これを適当な条件下
で上記のゼオライト触媒と接触させながら反応を
行なえばよい。この反応条件は特に制限はなく所
望により適宜定めればよいが、一般にはトルエ
ン/メタノール比20〜0.5(モル比)、好ましくは
10〜1(モル比)とし、反応温度400〜800℃、好
ましくは500〜700℃、反応圧力常圧〜100Kg/cm2
好ましくは常圧〜50Kg/cm2、重量空間速度
(WHSV)0.1〜50hr-1、好ましくは1〜20hr-1
範囲の条件を選定すべきである。この反応により
p−キシレンが高い選択率で得られる。 以上の如く本発明のゼオライト触媒は、オレフ
インの製造ならびにp−キシレンの製造に利用さ
れるのをはじめ、炭化水素の転化反応による高オ
クタン価ガソリンの製造など幅広く利用でき、工
業的に価値の高いものである。 次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。 実施例 1 酸化硼素0.64gを水112.5gに溶かし、さらに
濃硫酸7.92gおよびテトラ−n−プロピルアンモ
ニウムブロマイド11.8gを溶解して溶液Aを調整
した。一方、水ガラス(組成:酸化ナトリウム
9.40wt%、酸化珪素28.95wt%、水61.65wt%)95
gを水1112.5gに加えて溶液Bを調製した。 次いで溶液AおよびBを、塩化ナトリウム35.6
gを水54.9gに溶解した溶液Cに室温にて10分間
にわたつて同時に滴下した。得られた混合液Dを
1時間煮沸した後、オートクレーブに入れて温度
170℃にて13時間加熱処理し、生成物Eを得た。 次に、酸化ナトリウム2.05gおよびテトラ−n
−プロピルアンモニウムブロマイド23.8gを水
150mlに溶かして溶液Fを調製し、またシリカゾ
ル水溶液(商品名:スノーテツクスS、日産化学
(株)製、SiO2含量30wt%)91.6gを水111mlに溶か
して溶液Gを調製した。続いて溶液FとGを水
700ml中に室温にて10分間にわたつて同時に滴下
した。得られた混合物Hに前記生成物Eを加え
て、オートクレーブに入れ、反応温度170℃にて
48時間加熱処理した。その後内容物を濾過し、得
られた固形物を洗浄した後、120℃にて一晩乾燥
させた。さらに550℃にて6時間焼成することに
より、結晶性硼珪酸を内核とし、結晶性酸化珪素
を外殻としたゼオライト(Na型)52.4gを得た。 その後、このゼオライト30gを5倍重量の1規
定硝酸アンモニウム水溶液に加え、8時間還流し
た。次いで冷却、静置して上澄みをデカンテーシ
ヨンにより除去した。さらに還流、デカンテーシ
ヨンの操作を3回繰返した後、内容物を濾過、洗
浄し、120℃で一晩乾燥して内核が結晶性硼珪酸
であり、かつ外殻が結晶性酸化珪素であるゼオラ
イト(外殻/内核の重量比=1.05)29.5gを得
た。 実施例 2 実施例1において、混合物Dおよび混合物Hの
PHを濃硫酸を用いて9.5に調整したこと以外はす
べて実施例1と同様に操作して、内核が結晶性硼
珪酸であり、かつ外殻が結晶性酸化珪素であるゼ
オライト(外殻/内核の重量比=1.05)54gを得
た。 実施例 3 実施例1で得られたゼオライト(NH+ 4型)に
バインダー含量が20wt%となるようにアルミナ
ゾルを加えて成形し、120℃で12時間乾燥し、さ
らに550℃で6時間焼成した。このようにして得
られたゼオライト触媒2gを常圧固定床流通式反
応管に充填し、温度を600℃に維持して、
WHSV9.2hr-1にてトルエンとメタノールを4:
1(モル比)の割合で導入して8時間反応を行な
つた。結果を第1表に示す。
【表】
【表】 * 反応液中の各成分の重量組成。
実施例 4 実施例2で得られたゼオライト(NH+ 4型)に
バインダー含量が20wt%となるようにアルミナ
ゾルを加えて成形し、120℃で12時間乾燥し、さ
らに550℃で6時間焼成した。このようにして得
られたゼオライト触媒2gを常圧固定床流通式反
応管に充填し、温度を600℃に維持して、
WHSV9.2hr-1にて水とメタノールを1:1(重量
比)の割合で導入して6時間反応を行なつた。結
果を第2表に示す。なおメタノールの転化率は
99wt%であつた。
【表】 成。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内核が結晶性硼珪酸から成り、外殻が結晶性
    酸化珪素から成ることを特徴とするゼオライト触
    媒。 2 内核と外殻が同じ結晶構造をもつものである
    特許請求の範囲第1項記載の触媒。 3 内核を構成する結晶性硼珪酸のSiO2/B2O3
    比が12(モル比)以上であり、かつ外殻/内核の
    比が0.01〜10(重量比)である特許請求の範囲第
    1項記載の触媒。 4 珪素化合物を含む水溶液を、硼珪酸の結晶の
    存在下で水熱反応させることを特徴とする、内核
    が結晶性硼珪酸から成りかつ外殻が結晶性酸化珪
    素から成るゼオライト触媒の製造方法。 5 内核が結晶性硼珪酸から成り、外殻が結晶性
    酸化珪素から成るゼオライト触媒に、メタノール
    および/またはジメチルエーテルを接触させるこ
    とを特徴とするオレフインの製造方法。 6 内核が結晶性硼珪酸から成り、外殻が結晶性
    酸化珪素から成るゼオライト触媒の存在下に、ト
    ルエンとメタノールを反応させることを特徴とす
    るp−キシレンの製造方法。
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