RU2735849C1 - Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type) - Google Patents

Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type) Download PDF

Info

Publication number
RU2735849C1
RU2735849C1 RU2019116313A RU2019116313A RU2735849C1 RU 2735849 C1 RU2735849 C1 RU 2735849C1 RU 2019116313 A RU2019116313 A RU 2019116313A RU 2019116313 A RU2019116313 A RU 2019116313A RU 2735849 C1 RU2735849 C1 RU 2735849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diammonium
zsm
hours
hydroxyethyl
bis
Prior art date
Application number
RU2019116313A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Антонович Садовничий
Эдуард Аветисович Караханов
Антон Львович Максимов
Леонид Андреевич Куликов
Дмитрий Евгеньевич Цаплин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2019116313A priority Critical patent/RU2735849C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735849C1 publication Critical patent/RU2735849C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • 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
    • C01B39/42Type ZSM-12

Abstract

FIELD: chemical or physical processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing an aluminosilicate zeolite with a MTW structure of the ZSM-12 type. Method comprises mixing solutions containing an aluminum compound, a silicon compound, templates selected from salts of N1,N4-bis(2-hydroxyethyl)-N1,N1,N4,N4-tetramethylbutane-1,4-diammonium, N1,N6-bis(2-hydroxyethyl)-N1,N1,N6,N6-tetramethylhexane-1,6-diammonium, N1,N8-bis(2-hydroxyethyl)-N1,N1,N8,N8-tetramethyloctane-1,8-diammonium, and an alkali metal compound to obtain a reaction mixture, crystallizing the obtained mixture for 4–5 days at temperature of 145–155 °C, recovering the formed crystalline product, washing with distilled water until filtrate pH reaches 9.0–9.5, drying to constant weight and annealing at 500±10 °C for 8–12 hours, ion exchange reaction with ammonium salt solution, recovery of formed crystalline product, washing with distilled water till pH of filtrate is equal to 7.8–8.3, dried to constant weight and product is annealed at 450±10 °C for 4–7 hours.
EFFECT: invention increases content of mesopore aluminosilicate zeolite of ZSM-12 type to 10–35 % of total number of pores with degree of crystallinity of more than 90 % and content of sodium oxide of not more than 0_05 %.
7 cl, 1 dwg, 6 ex

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение описывает способ получения алюмосиликатного цеолита со структурой MTW (типа ZSM-12), содержащего мезопоры, с применением темплатов на основе четвертичных органических солей полиметилендиаммония, содержащих алкильные или алкил-гидроксильные, или алкил-карбонильные, или алкил-карбоксильные, или их комбинации в качестве групп при атомах азота.The present invention describes a method for preparing aluminosilicate zeolite with the MTW structure (ZSM-12 type) containing mesopores using templates based on quaternary organic polymethylenediammonium salts containing alkyl or alkyl-hydroxyl, or alkyl-carbonyl, or alkyl-carboxyl, or combinations thereof as groups at nitrogen atoms.

Уровень техникиState of the art

Цеолиты широко применяют в нефтехимической и газовой промышленности в качестве адсорбентов, катализаторов, молекулярных сит, ионообменных материалов и т.д. благодаря устойчивым физико-механическим свойствам, относительной дешевизне получения и особенностям строения пористой структуры. Ввиду структурных ограничений, возможности применения натуральных, природных цеолитов лимитировано лишь несколькими отдельными процессами. В связи с чем, все большую значимость приобретают искусственные, синтетически синтезированные цеолиты с заданными структурными свойствами.Zeolites are widely used in the petrochemical and gas industries as adsorbents, catalysts, molecular sieves, ion exchange materials, etc. due to stable physical and mechanical properties, relative low cost of production and structural features of the porous structure. Due to structural limitations, the use of natural, natural zeolites is limited to only a few individual processes. In this connection, artificial, synthetically synthesized zeolites with desired structural properties are becoming increasingly important.

Пример таких материалов - цеолит со структурой MTW (типа ZSM-12), который образует одномерную систему пор размером 0.56×0.61 нм, состоящих из 12-членных колец. Подобное строение пористой системы цеолита MTW позволяет применять его в каталитических процессах преобразования углеводородов, например, увеличении концентрации п-ксилола из смеси его изомеров или в селективном алкилировании или транс-алкилировании ароматических углеводородов.An example of such materials is zeolite with the MTW structure (ZSM-12 type), which forms a one-dimensional system of pores with a size of 0.56 × 0.61 nm, consisting of 12-membered rings. Such a structure of the porous system of MTW zeolite allows it to be used in catalytic processes for the conversion of hydrocarbons, for example, increasing the concentration of p-xylene from a mixture of its isomers or in the selective alkylation or trans-alkylation of aromatic hydrocarbons.

Варьирование условий синтеза цеолитов типа ZSM-12 позволяет получать материалы с заданными свойствами - морфологией, составом, объемом и размером пор, площадью поверхности и т.д. Из уровня техники известны цеолиты типа ZSM-12 и способы их синтеза путем смешения соединения кремния, соединения алюминия, щелочи, темплата и растворителя в заданных последовательностях, соотношениях компонентов и условиях [ЕР-18089 А1, опубликовано 20.03.1980, US 4391785, опубликовано 05.07.1983, US 4552739, опубликовано 12.11.1985].Varying the conditions for the synthesis of zeolites of the ZSM-12 type makes it possible to obtain materials with specified properties - morphology, composition, pore volume and size, surface area, etc. The prior art knows zeolites of the ZSM-12 type and methods for their synthesis by mixing a silicon compound, an aluminum compound, an alkali, a template and a solvent in predetermined sequences, component ratios and conditions [EP-18089 A1, published 03.20.1980, US 4391785, published 05.07 .1983, US 4552739, published 11/12/1985].

Во многих процессах в нефтехимической промышленности важное свойство материалов, на основе которых создают катализаторы - наличие в них мезопористых каналов, облегчающих диффузию субстратов к активным центрам катализатора и увеличивающих, тем самым, его активность. Будучи микропористым материалом, цеолит типа ZSM-12 не содержит в своей структуре мезопористых каналов. Для образования мезопористых полостей в структуре цеолитов могут быть применены подходы, основанные на обработке различными реагентами уже синтезированного цеолита типа ZSM-12 [L. Dimitrov, М. Mihaylov, K. Hadjiivanov, V. Mavrodinova «Catalytic properties and acidity of ZSM-12 zeolite with different textures», Microporous and Mesoporous Materials 143 (2011), 291-301]. Недостаток данного подхода - низкая степень контроля процесса, что выражено в низкой воспроизводимости результатов (размеров пор в цеолитах) и необходимости подбирать условия обработки в зависимости от размера и формы кристаллов цеолита. Кроме того, зачастую в процессе данной обработки происходит вымывание из цеолита ионов алюминия, отвечающих за каталитическую активность цеолита.In many processes in the petrochemical industry, an important property of the materials on the basis of which catalysts are created is the presence of mesoporous channels in them, facilitating the diffusion of substrates to the active centers of the catalyst and thereby increasing its activity. As a microporous material, zeolite ZSM-12 does not contain mesoporous channels in its structure. For the formation of mesoporous cavities in the structure of zeolites, approaches based on the treatment of already synthesized zeolite of the ZSM-12 type with various reagents [L. Dimitrov, M. Mihaylov, K. Hadjiivanov, V. Mavrodinova "Catalytic properties and acidity of ZSM-12 zeolite with different textures", Microporous and Mesoporous Materials 143 (2011), 291-301]. The disadvantage of this approach is the low degree of process control, which is expressed in the low reproducibility of results (pore sizes in zeolites) and the need to select processing conditions depending on the size and shape of the zeolite crystals. In addition, in the course of this treatment, aluminum ions, which are responsible for the catalytic activity of the zeolite, are often washed out from the zeolite.

Из уровня техники известны способы образования мезопор в структуре цеолита типа ZSM-12 на основе применения специальных добавок в ходе синтеза цеолита, удаляемых в дальнейшем при отжиге при повышенных температурах. К числу таких добавок относят большие по размеру частицы, например, частицы сажи или полимеров. Однако, к недостаткам применения указанных добавок можно отнести сложность образования гомогенного геля при получении реакционной смеси и, как следствие, упорядоченной пористой структуры цеолитов.From the prior art, methods for the formation of mesopores in the structure of a zeolite of the ZSM-12 type are known based on the use of special additives in the course of the zeolite synthesis, which are subsequently removed by annealing at elevated temperatures. These additives include large particles such as carbon black or polymer particles. However, the disadvantages of using these additives include the complexity of the formation of a homogeneous gel when obtaining the reaction mixture and, as a consequence, the ordered porous structure of zeolites.

Более результативный подход - применение темплатов-макромолекул, то есть больших по размеру молекул темплатов. С одной стороны, они способствуют образованию цеолита с заданной структурой, а с другой - позволяют добиться получения равномерной по составу реакционной смеси.A more effective approach is the use of templates-macromolecules, that is, templates of larger molecules. On the one hand, they contribute to the formation of a zeolite with a given structure, and on the other hand, they allow obtaining a reaction mixture that is uniform in composition.

Из уровня техники известен способ синтеза цеолита типа ZSM-12, который проводят в присутствии темплата состава [(СН3)3N+(СН2)10N+(СН3)3]Br- 2, при этом кристаллизацию проводят при температуре от 150 до 180°С в течении 4-10 дней при перемешивании реакционной смеси (US 5192521, опубликовано 09.05.1993).From the prior art, a method for the synthesis of zeolite of the ZSM-12 type is known, which is carried out in the presence of a template of the composition [(CH 3 ) 3 N + (CH 2 ) 10 N + (CH 3 ) 3 ] Br - 2 , while crystallization is carried out at a temperature from 150 to 180 ° C for 4-10 days while stirring the reaction mixture (US 5192521, published 09.05.1993).

Известен способ синтеза цеолита типа ZSM-12 в присутствии темплата, содержащего диаммонийный катион состава [(С2Н5)(СН3)2N+(СН2)4-6N+(CH3)2(C2H5)]+ (US 4585639 A, опубликовано 29.04.1986). Условия получения продукта предполагают достаточно широкий температурный и временной интервалы (температура кристаллизации от 80 до 200°С, время кристаллизации от 12 часов до 30 суток) в зависимости от состава реакционной среды. Рекомендованные условия синтеза предполагают проведение процесса при температуре от 100 до 180°С в течение 1-7 суток.A known method for the synthesis of zeolite type ZSM-12 in the presence of a template containing a diammonium cation composition [(C 2 H 5 ) (CH 3 ) 2 N + (CH 2 ) 4-6 N + (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) ] + (US 4585639 A, published 04/29/1986). The conditions for obtaining the product assume a fairly wide temperature and time intervals (crystallization temperature from 80 to 200 ° C, crystallization time from 12 hours to 30 days), depending on the composition of the reaction medium. The recommended synthesis conditions imply carrying out the process at a temperature of 100 to 180 ° C for 1-7 days.

Известен способ синтеза цеолита типа ZSM-12 с применением в качестве темплата полиметилен-диаммонийных солей на основе триэтилендиамина (DABCO) состава DABCO-(CH2)n-DABCO, где n=4, 5, 6 и 10 в случае патента US 4482531 или 4-10 в случае патента US 4559213 (US 4482531, опубликовано 13.11.1984; US 4559213, опубликовано 17.12.1985). В обоих случаях реакционную смесь выдерживают в течение 6-150 дней при температуре от 80 до 180°С, желательно в течение 5-30 дней при температуре 150-170°С, для кристаллизации цеолита типа ZSM-12.A known method of synthesizing zeolite of the ZSM-12 type using as a template polymethylene diammonium salts based on triethylenediamine (DABCO) composition DABCO- (CH 2 ) n -DABCO, where n = 4, 5, 6 and 10 in the case of US patent 4482531 or 4-10 in the case of US patent 4559213 (US 4482531 published 11/13/1984; US 4559213 published 12/17/1985). In both cases, the reaction mixture is kept for 6-150 days at a temperature of 80 to 180 ° C, preferably for 5-30 days at a temperature of 150-170 ° C, for the crystallization of a zeolite of the ZSM-12 type.

Данные о текстурных характеристиках материалов, позволяющих оценить долю мезопор в структуре, в вышеуказанных документах не приведены.Data on the textural characteristics of materials that allow us to estimate the proportion of mesopores in the structure are not given in the above documents.

Известен способ синтеза цеолита типа ZSM-12 с применением в качестве темплата полиметилен-диаммонийных солей на основе метилпиперидина и/или метилпирролидина состава [А-(СН2)n-А]В2, где А - молекулы метилпиперидина и/или метилпирролидина, В - анион Br-, n=4-6 (CN 107032368 A, опубликовано 11.08.2017). Реакционную смесь, содержащую указанный темплат, соединение кремния, соединение алюминия, щелочь и воду выдерживают в автоклаве в течение 70-100 часов при температуре 160°С. Полученный продукт представляет собой агломераты звездообразной формы наноразмерных кристаллов цеолита типа ZSM-12, обладающих вытянутой формой. Данных о количественном содержании мезо- и макропор в полученном продукте не приводят. Но приводят кривые адсорбции-десорбции азота, позволяющие по наличию между ними гистерезиса утверждать о наличии мезо- и макропор в продукте синтеза. Недостатки метода: большой размер получаемых агломератов - до 10 мкм. Несмотря на наличие мезо- и макропор в структуре цеолита, данный факт может негативно влиять на транспорт субстратов к активным центрам в цеолите в ходе каталитических реакций и понижать общую активность катализатора.A known method for the synthesis of a zeolite of the ZSM-12 type using as a template polymethylene diammonium salts based on methylpiperidine and / or methylpyrrolidine of the composition [A- (CH 2 ) n -A] B 2 , where A are molecules of methylpiperidine and / or methylpyrrolidine, B - anion Br - , n = 4-6 (CN 107032368 A, published on August 11, 2017). The reaction mixture containing the specified template, a silicon compound, an aluminum compound, an alkali and water is kept in an autoclave for 70-100 hours at a temperature of 160 ° C. The resulting product is a star-shaped agglomerates of nanosized crystals of zeolite ZSM-12 with an elongated shape. Data on the quantitative content of meso- and macropores in the resulting product are not given. But the curves of adsorption-desorption of nitrogen are given, which make it possible to assert the presence of meso- and macropores in the synthesis product by the presence of hysteresis between them. Disadvantages of the method: large size of the resulting agglomerates - up to 10 microns. Despite the presence of meso- and macropores in the structure of the zeolite, this fact can negatively affect the transport of substrates to active sites in the zeolite during catalytic reactions and reduce the overall activity of the catalyst.

Наиболее близким является способ синтеза высококристаллического цеолита типа ZSM-12 с применением в качестве темплата циклических диаммонийных солей на основе диметилэтаноламина (WO 201087633, опубликовано 05.08.2010). Общая формула данного темплата - [(CH3)2N+R1R2N+(CH3)2]X2, где R1, R2 - фрагменты молекул на основе алкил-, алкенил-, арил-групп, X - галоген-ионы (Cl-, Br- и т.п.), и/или гидроксид-ионы ОН-. Кристаллизацию реакционной смеси при получении цеолита проводят в течение 3 дней при температуре 170°С. Однако, по данным низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, в материале присутствуют мезопоры размером 10-40 нм, общий объем пор составляет 0.4 см3/г.The closest is a method for synthesizing a highly crystalline zeolite of the ZSM-12 type using cyclic diammonium salts based on dimethylethanolamine as a template (WO 201087633, published 05.08.2010). The general formula of this template is [(CH 3 ) 2 N + R 1 R 2 N + (CH 3 ) 2 ] X 2 , where R 1 , R 2 are fragments of molecules based on alkyl-, alkenyl-, aryl-groups, X - halogen ions (Cl - , Br - , etc.), and / or hydroxide ions OH - . Crystallization of the reaction mixture during the preparation of zeolite is carried out for 3 days at a temperature of 170 ° C. However, according to the data of low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, the material contains mesopores with a size of 10-40 nm, the total pore volume is 0.4 cm 3 / g.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, - получение цеолита типа ZSM-12 с увеличенной долей мезопор в готовом продукте до 10-35% от общего количества пор.The technical problem solved by the claimed invention is to obtain a zeolite of the ZSM-12 type with an increased proportion of mesopores in the finished product up to 10-35% of the total number of pores.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат предлагаемого способа - увеличение доли мезопор в готовом продукте до 10-35% от общего количества пор при получении алюмосиликатного цеолита.The technical result of the proposed method is to increase the proportion of mesopores in the finished product up to 10-35% of the total number of pores in the production of aluminosilicate zeolite.

Технический результат достигают посредством реализации способа получения цеолита типа ZSM-12 со структурой MTW, характеризующийся тем, чтоThe technical result is achieved by implementing a method for producing zeolite of the ZSM-12 type with the MTW structure, characterized in that

• смешивают водный раствор, характеризующийся рН=11.5-13.5, содержащий соединение алюминия и темплат, в качестве которого применяют соединение общей формулы (I), и водный раствор, содержащий соединение кремния, до получения гелеобразной массы, при этом смесь растворов готовят исходя из соблюдения следующих мольных соотношений применяемых компонентов: темплат/Si=0.05-0.3, Si/Al=25-150, H2O/Si=0.5-25;• mix an aqueous solution, characterized by pH = 11.5-13.5, containing an aluminum compound and a template, which is used as a compound of general formula (I), and an aqueous solution containing a silicon compound, until a gel-like mass is obtained, while the mixture of solutions is prepared based on compliance the following molar ratios of the components used: template / Si = 0.05-0.3, Si / Al = 25-150, H 2 O / Si = 0.5-25;

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - от 3 до 10; от R1 до R6 - алкильные или гидроксил-алкильные, или арил-алкильные, или карбонил-алкильные, или карбоксил-алкильные группы, или их комбинации с числом атомов углерода от 2 до 7, X - анион, служащий для компенсации заряда соединения, выбранный из галогенид-иона или гидроксид-иона, или их комбинации.where n is from 3 to 10; from R 1 to R 6 - alkyl or hydroxyl-alkyl, or aryl-alkyl, or carbonyl-alkyl, or carboxyl-alkyl groups, or combinations thereof with the number of carbon atoms from 2 to 7, X is an anion serving to balance the charge of the compound selected from a halide ion or hydroxide ion, or a combination thereof.

• проводят кристаллизацию полученной массы с выделением кристаллического продукта, с последующим его промыванием дистиллированной водой, высушиванием до постоянного веса и отжигом при 500±10°С в течение 8-12 часов;• carry out the crystallization of the resulting mass with the release of a crystalline product, followed by washing with distilled water, drying to constant weight and annealing at 500 ± 10 ° C for 8-12 hours;

• затем полученный продукт подвергают реакции ионного обмена водным раствором соли аммония с последующим выделением продукта, промыванием его дистиллированной водой, высушиванием до постоянного веса и прокаливанием при 450±10°С в течение 4-7 часов.• then the resulting product is subjected to an ion exchange reaction with an aqueous solution of ammonium salt, followed by isolation of the product, washing it with distilled water, drying to constant weight and calcining at 450 ± 10 ° C for 4-7 hours.

Предпочтительно в качестве соединения кремния применять растворы коллоидного диоксида кремния или тетраэтоксисилана, в качестве соединения алюминия - октадекагидрат сульфата алюминия или нонагидрат нитрата алюминия, или изопропоксид алюминия, а в качестве темплата соль N1,N4-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N4,N4-тетраметилбутан-1,4-диаммония или N1,N6-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N6,N6-тетраметилгексан-1,6-диаммония, или N1,N8-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N8,N8-тетраметилоктан-1,8-диаммония.It is preferable to use solutions of colloidal silicon dioxide or tetraethoxysilane as a silicon compound, as an aluminum compound - aluminum sulphate octadecahydrate or aluminum nitrate nonahydrate, or aluminum isopropoxide, and as a template salt N 1 , N 4 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 4 , N 4- tetramethylbutane-1,4-diammonium or N 1 , N 6 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 6 , N 6 -tetramethylhexane-1,6-diammonium , or N 1 , N 8 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 8 , N 8 -tetramethyloctane-1,8-diammonium.

Предпочтительно проводить кристаллизацию в течение 4-5 суток при температуре 145-155°С, при этом выделение кристаллического продукта проводить при пониженном давлении на стеклянном пористом фильтре, а именно проводить фильтрование при давлении от 2 до 101.325 кПа на фильтре класса 3. Промывание дистиллированной водой продукта, полученного после кристаллизации, предпочтительно проводить до достижения рН фильтрата 9.0-9.5, а высушивание полученного продукта при температуре 80-110°С до постоянного веса с последующим отжиом при 500±10°С в течение 8-12 часов с шагом нагрева 1°С/мин.It is preferable to carry out crystallization for 4-5 days at a temperature of 145-155 ° C, while the separation of the crystalline product is carried out under reduced pressure on a porous glass filter, namely, filtration at a pressure of 2 to 101.325 kPa on a class 3 filter. Rinsing with distilled water the product obtained after crystallization is preferably carried out until the filtrate pH reaches 9.0-9.5, and the resulting product is dried at a temperature of 80-110 ° C to constant weight, followed by annealing at 500 ± 10 ° C for 8-12 hours with a heating step of 1 ° S / min.

Для проведения ионного обмена предпочтительно в качестве соли аммония использовать хлорид аммония или нитрат аммония, или ацетат аммония, при этом концентрация водного раствора соли аммония составляет не менее 0.5М и взятого не менее чем в 20-кратном избытке по массе по отношению к массе кристаллического продукта. Промывание дистиллированной водой продукта, полученного после ионного обмена, проводят до достижения рН фильтрата 7.8-8.3, с последующим прокаливанием при 450±10°С в течение 4-7 часов с шагом нагрева 1°С/мин.To carry out ion exchange, it is preferable to use ammonium chloride or ammonium nitrate, or ammonium acetate as the ammonium salt, while the concentration of the aqueous solution of the ammonium salt is at least 0.5 M and taken in at least 20-fold excess by weight relative to the weight of the crystalline product ... The product obtained after ion exchange is washed with distilled water until the filtrate pH reaches 7.8-8.3, followed by calcining at 450 ± 10 ° C for 4-7 hours with a heating step of 1 ° C / min.

Применяя указанные выше реагенты и варьируя условия синтеза - время кристаллизации, температуру, мольное соотношение Si/Al - возможен синтез алюмосиликатных цеолитов типа ZSM-12 с различными текстурными свойствами, а именно, синтез микропористого материала с долей мезопор (10-35%) при степени кристалличности более 90% и содержании оксида натрия в готовом продукте не более 0.05%.Using the above reagents and varying the synthesis conditions - crystallization time, temperature, Si / Al molar ratio - it is possible to synthesize aluminosilicate zeolites of the ZSM-12 type with different textural properties, namely, the synthesis of microporous material with a fraction of mesopores (10-35%) at a degree crystallinity more than 90% and the content of sodium oxide in the finished product is not more than 0.05%.

Реагенты, применяемые для синтеза темплата, смешивали в мольных стехиометрических соотношениях, следовательно, синтезированные темплаты с алкильными или алкил-гидроксильными, или алкил-карбонильными, или алкил-карбоксильными, или их комбинацией в качестве групп при атомах азота с числом атомов углерода от 2 до 7 внесут вклад мезопористости в материал.The reagents used for the synthesis of the template were mixed in molar stoichiometric ratios; therefore, the synthesized templates with alkyl or alkyl-hydroxyl, or alkyl-carbonyl, or alkyl-carboxyl, or their combination as groups at nitrogen atoms with the number of carbon atoms from 2 to 7 will contribute mesoporosity to the material.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фиг. 1 представлены спектры рентгеновской дифракции для алюмосиликатных кристаллических образцов цеолитов типа ZSM-12 в Н-форме, где А) цеолит типа ZSM-12, синтезированный с применением N1,N4-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N4,N4-тетраметилбутан-1,4-диаммония, пример 1; Б) цеолит типа ZSM-12, синтезированный с применением N1,N6-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N6,N6-тетраметилгексан-1,6-диаммония, пример 2; В) цеолит типа ZSM-12, синтезированный с применением N1,N8-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N8,N8-тетраметилоктан-1,4-диаммония, пример 3.FIG. 1 shows the X-ray diffraction spectra for aluminosilicate crystalline samples of zeolites of the ZSM-12 type in the H-form, where A) a zeolite of the ZSM-12 type synthesized using N 1 , N 4 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 4 , N 4 -tetramethylbutane-1,4-diammonium, example 1; B) a zeolite of the ZSM-12 type, synthesized using N 1 , N 6 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 6 , N 6 -tetramethylhexane-1,6-diammonium, example 2; B) zeolite of the ZSM-12 type synthesized using N 1 , N 8 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 8 , N 8 -tetramethyloctane-1,4-diammonium, example 3.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Применяемые реагенты для синтеза цеолита и темплатов коммерчески доступны. Все процедуры осуществляли в диапазоне от 18 до 25°С.The reagents used for the synthesis of zeolite and templates are commercially available. All procedures were carried out in the range from 18 to 25 ° C.

Факторы, влияющие на свойства и синтез алюмосиликатных цеолитов типа ZSM-12, включают температуру и время кристаллизации, природу применяемых реагентов (соединение алюминия и соединение кремния, темплат, растворитель) и их концентрации, наличие перемешивания или его отсутствие (проведение синтеза в статических условиях), рН и время выдержки реакционной смеси до начала кристаллизации. Кристаллизацию проводят в стальных автоклавах, снабженных тефлоновыми стаканами-вкладышами в интервале температур 145-155°С в течении 4-5 дней в условиях гидротермального синтеза, из реакционного геля, полученного смешением растворов, содержащих: (1) по меньшей мере одно соединение оксида кремния; (2) по меньшей мере одно соединение оксида алюминия; (3) по меньшей мере один темплат. Контроль за рН производят при помощи внесения необходимого количества щелочи. Оптимальное значение рН от 11.5 до 13.5. В качестве соединения кремния может быть применен коллоидный раствор диоксида кремния или тетраэтоксисилан; в качестве соединения алюминия может быть применен октадекагидрат сульфата алюминия или нонагидрат нитрата алюминия, или изопропоксид алюминия. Для контроля рН может быть применен гидроксид натрия или гидроксид калия в сухом виде или в виде водных растворов с концентрацией не менее 0.5М. Состав реакционной смеси, из которой синтезируют цеолит типа ZSM-12, с точки зрения мольных соотношений, приведен ниже:Factors affecting the properties and synthesis of aluminosilicate zeolites of the ZSM-12 type include the temperature and time of crystallization, the nature of the reagents used (aluminum compound and silicon compound, template, solvent) and their concentrations, the presence or absence of mixing (synthesis under static conditions) , pH and holding time of the reaction mixture before crystallization. Crystallization is carried out in steel autoclaves equipped with Teflon liners in the temperature range 145-155 ° C for 4-5 days under conditions of hydrothermal synthesis, from a reaction gel obtained by mixing solutions containing: (1) at least one compound of silicon oxide ; (2) at least one alumina compound; (3) at least one template. PH control is carried out by introducing the required amount of alkali. The optimum pH value is from 11.5 to 13.5. As the silicon compound, a colloidal solution of silicon dioxide or tetraethoxysilane can be used; as the aluminum compound, aluminum sulfate octadecahydrate or aluminum nitrate nonahydrate or aluminum isopropoxide can be used. For pH control, sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used in dry form or in the form of aqueous solutions with a concentration of at least 0.5M. The composition of the reaction mixture from which the zeolite of the ZSM-12 type is synthesized, in terms of molar ratios, is given below:

Figure 00000002
Figure 00000002

Способ получения алюмосиликатного цеолита со структурой MTW (типа ZSM-12), описываемый текущим изобретением, включает следующие стадии:The method for producing an aluminosilicate zeolite with the MTW structure (ZSM-12 type) described by the present invention includes the following steps:

1. приготовить реакционную смесь, для чего смешать водный раствор произвольной концентрации, содержащий соединение алюминия и темплат - [H2O:темплат:Al=(200÷400):8.8:1] (раствор 1), затем добавить сухую щелочь или водный раствор щелочи для достижения необходимого рН от 11.5 до 13.5 - [H2O:Al:темплат:ОН=(200÷450):1:8.8:10.4] (раствор 2), приготовить водный раствор произвольной концентрации, содержащий соединение кремния - [Si:H2O=1:(6÷15)] (раствор 3). Далее раствор 2 по каплям прибавить к раствору 3. Полученную суспензионно-гелевую массу аккуратно перемешать до достижения гомогенности (геля). Оставить на 1.0-1.5 часа при комнатной температуре для формирования первичной структуры геля;1. The reaction mixture was prepared, which mix the aqueous solution of any concentration containing the aluminum compound and the template - (Solution 1), then add dry or aqueous alkali [H 2 O:: 8.8: 1 template: Al = (200 ÷ 400)] alkali solution to achieve the required pH from 11.5 to 13.5 - [H 2 O: Al: template: OH = (200 ÷ 450): 1: 8.8: 10.4] (solution 2), prepare an aqueous solution of arbitrary concentration containing a silicon compound - [ Si: H 2 O = 1: (6 ÷ 15)] (solution 3). Then add solution 2 dropwise to solution 3. Gently mix the resulting suspension-gel mass until homogeneity (gel) is achieved. Leave for 1.0-1.5 hours at room temperature to form the primary structure of the gel;

2. провести кристаллизацию полученного геля в стальном автоклаве, снабженным тефлоновым стаканом-вкладышем, в гидротермальных условиях: для чего переместить гель, приготовленный в предыдущем пункте, в тефлоновый стакан-вкладыш, поместить стакан-вкладыш в автоклав и герметизировать последний, термостатировать автоклав до температуры из диапазона 145-155°С в течение 4-5 суток;2.Crystallize the resulting gel in a steel autoclave equipped with a Teflon liner under hydrothermal conditions: for which purpose move the gel prepared in the previous paragraph into a Teflon liner, place the liner in the autoclave and seal the latter, thermostat the autoclave to temperature from the range of 145-155 ° C for 4-5 days;

3. выделить кристаллический продукт фильтрованием при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыть дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 9.0-9.5 и высушить при 80-110°С до постоянного веса;3. isolate the crystalline product by filtration under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, rinse with distilled water until the filtrate reaches pH 9.0-9.5 and dry at 80-110 ° C until constant weight;

4. удалить темплат отжигом, начиная с комнатной температуры, затем с шагом нагрева 1°С/мин до 500±10°С, далее выдержать при этой температуре в течение 8-12 часов;4. remove the template by annealing, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 500 ± 10 ° C, then keep it at this temperature for 8-12 hours;

5. провести ионный обмен водным раствором соли аммония для получения NH4-формы цеолита;5. to carry out ion exchange with an aqueous solution of ammonium salt to obtain NH 4 -form of zeolite;

6. выделить кристаллический продукт фильтрованием при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыть дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 7.8-8.3, высушить при 80-110°С до постоянного веса;6. isolate the crystalline product by filtration under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a porous glass filter of class 3, rinse with distilled water until the filtrate reaches pH 7.8-8.3, dry at 80-110 ° C until constant weight;

7. прокалить продукт в муфельной печи (замена NH4-формы на Н-форму) начиная с комнатной температуры, затем с шагом нагрева 1°С/мин до 450±10°С, далее выдержать при этой температуре в течение 4-7 часов.7.Ice the product in a muffle furnace (replacing NH 4- form with H-form), starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 450 ± 10 ° C, then hold it at this temperature for 4-7 hours ...

Для получения Н-формы синтезированного цеолита ионный обмен проводят с помощью водных растворов различных катионных солей аммония, например, хлорида аммония или нитрата аммония, или ацетата аммония. Примеры методов ионного обмена приведены во многих патентах, например, US 3140249 A, опубликовано 07.07.1964; US 3140251 A, опубликовано 07.07.1964; US 3140253 A, опубликовано 07.07.1964.To obtain the H-form of the synthesized zeolite, ion exchange is carried out using aqueous solutions of various cationic ammonium salts, for example, ammonium chloride or ammonium nitrate, or ammonium acetate. Examples of ion exchange methods are given in many patents, for example, US 3140249 A, published 07.07.1964; US 3140251 A, published 07.07.1964; US 3140253 A, published 07.07.1964.

Синтезированные продукты характеризовали методами рентгенофазового анализа на приборе Rigaku Rotaflex D/max-RC, элементного анализа на приборе Thermo ARL PERFORM'X, пористость определяли на приборе Gemini VII 2390 (V1.02t) (Micromeritics) согласно стандартным регламентам работы с оборудованием. Результаты анализов продуктов синтеза приведены в каждом примере.The synthesized products were characterized by X-ray diffraction analysis on a Rigaku Rotaflex D / max-RC instrument, elemental analysis on a Thermo ARL PERFORM'X instrument, porosity was determined on a Gemini VII 2390 (V1.02t) instrument (Micromeritics) according to standard operating procedures. The results of analyzes of the synthesis products are shown in each example.

Заявляемым способом синтезировали алюмосиликатный продукт с химическим составом в пересчете на оксиды:The claimed method synthesized an aluminosilicate product with a chemical composition in terms of oxides:

0.1±0.06M2/nO:Al2O3:ySiO2:zH2O0.1 ± 0.06M 2 / n O: Al 2 O 3 : ySiO 2 : zH 2 O

где М - как минимум один катион с валентностью n; значение у между 50 и 300; значение z между 0.5 и 25.where M is at least one cation with valence n; y is between 50 and 300; a z-value between 0.5 and 25.

Ниже представлено более подробное описание заявляемого изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний.Below is a more detailed description of the claimed invention. The present invention can be subject to various changes and modifications, which will be understood by a person skilled in the art based on reading this description. Such changes do not limit the scope of the claim.

Пример 1Example 1

В первом стакане приготовили раствор, состоящий из 12.6 г дистиллированной воды, 0.9 г нанодекагидрата алюминия и 8.4 г бромида N1,N4-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N4,N4-тетраметилбутан-1,4-диаммония (раствор 1). Затем при перемешивании в раствор 1 добавили 1.0 г гидроксида натрия - раствор перемешали до растворения твердых реагентов (раствор 2). Во втором стакане приготовили раствор, состоящий из 25.2 г 40%-ого (масс.) коллоидного раствора диоксида кремния марки LUDOX AS-40 и 10.1 г воды - перемешали до гомогенного состояния (раствор 3). Второй раствор по каплям добавили к третьему и перемешали до образования однородной гелеобразной массы. Состав геля:In the first glass, a solution was prepared consisting of 12.6 g of distilled water, 0.9 g of aluminum nanodecahydrate and 8.4 g of bromide N 1 , N 4 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 4 , N 4 -tetramethylbutane-1, 4-diammonium (solution 1). Then, while stirring, 1.0 g of sodium hydroxide was added to solution 1 - the solution was stirred until the solid reagents dissolved (solution 2). In the second glass, a solution was prepared consisting of 25.2 g of a 40% (wt.) Colloidal solution of LUDOX AS-40 silicon dioxide and 10.1 g of water - mixed until homogeneous (solution 3). The second solution was added dropwise to the third and mixed until a homogeneous gelatinous mass was formed. Gel composition:

10Na2O:1Al2O3:140SiO2:17.7 темплат:99.3H2O10Na 2 O: 1Al 2 O 3 : 140SiO 2 : 17.7 template: 99.3H 2 O

Образовавшийся гель перенесли в тефлоновый вкладыш автоклава, последний герметизировали и термостатировали при 155°С в течении 5 дней. Синтезированный продукт отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 9.2, перенесли образец из воронки Бюхнера в чашку Петри, высушили в сушильном шкафу 2 ч. при 80°С, 2 ч. при 90°С, 3 ч. при 100°С и 3 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 500°С, затем при этой температуре в течение 10 часов.The resulting gel was transferred to a Teflon insert of the autoclave, the latter was sealed and thermostated at 155 ° C for 5 days. The synthesized product was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, washed with distilled water until the filtrate pH reached 9.2, transferred the sample from a Buchner funnel into a Petri dish, dried in an oven for 2 h at 80 ° C, 2 hours at 90 ° C, 3 hours at 100 ° C and 3 hours at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 500 ° C, then at this temperature for 10 hours.

Ионный обмен провели 1.0М водным раствором нитрата аммония в течении 17 часов. Буферную смесь отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 8.3, высушили в сушильном шкафу 2 ч. при 80°С, 2 ч. при 90°С, 3 ч. при 100°С и 3 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 450°С, затем при этой температуре в течение 6 часов.The ion exchange was carried out with a 1.0 M aqueous solution of ammonium nitrate for 17 hours. The buffer mixture was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, washed with distilled water until the filtrate pH reached 8.3, dried in an oven for 2 h at 80 ° C, 2 h at 90 ° C, 3 hours at 100 ° C and 3 hours at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 450 ° C, then at this temperature for 6 hours.

По данным анализов, продукт - алюмосиликатный цеолит типа ZSM-12 со степенью кристалличности 90%; содержание оксида натрия 0.045 масс. %; содержание оксида алюминия 1.62 масс. %; доля мезопор 18.3%; площадь поверхности 184 м2/г; объем мезопор 0.06 см3/г; размер пор 45.5

Figure 00000003
.According to the analyzes, the product is an aluminosilicate zeolite of the ZSM-12 type with a degree of crystallinity of 90%; sodium oxide content 0.045 wt. %; the content of aluminum oxide 1.62 wt. %; the proportion of mesopores is 18.3%; surface area 184 m 2 / g; mesopore volume 0.06 cm 3 / g; pore size 45.5
Figure 00000003
...

Пример 2Example 2

В первом стакане приготовили раствор, состоящий из 12.6 г дистиллированной воды, 0.8 г декагидратасульфата алюминия и 8.95 г бромида N1,N6-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N6,N6-тетраметилгексан-1,6-диаммония (раствор 1). Затем при перемешивании в раствор 1 добавили 1.0 г гидроксида натрия - раствор перемешали до растворения твердых реагентов (раствор 2). Во втором стакане приготовили раствор, состоящий из 25.2 г 40%-ого (масс.) коллоидного раствора диоксида кремния марки LUDOX HS-40 и 10.1 г воды - перемешали до гомогенного состояния (раствор 3). Второй раствор по каплям добавили к третьему и перемешали до образования однородной гелеобразной массы. Состав геля:In the first glass, a solution was prepared consisting of 12.6 g of distilled water, 0.8 g of aluminum sulphate decahydrate and 8.95 g of bromide N 1 , N 6 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 6 , N 6 -tetramethylhexane-1, 6-diammonium (solution 1). Then, while stirring, 1.0 g of sodium hydroxide was added to solution 1 - the solution was stirred until the solid reagents dissolved (solution 2). In the second glass, a solution was prepared, consisting of 25.2 g of a 40% (wt.) Colloidal solution of LUDOX HS-40 silicon dioxide and 10.1 g of water - mixed until homogeneous (solution 3). The second solution was added dropwise to the third and mixed until a homogeneous gelatinous mass was formed. Gel composition:

10Na2O:1Al2O3:140SiO2:17.7темплат:99.3H2O10Na 2 O: 1Al 2 O 3 : 140SiO 2 : 17.7 temp .: 99.3H 2 O

Образовавшийся гель перенесли в тефлоновый вкладыш автоклава, последний герметизировали и термостатировали при 155°С в течении 4 дней. Полученный продукт отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 9.0, перенесли образец из воронки Бюхнера в чашку Петри, высушили в сушильном шкафу 2 ч. при 80°С, 2 ч. при 90°С, 2 ч. при 100°С и 2 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 510°С, затем при этой температуре в течение 8 часов.The resulting gel was transferred to a Teflon insert of the autoclave, the latter was sealed and thermostated at 155 ° C for 4 days. The resulting product was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, washed with distilled water until the pH of the filtrate reached 9.0, transferred the sample from a Buchner funnel to a Petri dish, dried in an oven for 2 h at 80 ° C, 2 hours at 90 ° C, 2 hours at 100 ° C and 2 hours at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 510 ° C, then at this temperature for 8 hours.

Ионный обмен провели 1.2М водным раствором хлорида аммония в течении 13 часов. Буферную смесь отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 8.0, высушили в сушильном шкафу 2 ч. при 80°С, 2 ч. при 90°С, 2 ч. при 100°С и 2 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 460°С, затем при этой температуре в течение 5 часов.The ion exchange was carried out with a 1.2M aqueous solution of ammonium chloride for 13 hours. The buffer mixture was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a porous glass filter of class 3, washed with distilled water until the filtrate pH reached 8.0, dried in an oven for 2 h at 80 ° C, 2 h at 90 ° C, 2 hours at 100 ° C and 2 hours at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 460 ° C, then at this temperature for 5 hours.

По данным анализов, продукт - алюмосиликатный цеолит типа ZSM-12 со степенью кристалличности 95%; содержание оксида натрия 0.038 масс. %; содержание оксида алюминия 1.65 масс. %; доля мезопор 20.1%; площадь поверхности 274 м2/г; объем мезопор 0.08 см3/г; размер пор 51.5

Figure 00000003
.According to the analysis data, the product is an aluminosilicate zeolite of the ZSM-12 type with a degree of crystallinity of 95%; sodium oxide content 0.038 wt. %; aluminum oxide content 1.65 wt. %; the proportion of mesopores is 20.1%; surface area 274 m 2 / g; mesopore volume 0.08 cm 3 / g; pore size 51.5
Figure 00000003
...

Пример 3Example 3

В первом стакане приготовили раствор, состоящий из 12.6 г дистиллированной воды, 0.5 г изопропоксида алюминия и 9.6 г бромида N1,N8-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N8,N8-тетраметилоктан-1,8-диаммония (раствор 1). Затем при перемешивании в раствор 1 добавили 1.0 г гидроксида натрия - раствор перемешали до растворения твердых реагентов (раствор 2). Во втором стакане к 35 г тетраэтоксисилана прилили 25.3 г воды - перемешали до гомогенного состояния (раствор 3). Второй раствор по каплям добавили к третьему и перемешали до образования однородной гелеобразной массы. Состав геля:In the first glass, a solution was prepared consisting of 12.6 g of distilled water, 0.5 g of aluminum isopropoxide and 9.6 g of bromide N 1 , N 8 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 8 , N 8 -tetramethyloctane-1, 8-diammonium (solution 1). Then, while stirring, 1.0 g of sodium hydroxide was added to solution 1 - the solution was stirred until the solid reagents dissolved (solution 2). In the second glass, 25.3 g of water was added to 35 g of tetraethoxysilane and mixed until homogeneous (solution 3). The second solution was added dropwise to the third and mixed until a homogeneous gelatinous mass was formed. Gel composition:

10Na2O:1Al2O3:140SiO2:17.7 темплат:99.3H2O10Na 2 O: 1Al 2 O 3 : 140SiO 2 : 17.7 template: 99.3H 2 O

Образовавшийся гель перенесли в тефлоновый вкладыш автоклава, последний герметизировали и термостатировали при 145°С в течении 6 дней. Полученный продукт отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 9.1, перенесли образец из воронки Бюхнера в чашку Петри, высушили в сушильном шкафу 1 ч. при 80°С, 3 ч. при 90°С, 5 ч. при 100°С и 1 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 490°С, затем при этой температуре в течение 12 часов.The resulting gel was transferred to a Teflon insert of the autoclave, the latter was sealed and thermostated at 145 ° C for 6 days. The resulting product was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, washed with distilled water until the pH of the filtrate reached 9.1, the sample was transferred from a Buchner funnel to a Petri dish, dried in an oven for 1 h at 80 ° C, 3 hours at 90 ° C, 5 hours at 100 ° C and 1 hour at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 490 ° C, then at this temperature for 12 hours.

Ионный обмен провели с 1.3М водным раствором ацетата аммония в течении 11 часов. Буферную смесь отфильтровали при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на стеклянном пористом фильтре класса 3, промыли дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 8.1, высушили в сушильном шкафу 1 ч. при 80°С, 3 ч. при 90°С, 5 ч. при 100°С и 1 ч. при 110°С; прокалили в муфельной печи, начиная с комнатной температуры, далее с шагом нагрева 1°С/мин до 440°С, затем при этой температуре в течение 7 часов.Ion exchange was carried out with a 1.3 M aqueous solution of ammonium acetate for 11 hours. The buffer mixture was filtered under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a glass porous filter of class 3, washed with distilled water until the filtrate pH reached 8.1, dried in an oven for 1 h at 80 ° C, 3 h at 90 ° C, 5 hours at 100 ° C and 1 hour at 110 ° C; calcined in a muffle furnace, starting at room temperature, then with a heating step of 1 ° C / min to 440 ° C, then at this temperature for 7 hours.

По данным анализов, продукт - алюмосиликатный цеолит типа ZSM-12 со степенью кристалличности 98%; содержание оксида натрия 0.022 масс. %; содержание оксида алюминия 1.68 масс. %; доля мезопор 22%; площадь поверхности 364 м2/г; объем мезопор 0.1 см3/г; размер пор 58.3

Figure 00000004
.According to the analysis, the product is an aluminosilicate zeolite of the ZSM-12 type with a degree of crystallinity of 98%; sodium oxide content 0.022 wt. %; aluminum oxide content 1.68 wt. %; the proportion of mesopores is 22%; surface area 364 m 2 / g; mesopore volume 0.1 cm 3 / g; pore size 58.3
Figure 00000004
...

Пример 4. Синтез бромида N1,N4-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N4,N4-тетраметилбутан-1,4-диаммонияExample 4. Synthesis of bromide N 1 , N 4 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 4 , N 4 -tetramethylbutane-1,4-diammonium

В колбу емкостью 50 мл, снабженную якорем магнитной мешалки, поместили 14.92 г диметилэтаноламина и 18.08 г 1,4-дибромбутана. Смесь перемешивали в течение 12 часов, которую затем упарили при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на роторном испарителе. Полученный порошок представлял собой бесцветный аморфный продукт. Чистоту продукта доказали методом ЯМР спектроскопии на ядрах 1Н.In a flask with a capacity of 50 ml, equipped with a magnetic stirrer armature, were placed 14.92 g of dimethylethanolamine and 18.08 g of 1,4-dibromobutane. The mixture was stirred for 12 hours, which was then evaporated under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a rotary evaporator. The resulting powder was a colorless amorphous product. Product purity was proved by NMR spectroscopy on nuclei 1 N.

Пример 5. Синтез бромида N1,N6-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N6,N6-тетраметилгексан-1,6-диаммонияExample 5. Synthesis of bromide N 1 , N 6 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 6 , N 6 -tetramethylhexane-1,6-diammonium

В колбу емкостью 50 мл, снабженную якорем магнитной мешалки, поместили 11.6 г диметилэтаноламина и 15.86 г 1,6-дибромгексана. Смесь перемешивали в течение 12 часов, которую затем упарили при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на роторном испарителе. Полученный порошок представлял собой бесцветный аморфный продукт. Чистоту продукта доказали методом ЯМР спектроскопии на ядрах 1Н.In a 50 ml flask equipped with a magnetic stirrer armature, 11.6 g of dimethylethanolamine and 15.86 g of 1,6-dibromohexane were placed. The mixture was stirred for 12 hours, which was then evaporated under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a rotary evaporator. The resulting powder was a colorless amorphous product. Product purity was proved by NMR spectroscopy on nuclei 1 N.

Пример 6. Синтез бромида N1,N8-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N8,N8-тетраметилоктан-1,8-диаммонияExample 6. Synthesis of bromide N 1 , N 8 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 8 , N 8 -tetramethyloctane-1,8-diammonium

В колбу емкостью 50 мл, снабженную якорем магнитной мешалки, поместили 9.68 г диметилэтаноламина и 14.77 г 1,8-дибромоктана. Смесь перемешивали в течение 12 часов, которую затем упарили при пониженном давлении (от 2 до 101.325 кПа) на роторном испарителе. Полученный порошок представлял собой бесцветный аморфный продукт. Чистоту продукта доказали методом ЯМР спектроскопии на ядрах 1Н.In a 50 ml flask equipped with a magnetic stirrer armature, 9.68 g of dimethylethanolamine and 14.77 g of 1,8-dibromoctane were placed. The mixture was stirred for 12 hours, which was then evaporated under reduced pressure (from 2 to 101.325 kPa) on a rotary evaporator. The resulting powder was a colorless amorphous product. Product purity was proved by NMR spectroscopy on nuclei 1 N.

Предлагаемый в данном изобретении метод увеличения объема мезопор в цеолите типа ZSM-12 основан на применении четвертичных органических солей полиметилендиаммония, содержащих алкильные или алкил-гидроксильные, или алкил-карбонильные, или алкил-карбоксильные, или их комбинации в качестве групп при атомах азота. В качестве таковых могут выступать соединения с общей формулой R1R2R3-N+-(CH2)n-N+-R4R5R6, где n - от 3 до 10; от R1 до R6 - алкильные или гидроксил-алкильные, или арил-алкильные, карбонил-алкильные, или карбоксил-алкильные группы, или их комбинации с числом атомов углерода от 2 до 7. По сравнению со стандартными четвертичными алкиламмонийными солями, молекулы темплатов данного типа обладают большим размером, позволяющим им занимать больше объема в порах цеолита в ходе процесса структурообразования при проведении кристаллизации из реакционной смеси.The proposed method for increasing the volume of mesopores in a zeolite of the ZSM-12 type is based on the use of quaternary organic polymethylenediammonium salts containing alkyl or alkyl-hydroxyl, or alkyl-carbonyl, or alkyl-carboxyl, or their combinations as groups at nitrogen atoms. These can be compounds with the general formula R 1 R 2 R 3 -N + - (CH 2 ) n -N + -R 4 R 5 R 6 , where n is from 3 to 10; from R 1 to R 6 - alkyl or hydroxyl-alkyl, or aryl-alkyl, carbonyl-alkyl, or carboxyl-alkyl groups, or their combinations with the number of carbon atoms from 2 to 7. Compared with standard quaternary alkylammonium salts, template molecules of this type have a large size, allowing them to occupy more volume in the pores of the zeolite during the process of structure formation during crystallization from the reaction mixture.

Claims (9)

1. Способ получения цеолита типа ZSM-12 со структурой MTW, характеризующийся тем, что1. A method of obtaining zeolite of the ZSM-12 type with the MTW structure, characterized in that смешивают водный раствор, содержащий соединение алюминия, соединение кремния и темплат, выбранный из солей N1,N4-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N4,N4-тетраметилбутан-1,4-диаммония, N1,N6-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N6,N6-тетраметилгексан-1,6-диаммония, N1,N8-бис(2-гидроксиэтил)-N1,N1,N8,N8-тетраметилоктан-1,8-диаммония, и соединение щелочного металла с получением реакционной смеси, имеющей следующее мольное соотношение компонентов: 10Na2O:1Al2O3:140SiO2:17.7 темплат:99.3Н2О и рН смеси, равный 11.5-13.5, затем проводят кристаллизацию полученной смеси в течение 4-5 суток при температуре 145-155°С, выделяют образовавшийся кристаллический продукт, промывают дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 9.0-9.5, высушивают до постоянного веса и отжигают при 500±10°С в течение 8-12 часов, после чего проводят реакцию ионного обмена с раствором соли аммония, выделяют образовавшийся кристаллический продукт, промывают дистиллированной водой до достижения рН фильтрата 7.8-8.3, высушивают до постоянного веса и прокаливают продукт при 450±10°С в течение 4-7 часов;mix an aqueous solution containing an aluminum compound, a silicon compound and a template selected from salts N 1 , N 4 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 4 , N 4 -tetramethylbutane-1,4-diammonium, N 1 , N 6 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 6 , N 6 -tetramethylhexane-1,6-diammonium, N 1 , N 8 -bis (2-hydroxyethyl) -N 1 , N 1 , N 8 , N 8 -tetramethyloctane-1,8-diammonium, and an alkali metal compound to obtain a reaction mixture having the following molar ratio of components: 10Na 2 O: 1Al 2 O 3 : 140SiO 2 : 17.7 template: 99.3H 2 O and The pH of the mixture is 11.5-13.5, then crystallization of the resulting mixture is carried out for 4-5 days at a temperature of 145-155 ° C, the resulting crystalline product is isolated, washed with distilled water until the pH of the filtrate is 9.0-9.5, dried to constant weight and annealed at 500 ± 10 ° C for 8-12 hours, after which an ion exchange reaction with a solution of ammonium salt is carried out, the formed crystalline product is isolated, washed with distilled water until reaching the pH of the filtrate is 7.8-8.3, dried to constant weight and the product is calcined at 450 ± 10 ° C for 4-7 hours; при этом в качестве соединения кремния применяют растворы коллоидного диоксида кремния или тетраэтоксисилана, в качестве соединения алюминия применяют октадекагидрат сульфата алюминия, или наногидрат нитрата алюминия, или изопропоксид алюминия.In this case, solutions of colloidal silicon dioxide or tetraethoxysilane are used as the silicon compound, and aluminum sulfate octadecahydrate, or aluminum nitrate nanohydrate, or aluminum isopropoxide, are used as the aluminum compound. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что выделение кристаллического продукта проводят при пониженном давлении на стеклянном пористом фильтре.2. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the crystalline product is carried out under reduced pressure on a porous glass filter. 3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что фильтрование проводят при давлении от 2 до 101.325 кПа на фильтре класса 3.3. The method according to claim 2, characterized in that the filtration is carried out at a pressure of 2 to 101.325 kPa on a class 3 filter. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что высушивание проводят при температуре 80-110°С до постоянного веса.4. The method according to claim 1, characterized in that drying is carried out at a temperature of 80-110 ° C to constant weight. 5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что прокаливание и отжиг продукта проводят с шагом нагрева 1°С/мин.5. The method according to claim 1, characterized in that the calcination and annealing of the product is carried out with a heating step of 1 ° C / min. 6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве соли аммония для ионного обмена применяют хлорид аммония, или нитрат аммония, или ацетат аммония.6. The method according to claim 1, characterized in that ammonium chloride or ammonium nitrate or ammonium acetate is used as the ammonium salt for ion exchange. 7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для проведения ионного обмена применяют водный раствор соли аммония с концентрацией не менее 0.5 М.7. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous solution of an ammonium salt with a concentration of at least 0.5 M. is used for ion exchange.
RU2019116313A 2019-05-27 2019-05-27 Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type) RU2735849C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116313A RU2735849C1 (en) 2019-05-27 2019-05-27 Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116313A RU2735849C1 (en) 2019-05-27 2019-05-27 Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735849C1 true RU2735849C1 (en) 2020-11-09

Family

ID=73398334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019116313A RU2735849C1 (en) 2019-05-27 2019-05-27 Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735849C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4452769A (en) * 1979-03-21 1984-06-05 Mobil Oil Corporation Method of preparing crystalline zeolite
EP0124364A2 (en) * 1983-04-29 1984-11-07 Mobil Oil Corporation Synthesis of ZSM-12 zeolite
US4552738A (en) * 1984-05-25 1985-11-12 Mobil Oil Corporation Synthesis of crystalline silicate ZSM-12
JPS61114116A (en) * 1984-11-09 1986-05-31 Hitachi Ltd Length measuring device
RU2107659C1 (en) * 1988-12-22 1998-03-27 Империал Кемикал Индастриз ПЛС Zeolite, method of preparation thereof, and adsorbent
WO2010087633A2 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 한국과학기술원 Process for producing zeolites with bea, mtw, and mfi structures additionally containing mesopores and macropores using cyclic diammonium
WO2011017506A2 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Synthesis and use of zsm-12
RU2615689C2 (en) * 2012-12-07 2017-04-06 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Synthesis of zsm-5 crystals with improved morphology
RU2644474C2 (en) * 2013-04-02 2018-02-12 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Emm-25 molecular sieve material, its synthesis and use

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4452769A (en) * 1979-03-21 1984-06-05 Mobil Oil Corporation Method of preparing crystalline zeolite
EP0124364A2 (en) * 1983-04-29 1984-11-07 Mobil Oil Corporation Synthesis of ZSM-12 zeolite
US4552738A (en) * 1984-05-25 1985-11-12 Mobil Oil Corporation Synthesis of crystalline silicate ZSM-12
JPS61114116A (en) * 1984-11-09 1986-05-31 Hitachi Ltd Length measuring device
RU2107659C1 (en) * 1988-12-22 1998-03-27 Империал Кемикал Индастриз ПЛС Zeolite, method of preparation thereof, and adsorbent
WO2010087633A2 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 한국과학기술원 Process for producing zeolites with bea, mtw, and mfi structures additionally containing mesopores and macropores using cyclic diammonium
WO2011017506A2 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Synthesis and use of zsm-12
RU2615689C2 (en) * 2012-12-07 2017-04-06 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Synthesis of zsm-5 crystals with improved morphology
RU2644474C2 (en) * 2013-04-02 2018-02-12 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Emm-25 molecular sieve material, its synthesis and use

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANTONIO S. ARAUJO et al., Crystallization of ZSM-12 Zeolite with Different Si/Al Ratio, Adsorption 11: 159-165, 2005. *
SANHOOB MOHAMME et al., Synthesis of ZSM-12 (MTW) with different Al-source: Towards understanding theeffects of crystallization parameters, Journal Microporous and Mesoporous Materials,2014, vl. 194, p. 31-37. *
ЦАПЛИН Д.Е. и др. Синтез цеолитов ZSM-12 с применением новых темплатов на основе солей этаноламинов, Журнал прикладной химии, 2018, том 91, номер 12, с. 1729-1734. SANHOOB MOHAMME et al., Synthesis of ZSM-12 (MTW) with different Al-source: Towards understanding the effects of crystallization parameters, Journal Microporous and Mesoporous Materials, 2014, vl. 194, p. 31-37. ANTONIO S. ARAUJO et al., Crystallization of ZSM-12 Zeolite with Different Si/Al Ratio, Adsorption 11: 159-165, 2005. *
ЦАПЛИНД.Е. и др. Синтез цеолитов ZSM-12 с применением новых темплатов на основе солей этаноламинов, Журнал прикладной химии, 2018, том 91, номер 12, с. 1729-1734. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109081360B (en) Molecular sieve SCM-14, its synthesis method and use
KR101614544B1 (en) Method of Preparation Using Crystalline Nano-sized Seed
US5082641A (en) Silicon/titanium oxide mfi zeolites
CN109081359B (en) Molecular sieve SCM-15, its synthesis method and use
KR20170058289A (en) Scm-11 molecular sieve, a process for producing same and use thereof
WO2004039725A2 (en) 'crystalline aluminosilicate zeolitic composition: uzm-4m'
CN107001056A (en) Mesoporous zeolite is prepared with the processing of reduction
RU2644474C2 (en) Emm-25 molecular sieve material, its synthesis and use
CN111099612B (en) Molecular sieve SCM-23, its synthesis method and use
CN101559955B (en) Method of preparing ZSM-5 molecular sieves
US11560317B2 (en) Method for synthesizing an AFX-structure zeolite of very high purity in the presence of an organic nitrogen-containing structuring agent
JPH111319A (en) Ers-10 zeolite and its production
US4891200A (en) Omega type zeolite having high thermal stability, its process of preparation and its utilization
RU2296104C2 (en) Porous crystalline material (zeolite itq-21),the method of its production and its application in the processes of the catalytic conversion of the organic compounds
CN108928830B (en) Molecular sieve SCM-17, its synthesis method and use
JP2002532377A (en) Microporous crystalline material
EP0691305A1 (en) Micro-mesoporous gel and process for its preparation
RU2711757C1 (en) Method of producing zsm-12 flake zeolite with mtw structure
RU2719153C2 (en) Method of producing zeolite with mtw structure
CN108928831B (en) Molecular sieve SCM-16, its synthesis method and use
RU2735849C1 (en) Method of producing aluminosilicate zeolite with mtw structure (zsm-12 type)
CN108275694B (en) Method for synthesizing BEC molecular sieve, synthesized BEC molecular sieve and application thereof
JP2021524432A (en) Method for producing high-purity AFX-structured zeolite using a nitrogen-containing organic structuring agent
RU2745824C1 (en) Method for producing zeolites of the zsm-12 type with the mtw structure
CN111099613B (en) Molecular sieves, methods of synthesis, and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210709

Effective date: 20210709