JP4834989B2 - Novel structure containing aluminosilicate and process for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、アルミノシリケートを含む新規な構造体、およびその製造法に関する。さらに詳しくは、構造体表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが、構造体表層部を除く内部に不活性担体が存在するアルミノシリケートを含む構造体、およびその製造法に関する。 The present invention relates to a novel structure containing aluminosilicate and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a structure including a crystalline porous aluminosilicate in a structure surface layer portion and an aluminosilicate in which an inert carrier is present inside the structure surface layer portion, and a method for manufacturing the structure.
結晶性多孔質アルミノシリケートはゼオライトの一種であり、その組成は一般に下記式(1)で表される。 Crystalline porous aluminosilicate is a kind of zeolite, and its composition is generally represented by the following formula (1).
xM2/nO・Al2O3・ySiO2・zH2O (1)
(ここで、nは陽イオンMの原子価、xは0.8〜2の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である。)
その基本構造は、珪素を中心として4つの酸素がその頂点に配置したSiO4で示される四面体構造と、この珪素の代わりにアルミニウムがその中心にあるAlO4で示される四面体とが、酸素/(珪素+アルミニウム)の原子比が2となるようにお互いに酸素を共有して、規則性のある三次元的に結合したものである。
xM 2 / n O · Al 2 O 3 · ySiO 2 · zH 2 O (1)
(Here, n is the valence of the cation M, x is a number in the range of 0.8 to 2, y is a number of 2 or more, and z is a number of 0 or more.)
The basic structure consists of a tetrahedral structure represented by SiO 4 in which four oxygens are arranged at the apex centered on silicon, and a tetrahedron represented by AlO 4 having aluminum in the center instead of silicon. / (Silicon + aluminum) is a three-dimensionally bonded structure that shares oxygen with each other such that the atomic ratio is 2.
その結果、この四面体の結合方式の違いによって大きさ、形の異なる細孔を有する三次元的骨格構造が形成される。 As a result, a three-dimensional skeleton structure having pores of different sizes and shapes is formed by the difference in the bonding method of the tetrahedron.
また、結晶性多孔質アルミノシリケートは固体酸性を持つことが知られている。アルミニウムが中心にある四面体の電子価は負に帯電しており、プロトン、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の陽イオンと結合することで電気的に中和されている。特にプロトンと結合した場合では、ブレンステッド酸性を示すことから、結晶性多孔質アルミノシリケートは固体酸触媒として使用されている。即ち、接触分解、水素化分解、脂肪族や芳香族の異性化反応、および、不均化反応等の触媒として用いられる。 Crystalline porous aluminosilicate is known to have solid acidity. The tetrahedron centered on aluminum is negatively charged, and is electrically neutralized by binding to cations such as protons, alkali metals, and alkaline earth metals. In particular, when it is combined with protons, it exhibits Bronsted acidity, and thus crystalline porous aluminosilicate is used as a solid acid catalyst. That is, it is used as a catalyst for catalytic cracking, hydrocracking, aliphatic or aromatic isomerization reaction, disproportionation reaction, and the like.
結晶性多孔質アルミノシリケートは、珪素源、アルミニウム源、アルカリ金属成分、および含窒素または含リン化合物等の構造規定剤を用いて調製した水性スラリーを水熱合成して得られる。従来の製造方法では、得られる結晶性多孔質アルミノシリケートは粉体であり、アルミノシリケートを含む構造体を製造する場合には、結晶性多孔質アルミノシリケート単独では成型性が悪いために、得られた粉体に無機バインダー添加し、アルミノシリケートを含む構造体を製造する必要がある。 The crystalline porous aluminosilicate is obtained by hydrothermal synthesis of an aqueous slurry prepared using a silicon source, an aluminum source, an alkali metal component, and a structure-directing agent such as nitrogen-containing or phosphorus-containing compound. In the conventional production method, the obtained crystalline porous aluminosilicate is a powder, and when a structure containing aluminosilicate is produced, the crystalline porous aluminosilicate alone cannot be obtained because the moldability is poor. It is necessary to add an inorganic binder to the obtained powder to produce a structure containing aluminosilicate.
ゼオライトをバインダーとしたアルミノシリケートを含む構造体の製造方法として、例えば、最初にゼオライトの第一結晶を製造し、この結晶体粉体をシリカゲルまたはゾルと混合・成型した後、添加したシリカゲルまたはゾルをゼオライト化する方法が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。 As a method for producing a structure containing an aluminosilicate using a zeolite as a binder, for example, firstly, a first crystal of zeolite is produced, and this crystalline powder is mixed and molded with silica gel or sol, and then added silica gel or sol. (For example, refer to Patent Document 1).
バインダーを含まない結晶性多孔質アルミノシリケート構造体の製造方法として、例えば、珪素源としてシリカ構造体を用い、アルミン酸塩、アルカリ金属成分、テトラアルキルアンモニウム成分をシリカ構造体に担持させ、飽和水蒸気と接触させることで、MFI、MTW、RUT、BEA、MEL構造を有する結晶性アルミノシリケートの製造方法が挙げられる(例えば、特許文献2〜6参照)。
As a method for producing a crystalline porous aluminosilicate structure not containing a binder, for example, a silica structure is used as a silicon source, and an aluminate, an alkali metal component, and a tetraalkylammonium component are supported on the silica structure, And a method for producing a crystalline aluminosilicate having an MFI, MTW, RUT, BEA, or MEL structure (for example, see
これらの方法では、アルミニウム原子は構造体全体に存在しており、その結果、酸点も構造体全体に存在する。 In these methods, aluminum atoms are present throughout the structure, and as a result, acid sites are also present throughout the structure.
ゼオライトを触媒構造体表層部に存在させる方法としては、例えば金属触媒、合金触媒、無機酸化物触媒等の粒状固体触媒の表層部に分子篩作用があり、実質的に不活性なゼオライト膜で表面全体がコーティングされている触媒が挙げられる(例えば、特許文献7参照)。この場合、構造体表面のゼオライト層は酸点を持たない不活性なシリカライトである。 As a method for allowing zeolite to be present in the surface layer of the catalyst structure, for example, the surface layer of a granular solid catalyst such as a metal catalyst, an alloy catalyst, or an inorganic oxide catalyst has a molecular sieving action, and the entire surface is made of a substantially inert zeolite membrane. (For example, refer patent document 7). In this case, the zeolite layer on the surface of the structure is an inert silicalite having no acid sites.
しかしながら、特許文献1乃至6の結晶性多孔質アルミノシリケートは、構造体全体または構造体内部に酸点等の活性点が存在するため、固体酸触媒反応における反応原料および反応生成物が、細孔を通り構造体内部まで進入する。したがって、反応原料および反応生成物の構造体内部の滞留時間が長くなり、活性点等で過剰反応が進行し、目的物の選択性が低下、コーク等の高沸物が触媒の活性点および細孔部に析出し、活性点の被毒や細孔の閉塞を生じ、結果的に触媒活性を低下させ、さらに触媒寿命の低下を招く等の問題が発生する。 However, since the crystalline porous aluminosilicates of Patent Documents 1 to 6 have active sites such as acid sites in the entire structure or inside the structure, the reaction raw materials and reaction products in the solid acid catalytic reaction are pores. Pass through the structure. Therefore, the residence time inside the structure of the reaction raw materials and reaction products is prolonged, the excess reaction proceeds at the active sites, etc., the selectivity of the target product is lowered, and the high boiling point such as coke becomes active sites and fines of the catalyst. It precipitates in the pores, resulting in poisoning of active sites and clogging of the pores, resulting in problems such as a decrease in catalyst activity and a further decrease in catalyst life.
また、特許文献7の方法では、触媒の活性点の上に分子篩作用があり実質的に不活性なゼオライト膜で表面全体がコーティングされているため、反応における反応原料および反応生成物がゼオライト細孔を通り構造体内部に進入する必要がある。この場合も、反応原料および反応生成物の構造体内部の滞留時間が長くなり、目的物の選択性が低下、コーク等の高沸物が析出し、活性点の被毒や細孔の閉塞を生じ、結果的に触媒活性を低下させ、さらに触媒寿命の低下を招く等の問題が発生する。 Further, in the method of Patent Document 7, since the entire surface is coated with a zeolite membrane that has a molecular sieving action on the active point of the catalyst and is substantially inactive, the reaction raw materials and reaction products in the reaction can be converted into zeolite pores. It is necessary to enter the structure through. Also in this case, the residence time inside the structure of the reaction raw materials and reaction products is prolonged, the selectivity of the target product is lowered, high boiling substances such as coke are deposited, poisoning of active sites and pore clogging. As a result, problems such as a decrease in catalyst activity and a decrease in catalyst life occur.
これらの問題点を解決するためには、反応生成物が酸点、すなわち、活性点のある場所から即座に離脱するゼオライト構造体が必要となる。 In order to solve these problems, a zeolite structure in which the reaction product immediately leaves from an acid site, that is, a site having an active site, is required.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は固体酸触媒として有効な構造体表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが、構造体表層部を除く内部に不活性担体が存在する構造体、およびその製造法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a crystalline porous aluminosilicate in a structure surface layer portion effective as a solid acid catalyst, and an inert carrier inside the structure surface layer portion excluding the structure surface layer portion. It is to provide an existing structure and a method for producing the same.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、アルミノシリケートを含有する新規な構造体を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a novel structure containing aluminosilicate and have completed the present invention.
すなわち、本発明は構造体表層部にMTT型の結晶構造である結晶性多孔質アルミノシリケートが存在し、構造体表層部を除く内部に不活性担体が存在する構造体、およびその製造法に関するものである。
That is, the present invention relates to a structure in which a crystalline porous aluminosilicate having an MTT type crystal structure is present in the structure surface layer portion, and an inert carrier is present inside the structure surface layer portion, and a method for producing the structure. It is.
本発明のアルミノシリケートを含有する新規な構造体は、構造体表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが存在し、構造体表層部を除く内部に不活性担体が存在する構造を有することを特徴とする。 The novel structure containing the aluminosilicate of the present invention is characterized in that a crystalline porous aluminosilicate is present in the surface layer portion of the structure, and an inert carrier is present inside the structure surface layer portion. To do.
ここで、本発明における構造体とは、自重や外力などの荷重に抵抗できるように成形した物体のことをいう。 Here, the structure in the present invention refers to an object molded so as to resist a load such as its own weight or external force.
本発明の結晶性多孔質アルミノシリケートは、ゼオライトおよびゼオライト類似物質の一種であり、特に限定するものではなく、その構造は国際ゼオライト学会が規定する構造コードでは、例えば、ABW、AFG、ANA、*BEA、BIK、BOG、BRE、CAN、CAS、CFI、CHA、DAC、DDR、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GME、GOO、HEU、IFR、ITE、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LTA、LTL、LTN、MAZ、MEI、MEL、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAT、NES、NON、OFF、−PAR、PAU、PHI、RHO、RTS、RUT、SFE、SFF、SFG、SOD、SST、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UFI、VET、VFI、−WEN、YUG等が挙げられ、固体酸触媒として有効なゼオライトおよびゼオライト類似物質であることから、好ましくはANA、*BEA、CAS、CFI、DDR、EMT、EUO、FAU、FER、ITE、LEV、LTA、MAZ、MEI、MEL、MFI、MFS、MOR、MOS、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NES、NON、OFF、RUT、SFE、SFF、SFG、SSY、STF、STT、TON、VFI、さらに好ましくはMTTが挙げられる。 The crystalline porous aluminosilicate of the present invention is a kind of zeolite and zeolite-like substance, and is not particularly limited. The structure is a structure code defined by the International Zeolite Society, for example, ABW, AFG, ANA, * BEA, BIK, BOG, BRE, CAN, CAS, CFI, CHA, DAC, DDR, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESV, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GME, GOO, HEU, IFR, ITE, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LOS, LTA, LTL, LTN, MAZ, MEI, MEL, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAT, NES, NON, OFF, -PAR, PAU, PHI, RHO, RT , RUT, SFE, SFF, SFG, SOD, SST, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UFI, VET, VFI, -WEN, YUG, etc. Since it is a zeolite-like substance, preferably ANA, * BEA, CAS, CFI, DDR, EMT, EUO, FAU, FER, ITE, LEV, LTA, MAZ, MEI, MEL, MFI, MFS, MOR, MOS, MTF , MTN, MTT, MTW, MWW, NES, NON, OFF, RUT, SFE, SFF, SFG, SSY, STF, STT, TON, VFI, and more preferably MTT.
本発明の構造体表層部を除く内部の不活性担体は、固体酸触媒として反応原料と反応しない担体であり、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアが挙げられ、表層部に結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくはシリカである。 The inner inert carrier excluding the structure surface layer portion of the present invention is a carrier that does not react with the reaction raw material as a solid acid catalyst, and examples thereof include silica, alumina, titania, and zirconia, and the surface layer portion has a high degree of crystallinity. Silica is preferred because silicate can be obtained.
本発明の構造体では、構造体表層部の結晶性多孔質アルミノシリケートが存在する層の厚さは、好ましくは構造体の外表面から1〜1000μm、さらに好ましくは1〜500μmである。 In the structure of the present invention, the thickness of the layer where the crystalline porous aluminosilicate is present in the surface layer of the structure is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm from the outer surface of the structure.
本発明の構造体では、構造体表層部の結晶性多孔質アルミノシリケートのアルミニウム/珪素比(原子比)は、結晶化度の高い構造体を得ることができることから、好ましくは0.0001〜1、さらに好ましくは0.0005〜0.5である。 In the structure of the present invention, the aluminum / silicon ratio (atomic ratio) of the crystalline porous aluminosilicate in the surface layer portion of the structure is preferably 0.0001 to 1 because a structure with a high degree of crystallinity can be obtained. More preferably, it is 0.0005 to 0.5.
本発明の構造体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図1〜4で示されるような球状、楕円状、円柱状、中空円柱状、板状、シート状、ハニカム状等が挙げられ、十分な反応活性があり、副反応、および、コーキングを抑制することができることから、好ましくは球状、楕円状、円柱状、中空円柱状、更に好ましくは球状が挙げられる。 The shape of the structure of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, a hollow cylindrical shape, a plate shape, a sheet shape, and a honeycomb shape as shown in FIGS. Preferably, it is spherical, elliptical, cylindrical, hollow cylindrical, more preferably spherical, because it has sufficient reaction activity and can suppress side reactions and coking.
また、本発明の構造体の大きさには、特に制限されるものではなく、例えば、十分な反応活性があり、副反応およびコーキングを抑制することができることから、好ましくは10μm〜10cmの範囲、さらに好ましくは100μm〜5cmの範囲の構造体が挙げられる。 In addition, the size of the structure of the present invention is not particularly limited. For example, since there is sufficient reaction activity and side reactions and coking can be suppressed, preferably in the range of 10 μm to 10 cm, More preferably, a structure in the range of 100 μm to 5 cm is used.
本発明の構造体において、バインダーの有無に特に制限はない。 In the structure of the present invention, the presence or absence of a binder is not particularly limited.
本発明の構造体はいかなる方法により製造されても差し支えはなく、例えば、(1)アルカリ金属、必要に応じ含窒素または含リン化合物等の構造規定剤を不活性担体に含浸または担持させた後、アルミニウム源および珪素源を不活性担体に担持させ、水蒸気、または必要に応じ含窒素若しくは含リン化合物等の構造規定剤を含んだ水蒸気に接触させ結晶化処理を行う方法、(2)不活性担体を、アルカリ金属、必要に応じ含窒素または含リン化合物等の構造規定剤を含んだシリカ−アルミナゾルの中に添加し、水熱処理により結晶化する方法、(3)不活性担体にアルカリ金属、必要に応じ含窒素または含リン化合物等の構造規定剤を含んだシリカ−アルミナゾルを塗布し、水蒸気、または必要に応じ含窒素若しくは含リン化合物等の構造規定剤を含んだ水蒸気に接触させ結晶化処理を行う方法等の製造法により製造することができる。構造体の表層部に結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、(1)の方法が好ましく用いられる。 The structure of the present invention can be produced by any method. For example, (1) after impregnating or supporting an inert carrier with a structure-directing agent such as an alkali metal, nitrogen-containing or phosphorus-containing compound as required. A method of carrying out a crystallization treatment by supporting an aluminum source and a silicon source on an inert carrier and bringing them into contact with water vapor or water vapor containing a structure-directing agent such as nitrogen-containing compound or phosphorus-containing compound, if necessary, (2) inert A method in which a carrier is added to a silica-alumina sol containing a structure-directing agent such as an alkali metal, nitrogen-containing or phosphorus-containing compound as required, and crystallized by hydrothermal treatment, (3) an alkali metal as an inert carrier, If necessary, apply silica-alumina sol containing a structure-directing agent such as nitrogen-containing or phosphorus-containing compound, and form water vapor or, if necessary, structure such as nitrogen-containing or phosphorus-containing compound Jozai brought into contact with water vapor contained can be manufactured by the manufacturing method such as a method of crystallizing process. Since an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained in the surface layer portion of the structure, the method (1) is preferably used.
本発明において、(1)の方法を更に詳しく説明すると、不活性担体にアルカリ金属、必要に応じ含窒素または含リン化合物等の構造規定剤を含浸または担持させた後、アルミニウム源および珪素源を不活性担体に担持させ、乾燥の後、水蒸気、または必要に応じ含窒素若しくは含リン化合物等の構造規定剤を含んだ水蒸気に接触させ結晶化処理を行い、構造体表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが存在し、構造体表層部を除く内部に不活性担体が存在することからなる構造体を得る。さらに、必要に応じ、焼成、イオン交換を行っても良い。なお、不活性担体がシリカである場合、不活性担体のシリカが珪素源となり、珪素源を担持させる必要はない。シリカにアルカリ金属を不活性担体に含浸または担持させた後、不活性担体にアルミニウム源を担持させた後、結晶化処理を行うことが好ましい。 In the present invention, the method (1) will be described in more detail. After impregnating or supporting a structure-directing agent such as an alkali metal and, if necessary, a nitrogen-containing or phosphorus-containing compound on an inert carrier, an aluminum source and a silicon source are added. It is supported on an inert carrier, and after drying, it is contacted with water vapor or water vapor containing a structure-directing agent such as nitrogen-containing or phosphorus-containing compound, if necessary. A structure is obtained in which aluminosilicate is present and an inert carrier is present inside the structure except for the surface layer. Furthermore, you may perform baking and ion exchange as needed. When the inert carrier is silica, the silica of the inert carrier serves as the silicon source, and it is not necessary to carry the silicon source. It is preferable to perform the crystallization treatment after impregnating or supporting an alkali metal on silica with an inert carrier and then supporting an aluminum source on the inert carrier.
本発明の方法で使用される不活性担体は、特に限定されるものではないが、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアを使用することができ、構造体の表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが形成され易いことから、好ましくは、シリカを使用する。不活性担体は、市販のものを用いることができる。不活性担体は、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくは表面積が5〜1000m2/g、さらに好ましくは10〜500m2/gのものが使用される。 The inert carrier used in the method of the present invention is not particularly limited. For example, silica, alumina, titania, zirconia can be used, and crystalline porous aluminosilicate is used for the surface layer portion of the structure. Since silica is easily formed, silica is preferably used. A commercially available inert carrier can be used. As the inert carrier, an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained, so that the surface area is preferably 5 to 1000 m 2 / g, more preferably 10 to 500 m 2 / g.
また、不活性担体の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、球状、楕円状、円柱状、中空円柱状、板状、シート状、ハニカム状等が使用される。十分な反応活性があり、副反応、および、コーキングを抑制することができることから、好ましくは球状、楕円状、円柱状、中空円柱状、さらに好ましくは球状が使用される。 The shape of the inert carrier is not particularly limited, and for example, a spherical shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, a hollow cylindrical shape, a plate shape, a sheet shape, a honeycomb shape, and the like are used. Since there is sufficient reaction activity and side reactions and coking can be suppressed, spherical, elliptical, cylindrical, hollow cylindrical, and more preferably spherical are used.
また、不活性担体の粒子径の大きさは、特に制限されるものではなく、例えば、好ましくは10μm〜10cmの範囲、さらに好ましくは100μm〜5cmの範囲のものが使用される。 In addition, the particle size of the inert carrier is not particularly limited, and for example, a particle having a size of preferably 10 μm to 10 cm, more preferably 100 μm to 5 cm is used.
本発明の方法で使用される珪素源は、特に限定されるものではないが、例えば、水ガラス、コロイダルシリカ、テトラアルコキシシラン、シリカゲル等が使用することができ、また、不活性担体であるシリカを珪素源として使用することができる。構造体表層部に結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることより、好ましくは、不活性担体であるシリカを珪素源として使用する。 The silicon source used in the method of the present invention is not particularly limited. For example, water glass, colloidal silica, tetraalkoxysilane, silica gel and the like can be used, and silica which is an inert carrier. Can be used as a silicon source. Since an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained in the surface layer portion of the structure, silica that is an inert carrier is preferably used as the silicon source.
本発明の方法で使用されるアルミニウム源は、特に限定されるものではないが、例えば、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、炭酸アルミニウム等のアルミニウム塩類;アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸ルビジウム、アルミン酸セシウム等のアルミン酸塩類;アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、アルミニウムブトキシド等のアルミニウムアルコキシド類等が使用される。担体表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは、アルミニウム塩類が、さらに好ましくは、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムが使用される。 The aluminum source used in the method of the present invention is not particularly limited. For example, aluminum salts such as aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, and aluminum carbonate; lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate Aluminum aluminates such as rubidium aluminate and cesium aluminate; aluminum alkoxides such as aluminum methoxide, aluminum ethoxide, aluminum propoxide and aluminum butoxide are used. Preferably, aluminum salts are used, and aluminum nitrate and aluminum sulfate are more preferably used because the aluminum source supported on the surface layer of the carrier does not easily diffuse inside.
本発明の方法で使用されるアルカリ金属は、特に限定されるものではないが、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等の水酸化物類;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム等の炭酸塩類;酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウム等類の酢酸塩;塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム等の塩化物類;硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、硝酸セシウム等の硝酸塩類が使用される。水酸化物以外のアルカリ金属成分を使用する場合には、アルミニウム源を不活性担体に担持させる前に焼成を行い、酸化物にすることが好ましい。 The alkali metal used in the method of the present invention is not particularly limited. For example, hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide; Carbonates such as lithium, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, cesium carbonate; acetates such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, rubidium acetate, cesium acetate; lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, rubidium chloride, Chlorides such as cesium chloride; nitrates such as lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, rubidium nitrate, and cesium nitrate are used. When using an alkali metal component other than a hydroxide, it is preferable to carry out baking before supporting the aluminum source on the inert carrier to form an oxide.
本発明で使用される構造規定剤は、特に限定されるものではないが、例えば、含窒素または含リン化合物であり、例えば、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、n−ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、ピリジン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペプタン、ジアミンヘキサン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−n−ヘキシシルアミン、ジフェニルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリフェニルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチル−n−プロピルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、ジメチル−n−ブチルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、ジメチル−n−ペンチルアミン、ジメチル−n−ヘキシルアミン、ジメチルフェニルアミン、ジエチルメチルアミン、ジ−n−プロピルメチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルメチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−n−ペンチルメチルアミン、ジ−n−ヘキシルメチルアミン、ジフェニルメチルアミン、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、1−メチルピロリジン、1−エチルピロリジン、1−n−プロピルピロリジン、1−イソプロピルピロリジン、1−n−ブチルピロリジン、1−イソブチルピロリジン、1−n−ペンチルピロリジン、1−n−ヘキシルピロリジン、1−フェニルピロリジン、ピペリジン、1−メチルピペリジン、1−エチルピペリジン、1−n−プロピルピペリジン、1−イソプロピルピペリジン、1−n−ブチルピペリジン、1−イソブチルピペリジン、1−n−ペンチルピペリジン、1−n−ヘキシルピペリジン、1−フェニルピペリジン、ピロール、1−メチルピロール、1−エチルピロール、1−n−プロピルピロール、1−イソプロピルピロール、1−n−ブチルピロール、1−イソブチルピロール、1−n−ペンチルピロール、1−n−ヘキシルピロール、1−フェニルピロール、ピリジン、1−メチルピリジン、1−エチルピリジン、1−n−プロピルピリジン、1−イソプロピルピリジン、1−n−ブチルピリジン、1−イソブチルピリジン、1−n−ペンチルピリジン、1−n−ヘキシルピリジン、1−フェニルピリジン等の有機アミン化合物類;テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ−n−プロピルアンモニウム、テトライソプロピルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモニウム、テトライソブチルアンモニウム、テトラ−n−ペンチルアンモニウム、テトラ−n−ヘキシルアンモニウム、テトラフェニルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、トリメチル−n−プロピルアンモニウム、トリメチルイソプロピルアンモニウム、トリメチル−n−ブチルアンモニウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル−n−ペンチルアンモニウム、トリメチル−n−ヘキシルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム、ジメチルジアンモニウム、ジメチル−ジ−n−プロピルアンモニウム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチルジ−n−ブチルアンモニウム、ジメチルジイソブチルアンモニウム、ジメチルジ−n−ペンチルアンモニウム、ジメチルジ−n−ヘキシルアンモニウム、ジメチルジフェニルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、メチルトリアンモニウム、メチルトリ−n−プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルアンモニウム、メチルトリ−n−ブチルアンモニウム、メチルトリイソブチルアンモニウム、メチルトリ−n−ペンチルアンモニウム、メチルトリ−n−ヘキシルアンモニウム、メチルトリフェニルアンモニウム、ヒドロキシメチルトリメチルアンモニウム、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム、3−ヒドロキシ−n−プロピルトリメチルアンモニウム、4−ヒドロキシ−n−ブチルトリメチルアンモニウム、5−ヒドロキシ−n−ペンチルトリメチルアンモニウム、6−ヒドロキシ−n−ヘキシルトリメチルアンモニウム、3−ヒドロキシフェニルトリメチルアンモニウム等の、ハロゲン化物、水酸化物等のアンモニウム塩類;テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラ−n−プロピルホスホニウム、テトライソプロピルホスホニウム、テトラ−n−ブチルホスホニウム、テトライソブチルホスホニウム、テトラ−n−ペンチルホスホニウム、テトラ−n−ヘキシルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム、トリメチル−n−プロピルホスホニウム、トリメチルイソプロピルホスホニウム、トリメチル−n−ブチルホスホニウム、トリメチルイソブチルホスホニウム、トリメチル−n−ペンチルホスホニウム、トリメチル−n−ヘキシルホスホニウム、トリメチルフェニルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウム、ジメチルジホスホニウム、ジメチル−ジ−n−プロピルホスホニウム、ジメチルジイソプロピルホスホニウム、ジメチルジ−n−ブチルホスホニウム、ジメチルジイソブチルホスホニウム、ジメチルジ−n−ペンチルホスホニウム、ジメチルジ−n−ヘキシルホスホニウム、ジメチルジフェニルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリホスホニウム、メチルトリ−n−プロピルホスホニウム、メチルトリイソプロピルホスホニウム、メチルトリ−n−ブチルホスホニウム、メチルトリイソブチルホスホニウム、メチルトリ−n−ペンチルホスホニウム、メチルトリ−n−ヘキシルホスホニウム、メチルトリフェニルホスホニウム、ヒドロキシメチルトリメチルホスホニウム、2−ヒドロキシエチルトリメチルホスホニウム、3−ヒドロキシ−n−プロピルトリメチルホスホニウム、4−ヒドロキシ−n−ブチルトリメチルホスホニウム、5−ヒドロキシ−n−ペンチルトリメチルホスホニウム、6−ヒドロキシ−n−ヘキシルトリメチルホスホニウム、3−ヒドロキシフェニルトリメチルホスホニウム等の、ハロゲン化物、水酸化物等ホスホニウム塩類;等が使用される。結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくは、有機アミン類、アンモニウム塩類、さらに好ましくはピロリジンが使用される。 The structure directing agent used in the present invention is not particularly limited, and is, for example, a nitrogen-containing or phosphorus-containing compound, such as methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, Isobutylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, pyridine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopeptane, diamine hexane, dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, di-n-butylamine, di -N-pentylamine, di-n-hexylamine, diphenylamine, trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, triphenyl Ruamine, dimethylethylamine, dimethyl-n-propylamine, dimethylisopropylamine, dimethyl-n-butylamine, dimethylisopropylamine, dimethyl-n-pentylamine, dimethyl-n-hexylamine, dimethylphenylamine, diethylmethylamine, di- n-propylmethylamine, diisopropylamine, di-n-butylmethylamine, diisobutylamine, di-n-pentylmethylamine, di-n-hexylmethylamine, diphenylmethylamine, aziridine, azetidine, pyrrolidine, 1-methylpyrrolidine 1-ethylpyrrolidine, 1-n-propylpyrrolidine, 1-isopropylpyrrolidine, 1-n-butylpyrrolidine, 1-isobutylpyrrolidine, 1-n-pentylpyrrolidine, 1-n-hex Rupyrrolidine, 1-phenylpyrrolidine, piperidine, 1-methylpiperidine, 1-ethylpiperidine, 1-n-propylpiperidine, 1-isopropylpiperidine, 1-n-butylpiperidine, 1-isobutylpiperidine, 1-n-pentylpiperidine, 1-n-hexylpiperidine, 1-phenylpiperidine, pyrrole, 1-methylpyrrole, 1-ethylpyrrole, 1-n-propylpyrrole, 1-isopropylpyrrole, 1-n-butylpyrrole, 1-isobutylpyrrole, 1- n-pentylpyrrole, 1-n-hexylpyrrole, 1-phenylpyrrole, pyridine, 1-methylpyridine, 1-ethylpyridine, 1-n-propylpyridine, 1-isopropylpyridine, 1-n-butylpyridine, 1- Isobutylpyridine, 1-n-pe Organic amine compounds such as nthylpyridine, 1-n-hexylpyridine, 1-phenylpyridine; tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetra-n-propylammonium, tetraisopropylammonium, tetra-n-butylammonium, tetraisobutylammonium, tetra -N-pentylammonium, tetra-n-hexylammonium, tetraphenylammonium, trimethylethylammonium, trimethylethylammonium, trimethyl-n-propylammonium, trimethylisopropylammonium, trimethyl-n-butylammonium, trimethylisobutylammonium, trimethyl-n -Pentylammonium, trimethyl-n-hexylammonium, trimethylphenylammo Dimethyl, diethyldimethylammonium, dimethyldiammonium, dimethyl-di-n-propylammonium, dimethyldiisopropylammonium, dimethyldi-n-butylammonium, dimethyldiisobutylammonium, dimethyldi-n-pentylammonium, dimethyldi-n-hexylammonium, dimethyldiphenyl Ammonium, methyltriethylammonium, methyltriammonium, methyltri-n-propylammonium, methyltriisopropylammonium, methyltri-n-butylammonium, methyltriisobutylammonium, methyltri-n-pentylammonium, methyltri-n-hexylammonium, methyltri Phenylammonium, hydroxymethyltrimethylammonium, 2- Droxyethyltrimethylammonium, 3-hydroxy-n-propyltrimethylammonium, 4-hydroxy-n-butyltrimethylammonium, 5-hydroxy-n-pentyltrimethylammonium, 6-hydroxy-n-hexyltrimethylammonium, 3-hydroxyphenyl Ammonium salts such as halides and hydroxides such as trimethylammonium; tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetra-n-propylphosphonium, tetraisopropylphosphonium, tetra-n-butylphosphonium, tetraisobutylphosphonium, tetra-n-pentyl Phosphonium, tetra-n-hexylphosphonium, tetraphenylphosphonium, trimethylethylphosphonium, trimethylethylphospho , Trimethyl-n-propylphosphonium, trimethylisopropylphosphonium, trimethyl-n-butylphosphonium, trimethylisobutylphosphonium, trimethyl-n-pentylphosphonium, trimethyl-n-hexylphosphonium, trimethylphenylphosphonium, dimethyldiethylphosphonium, dimethyldiphosphonium, Dimethyl-di-n-propylphosphonium, dimethyldiisopropylphosphonium, dimethyldi-n-butylphosphonium, dimethyldiisobutylphosphonium, dimethyldi-n-pentylphosphonium, dimethyldi-n-hexylphosphonium, dimethyldiphenylphosphonium, methyltriethylphosphonium, methyltriphosphonium, Methyltri-n-propylphosphonium, methyl Riisopropylphosphonium, methyltri-n-butylphosphonium, methyltriisobutylphosphonium, methyltri-n-pentylphosphonium, methyltri-n-hexylphosphonium, methyltriphenylphosphonium, hydroxymethyltrimethylphosphonium, 2-hydroxyethyltrimethylphosphonium, 3-hydroxy Halides such as -n-propyltrimethylphosphonium, 4-hydroxy-n-butyltrimethylphosphonium, 5-hydroxy-n-pentyltrimethylphosphonium, 6-hydroxy-n-hexyltrimethylphosphonium, 3-hydroxyphenyltrimethylphosphonium, water Phosphonium salts such as oxides; etc. are used. Since an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained, organic amines, ammonium salts, and more preferably pyrrolidine is preferably used.
本発明において、不活性担体への珪素源、アルミニウム源、アルカリ成分、構造規定剤の含浸または担持の順序は、特に限定されない。構造体表層部に結晶性の高いアルミノシリケートを得ることができることから、アルカリ金属、構造規定剤、アルミニウム源の順が好ましい。珪素源の不活性担体への担持の順は特に限定されず、アルカリ金属を担持する前でも、アルミニウム源と同時でも良い。 In the present invention, the order of impregnation or loading of the silicon source, the aluminum source, the alkali component, and the structure directing agent on the inert carrier is not particularly limited. Since an aluminosilicate having high crystallinity can be obtained in the structure surface layer portion, the order of alkali metal, structure directing agent, and aluminum source is preferable. The order of loading the silicon source on the inert carrier is not particularly limited, and may be before the alkali metal is loaded or simultaneously with the aluminum source.
本発明において、不活性担体へのアルカリ金属の担持方法は、特に限定されるものではないが、不活性担体等に金属成分を担持させる従来公知の方法、例えば、含浸法、沈着法、イオン交換法等が用いられる。必要であれば、乾燥、焼成を行っても良い。不活性担体へのアルカリ金属の担持量は、制限されるものではないが、例えば、不活性担体の重さに対し、アルカリ金属を0.0001〜50%、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができる、不活性担体の表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは0.001〜30%の範囲である。 In the present invention, the method for supporting an alkali metal on an inert carrier is not particularly limited, but a conventionally known method for supporting a metal component on an inert carrier or the like, for example, an impregnation method, a deposition method, an ion exchange method, or the like. Laws are used. If necessary, drying and baking may be performed. The amount of alkali metal supported on the inert carrier is not limited. For example, the alkali metal is 0.0001 to 50% of the weight of the inert carrier, and an aluminosilicate having a high degree of crystallinity is obtained. The range of 0.001 to 30% is preferable because the aluminum source supported on the surface layer portion of the inert carrier is difficult to diffuse inside.
本発明において、不活性担体への構造規定剤の担持方法は、特に限定されるものではないが、不活性担体等に物質を担持させる従来公知の方法、例えば、含浸法、沈着法、イオン交換法等が用いられる。構造規定剤の含浸量、または、担持量は、不活性担体の重さに対し0〜100%の範囲である。 In the present invention, the method for supporting the structure-directing agent on the inert carrier is not particularly limited, but a conventionally known method for supporting a substance on the inert carrier or the like, for example, impregnation method, deposition method, ion exchange, etc. Laws are used. The amount of impregnation or loading of the structure-directing agent is in the range of 0 to 100% with respect to the weight of the inert carrier.
本発明において、不活性担体への珪素源の担持方法は、特に限定されるものではないが、不活性担体等に物質を担持させる従来公知の方法、例えば、含浸法、沈着法、イオン交換法等が用いられる。珪素源の含浸量、または、担持量は、不活性担体の重さに対しSiO2として0〜100%の範囲である。珪素源が不活性担体であるシリカを使用する場合は、新たに珪素源を担持しなくても良い。 In the present invention, the method for supporting the silicon source on the inert carrier is not particularly limited, but a conventionally known method for supporting a substance on the inert carrier or the like, for example, an impregnation method, a deposition method, an ion exchange method, or the like. Etc. are used. The impregnation amount or loading amount of the silicon source is in the range of 0 to 100% as SiO 2 with respect to the weight of the inert carrier. When using silica whose silicon source is an inert carrier, it is not necessary to newly carry a silicon source.
本発明において、不活性担体へのアルミニウム源の担持方法は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム源を溶媒に溶解させ、加温し、先に示したアルカリ金属を含浸または担持した不活性担体を瞬時に添加し、加熱攪拌する。該溶媒は、アルミニウム源が溶解すれば如何なる溶媒でもよく、例えば水、エタノール等を用いることができる。該溶媒の量は、特に制限されるものではないが、例えば、不活性担体の表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは、不活性担体の細孔容積以上であり、さらに好ましくは、細孔容積の1〜5倍量である。アルミニウム源を溶解した溶液の加熱温度は、特に制限されるものではないが、例えば、不活性担体の表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは30〜100℃、さらに好ましくは60〜95℃である。加熱撹拌温度は、特に制限されるものではないが、例えば、不活性担体の表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは30〜100℃、さらに好ましくは60〜95℃である。加熱撹拌時間は、特に制限されるものではないが、例えば、不活性担体の表層部に担持するアルミニウム源が内部に拡散しにくいことから、好ましくは1分から10時間、さらに好ましくは5分から5時間である。不活性担体に担持されたアルカリ金属とアルミニウム源の比は、特に制限されるものではないが、例えば、不活性担体の表層部に担持されるアルミニウム源が内部に拡散しにくく、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくは、アルカリ金属/アルミニウム源比(原子比)で、1〜100、さらに好ましくは3〜50である。担持後は、デカンテーション、濾過、加熱または減圧加熱等の操作で溶媒を除去する。 In the present invention, the method for supporting the aluminum source on the inert carrier is not particularly limited. For example, the aluminum source is dissolved in a solvent, heated, and impregnated or supported with the alkali metal shown above. An inert carrier is added instantaneously and stirred with heating. The solvent may be any solvent as long as the aluminum source is dissolved. For example, water, ethanol or the like can be used. The amount of the solvent is not particularly limited. For example, since the aluminum source supported on the surface layer of the inert carrier is difficult to diffuse inside, the amount of the solvent is preferably more than the pore volume of the inert carrier. More preferably, the amount is 1 to 5 times the pore volume. The heating temperature of the solution in which the aluminum source is dissolved is not particularly limited. For example, the aluminum source supported on the surface layer of the inert carrier is less likely to diffuse inside, and therefore preferably 30 to 100 ° C., More preferably, it is 60-95 degreeC. The heating and stirring temperature is not particularly limited, but is preferably 30 to 100 ° C., more preferably 60 to 95, for example, because the aluminum source supported on the surface layer portion of the inert carrier is difficult to diffuse inside. ° C. The heating and stirring time is not particularly limited, but is preferably 1 minute to 10 hours, more preferably 5 minutes to 5 hours, for example, because the aluminum source supported on the surface portion of the inert carrier is difficult to diffuse inside. It is. The ratio between the alkali metal supported on the inert carrier and the aluminum source is not particularly limited. For example, the aluminum source supported on the surface layer of the inert carrier is less likely to diffuse inside, and the crystallinity is low. Since a high aluminosilicate can be obtained, the alkali metal / aluminum source ratio (atomic ratio) is preferably 1 to 100, more preferably 3 to 50. After loading, the solvent is removed by operations such as decantation, filtration, heating or heating under reduced pressure.
本発明の方法では、不活性担体へのアルミニウム源の担持は、不活性担体外表面から1〜1000μm、さらに好ましくは1〜500μmの位置に担持されることが好ましい。 In the method of the present invention, the support of the aluminum source on the inert carrier is preferably supported at a position of 1 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm from the outer surface of the inert carrier.
本発明において、担持した珪素源、アルミニウム源を結晶化させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、水蒸気、または、必要により構造規定剤を含む水蒸気と接触させ、結晶化させることが好ましい。水蒸気の温度は特に制限されるものではないが、結晶性多孔質アルミノシリケートが製造されればよく、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくは80〜260℃、さらに好ましくは100〜230℃の範囲である。水蒸気との接触時間は、特に制限されるものではないが、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、好ましくは2時間以上、さらに好ましくは2時間〜80日の範囲である。 In the present invention, the method for crystallizing the supported silicon source and aluminum source is not particularly limited. For example, the method can be crystallized by bringing it into contact with water vapor or, if necessary, water vapor containing a structure-directing agent. preferable. The temperature of the water vapor is not particularly limited, but it is sufficient that a crystalline porous aluminosilicate is produced, and an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained. Therefore, the temperature is preferably 80 to 260 ° C., more preferably It is the range of 100-230 degreeC. Although the contact time with water vapor | steam is not restrict | limited in particular, Since an aluminosilicate with high crystallinity can be obtained, Preferably it is 2 hours or more, More preferably, it is the range of 2 hours-80 days.
水蒸気と接触させる方法およびその装置は、結晶性多孔質アルミノシリケートが製造されれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、耐圧容器の空中に珪素源、アルミニウム源、アルカリ金属を担持させた不活性担体を設置し、容器下部に水を添加し、密封した後、恒温槽内で加熱することで製造することができる。添加する水の量は、特に制限されるものではないが、結晶化度の高いアルミノシリケートを得ることができることから、不活性担体の重さに対し0.1%以上が好ましい。添加する構造規定剤の量は、特に限定されるものではなく、不活性担体の重さに対し0%以上であれば良い。 The method of contacting with water vapor and the apparatus thereof are not particularly limited as long as crystalline porous aluminosilicate is produced. For example, a silicon source, an aluminum source, and an alkali metal are supported in the air of a pressure vessel. It can be manufactured by installing an inert carrier, adding water to the lower part of the container, sealing, and then heating in a thermostat. The amount of water to be added is not particularly limited, but is preferably 0.1% or more based on the weight of the inert carrier because an aluminosilicate having a high degree of crystallinity can be obtained. The amount of the structure-directing agent to be added is not particularly limited, and may be 0% or more with respect to the weight of the inert carrier.
本発明で得られた構造体は、水洗した後、乾燥し、必要により焼成、イオン交換を行っても良い。 The structure obtained in the present invention may be washed with water, dried, and fired and ion exchanged as necessary.
本発明の構造体は、固体酸触媒で反応する系で触媒として使用することができる。例えば、軽油および重質油等の接触分解反応;重質油の水素化分解反応;シクロヘキサンの脱水素、シクロペンテンの異性化脱水素、パラフィンの環化脱水素、パラフィンの異性化、パラフィンの水素化分解等、石油ナフサの重質留分の接触改質反応;ブタン、ペンタン、ヘキサン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等のアルカン、アルケンの異性化反応;メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等の芳香族化反応;ベンゼン、アルキルベンゼン、ナフタレン、フェノール、チオフェン、ピリジン等とエチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチルクロリド、プロピルプロリド、ブチルクロリド等のオレフィン、アルコールハロゲン化アルキル等の芳香族のアルキル化反応;トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、キシレン、ジエチルベンゼン、ジプロピルベンゼン、ジブチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、トリプロピルベンゼン、トリブチルベンゼン等のアルキル芳香族の異性化、不均化、トランスアルキル化、脱アルキル化反応;エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等のオレフィン重合反応等の反応に使用することができる。 The structure of the present invention can be used as a catalyst in a system that reacts with a solid acid catalyst. For example, catalytic cracking reaction of light oil and heavy oil; hydrocracking reaction of heavy oil; cyclohexane dehydrogenation, cyclopentene isomerization dehydrogenation, paraffin cyclization dehydrogenation, paraffin isomerization, paraffin hydrogenation Catalytic reforming of heavy fractions of petroleum naphtha such as cracking; isomerization of alkanes and alkenes such as butane, pentane, hexane, butene, pentene, hexene; methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, ethylene , Propylene, butene, pentene, hexene, etc .; benzene, alkylbenzene, naphthalene, phenol, thiophene, pyridine, etc. and ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, methanol, ethanol, propanol, butanol, ethyl chloride, propyl Prolide, butyl chloride, etc. Aromatic alkylation reactions such as fins, alcohol alkyl halides; toluene, ethylbenzene, propylbenzene, butylbenzene, xylene, diethylbenzene, dipropylbenzene, dibutylbenzene, trimethylbenzene, triethylbenzene, tripropylbenzene, tributylbenzene, etc. It can be used for reactions such as isomerization, disproportionation, transalkylation, dealkylation reaction of alkyl aromatics; olefin polymerization reaction such as ethylene, propylene, butene, pentene, hexene.
また、本発明の構造体は、触媒の担体としても使用することができ、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の1属元素;ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の2属元素;スカンジウム、イットリウム、ランタノイド、アクチノイド等の3属元素;チタニウム、ジルコニウム等の4属元素;バナジウム、ニオブ、タンタル等の5属元素;クロム、モリブデン、タングステン等の6属元素;マンガン、レニウム等の7属元素;鉄、ルテニウム、オスニウム等の8属元素;コバルト、ロジウム、イリジウム等の9属元素;ニッケル、パラジウム、白金等の10属元素;銅、銀、金等の11属元素、亜鉛、カドミウム等の12属元素;ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の13属元素;ゲルマニウム、スズ、鉛等の14属元素;アンチモン、ビスマス等の15属元素、硫黄、テルル等の16属元素に挙げられる一種類以上の元素を担持し触媒として使用できる。 The structure of the present invention can also be used as a catalyst support, for example, one group element such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium; two groups such as beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium. Elements; 3 group elements such as scandium, yttrium, lanthanoid and actinoid; 4 group elements such as titanium and zirconium; 5 group elements such as vanadium, niobium and tantalum; 6 group elements such as chromium, molybdenum and tungsten; manganese, rhenium and the like 7 group elements; 8 group elements such as iron, ruthenium and osmium; 9 group elements such as cobalt, rhodium and iridium; 10 group elements such as nickel, palladium and platinum; 11 group elements such as copper, silver and gold; , 12 group elements such as cadmium; boron, aluminum, gallium, indium, It can be used as a catalyst by supporting one or more elements such as 13 group elements such as lithium; 14 group elements such as germanium, tin and lead; 15 group elements such as antimony and bismuth, and 16 group elements such as sulfur and tellurium. .
本発明の構造体は、構造体表層部に固体酸触媒として有効な結晶性多孔質アルミノシリケートが存在するため、反応原料および反応生成物の構造体中の滞留時間が短く、目的物の選択性が高く、また活性点の被毒や細孔の閉塞を生じにくいため、触媒活性が低下しにくく、さらに触媒寿命の長いという効果を有する。 The structure of the present invention has a crystalline porous aluminosilicate that is effective as a solid acid catalyst in the surface layer of the structure, so that the residence time of the reaction raw materials and reaction products in the structure is short, and the selectivity of the target product In addition, since it is difficult to cause poisoning of active sites and clogging of pores, the catalytic activity is unlikely to be lowered and the catalyst life is long.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下の実施例に用いた測定法を示す。
(構造体の結晶状態の確認)
得られた構造体の結晶状態は、粉末X線回折測定装置(XRD)(マックサイエンス社製、商品名M18XHF)を用い、電圧40kV、電流200mAで測定した。
(アルミニウムの深さ方向の担持分布および珪素/アルミニウム比の測定)
得られた構造体を樹脂に包埋し、ウルトラミクロトームで切削して得られた試料を、エックス線マイクロアナライザー(EPMA)(島津製作所製、商品名EPM−810)を用い電圧20kV、電流10nAにて粒子断面の深さ方向の線分析、面分析を行い、強度比から担持割合を算出した。
(ゼオライト骨格構造内のアルミニウムの確認)
27Al固体NMR(日本電子社製、商品名GSX−270)で測定し、ゼオライト骨格構造内の4配位アルミニウムに帰属する化学シフト(σ)=50〜70ppmの範囲に測定されるピークと、骨格構造から外れた格子外の6配位アルミニウムに帰属する化学シフト(σ)=0〜10ppmの範囲に測定されるピークで確認した。
The measurement methods used in the following examples are shown.
(Confirmation of crystal state of structure)
The crystal state of the obtained structure was measured at a voltage of 40 kV and a current of 200 mA using a powder X-ray diffraction measurement apparatus (XRD) (manufactured by Mac Science, trade name: M18XHF).
(Measurement of aluminum depth distribution and silicon / aluminum ratio)
A sample obtained by embedding the obtained structure in a resin and cutting with an ultramicrotome was measured using a X-ray microanalyzer (EPMA) (trade name EPM-810, manufactured by Shimadzu Corporation) at a voltage of 20 kV and a current of 10 nA. Line analysis and surface analysis in the depth direction of the particle cross section were performed, and the loading ratio was calculated from the strength ratio.
(Confirmation of aluminum in zeolite framework structure)
27 Measured with Al solid NMR (trade name GSX-270, manufactured by JEOL Ltd.), a peak measured in the range of chemical shift (σ) = 50 to 70 ppm attributed to 4-coordinated aluminum in the zeolite framework structure; This was confirmed by a peak measured in the range of chemical shift (σ) = 0 to 10 ppm attributed to off-lattice 6-coordinated aluminum deviating from the skeletal structure.
実施例1
水12mlに水酸化ナトリウム0.3g(ナトリウム/珪素比=0.04(原子比))、ピロリジン1.0g(ピロリジン/珪素比=0.07(モル比))を添加し溶解した。この水溶液にシリカビーズ(富士シリシア化学社製 「キャリアクトQ−50」、粒子形状:球状、粒子径:1.7〜4.0mm、表面積:80m2/g、平均細孔径50nm)11gを添加し、シリカビ−ズに水溶液を含浸した。
Example 1
To 12 ml of water, 0.3 g of sodium hydroxide (sodium / silicon ratio = 0.04 (atomic ratio)) and 1.0 g of pyrrolidine (pyrrolidine / silicon ratio = 0.07 (molar ratio)) were added and dissolved. To this aqueous solution, 11 g of silica beads (Fuji Silysia Chemical "Caractect Q-50", particle shape: spherical, particle diameter: 1.7 to 4.0 mm, surface area: 80 m 2 / g, average pore diameter of 50 nm) is added. Then, silica beads were impregnated with an aqueous solution.
つぎに、硝酸アルミニウム・9水和物0.4g(ナトリウム/アルミニウム=6.7(原子比))を水12mlに溶解させ、75℃に加温した後、先の水酸化ナトリウム、ピロリジンを含浸したシリカビーズを添加し、30分攪拌した。撹拌後、減圧乾燥し、80℃窒素雰囲気下で5時間乾燥した。 Next, 0.4 g of aluminum nitrate nonahydrate (sodium / aluminum = 6.7 (atomic ratio)) was dissolved in 12 ml of water, heated to 75 ° C., and impregnated with sodium hydroxide and pyrrolidine. The added silica beads were added and stirred for 30 minutes. After stirring, the mixture was dried under reduced pressure, and dried for 5 hours at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere.
得られた構造体のアルミニウムのライン分析の結果、担持したアルミニウムはシリカビーズ外表面から80μm以内に存在していることが解った。 As a result of an aluminum line analysis of the obtained structural body, it was found that the supported aluminum was present within 80 μm from the outer surface of the silica beads.
テフロン(登録商標)の耐圧容器に水0.8g、ピロリジン1.0gを入れ、水溶液に触れないようにテフロン(登録商標)の皿を起き、その上に水酸化ナトリウム、ピロリジン、アルミニウム源を担持したシリカビーズ11gを入れ、耐圧容器を密閉し、耐圧容器を179℃で7日間加熱した。 Put 0.8 g of water and 1.0 g of pyrrolidine into a Teflon (registered trademark) pressure vessel, raise a Teflon (registered trademark) dish so that it does not touch the aqueous solution, and carry sodium hydroxide, pyrrolidine and aluminum sources on it. 11 g of the silica beads were added, the pressure vessel was sealed, and the pressure vessel was heated at 179 ° C. for 7 days.
その後、蒸留水で洗浄後、110℃で一晩乾燥後、空気中540℃で焼成した。 Then, after washing with distilled water, drying was performed at 110 ° C. overnight, followed by firing at 540 ° C. in air.
得られた構造体の粉末X線回折測定の結果(表1)、珪素源であるシリカビーズのブロードなパターンに加え、MTT構造の回折パターンを示した。また、アルミニウムの面分析、線分析の結果(図5,6)より、アルミニウムは得られた構造体外表面から80μm以内に存在し、また、EPMAによる局所部分の成分分析の結果、得られた構造体の表層部のアルミニウム/珪素比(原子比)=0.008であり、構造体外表面から250μm付近、中心付近からはアルミニウムは検出限界以下であった。 As a result of the powder X-ray diffraction measurement of the obtained structure (Table 1), a diffraction pattern of the MTT structure was shown in addition to the broad pattern of silica beads as the silicon source. Further, from the results of surface analysis and line analysis of aluminum (FIGS. 5 and 6), aluminum is present within 80 μm from the outer surface of the obtained structure, and the structure obtained as a result of component analysis of the local portion by EPMA. The aluminum / silicon ratio (atomic ratio) of the surface layer portion of the body was 0.008. From the outer surface of the structure, about 250 μm, and from the center, aluminum was below the detection limit.
27Alの固体NMR測定の結果、化学シフト(σ)50〜70ppmの範囲にピークが確認され、アルミニウムはゼオライト骨格構造内に存在していることがわかった。 As a result of solid-state NMR measurement of 27 Al, a peak was confirmed in the range of chemical shift (σ) of 50 to 70 ppm, and it was found that aluminum was present in the zeolite framework structure.
1 結晶性多孔質アルミノシリケート
2 不活性担体
1 Crystalline
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