JP7622198B2 - モレキュラーシーブssz-122、その合成及び使用 - Google Patents
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Description
本出願は、2020年7月21日出願の米国仮特許出願第63/054,330に対する優先権及び利益を主張する。
本開示は、SSZ-122と呼ばれるBOGフレームワーク型の新規な合成結晶性モレキュラーシーブ、その合成、及び有機化合物の変換及び収着プロセスにおけるその使用に関する。
モレキュラーシーブは、明確なX線回折(XRD)パターンによって示される明確な細孔構造を備えた異なる結晶構造を持ち、特定の化学組成を持つ、商業的に重要なクラスの材料である。結晶構造は、特定のタイプのモレキュラーシーブの特徴である空洞と細孔を定義する。
第1の態様では、BOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブが提供され、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブは、少なくとも10のSiO2/Al2O3のモル比を有する。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
[1]
少なくとも10のSiO 2 /Al 2 O 3 のモル比を有するBOGフレームワーク型アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[2]
SiO 2 /Al 2 O 3 の前記モル比が20~60の範囲にある、[1]に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[3]
ケイ素及びアルミニウム以外のT原子を含まないかまたは実質的に含まないフレームワーク構造を有する、[1]に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[4]
BOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブであって、その合成されたままの形態には、その細孔内に1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオンを含む、前記アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[5]
少なくとも10のSiO 2 /Al 2 O 3 のモル比を有する、[4]に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[6]
20~60の範囲のSiO 2 /Al 2 O 3 のモル比を有する、[4]に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
[7]
BOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブを合成する方法であって、
(1)
(a)FAUフレームワーク型ゼオライト;
(b)アルカリまたはアルカリ土類金属(M)の供給源;
(c)1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオン(Q)を含む構造指向剤;
(d)水酸化物イオン源;及び
(e)水、を含む反応混合物を調製することと、
(2)前記反応混合物を、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブの結晶を形成するのに十分な結晶化条件に供することと、を含む、前記方法。
[8]
前記反応混合物が、モル比について以下の組成を有する、[7]に記載の方法。
[9]
前記反応混合物が、モル比について以下の組成を有する、[7]に記載の方法。
[10]
前記FAUフレームワーク型ゼオライトがゼオライトYである、[7]に記載の方法。
[11]
前記アルカリ土類金属のアルカリが、ナトリウム、カリウム、またはそれらの組み合わせを含む、[7]に記載の方法。
[12]
前記結晶化条件が、120℃~200℃の温度で、1日~21日間、自己発生圧力下で前記反応混合物を加熱することを含む、[1]に記載の方法。
[13]
有機化合物を含む原料を転化生成物に転化するプロセスであって、前記プロセスは、前記原料を、有機化合物変換条件で、少なくとも10のSiO 2 /Al 2 O 3 のモル比を有するBOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブを含む触媒と接触させることを含む、前記プロセス。
定義
「ゼオライト」という用語は、本明細書では、TO4四面体から構築されたフレームワークを有するモレキュラーシーブを指し、T原子はケイ素及びアルミニウム原子である。
モレキュラーシーブSSZ-122は、(1)(a)FAUフレームワーク型ゼオライト;(b)アルカリまたはアルカリ土類金属(M)の供給源;(c)1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオン(Q)を含む構造指向剤;(d)水酸化物イオン源;(e)水、を含む反応混合物を調製することと、(2)反応混合物を、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブの結晶を形成するのに十分な結晶化条件に供することと、により合成することができる。
式中、Mはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、Qは1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオンを含む。
上記の反応混合物からのモレキュラーシーブの結晶化は、ポリプロピレンジャーまたはテフロンで裏打ちされたまたはステンレス鋼のオートクレーブなどの適切な反応容器内で、静的、タンブルまたは攪拌条件下で、120℃~200℃(例えば、140℃から180℃)の温度で、使用する温度で結晶化が起こるのに十分な時間(例えば、1日~21日、または3日~16日)実施することができる。結晶化は通常、反応混合物が自生圧力を受けるようにオートクレーブで行われる。
合成されたままの無水形態のモレキュラーシーブSSZ-122は、モル比に関して、表2に示す範囲内の化学組成を有することができる。
式中、Qは1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオンを含み、Mはアルカリまたはアルカリ土類金属である。
Al2O3:(n)SiO2
式中、nは少なくとも10(例えば、10~100、10~60、20~100、または20~60)である。
モレキュラーシーブSSZ-122(構造指向剤の一部またはすべてが除去されている)は、吸着剤として、または現在の商業/産業の重要性を含む多くの有機化合物変換プロセスを触媒するための触媒として使用することができる。SSZ-122によって、単独で、または他の結晶性触媒を含む1つまたは複数の他の触媒活性物質と組み合わせて効果的に触媒される化学変換プロセスの例には、酸活性を有する触媒を必要とするプロセスが含まれる。SSZ-122によって触媒され得る有機変換プロセスの例には、分解、水素化分解、不均化、アルキル化、オリゴマー化、及び異性化が含まれ得る。
以下の例示的な例は、非限定的であることが意図される。
2.18gの脱イオン水、0.20gの45%KOH溶液、1.55gの13.62%1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウム水酸化物溶液、及び0.50gのゼオリストCBV720Y-ゼオライト粉末(SAR=30)をテフロンライナーで混合した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次に、ライナーに蓋をして、Parr Steelのオートクレーブ反応器に入れた。次いで、オートクレーブを、43rpmでタンブリングしながら、150℃に加熱されたオーブンに10日間入れた。冷却した反応器から固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、95℃で乾燥させた。
4.35gの脱イオン水、0.40gの45%KOH溶液、3.01gの13.62%1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウム水酸化物溶液、及び1.00gのゼオリストCBV720Y-ゼオライト粉末(SAR=30)をテフロンライナーで混合した。ゲルを均一になるまで撹拌した。次に、ライナーに蓋をして、Parr Steelのオートクレーブ反応器に入れた。次いでオートクレーブを、静的条件下で160℃に加熱されたオーブンに14日間入れた。冷却した反応器から固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、95℃で乾燥させた。
1.31gの脱イオン水、0.12gの50%NaOH溶液、0.93gの13.62%1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウム水酸化物溶液、及び0.30gのゼオリストCBV760Y-ゼオライト粉末(SAR=60)をテフロンライナーで混合した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次に、ライナーに蓋をして、Parr Steelのオートクレーブ反応器に入れた。次いでオートクレーブを、静的条件下で150℃に加熱されたオーブンに10日間入れた。冷却した反応器から固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、95℃で乾燥させた。
0.50gの脱イオン水、0.12gの45%KOH溶液、1.86gの13.62%1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウム水酸化物溶液、及び0.30gのゼオリストCBV720Y-ゼオライト粉末(SAR=30)をテフロンライナーで混合した。ゲルを均一になるまで撹拌した。次に、ライナーに蓋をして、Parr Steelのオートクレーブ反応器に入れた。次いでオートクレーブを、静的条件下で150℃に加熱されたオーブンに16日間入れた。冷却した反応器から固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、95℃で乾燥させた。
1.51gの脱イオン水、0.20gの45%KOH溶液、2.33gの13.62%1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウム水酸化物溶液、0.50gのゼオリストCBV712Y-ゼオライト粉末(SAR=12)、及び0.08gの例1からの合成されたままのSSZ-122種結晶をテフロンライナーで混合した。ゲルを均一になるまで撹拌した。次に、ライナーに蓋をして、Parr Steelのオートクレーブ反応器に入れた。次いで、オートクレーブを、43rpmでタンブリングしながら、150℃に加熱されたオーブンに7日間入れた。冷却した反応器から固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、95℃で乾燥させた。
例1からの合成されたままのモレキュラーシーブ生成物を、マッフル炉内で、1℃/分の速度で540℃に加熱した空気流下でか焼し、540℃で5時間保持し、冷却し、粉末XRDによって分析した。か焼した材料の粉末XRDを図2に示し、構造指向剤を除去するためのか焼後も材料が安定していることを示している。
例5からのか焼材料を、10mL(モレキュラーシーブ1g当たり)の1N硝酸アンモニウム溶液で95℃で2時間処理した。溶液を冷却し、デカントし、同じプロセスを繰り返した。乾燥後、N2を吸着剤として使用し、BET法を介して、アンモニウム型生成物を細孔容積分析にかけた。モレキュラーシーブは、0.21cm3/gの細孔容積を示した。
Claims (7)
- BOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブであって、その合成されたままの形態には、その細孔内に1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオンを含む、前記アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
- 少なくとも10のSiO2/Al2O3のモル比を有する、請求項1に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
- 20~60の範囲のSiO2/Al2O3のモル比を有する、請求項1に記載のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブ。
- BOGフレームワーク型のアルミノケイ酸塩モレキュラーシーブを合成する方法であって、
(1)
(a)FAUフレームワーク型ゼオライト;
(b)アルカリまたはアルカリ土類金属(M)の供給源;
(c)1-アダマンチル-3-プロピルイミダゾリウムカチオン(Q)を含む構造指向剤;
(d)水酸化物イオン源;及び
(e)水、を含む反応混合物を調製することと、
(2)前記反応混合物を、アルミノケイ酸塩モレキュラーシーブの結晶を形成する結晶化条件に供することと、を含み、前記結晶化条件が、120℃~200℃の温度で、1日~21日間、自己発生圧力下で前記反応混合物を加熱することを含み、
前記反応混合物が、モル比について以下の組成を有する、前記方法。
- 前記反応混合物が、モル比について以下の組成を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記FAUフレームワーク型ゼオライトがゼオライトYである、請求項4に記載の方法。
- 前記アルカリ土類金属のアルカリが、ナトリウム、カリウム、またはそれらの組み合わせを含む、請求項4に記載の方法。
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