JP7796069B2 - 亜鉛とチタン含有ゼオライトとを含む成形物の製造方法 - Google Patents
亜鉛とチタン含有ゼオライトとを含む成形物の製造方法Info
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Description
(i)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物を用意すること;
(ii)亜鉛源と、(i)で調製した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物とを含む水性懸濁液を調製すること;
(iii)(ii)で調製した水性懸濁液を自生(autogenous)圧力下で100~200℃の範囲の水性懸濁液の液相の温度に加熱して、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を含む水性懸濁液を得ること;
(iv)(iii)で得られた懸濁液の液相から、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を分離すること
を含む製造方法に関する。
一般に、(i)で用意する成形物は骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料からなることができる。成形物は、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に加えて、バインダーを含むことが好ましい。バインダー及び骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に加えて、成形物は1種以上の更なる追加の成分を含んでもよい。好ましくは、(i)で用意する成形物の少なくとも90質量%、より好ましくは少なくとも95質量%、さらに好ましくは少なくとも99質量%、さらに好ましくは少なくとも99.9質量%が、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料と、バインダーとからなる。より好ましくは、バインダー及び/又は骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料中に含まれ得る不純物は別にして、成形物は更なる成分を含まないので、成形物は本質的にバインダーと骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とからなる(essentially consists of)、より好ましくは、バインダーと骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とからなる(consists of)ことが好適である。(i)で用意する成形物中の、骨格タイプMWWを有するチタン含有ゼオライト材料の、バインダーに対する質量比は、いかなる特定の制限も受けない。例えば、その質量比は、0.01:1~100:1又は0.1:1~10:1の範囲であることができる。この質量比は1:1~9:1の範囲、より好ましくは2:1~7:1の範囲、さらに好ましくは3:1~5:1の範囲であることが好ましい。バインダーの化学的性質はいかなる特定の制限も受けないが、バインダーはシリカバインダーを含むことが好ましく、また、シリカバインダーであることがより好ましい。
(1)本明細書の参考例1で説明したように測定された、少なくとも300m2/gのBET比表面積;
(2)本明細書の参考例2で説明したように測定された、少なくとも0.9mL/gの細孔容積;
(3)本明細書の参考例3に記載したように測定された、5~10Nの範囲、好ましくは6~9Nの範囲の機械的強度。
(i.1)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料、バインダー又はバインダー(供給)源、ペースト剤及び場合により細孔形成剤を含む混合物を調製すること;
(i.2)(i.1)で調製した混合物を成形し(shaping)、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料と、バインダー又はバインダー源とを含む成形物を得ること;
(i.3)(i.2)で得られた成形物を乾燥すること;
(i.4)(i.3)で得られた乾燥成形物を焼成し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とバインダーとを含む成形物を得ること
を含む。
(a)ゼオライト骨格の少なくとも99質量%がB、Si、O、及びHからなる、骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料を調製すること;
(b)(a)で調製した骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料を脱ホウ素化し、骨格型MWWを有する脱ホウ素化(deboronated)ゼオライト材料を得ること、ここで、脱ホウ素化ゼオライト材料のゼオライト骨格の少なくとも99質量%がB、Si、O、及びHからなり、また、ここで、脱ホウ素化ゼオライト材料のゼオライト骨格は空の骨格部位を有する;
(c)(b)から得られた脱ホウ素化ゼオライト材料中へチタンを組み込む(incorporating)こと、これは、(b)から得られた脱ホウ素化ゼオライト材料、チタン源、及びMWWテンプレート化合物を含有する水性合成混合物を調製すること;及び(c)で調製した水性合成混合物から骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を水熱合成し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む母液を得ることを含む;
(d)(c)で合成した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を該母液から分離すること;
(e)(d)から得られた骨格型MWWを有する分離したチタン含有ゼオライト材料を、最大5のpHを有する水溶液で処理すること;
(f)(e)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を水溶液から分離し、任意で、続いて分離した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を洗浄すること;
(g)(f)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を調製し、この懸濁液を噴霧乾燥にかけること;
(h)(g)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を焼成すること
を含む方法によって得ることができ、又は得られたものである。
(a)ゼオライト骨格の少なくとも99質量%がB、Si、O、及びHからなる、骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料を調製すること;
(b)(a)で調製した骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料を脱ホウ素化し(deboronating)、骨格型MWWを有する脱ホウ素化ゼオライト材料を得ること、ここで、脱ホウ素化ゼオライト材料のゼオライト骨格の少なくとも99質量%がB、Si、O、及びHからなり、また、ここで、脱ホウ素化ゼオライト材料のゼオライト骨格は空の骨格部位を有する;
(c)(b)から得られた脱ホウ素化ゼオライト材料中へチタンを組み込むこと、これは、(b)から得られた脱ホウ素化ゼオライト材料、チタン源、及びMWWテンプレート化合物を含有する水性合成混合物を調製すること;及び(c)で調製した水性合成混合物から骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を水熱合成し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む母液を得ることを含む;
(d)(c)で合成した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を該母液から分離すること;
(e)(d)から得られた骨格型MWWを有する分離したチタン含有ゼオライト材料を、最大5のpHを有する水溶液で処理すること;
(f)(e)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を水溶液から分離し、任意で、続いて分離した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を洗浄すること;
(g)(f)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含有する懸濁液、好ましくは水性懸濁液を調製し、この懸濁液を噴霧乾燥にかけること;
(h)(g)から得られた骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を焼成すること
を含む。
(a.1)ケイ素源、ホウ素源、及びMWWテンプレート化合物を含む水性合成混合物を調製すること;
(a.2)(a.1)で調製した水性合成混合物から骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料の前駆体を水熱合成し、骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料の前駆体を含む母液を得ること;
(a.3)骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト系材料の前駆体を母液から分離し、骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト系材料の分離した前駆体を得ること;
(a.4)骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料の分離した前駆体を焼成して、骨格型MWWを有するホウ素含有ゼオライト材料を得ること
を含む。
一般に、式(ii)に従って使用する亜鉛源の化学的性質については特に何ら制限はない。好ましくは、亜鉛源は、水に可溶な、好ましくは(iii)による液体水性相の温度及び圧力で水に可溶な亜鉛化合物を含み、より好ましくは、当該亜鉛化合物からなる。より好ましくは、亜鉛源は、有機酸又は無機酸の亜鉛塩の1種以上を含み、好ましくは、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、ギ酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、乳酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、リンゴ酸亜鉛、硝酸亜鉛、過ホウ酸亜鉛、硫酸亜鉛、スルファミン酸亜鉛、酒石酸亜鉛のうちの1種以上を含み、より好ましくは酢酸亜鉛を含み、より好ましくは酢酸亜鉛二水和物を含む。より好ましくは、亜鉛源は、有機酸又は無機酸の亜鉛塩の1種以上からなり、好ましくは、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、ギ酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、乳酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、リンゴ酸亜鉛、硝酸亜鉛、過ホウ酸亜鉛、硫酸亜鉛、スルファミン酸亜鉛、酒石酸亜鉛のうちの1種以上からなり、より好ましくは酢酸亜鉛からなり、より好ましくは酢酸亜鉛二水和物からなる。
(iii)によれば、(ii)で調製した水性懸濁液は、100~190℃の範囲、より好ましくは110~175℃の範囲、より好ましくは115~160℃の範囲、より好ましくは120~150℃の範囲の水性懸濁液の液相の温度に加熱し、その温度に保つことが好適である。好適な範囲は、例えば、120~130℃、又は125~135℃、又は130~140℃、又は135~145℃、又は140~150℃である。好ましくは、(iii)において、(ii)で調製した懸濁液は、1~24時間の範囲内、より好ましくは2~17時間の範囲内、さらに好ましくは3~10時間の範囲の期間、この温度に保つ。
一般的に、(iv)の分離をどのように実施するかについては特に制限はない。(iv)における分離は、(iii)から得られた水性懸濁液を濾過又は遠心分離にかけ、任意で、続いて洗浄して、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む分離した成形物を得ることを含むことが好ましい。濾過中に、好ましくは最大でも10質量%の固体材料損失しか示さない、あらゆる種類のフィルターが考えられる。想定できるフィルターとしては、例えば、デカンター、スロットシーブ、ナッツ型フィルターなどが挙げられる。
(iv)に従って分離した成形物は、(v)による乾燥に供するのが好ましい。乾燥前に、(iv)に従って分離した成形物を、窒素、空気又は希薄空気などの適切なガス雰囲気中、そのガス雰囲気の温度で、好ましくは最大で50℃、より好ましくは最大で40℃、より好ましくは最大で℃、より好ましくは10~30℃の範囲、より好ましくは20~30℃の範囲の温度で予備乾燥させることが考えられる。
(iv)に従って分離した成形物、又は(v)に従って乾燥から得られた成形物、好ましくは(v)に従って乾燥から得られた成形物は、(vi)に従って焼成することが好ましい。
さらに、本発明は、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む成形物であって、上記の方法により、好ましくは、(v)に従って乾燥することを含む上記の方法に従って、より好ましくは、(vi)に従って焼成することを含む方法に従って、より好ましくは、(v)に従って乾燥すること及び(vi)に従って焼成することを含むことによって得られる又は得られた成形物に関する。
(ii’)(i’)で用意した液体供給流を、本発明に係る成形物を含む触媒を含むエポキシ化反応器に送る(通過させる:passing)こと;
ここで、(i’)において、液体供給流中のカリウムの、過酸化水素に対するモル比は、好ましくは5×10-6:1~1000×10-6:1、好ましくは25×10-6:1~500×10-6:1、より好ましくは50×10-6:1~250×10-6:1の範囲である。
(iii’)エポキシ化反応器内で液体供給流にエポキシ化反応条件を付すことにより、アルケンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド、溶媒、好ましくはアセトニトリル、水、上記少なくとも1種のカリウム塩、及び、任意で、非エポキシ化アルケン、好ましくは非エポキシ化プロペンを含む反応混合物を得ること
を含む。
(i’)アルケン、好ましくはプロペン、過酸化水素、溶媒、好ましくはアセトニトリル、水、上記少なくとも1種の溶解したカリウム塩を含む液体供給流を用意すること;
(ii’)(i’)で用意した液体供給流を、本発明に係る成形物を含む触媒を含むエポキシ化反応器に送ること;
(iii’)エポキシ化反応器内で液体供給流にエポキシ化反応条件を付すことにより、アルケンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド、溶媒、好ましくはアセトニトリル、水、上記少なくとも1種のカリウム塩、及び、任意で、非エポキシ化アルケン、好ましくは非エポキシ化プロペンを含む反応混合物を得ること;
を含む。
ここで、(i’)において、液体供給流中のカリウムの、過酸化水素に対するモル比は、好ましくは5×10-6:1~1000×10-6:1、好ましくは25×10-6:1~500×10-6:1、より好ましくは50×10-6:1~250×10-6:1の範囲である。
(i)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物を用意すること;
(ii)亜鉛源と、(i)で調製した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物とを含む水性懸濁液を調製すること;
(iii)(ii)で調製した水性懸濁液を自生圧力下で100~200℃の範囲の水性懸濁液の液相の温度に加熱して、亜鉛と、骨格型MWWを有する、チタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を含む水性懸濁液を得ること;
(iv)(iii)で得られた懸濁液の液相から、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を分離すること
を含む方法。
(1)本書の参考例1で説明したように測定された、少なくとも300m2/gのBET比表面積;
(2)本書の参考例2で説明したように測定された、少なくとも0.9mL/gの細孔容積;
(3)本書の参考例3に記載したように測定された、5~10Nの範囲、好ましくは6~9Nの範囲の機械的強度。
(i.1)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料、バインダー又はバインダー源、ペースト剤、及び、場合により細孔形成剤を含む混合物を調製すること;
(i.2)(i.1)で調製した混合物を成形し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料と、バインダー又はバインダー源とを含む成形物を得ること;
(i.3)(i.2)で得られた成形物を乾燥すること;
(i.4)(i.3)で得られた乾燥成形物を焼成し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とバインダーとを含む成形物を得ること
を含む方法によって得られる又は得られたものである、実施形態1~6のいずれか一項、好ましくは、実施形態2~6のいずれか一項の方法。
(i.1)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料、バインダー又はバインダー源、及びペースト剤を含む混合物を調製すること;
(i.2)(i.1)で調製した混合物を成形し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料と、バインダー又はバインダー源とを含む成形物を得ること;
(i.3)(i.2)で得られた成形物を乾燥すること;
(i.4)(i.3)で得られた乾燥成形物を焼成し、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とバインダーとを含む成形物を得ること
を含む、実施形態1~6のいずれか一項、好ましくは、実施形態2~6のいずれか一項の方法。
(v)(iv)から得られた、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む分離した成形物を乾燥させることを含む、実施形態1~42のいずれか一項の方法。
(vi)(v)から得られた、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む乾燥した成形物を焼成することを含む、実施形態43~46のいずれか一項の方法。
(i’)アルケン、好ましくはプロペン、過酸化水素、溶媒、好ましくは、アセトニトリル、水、少なくとも1種の溶解したカリウム塩を含む液体供給流を用意すること;
(ii’)(i’)で用意した液体供給流を、実施形態52~60のいずれか一項に記載の成形物を含む触媒を含むエポキシ化反応器に送ること;
ここで、(i’)において、液体供給流中のカリウムの、過酸化水素に対するモル比は、好ましくは5×10-6:1~1000×10-6:1、好ましくは25×10-6:1~500×10-6:1、より好ましくは50×10-6:1~250×10-6:1の範囲であり;
を含み、
また、ここで、該方法が好ましくは下記、
(iii’)エポキシ化反応器内で液体供給流にエポキシ化反応条件を付すことにより、アルケンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド、溶媒、好ましくは、アセトニトリル、水、上記少なくとも1種のカリウム塩、及び、任意で、非エポキシ化アルケン、好ましくは非エポキシ化プロペンを含む反応混合物を得ること
を含む、触媒系。
(i’)アルケン、好ましくはプロペン、過酸化水素、溶媒、好ましくは、アセトニトリル、水、及び、好ましくは溶解カリウム塩を含む液体供給流を用意すること;
(ii’)(i’)で用意した液体供給流を、実施形態52~60のいずれか一項に記載の成形物を含む触媒を含むエポキシ化反応器に送ること;
(iii’)エポキシ化反応器内で液体供給流にエポキシ化反応条件を付し、アルケンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド、溶媒、好ましくは、アセトニトリル、水、少なくとも溶解カリウム塩の一部、及び、任意で、非エポキシ化アルケン、好ましくは非エポキシ化プロペンを含む反応混合物を得ること
を含み、
ここで、(i’)において、液体供給流中のカリウムの、過酸化水素に対するモル比が、好ましくは5×10-6:1~1000×10-6:1、好ましくは25×10-6:1~500×10-6:1、より好ましくは50×10-6:1~250×10-6の範囲である、方法。
本願との関連で言及するBET比表面積(マルチポイントBET比表面積)は、DIN66131に記載されている77Kでの窒素吸着を介して測定した。
Hgポロシメトリー(多孔度測定法)によるポロシメトリーデータは、DIN66133に記載されているように測定した。
本発明に関連して言及する機械的強度は、破砕強度(crush strength)試験機Z2.5/TS1S、供給元Zwick(ツビック)GmbH & Co、D-89079 Ulm、ドイツ、を介して測定するものと理解されるべきである。この装置の原理及びその操作に関しては、Zwick GmbH & Co.、Technische Dokumentation、August-Nagel-Strasse 11、D-89079 Ulm、ドイツによる、各取扱説明書「登録1:材料試験機の取扱説明書/安全ハンドブック(Betriebsanleitung/Sicherheitshandbuch fuer die Material-Pruefmaschine)Z2.5/TS1S」、2001年12月のバージョン1.5を参照されたい。当該機械を用いて、本明細書の実施例に記載の、本発明に係る所与のストランドに、ストランドが破砕するまで、直径3mmのプランジャーを介して力を増加させながら作用する。ストランドが破砕する時の力をストランドの破砕強度と呼ぶ。この機械はストランドを配置するための固定水平テーブルを備えている。垂直方向に自由に移動できるプランジャーがストランドを固定テーブルに押し付けるよう作動させる。装置の運転は、0.5Nの予備力で、予備力下10mm/分の剪断速度で、その後、1.6mm/分の試験速度で行った。垂直方向に移動可能なプランジャーは力を増加させるためロードセルに接続されており、測定中、試験対象の成形物(ストランド)を配置した固定ターンテーブルに向かってプランジャーを移動させ、こうしてストランドをそのテーブルに押し付けるよう作動させた。ストランドの長手方向軸に対して垂直に、プランジャーを適用した。実験の管理は、測定結果を記録し評価するコンピュータを用いて実施した。得られる値は、各場合において10本のストランドについての測定値の平均値である。
本出願との関連で言及する結晶化度は、Bruker AXS GmbH,Karlsruheにより出版された(2003年2月発行)、ユーザーマニュアルDIFFRAC.EVA 3版、第105頁に記載の方法に従って測定した。各データは、LYNXEYE検出器、2°~50°2シータ、を使用する標準的Bruker D8 Advance回折計シリーズIIで、固定スリット、0.02°2シータのステップサイズ及び2.4秒/ステップのスキャン速度を使用して収集した。バックグラウンド/非晶質含有量を推定するために使用したパラメータは、曲率=0及び閾値=0.8であった。
Dv10、Dv50及びDv90値に基づく、本出願との関連で言及する粒度分布は、以下の方法に従って測定した。すなわち、所与の材料1.0gを100g脱イオン水に懸濁し、1分間撹拌した。次いで、粒度分布の測定を、Mastersizer Sロングベッドバージョン2.15、通し番号33544-325;供給業者:Malvern Instruments GmbH(Herrenberg、ドイツ)を用いて行った。この装置は以下のパラメータを有していた。
- ビーム長: 10.00mm
- モジュール: MS17
- シャドーイング: 16.9%
- 分散モデル: 3$$D
- 解析モデル: 多分散
- 補正: なし
PO試験では、本発明の成形物について、ミニオートクレーブ中で、プロピレンオキシドを生成する、プロペンと過酸化水素水溶液(30質量%)との反応により、触媒として試験する。具体的には、本発明の成形物0.63gを、79.2gのアセトニトリル及び12.4gのプロペンと共に室温で導入し、22.1gの過酸化水素(水中30質量%)を鋼製オートクレーブに導入した。40℃で4時間の反応時間の後、その混合物を冷却し、減圧し、液相をガスクロマトグラフィーによりプロピレンオキシド含有量について分析した。液相のプロピレンオキシド含有量(質量%)がPO試験の結果である。
式中、
PDR/(バール/分)=圧力降下速度
p(最大)/バール=反応開始時の最大圧力
p(最小)/バール=反応中に観察される最小圧力
デルタt/分=反応の開始からp(分)が観察される時点までの時間差
水吸着/脱着等温線の測定は、段階的等温線(step-isotherm)プログラムに従ってTAインスツルメンツ社製VTI SA計器で実施した。その実験は、機器の内側の微量天秤皿に置いた試料材料に対して行った1回の実行(run)又は一連の実行からなるものであった。測定を開始する前に、試料を100℃に加熱し(加熱勾配5℃/分)、N2流下で6時間保持することによって試料の残留水分を除去した。乾燥プログラムの後、セル内の温度を25℃に下げ、測定中等温に保った。微量天秤を較正し、乾燥試料の質量を釣り合わせた(最大質量偏差0.01質量%)。試料による水の取込みを、乾燥試料の質量を超える質量の増加として測定した。試料に曝す相対湿度(RH)(セル内部雰囲気中の質量%の水分として表される)を増加させ、平衡状態での試料による水取込み量を測定することによって、最初に、吸着曲線を測定した。RHを一段階10質量%で5%から85%まで増加させ、各段階で、システムが、RHを制御し平衡状態に達し質量取込みを記録するまで、試料の質量をモニターした。試料を85質量%RHに曝した後に、試料による総吸着水量を測った。脱着測定中は、RHを一段階10質量%で85質量%から5質量%まで減少させた。試料質量の変化(水取込み量)をモニターし記録した。
WO2013/117536A、第83頁26行目~第92頁7行目の実施例5、5.1~5.3に記載されているように、チタン含有ゼオライト(スプレー粉末)を調製した。
WO2015/010990A、参考例1、第55頁14行~第57頁10行目に記載されているように、連続エポキシ化反応を実施した。反応温度を45℃の値に設定した(WO2015/010990A、第56頁第16~18行参照)。90%の本質的に一定の過酸化水素転化率を達成するように温度を調節した(WO2015/010990A、第56頁第21~23行参照)。KH2PO4を添加剤(WO2015/010990A、第56頁、第7~10行参照)として使用し、添加剤の濃度は、過酸化水素1モル当たり130ミクロモルであった。触媒として、下記の比較例1及び実施例1による触媒を使用した(WO2015/010990A、第55頁第16~18行参照)。
(i)B-Ti-MWW合成
合成混合物は次の組成:1.0(SiO2):0.04(TiO2):0.67(B2O3):1.4ピペリジン:19H2Oを有していた。
130℃まで1時間加熱/0~2.7バールの圧力で、100rpmで24時間保持し、次いで、150℃まで1時間加熱/2.7~4.9バールの圧力で、100rpmで24時間保持し、次いで、170℃まで1時間加熱/4.9~9.4バールの圧力で、100rpmで120時間保持する。
上記項目(i)に従って得られた乾燥粉砕材料を、100℃で20時間、HNO3溶液(固体の液体に対する比1g:20ml)で洗浄した。10リットルガラス製フラスコに、3600gのHNO3溶液、及び項目(i)によるB-Ti-MWW180gを100℃で添加し、続いて250rpmで攪拌しながら還流下で20時間沸騰させた。このようにして得られた白色懸濁液を濾別し、2×5リットルの脱イオン水で洗浄した。乾燥:10時間/120℃。焼成:2K/分で530℃に加熱/5時間保持。収量は143gであった。元素分析によると、得られた生成物について、100gの物質当たり測定された含有量は次のとおりであった。すなわち、<0.1gの炭素(TOC)、0.27gのB、42gのSi、及び2gのTiであった。BET表面積を測定したところ532m2/gであった。生成物の結晶化度を測定したところ(参考例8)80%であり、また、XRD回折データから計算した平均結晶サイズは22nmであると測定された。
上記(ii)に従って得られた材料を、100℃で20時間、HNO3溶液(固体の液体に対する比1g:20ml)で洗浄した。10リットルガラス製フラスコに、2,400gのHNO3溶液、及び項目(ii)によるB-Ti-MWW120gを100℃で添加し、続いて250rpmで攪拌しながら還流下で20時間沸騰させた。白色懸濁液を濾別し、7×1リットルの脱イオン水で洗浄した。乾燥:10時間/120℃。焼成:2K/分で530℃に加熱/5時間保持。収量は117gであった。元素分析によると、得られた生成物について、100gの物質当たり測定された含有量は次のとおりであった。すなわち、<0.03gのB、44gのSi、及び1.8gのTiであった。BET比表面積を測定したところ501m2/gであった。生成物の結晶化度を測定したところ94%であり、また、XRD回折データから計算した平均結晶サイズは22nmであると測定された。得られた生成物のXRDにより、得られたゼオライト材料がMWW骨格構造を有するものであることが確認された。本書中の参考例1によって測定したその水吸着能は13.2質量%であった。
(i)B-Ti-MWW合成
合成混合物は次の組成:1.0(SiO2):0.04(TiO2):0.67(B2O3):1.4ピペリジン:19H2Oを有していた。
上記項目(i)に従って乾燥粉砕した材料を次いで100℃で20時間、HNO3溶液(固体の液体に対する比1g:20ml)で洗浄した。10リットルガラス製フラスコに、3,600gのHNO3水溶液、及び項目(i)によるB-Ti-MWW180gを100℃で添加し、続いて250rpmで攪拌しながら還流下で20時間沸騰させた。このようにして得られた白色懸濁液を濾別し、2×5Lの脱イオン水で洗浄した。乾燥:10時間/120℃。焼成:2K/分で530℃に加熱/5時間保持。収量は146gであった。元素分析によると、得られた生成物は100gの物質当たりに次の含有量が測定された。すなわち、<0.1gの炭素(TOC)、0.25gのB、43gのSi及び2.6gのTiであった。BET比表面積を測定したところ514m2/gであった。生成物の結晶化度を測定したところ79%であり、また、XRD回折データから計算した平均結晶サイズは22.5nmであると測定された。得られた生成物のXRDにより、得られたゼオライト材料がMWW骨格構造を有するものであることが確認された。本書中の参考例1によって測定したその水吸着能は17.3質量%であった。
(i)B-Ti-MWW合成
次の組成:1.0B2O3/2.0SiO2/32.8H2O/2.43ピペリジンを有する合成混合物を調製するために、脱イオン水及びホウ酸を約23℃で、ビーカー中で一緒に混合し、これに、約23℃でさらに混合しながら、アンモニウム安定化シリカゾルを添加した。このようにして得られた混合物を次いでオートクレーブに移し、次いで、さらに混合しながらピペリジンを加えた。次いで、オートクレーブ内で、自生圧力で、175℃で48時間かけて結晶化を行った。次いで過剰のピペリジンを蒸発除去(flashed off)した。次に、得られた生成物を固体として濾別し、脱イオン水で洗浄し、乾燥した。次に回転焼成を650℃で2時間行った。
次いで、このようにして得られた焼成生成物のスラリーを、該スラリーが6.25質量%の固形分を有するように、脱イオン水を用いて調製した。スラリーを90.5℃に加熱し、次いでこの温度に10時間保持した。得られた(脱ホウ素化)生成物を次に固体として濾別し、脱イオン水で洗浄し乾燥した。
脱イオン水と上記項目(ii)の脱ホウ素化生成物とでスラリーを調製し、23℃で混合した。次に、該スラリーをオートクレーブに移し、次いでこれに、テトラ-n-ブチルチタネート/ピペリジン混合物を添加した。このようにして得られた混合物は次の組成:0.035TiO2/1.0SiO2/17.0H2O/1.0ピペリジンを有していた。次いで、オートクレーブ内で、自生圧力下、170℃で48時間かけて結晶化を行った。次いで過剰のピペリジン/エタノールを蒸発除去した。得られた生成物を次に固体として濾別し、脱イオン水で洗浄し、乾燥した。
10%HNO3(水性)溶液中の項目(iii)による生成物からスラリーを調製し(907.2gのHNO3/453.6gの項目(iii)生成物)、こうして5質量%固形分のスラリーを製造した。スラリーを93.3℃に加熱し、次いでこの温度に1時間保持した。得られた生成物を次に固体として濾別し、脱イオン水で洗浄し、乾燥した。次に回転焼成を650℃で2時間行った。元素分析によると、得られた焼成生成物は、100gの物質当たり、2gの炭素(TOC)、42gのSi及び1.6gのTiの含有量が測定された。BET比表面積は測定したところ420m2/gであった。生成物の結晶化度は測定したところ82%であった。得られた生成物のXRDにより、得られたゼオライト材料がMWW骨格構造を有するものであることが確認された。本書中の参考例1によって測定した水吸着能は14.1質量%であった。
上記参考例8に従って調製したチタン含有ゼオライトを用いて、成形物を製造した。第1工程CE1.1において、チタン含有ゼオライトに亜鉛を含浸させて、骨格型MWWを有する亜鉛-及びチタンー含有ゼオライト材料を得た。第2工程CE1.2では、骨格型MWWを有する亜鉛-及びチタン-含有ゼオライト材料を成形(shaping)に付した。それぞれ得られた成形物に対し第3工程CE1.3で水処理を施した。
上記参考例8に従って調製したチタン含有ゼオライトを用いて、成形物を製造した。第1工程E1.1において、チタン含有ゼオライトを成形した。第2工程E1.2で、それぞれ得られた成形物に水処理を施し、該水処理中に、亜鉛が成形物中に組み込まれた(incorporated)。
実施例1を繰り返した。ただし、相違する点は、工程E1.2では、自生圧力ではなく、還流条件を採用したことである。
b)本明細書中の参考例6に記載のとおりに測定
c)本明細書中の参考例3に記載のとおりに測定
d)本明細書中の参考例7に記載のとおりに測定
e)本明細書中の参考例2に記載のとおりに測定
f)本明細書中の参考例1に記載のとおりに測定
g)500時間の運転時間後の選択率を、流出物流中のプロピレンオキシドのモル数を供給物流中の過酸化水素のモル数(消費した)で除した比の100倍として計算した。本明細書中の参考例9に記載したように連続反応を実施した。
h)未測定
Claims (16)
- 亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む炭化水素をエポキシ化するための触媒としての成形物を製造するための方法であって、
(i)骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物を用意すること;
(ii)亜鉛源と、(i)で調製した骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料を含む成形物とを含む水性懸濁液を調製すること;
(iii)(ii)で調製した水性懸濁液を自生圧力下で100~200℃の範囲の水性懸濁液の液相の温度に加熱して、亜鉛と、骨格型MWWを有する、チタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を含む水性懸濁液を得ること;
(iv)(iii)で得られた懸濁液の液相から、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む成形物を分離すること
を含むことを方法により製造され、
(ii)において、亜鉛源が(iii)に記載の液体水性相の温度及び圧力で水に可溶な亜鉛化合物を含み、
前記亜鉛化合物は、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、ギ酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、乳酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、リンゴ酸亜鉛、硝酸亜鉛、過ホウ酸亜鉛、硫酸亜鉛、スルファミン酸亜鉛、酒石酸亜鉛のうちの1種以上を含み、
(i)で用意する成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料の少なくとも99質量%がTi、Si、O、及びHからなり、
成形物のPO試験の結果が少なくとも9%であり、前記PO試験は、オートクレーブ中、前記成形物の存在下に、プロペンと過酸化水素水溶液とを反応させることにより行われ、圧力推移曲線を用いて液相のプロピレンオキシド含有量を質量%基準で測定し、圧力降下速度(PDR)は、下式:
PDR=[p(最大)-p(最小)]/デルタt
(式中、
PDR/(バール/分)=圧力降下速度
p(最大)/バール=反応開始時の最大圧力
p(最小)/バール=反応中に観察される最小圧力
デルタt/分=反応の開始からp(分)が観察される時点までの時間差)
によって求められるものであり、かつ
成形物が15~18Nの機械的強度を有することを特徴とする製造方法。 - 前記亜鉛化合物は酢酸亜鉛を含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記亜鉛化合物は酢酸亜鉛二水和物を含む、請求項1又は2に記載の製造方法。
- (i)で用意する成形物が、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料及びバインダーを含み、(i)で用意する成形物において、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料の、バインダーに対する質量比が、1:1~9:1の範囲である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
- (i)で用意する成形物が、下記の特性(1)又は(2)の1つ以上を示す、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法:
(1)少なくとも300m2/gのBET比表面積;
(2)少なくとも0.9mL/gの細孔容積。 - (i)で用意する成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料が、1~10マイクロメートルの範囲のDv10値、5~50マイクロメートルの範囲のDv50値、及び12~200マイクロメートルの範囲のDv90値によって特徴付けられる粒度分布を有する粉末の形態である、請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
- (ii)で調製する水性懸濁液中、亜鉛源に含まれる亜鉛の、成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に対する質量比が、0.01:1~0.075:1の範囲である、請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
- (ii)で調製する水性懸濁液中、亜鉛源に含まれる亜鉛の、成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に対する質量比が、0.02:1~0.05:1の範囲である、請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法。
- (ii)で調製する水性懸濁液中、亜鉛源に含まれる亜鉛の、成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に対する質量比が、0.03:1~0.04:1の範囲である、請求項1~8のいずれか一項に記載の製造方法。
- (ii)で調製する水性懸濁液中、成形物に含まれる骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料の、水に対する質量比が、0.01:1~0.1:1の範囲である、請求項1~9のいずれか一項に記載の製造方法。
- (iii)において、(ii)で調製する懸濁液を、110~175℃の範囲の水性懸濁液の液相の温度に加熱し、保持する、請求項1~10のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記方法がさらに、
(v)(iv)から得られた、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む分離した成形物を乾燥させること、および
(vi)(v)から得られた、亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む乾燥させた成形物を焼成すること、
を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の製造方法。 - 亜鉛と、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料とを含む炭化水素をエポキシ化するための触媒としての成形物であって、成形物中、亜鉛の、骨格型MWWを有するチタン含有ゼオライト材料に対する質量比が、0.01:1~0.075:1の範囲であり、かつ
成形物の少なくとも99質量%がTi、Si、O、及びHからなり、
成形物が8~12質量%の範囲の水吸着能を有し、
成形物のPO試験の結果が少なくとも9%であり、
前記PO試験は、オートクレーブ中、前記成形物の存在下に、プロペンと過酸化水素水溶液とを反応させることにより行われ、圧力推移曲線を用いて液相のプロピレンオキシド含有量を質量%基準で測定し、圧力降下速度(PDR)は、下式:
PDR=[p(最大)-p(最小)]/デルタt
(式中、
PDR/(バール/分)=圧力降下速度
p(最大)/バール=反応開始時の最大圧力
p(最小)/バール=反応中に観察される最小圧力
デルタt/分=反応の開始からp(分)が観察される時点までの時間差)
によって求められるものであり、かつ
成形物が15~18Nの機械的強度を有することを特徴とする成形物。 - 下記の特徴のうちの1つ以上を有する、13の成形物:
- 少なくとも200m2/gのBET比表面積;
- 少なくとも50%範囲の結晶化度;
- 少なくとも0.9mL/gの多孔度。 - 少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する炭化水素をエポキシ化するための触媒として、請求項1~12のいずれか一項に記載の製造方法により得られた成形物又は請求項13又は14に記載の成形物を使用する方法。
- アルケンを、溶媒の存在下でエポキシ化する、請求項15に記載の使用方法。
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