JPH0455974B2 - - Google Patents
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- JPH0455974B2 JPH0455974B2 JP58021172A JP2117283A JPH0455974B2 JP H0455974 B2 JPH0455974 B2 JP H0455974B2 JP 58021172 A JP58021172 A JP 58021172A JP 2117283 A JP2117283 A JP 2117283A JP H0455974 B2 JPH0455974 B2 JP H0455974B2
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
本発明は、新規な結晶性アルミノ珪酸塩、それ
を用いた有機原料の転化方法、並びに新規な結晶
性アルミノ珪酸ナトリウムの製造方法に関する。
更に詳しくは、本発明は、結晶内の特異なSi、
Al分布を有する新規な結晶性アルミノ珪酸塩、
及びそれが有する分子形状選択性と触媒能を利用
した有機原料の転化方法、並びに、新規な結晶性
アルミノ珪酸ナトリウムの製造方法に関する。
結晶性アルミノ珪酸塩は、一般に結晶性ゼオラ
イトとして知られ、天然産及び合成品共にその結
晶構造は、珪素(Si)を中心として形成される4
個の酸素原子が頂点に配位したSiO4四面体と、
珪素の代わりにアルミニウム(Al)が置換した
AlO4四面体の三次元骨格を基本とした構造を有
する、アルミノ珪酸塩水和物である。
SiO4四面体とAlO4四面体は、4、5、6、8
又は12個連結して形成される4員環、5員環、8
員環又は12員環と、これらの4、6、8及び12員
環が各々重なつた二重環が基本単位となり、これ
らが連結して結晶性アルミノ珪酸塩の骨格構造が
決定されることは知られている。これらの連結方
式により決定される骨格構造の内部には、特定の
空洞が存在し、空洞構造の入り口は、6、8、
10、及び12員環からなる空洞を形成している。形
成された空洞は、直径が均一であり、特定の大き
さ以下の分子のみを吸着し、大きな分子は空洞内
に入れないために吸着されない。このような結晶
性アルミノ珪酸塩は、その作用から「分子篩」と
して知られており、種々の化学プロセスにおい
て、吸着剤、化学反応用の触媒或いは触媒担体と
して利用されている。
近年においては、上記分子篩的な作用と触媒作
用とを組み合わせた使用法が化学反応の各分野で
勢力的に研究されている。これは所謂分子形状選
択性反応触媒と呼ばれているもので、S.M.
Csicseryが機能面から分類しているように、
(1)反応物が特定のものしか活性点に近づくこと
が出来ないもの、(2)活性点において反応した後、
特定の形をしたものしか反応の場から離脱出来な
いもの、(3)2分子反応において個々の分子は自由
に反応の場に出入りすることは出来るものの、遷
移状態が大きすぎるために反応することが出来な
いものの3種類が存在する(“Zeolite Chemistry
and Catalysis”ACS Monograph 171、ACS、
Washington D.C.1976 680頁)。
このような分類は、結晶性アルミノ珪酸塩の空
洞内部での触媒反応についてのみ考慮してなされ
たものである。即ち結晶外表面或いは外表面近傍
の活性点上での接触反応は、上記触媒作用と異な
り、活性化エネルギーの小さい反応からあらゆる
反応が自由に起こるために、反応の選択性を低下
させることになる。
そこでこのような結晶外表面(以下単に結晶表
面とする)或いはその近傍での非選択的反応を抑
制するために、結晶表面に化合物を被覆させるこ
とにより活性点を埋没せしめる方法や、別の固体
酸性度又はアルカリ性を示すもので活性点の固体
酸性度を制御する方法が考えられ、シリコン化合
物類、リン化合物類或いはマグネシウム化合物類
等の添加が提案されている。
一方結晶の大きさを制御することにより、結晶
内の分子形状選択性を有する活性点の数と結晶表
面又はその近傍の形状選択性を有しない活性点の
数の割合を制御する方法も知られている。例えば
結晶を大きくすると、結晶内の活性点の割合は相
対的に増加し形状選択性は高くなる。しかしなが
らこの方法によれば、反応物の活性点への接近及
び又は接触が相対的に制限される結果全体として
の反応活性が低くなる。又、逆に結晶を小さくす
ると、結晶表面又はその近傍の活性点の割合が相
対的に増加する結果形状選択性は低下するもの
の、反応物の活性点への接近及び又は接触の機会
が相対的に増加するため、反応活性は高くなる。
結晶性アルミノ珪酸ナトリウムのアルミニウム
を含有する四面体の電子価は、結晶内にナトリウ
ム陽イオンを保持することにより平衡が保たれて
いる。そしてこれら陽イオンは、種々の方法によ
りイオン交換されて、水素型或いは金属イオン交
換型となつて、固体酸触媒として機能することは
よく知られた理論である。
従つて、Al原子の存在する所が、直接又は間
接に活性点の存在する場所と強く関係しているこ
とが、理解される。そして固体酸強度は、Al原
子と酸素原子を介在して結合している隣接原子
(シリコン)が、別の酸素原子を介在して結合し
ている次の原子(シリコン或いは別のアルミニウ
ム)の影響を強く受けていることも十分予想され
ることである。
アルミニウム原子同士が酸素を介在して結合し
ている状態は、所謂Loewenstein則(W.
Loewenstein、Am.Miner.39 92(1954))により
存在しないことが明らかとなつている。
以上のことから、結晶性アルミノ珪酸ナトリウ
ムのAl原子の分布を制御することができれば、
触媒化したときの固体酸強度或いは固体酸強度分
布を、自由に制御できることがわかる。又、更に
結晶内での分布をも制御できるならば、活性点を
結晶内面に集中させたり、或いは逆に、活性点を
外表面或いはその近傍に集中させることが可能と
なり、結果的に化合物被覆による固体酸性制御と
同等の効果が期待できる。又、化合物添加による
修飾の場合でも、添加量を減少させることができ
ることが予想される。
一方、結晶性アルミノ珪酸塩は、従来からX線
により構造解析されているが、所謂骨格構造のみ
示されているものが大部分であつて、シリコンと
アルミニウム両原子の正確な位置が決定されてい
るものは少ない。これは、シリコンとアルミニウ
ム両原子のX線散乱能が殆ど同じであることや、
比較的大きな単結晶が得難いことに起因してい
る。
しかしながら、近年、表面分析手法の発展によ
り、ミクロン単位の結晶の表面元素分析が可能に
なつてきたことに伴い、結晶内の元素分析につい
ての議論ができるようになつた。
前述したように、結晶性アルミノ珪酸塩のアル
ミニウムを含有する四面体の電子価は、結晶内に
陽イオンを含有させることにより平衡が保持され
ている。天然の結晶性アルミノ珪酸塩では、その
陽イオンは元素周期律表第I族又は同表第族の
金属、特にナトリウム、カリウム、カルシウム、
マグネシウム及びストロンチウムである。合成結
晶性アルミノ珪酸塩においても上記の金属陽イオ
ンが使用されるが、金属陽イオンのほかに、近
年、有機窒素陽イオン、例えばテトラアルキルア
ンモニウムイオンの如き第4級アルキルアンモニ
ウムイオンが提案されている。そして、シリカ/
アルミナ比の高い、結晶性アルミノ珪酸塩の合成
には、アルカリ源として上記の如き含窒素有機化
合物の使用が不可欠であるとされていた。
しかしながら、含窒素有機化合物を使用する場
合には、原料価格が高いという不利益に加えて、
製造された合成アルミノ珪酸塩を触媒として使用
するためには、合成物中に存在する含窒素有機化
合物を、高温にて焼成により除去することが必要
であり、製造工程を複雑化するという不利益があ
つた。
更に、上記のような、テトラアルキルアンモニ
ウム化合物又は、C2〜C10の第1級アミン等の如
きアミン系有機化合物を使用した従来の製造法に
おいては、その合成工程及び乾燥並びに焼成工程
時に該有機化合物の有する潜在的毒性又は、該有
機化合物の分解等に伴う種々の危険性が生じ、作
業上の安全の点で問題があつた。
本発明者らは次に略述する如く、特願昭56−
143396号(昭和56年9月11日出願)においてこれ
らの問題点を解決して、実質的に無機反応材料の
みからなる水性反応混合物から、結晶性アルミノ
珪酸塩を製造する方法を提供した。
そして、そのようにして得られた結晶性アルミ
ノ珪酸塩は、X線回折図形により特徴づけられた
特異な結晶構造を有することも明らかにした。
それは酸化物のモル比で表示して、0.8〜
1.5M2/oO・Al2O3・10〜100SiO2・ZH2O(ここで
Mは、金属陽イオンであり、nは、その金属陽イ
オンの原子価であり、Zは、0〜40である。)の
化学組成を有し、且つ、少なくとも第1表に表わ
した格子面間隔、即ち、d−距離を示す粉末X線
回折図形を有する結晶性アルミノ珪酸塩に関する
ものである。
The present invention relates to a novel crystalline aluminosilicate, a method for converting organic raw materials using the same, and a novel method for producing crystalline sodium aluminosilicate.
More specifically, the present invention focuses on unique Si within the crystal,
Novel crystalline aluminosilicate with Al distribution,
The present invention also relates to a method for converting an organic raw material using its molecular shape selectivity and catalytic ability, and a method for producing a novel crystalline sodium aluminosilicate. Crystalline aluminosilicate is generally known as crystalline zeolite, and the crystal structure of both naturally occurring and synthetic products is formed around silicon (Si).
SiO 4 tetrahedron with oxygen atoms coordinated at the vertices,
Aluminum (Al) replaced silicon
It is an aluminosilicate hydrate with a structure based on a three-dimensional framework of AlO 4 tetrahedra. SiO 4 tetrahedron and AlO 4 tetrahedron are 4, 5, 6, 8
or a 4-membered ring, a 5-membered ring, an 8-membered ring formed by connecting 12
A basic unit is a double ring in which a membered ring or 12-membered ring and each of these 4-, 6-, 8-, and 12-membered rings overlap, and these are linked to determine the skeletal structure of the crystalline aluminosilicate. is known. A specific cavity exists inside the skeleton structure determined by these connection methods, and the entrances of the cavity structure are 6, 8,
It forms a cavity consisting of 10- and 12-membered rings. The formed cavities have a uniform diameter, and only molecules below a certain size are adsorbed, and large molecules are not adsorbed because they cannot enter the cavities. Such crystalline aluminosilicates are known as "molecular sieves" due to their properties, and are used as adsorbents, catalysts for chemical reactions, or catalyst supports in various chemical processes. In recent years, methods that combine the above molecular sieve action and catalytic action have been intensively researched in various fields of chemical reactions. This is what is called a molecular shape selective reaction catalyst, and SM
As Csicsery categorizes them from a functional perspective, (1) only specific reactants can approach the active site, (2) after reacting at the active site,
(3) In a bimolecular reaction, individual molecules can freely enter and exit the reaction field, but the transition state is too large and the reaction occurs. There are three types of things that cannot be done (“Zeolite Chemistry”).
and Catalysis”ACS Monograph 171, ACS,
Washington DC 1976 p. 680). This classification was made considering only the catalytic reactions inside the cavities of the crystalline aluminosilicate. In other words, catalytic reactions on the outer surface of the crystal or on active sites near the outer surface are different from the above-mentioned catalytic action, and since all reactions occur freely, including reactions with small activation energy, the selectivity of the reaction is reduced. . Therefore, in order to suppress such non-selective reactions on or near the outer surface of the crystal (hereinafter simply referred to as the crystal surface), there are methods of burying the active sites by coating the crystal surface with a compound, and methods of burying the active sites by coating the crystal surface with a compound. A method of controlling the solid acidity of the active site using substances exhibiting acidity or alkalinity has been proposed, and the addition of silicon compounds, phosphorus compounds, magnesium compounds, etc. has been proposed. On the other hand, it is also known that by controlling the size of the crystal, the ratio of the number of active points with molecular shape selectivity within the crystal to the number of active points without shape selectivity on or near the crystal surface is also known. ing. For example, when a crystal is made larger, the proportion of active sites within the crystal increases relatively, and shape selectivity becomes higher. However, according to this method, the approach and/or contact of the reactants with the active site is relatively restricted, resulting in a lower overall reaction activity. On the other hand, if the crystal is made smaller, the proportion of active sites on or near the crystal surface increases, resulting in a decrease in shape selectivity, but the chances of the reactants approaching and/or contacting the active sites decreases. , the reaction activity increases. The electron valence of the aluminum-containing tetrahedra of crystalline sodium aluminosilicate is balanced by retaining sodium cations within the crystal. It is a well-known theory that these cations are ion-exchanged by various methods to become a hydrogen type or a metal ion exchange type and function as a solid acid catalyst. Therefore, it is understood that the location where the Al atom is present is directly or indirectly strongly related to the location where the active site is present. The solid acid strength is determined by the influence of the adjacent atom (silicon) bonded to an Al atom via an oxygen atom, and the next atom (silicon or another aluminum) bonded via another oxygen atom. It is quite expected that the country will be strongly influenced by the The state in which aluminum atoms are bonded to each other through oxygen is the so-called Loewenstein's law (W.
Loewenstein, Am. Miner. 39 92 (1954)) has shown that it does not exist. From the above, if the distribution of Al atoms in crystalline sodium aluminosilicate can be controlled,
It can be seen that the solid acid strength or solid acid strength distribution when catalyzed can be freely controlled. Furthermore, if the distribution within the crystal could be controlled, it would be possible to concentrate the active points on the inner surface of the crystal, or conversely, on or near the outer surface, resulting in compound coating. The same effect as solid acid control can be expected. Furthermore, even in the case of modification by addition of a compound, it is expected that the amount added can be reduced. On the other hand, crystalline aluminosilicates have been structurally analyzed using X-rays, but in most cases only the so-called skeletal structure has been shown, and the exact positions of both silicon and aluminum atoms have not been determined. There are few. This is because the X-ray scattering abilities of silicon and aluminum atoms are almost the same,
This is due to the difficulty in obtaining relatively large single crystals. However, in recent years, with the development of surface analysis techniques, it has become possible to perform surface elemental analysis of crystals on the micron scale, and it has become possible to discuss elemental analysis within crystals. As described above, the electron valence of the aluminum-containing tetrahedron of the crystalline aluminosilicate is maintained in equilibrium by containing cations in the crystal. In natural crystalline aluminosilicates, the cation is a group I of the Periodic Table of the Elements or a metal of group I of the same table, especially sodium, potassium, calcium,
Magnesium and strontium. The above-mentioned metal cations are also used in synthetic crystalline aluminosilicates, but in addition to metal cations, organic nitrogen cations, such as quaternary alkylammonium ions such as tetraalkylammonium ions, have recently been proposed. There is. And silica/
For the synthesis of crystalline aluminosilicate with a high alumina ratio, it has been considered essential to use the above-mentioned nitrogen-containing organic compounds as an alkali source. However, when using nitrogen-containing organic compounds, in addition to the disadvantage of high raw material prices,
In order to use the produced synthetic aluminosilicate as a catalyst, it is necessary to remove the nitrogen-containing organic compounds present in the compound by calcination at high temperature, which has the disadvantage of complicating the production process. It was hot. Furthermore, in the conventional manufacturing method using an amine-based organic compound such as a tetraalkylammonium compound or a C 2 -C 10 primary amine, etc., as described above, the above-mentioned Various risks have arisen due to the potential toxicity of organic compounds or the decomposition of the organic compounds, posing problems in terms of work safety. The inventors of the present invention have filed a patent application filed in 1983, as outlined below.
No. 143396 (filed on September 11, 1982) solved these problems and provided a method for producing crystalline aluminosilicate from an aqueous reaction mixture consisting essentially only of inorganic reactants. It was also revealed that the crystalline aluminosilicate thus obtained has a unique crystal structure characterized by an X-ray diffraction pattern. It is expressed as the molar ratio of oxide, and is 0.8~
1.5M 2/o O・Al 2 O 3・10~100SiO 2・ZH 2 O (where M is a metal cation, n is the valence of the metal cation, and Z is 0~ The present invention relates to a crystalline aluminosilicate having a chemical composition of 40) and a powder X-ray diffraction pattern showing at least the lattice spacing, ie, d-distance, shown in Table 1.
【表】
上記の如き、X線回折図形により特徴づけられ
る結晶構造を有するアルミノ珪酸塩は、文献未載
のものであり、TSZと命名されている。
これらの値は、理学電気株式会社製X線回折装
置(ガイガーフレツクスRAD−rA型)を用いて
常法により測定した結果である。照射線は、銅の
K−α二重線であり、ストリツプチヤートペン記
録計を備えたシンチレーシヨンカウンターを使用
して、チヤートから2θ(θはブラツグ角)の函数
としてピーク高さ及びその位置を読み取り、これ
らから、記録された線に対応する相対強度及びオ
ングストローム単位で表示した格子面間隔(d)
Åを測定したものである。第1表の相対強度にお
いて「V.S.」は最強、「S.」は強、「M.」は中強、
「W.」は弱、「V.W.」は非常に弱いことを示す。
本発明による結晶性アルミノ珪酸塩は、後述する
ように、粉末X線回折の常法によつて得られるX
線回折図形により特徴づけられる。即ち、2θ=
14.7゜(d=6.03Å)の回折線が単一線(Singlet)
であること、及び2θ=23゜(d=3.86Å)及び2θ=
23.3゜(d=3.82Å)の両回折線が、明瞭に分かれ
ていることが、従来提案されている結晶性ゼオラ
イトの結晶構造と識別され得る、最大の特徴であ
る。
又、常法とは別に粉末X線回折分析を行い、と
りわけ精度の高い2θ(θはブラツグ角)を測定し
その結果を解析したところ、該発明による結晶性
アルミノ珪酸塩(TSZ)は、結晶学的に単斜晶
系に属することが判明した。例えば、特願昭56−
143396号記載の、実施例7の生成物である
1.02Na2O・Al2O3・26.2SiO2・12.2H2Oの組成を
有するTSZは
a=20.159(±0.004)Å、b=19.982(±0.006)
Å、c=13.405(±0.005)Å、α=90.51゜(±
0.03゜)の単斜晶系の格子定数を示す。この代表
的なTSZの格子面間隔の実測値及び計算値、ミ
ラー指数は第2表に記載されている。かかる特異
的なX線回折図形は合成アルミノ珪酸塩の置換陽
イオンの変化、特に水素イオン型への変化、
SiO2/Al2O3比の変化等によつてもその格子面間
隔は著しい影響を受けるものではなかつた。[Table] The aluminosilicate having a crystal structure characterized by an X-ray diffraction pattern as described above has not been described in any literature and is named TSZ. These values are the results of measurement using a conventional method using an X-ray diffraction apparatus (Geigerflex RAD-rA model) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. The radiation was a copper K-α doublet, and the peak height and its peak height were measured from the chart as a function of 2θ (θ is the Bragg angle) using a scintillation counter with a strip chart pen recorder. The positions are read and from these the relative intensity corresponding to the recorded line and the lattice spacing (d) expressed in Angstroms.
Å was measured. In terms of relative strength in Table 1, "VS" is the strongest, "S." is strong, "M." is medium strong,
"W." indicates weak, and "VW" indicates very weak.
The crystalline aluminosilicate according to the present invention can be obtained by the conventional method of powder X-ray diffraction, as described below.
Characterized by a line diffraction pattern. That is, 2θ=
The diffraction line at 14.7° (d=6.03Å) is a single line.
and 2θ=23° (d=3.86Å) and 2θ=
The clear separation of the two diffraction lines at 23.3° (d=3.82 Å) is the most distinctive feature that can be distinguished from the crystal structure of crystalline zeolite that has been proposed so far. Furthermore, apart from the conventional method, powder X-ray diffraction analysis was performed to measure 2θ (θ is Bragg angle) with particularly high precision, and the results were analyzed. Scientifically, it was found to belong to the monoclinic system. For example, the patent application 1983-
143396, the product of Example 7
TSZ with the composition of 1.02Na 2 O・Al 2 O 3・26.2SiO 2・12.2H 2 O is a=20.159 (±0.004) Å, b=19.982 (±0.006)
Å, c=13.405 (±0.005) Å, α=90.51゜(±
0.03°) is the monoclinic lattice constant. The measured values and calculated values of the lattice spacing of this representative TSZ and the Miller index are listed in Table 2. Such a specific X-ray diffraction pattern is due to a change in the substituted cations of the synthetic aluminosilicate, especially to a hydrogen ion type,
The lattice spacing was not significantly affected by changes in the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio.
【表】【table】
【表】
本発明者らは、かかる発明に基づき更に鋭意研
究の結果、顕著な形状選択性と触媒能を有し且
つ、結晶内のアルミニウム原子の分布が制御され
た、略均一な固体酸性度分布を具備した新規な結
晶を有する結晶性アルミノ珪酸塩を提供し得るこ
と、このような結晶性アルミノ珪酸塩は実質的に
無機質反応材料から調製し得ること、更に、この
ような結晶性アルミノ珪酸塩が炭化水素の選択性
触媒反応によい結果をもたらし得ることを見いだ
し本発明に到達した。
従つて本発明の第1の目的は、結晶内のアルミ
ニウム原子の分布が制御され特異な結晶構造を有
する、結晶性アルミノ珪酸塩を提供することであ
る。本発明の第2の目的は、シリカ/アルミナ比
の高い、優れた触媒活性を有する結晶性アルミノ
珪酸塩を提供することである。本発明の第3の目
的は、鎖状炭化水素の選択的分解反応や芳香族変
換反応活性に優れた、特異な結晶構造を有する結
晶性アルミノ珪酸塩を提供することである。
本発明の第4の目的は、珪素化合物、アルミニ
ウム化合物、アルカリ金属化合物及び水の、実質
的な無機反応材料からなる水性反応化合物から、
結晶内のアルミニウム原子の分布が制御され特異
な結晶構造を有する、結晶性アルミノ珪酸ナトリ
ウムを製造する方法を提供することである。本発
明の第5の目的は、合成アルミノ珪酸塩の合成技
術において従来必要とされていた合成物の熱処理
工程をなくし、容易且つ簡単な製造工程により製
造コストの低減を可能ならしめる、Na2O−
Al2O3−SiO2−H2Oの組成を有する結晶性アルミ
ノ珪酸ナトリウムの製造方法を提供することであ
る。更に、本発明の第6の目的は、アルミニウム
の分布を制御した、新規な結晶性アルミノ珪酸塩
を触媒とする有機原料の転化方法を提供すること
である。
即ち本発明は、結晶外表面のシリコン/アルミ
ニウム原子比と、結晶全体のシリコン/アルミニ
ウムの平均原子比とが、実質的に同一であるか又
は結晶外表面の比の方が大きいことを特徴とす
る、新規な結晶性アルミノ珪酸塩及びそれを用い
た有機原料の転化方法、並びに新規な結晶性アル
ミノ珪酸ナトリウムの製造方法である。
本発明の結晶性アルミノ珪酸塩の結晶外表面
(単に結晶表面と略す)及び、その近傍の原子分
布は、X線光電子分光法によつて測定したもので
ある。
鎖状炭化水素の選択的分解反応や芳香族炭化水
素の異性化反応、アルキル化或いは不均化反応等
における反応の選択性を高めるために、分子形状
選択性を有しない活性点の数を減少させることが
必要であり、このためには、結晶表面或いはその
近傍において骨格構造を形成する傾向の大きいア
ルミニウム原子を、相対的に減少させることが重
要となる。試料にX線を照射すると、試料から光
電子が放出されるが、電子は物質との相互作用が
強いために、その平均自由工程が小さく、従つて
試料の深い個所から放出された電子は、試料内部
で散乱され、エネルギーを失つて表面に出ること
が出来ない。この場合、電子の脱出可能な深さ
(脱出深さ)は、元素の種類と電子の運動エネル
ギーにより異なり、アルミニウムの場合には平均
20Å(運動エネルギー1500eV)であり、シリコ
ンの場合には約20〜40Å(運動エネルギー554〜
1178eV)である。
一方、結晶の表面近傍に存在し、且つ、分子形
状選択性を余り有しない活性点は、最表面よりど
の程度深くにまで存在するかについての定説はな
いが、通常結晶の大きさは1000Å〜数万Åの範囲
であり、反応に関与する分子の大きさは10Å以下
であることから、最表面から20Å以下の深さに存
在する活性点は、最早十分分子形状選択性を具備
していると考えられ、従つてX線光電子分光法が
最も適した分析手段である。この場合X線源とし
てアルミニウム−Kα線を用い、X線出力を10Kv
−20mAとしてX線光電子分光分析により測定す
ることが好都合である。
このようにして求めたシリコン/アルミニウム
の原子比が、「結晶外表面のシリコン/アルミニ
ウム原子比」と定義されるものである。
一方、原子吸光法のような通常の化学分析によ
り得られるシリコン/アルミニウムの原子比が、
「結晶全体についての平均シリコン/アルミニウ
ム原子比」と定義されるものである。
結晶表面のシリコン/アルミニウム原子の配列
と並び、結晶内部で酸素原子を介するシリコン/
アルミニウムの配列の組合せが固体酸の強度分布
に関与することから、結晶全体の固体酸の強度分
布をピリジンの吸着/脱離曲線を求めることによ
り、結晶内部でのアルミニウムの分布を知ること
が出来る。
即ち、ピリジンを固体酸点上に吸着せしめるこ
とにより、ピリジニウムイオンや配位結合ピリジ
ンが形成されるが、温度を上昇させるとピリジン
が脱離し、この脱離温度と固体酸強度の間には良
い相関があるということは良く知られている。
本発明においては、結晶性アルミノ珪酸塩を塩
化アンモニウム等でイオン交換した後、500℃程
度で焼成することにより得られたH(水素型)−
TSZ−に、300℃にてピリジンを十分に吸着さ
せ、次いで300℃にて窒素気流中に保持すること
により物理吸着しているピリジンを除去した後、
一定の昇温速度で昇温させて、脱離してくるピリ
ジンをガスクロマトグラフ等の通常使用される測
定技術を用いて定量する。この場合、得られたピ
ークの大きさ、形状或いはピーク位置等から固体
酸量及び固体酸強度分布等を知ることが出来る。
次ぎに本発明の結晶性アルミノ珪酸ナトリウム
の製造方法について説明する。
結晶内で、シリコン、アルミニウム原子の特異
な分布を有する本発明の結晶性アルミノ珪酸塩
(以下TSZ−と呼称する)は、一般に珪素源と
してSiO2、アルミニウム源としてAl2O3をある範
囲の比率で用い、適当なアルカリ源と水を各々一
定の範囲の比率になるように加えた実質的に無機
反応材料からなる水性反応混合物を調製し、この
反応混合物を、結晶が生成する迄結晶化温度に加
熱維持することにより、製造することが出来る。
本発明の結晶性アルミノ珪酸ナトリウムを製造
する場合には、この水性反応混合物の組成は次の
如くであり、
SiO2/Al2O3 10〜100
Na2O/SiO2 0.03〜0.5
H2O/SiO2 10〜300
Cl-/SiO2 0.1〜10
この組成の内でも特に、
SiO2/Al2O3 20〜80
Na2O/SiO2 0.05〜0.3
H2O/SiO2 20〜200
Cl-/SiO2 0.1〜5
の範囲が好ましい。
このような水性反応混合物は勿論、それに続く
水性反応ゲル混合物の調製は、TSZ−の製造
にあたり特に重要である。
一般には、本発明の場合のように無機質反応材
料から結晶性アルミノ珪酸ナトリウムを製造する
場合も、第I族又は第族の金属陽イオンの代わ
りに有機窒素陽イオンを用いて結晶性アルミノ珪
酸ナトリウムを製造する場合も、基本的には差異
がなく、いずれの場合もシリコンとアルミニウム
化合物の酸性とアルカリ性溶液を混合すると同時
に水性反応ゲル混合物を得ることも出来るし、シ
リコンとアルミニウムの均質な溶液を調製した
後、次いでこれを酸又はアルカリでゲル化するこ
とも可能であり、更に、このようにして得たゲル
をキセロゲルとした後再び水性反応ゲル混合物に
戻すことも出来る。
これらの種々のゲル化方法の中でも、特にシリ
コンとアルミニウム化合物の均質な溶液を調製し
た後ゲル化する方法が、結晶内のシリコンとアル
ミニウムの分布を制御する必要のある、本発明の
結晶性アルミノ珪酸ナトリウムの製造には最も好
ましい。この場合、均質なシリコン、アルミニウ
ムの溶液が得られるものであれば、いかなる化合
物の組合せを使用してもよい。例えば、アルミニ
ウム源としては活性アルミナ、γ−アルミナ、ア
ルミナ三水和物、アルミン酸ナトリウム、及びア
ルミニウムの塩化物、硝酸塩、硫酸塩を挙げるこ
とができ、又シリカ源としては、例えば、珪酸ナ
トリウム、シリカゲル、珪酸、水性コロイド状シ
リカゲル溶解シリカ、粉末シリカ及び無定形シリ
カ等を挙げることができるが、得られる結晶の性
能、経済性、工業化の際のスケールメリツト等の
点から、アルミニウム化合物源としては特にアル
ミン酸ソーダ水溶液が好ましく、シリコン化合物
源としては、各種珪酸ナトリウム水溶液又はコロ
イダルシリカ水溶液が好ましい。
従つて、均質なシリコン、アルミニウム混合物
はアルカリ性溶液で得られ、水性反応ゲル混合物
はこれを酸性溶液で中和することによつて得られ
る。この場合使用する酸としては、所謂鉱酸が好
ましく中でも塩酸、硫酸及び硝酸が好ましく、過
剰の水酸化ナトリウムと反応して生ずる塩化ナト
リウムが鉱化剤としても作用する所から、特に塩
酸が好ましい。鉱化剤の使用は、後述の如く、結
晶化生成物の結晶性を一層向上させ、無定形アル
ミノ珪酸ナトリウムの生成を抑制するために好ま
しい。
均質なシリコン、アルミニウム化合物の溶液を
得る他の方法として、メタルアルコキシド溶液を
使用することも可能である。
シリコンのアルコキシド化合物としては、例え
ば、オルト珪酸メチル(テトラメチルオルトシリ
ケート)或いはオルト珪酸エチル(テトラエチル
オルトシリケート)を挙げることが出来る。
一方アルミニウムの代表的なアルコキシド化合
物としては、アルミニウムイソプロポキシドをあ
げることが出来る。
これらのメタルアルコキシド溶液を混合するこ
とにより、容易に均質なシリコン、アルミニウム
化合物の溶液を得ることが出来る。このようにし
て得られた溶液を酸又はアルカリの存在下で、加
水分解することにより、容易に均質なゲルを調製
することが出来るし、緩やかな加水分解によりガ
ラス質化合物を調製し、次にこれを原料として水
性反応ゲル混合物とすることも出来る。この場合
にも、塩化ナトリウムの如き硬化剤が有効に作用
して、生成する結晶性アルミノ珪酸ナトリウムの
結晶性を向上させることが出来る。
このような結晶性アルミノ珪酸塩の水性反応ゲ
ル混合物からの生成機構として、次の2つの機構
を考えることが出来る。
第1の機構は、水熱反応下においてゲルが解重
合して溶解し、別個に生成する結晶核を逐次成長
せしめていくものである。結晶核の生成は陽イオ
ンを中心として出来ることから、有機陽イオンが
存在していれば、「鋳型」的作用を示して、結晶
核が非常に出来やすい環境になると考えられる。
そして、有機陽イオンが存在すると水熱反応条件
下でのPH値が、無機系陽イオンの場合よりも相対
的に高いために、水和シリケートイオン
(H2O)、Si(OH)5 -が有機陽イオンの作用により
生成した後すぐに、陽イオンを「鋳型」として核
が生成すると考えられ、この場合水酸イオンはゲ
ルの解重合に重要な働きをする。
この機構によれば、有機陽イオンの存在により
シリコンの相対的に多い核が中心となり、逐次シ
リコン化合物の析出/結晶成長が起こつていると
考えられ、この核が無限に成長すると考えれば、
既に提案されているシリコンのみの結晶性珪酸塩
の存在も不都合とは言えない。実際には、テトラ
プロピルアンモニウム塩の如き有機イオンを存在
せしめることにより、生成する結晶性アルミノ珪
酸塩のシリカ/アルミナのモル比を、20以上数
1000迄自由に制御することが出来る一方、シリ
カ/アルミナのモル比を20以下にすることが出来
ないことは既に知られている。
第2の生成機構は、ゲル相が溶解することなく
そのまま、アルミノ珪酸塩骨格構造を形成すると
言うものであるが、この場合でも、ゲル相に核が
生成し、固体−ゲル相での再配列が起こつている
と考えられる。この場合には当然のことながら、
水性反応ゲル混合物内のシリコン−アルミニウム
配列は、生成する結晶性アルミノ珪酸塩のシリコ
ン−アルミニウム配列に大きく影響していると考
えられる。生成する結晶性アルミノ珪酸ナトリウ
ムのシリカ/アルミナのモル比を向上せしめる目
的で、水性反応ゲル混合物のシリカ/アルミナの
モル比を100以上に増加すると、再配列に無理が
生じて酸化シリコンの結晶が生成してくること
は、第2の生成機構が有力であることを示唆する
ものである。
第2の生成機構によれば、結晶内でのシリコ
ン/アルミニウムの配列を制御するためには、ゲ
ル粒子のそれを制御すればよいことがわかる。
何れにしても、均質な溶液から水性反応ゲル混
合物を得るということは、ゲル混合物においても
シリコンとアルミニウムのゲル粒子内での分布が
均一であることを示唆しており、この均一な分布
は結晶化の際にも影響し、結晶化物の均一なシリ
コン、アルミニウム各原子の分布に良い結果をも
たらしていると推定される。
上記の如く水性反応ゲル混合物を調製した後、
反応混合物を自己圧下、約120℃〜約230℃の範囲
で約10時間〜約50時間維持する。
結晶化に際しては、水性反応ゲル混合物中に鉱
化剤を加えることにより、結晶化生成物の結晶性
を一層向上させることが出来、無定形アルミノ珪
酸塩の生成を制御することが出来る。このような
鉱化剤としては、例えば、NaCl、Na2CO3、
Na2SO4、Na2SeO4、KCl、KBr、KF、BaCl2又
はBaBr2等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の中性塩を使用することが出来る。好ましい鉱化
剤はNaClであり、添加量はCl-−SiO2のモル比
で表して、約0.1〜約10更に好ましくは約0.1〜約
5の範囲である。
生成した結晶性アルミノ珪酸塩を、濾過により
溶液から分離した後水洗し乾燥して、本発明の結
晶性アルミノ珪酸ナトリウムを得ることが出来
る。得られた結晶は、粉末X線回折により検定
し、100%結晶化物であることが確認された。
得られたX線回折図形は、2θ=14.7゜(d=
6.03A)の回折線が単一線(Singlet)であり、2θ
=23゜(d=3.86Å)及び2θ=23.3゜(d=3.82Å)
の
両回折線が明瞭に分かれている点で極めて大きな
特徴を有し、本発明に係る結晶性アルミノ珪酸塩
が、従来提案されている結晶性ゼラライトの結晶
構造と全く異なることを示している。
本発明の結晶性アルミノ珪酸塩の結晶表面のシ
リコン及びアルミニウム各原子の配列は、前述の
如く、X線光電子分光法により測定されるが、結
晶全体のシリコン及びアルミニウム各原子の分布
は、アルミニウム原子の分布が固体酸強度分布に
関与することを利用して、ピリジンの吸着及び脱
離曲線からもとめられることは前述の通りであ
る。
本発明においては、結晶性アルミノ珪酸塩を塩
化アンモニウム等でイオン交換した後、500℃程
度で焼成することにより得られたH(水素型)−
TSZ−に、300℃にてピリジンを十分に吸着さ
せる。次に300℃にて窒素気流中に保持すること
により、物理吸着しているピリジンを除去した
後、一定の昇温速度で昇温させて、脱離してくる
ピリジンをガスクロマトグラフ等の通常使用され
る測定技術を用いて定量する。例えば、フレーム
−アイオニゼーシヨン−デイテクター方式のガス
クロマトグラフを使用して定量した場合には、実
施例に示した如く、ピークは固体酸量及び固体酸
強度分布を良く示すことが分かる。この場合ピー
クが鋭いと言うことは、酸強度が同程度の固体酸
点が多いことを示す。このことは、シリコン、ア
ルミニウムの酸素原子を仲介とする組合せが比較
的一様であり、又、900℃付近でようやくピリジ
ンを脱離させるような強い固体酸点は、アルミニ
ウム原子の配列が局部的に粗になつていることを
示すものである。
本発明の結晶性アルミノ珪酸ナトリウムを触媒
又は触媒組成物として用いるために、該結晶を空
気又は不活性気体の雰囲気中において約200℃以
上の温度で焼成し、脱水する。脱水後の生成物
は、化学反応用触媒又は触媒担体として有用であ
り、そのために、生成物中の陽イオンの少なくと
も1部を、熱処理及び/又はイオン交換により除
去又は置換することが好ましい。この場合、特に
陽イオン交換を行つたものは、炭化水素転化用触
媒として優れた性能を有しているが、一般に、目
的とする反応の種類により、置換イオンを選択す
ることが出来るし、又、酸処理又はNH4+による
置換と熱処理により、水素イオンで置換すること
も出来る。炭化水素の分解、異性化、アルキル化
等の転化反応に対しては特に、水素イオン及び第
族金属イオンが好ましい。
本発明において、陽イオン交換は、結晶化生成
物を所望の交換用陽イオン又は陽イオン類の塩と
接触させることにより行うことが出来る。この場
合、種々の第族金属及びアルカリ土類金属等の
中性塩を使用することが出来るが、特に、塩化
物、硝酸塩、硫酸塩及び酢酸塩が好ましい。
即ち本発明のTSZ−を触媒として使用する
には、上述の如くイオン交換による活性金属成分
の導入、又は酸処理による水素イオンの導入等に
より、触媒活性を向上させることが望ましい。
本発明のTSZ−は又、通常行われる如く、
シリカ/アルミナ、アルミナ等の担体と混合して
用いることも出来る。このように、TSZ−に
改質活性成分を含有せしめた場合には、約380℃
〜約500℃の温度で約5〜約50Kg/cm2、好ましく
は約10〜約30Kg/cm2の圧力下、約0.5〜約5.0V/
H/V、好ましくは約1.0〜約3.0V/H/Vの液
空間速度の反応条件下で、改質用原料を接触改質
することが出来る。
又、イオン交換及び他の方法でCo、Ni等の遷
移金属や白金、パラジウム等の貴金属成分を含有
せしめた場合には、本発明のTSZ−を、軽油
留分、潤滑油留分の接触脱蝋用触媒として使用す
ることが出来る。接触脱蝋は、約250℃〜約400℃
の温度で約5Kg/cm2〜約50Kg/cm2、好ましくは約
10Kg/cm2〜約30Kg/cm2の圧力、約0.25V/H/V
〜約3V/H/V、好ましくは、約1.0V/H/V
〜約2.0V/H/Vの反応条件を採用することが
出来る。
本発明のTSZ−は、結晶内において、シリ
コンとアルミニウムについて特定の分布を有し、
且つ、特定の組成と特定の格子面間隔をも有する
ために、ノルマルパラフインの水添異性化、水素
化脱水素、アルコール類の炭化水素への転化、芳
香族へのアルコール及びオレフイン類によるアル
キル化、芳香族化合物間による不均化、トランス
アルキル化等の種々の有機反応に対する触媒活性
を有し、特に炭化水素の分解反応において顕著な
効果を奏するために、極めて有用である。更に、
本発明によれば、このように有用なTSZ−を
極めて容易且つ経済的に製造することが出来、本
発明の意義は大きい。以下、本発明を実施例によ
り更に詳述するが、本発明はこれにより限定され
るものではない。
実施例 1
アルミン酸ナトリウム(NaAlO2)12.5gを水
292.5gに溶解し、水ガラス(Na2O;9.5重量%、
SiO2;28.6重量%の日本工業規格3号の水ガラ
ス:以下「JIS3号」と略す)269.1gと水135.7gを
混合した溶液中に撹拌しながら滴下した。別に35
%の濃塩酸77.7gと水175.5gを混合した溶液を用
意した。次に、これら2液を塩化ナトリウム
48.6gを水403.7gに混合した溶液に撹拌しながら
同時に滴下した。すべての溶液を混合した後のPH
値は8.0であつた。
次にこれを容量2のオートクレーブに入れ撹
拌しながら、自己圧下185℃で40時間保持した。
結晶化した後の母液のPH値は11.6であつた。結
晶化生成物は冷却後濾過洗浄し、120℃にて一夜
乾燥した。
得られた固体生成物を粉末X線回折法で調べた
結果、生成物は100%結晶化物であり、TSZゼオ
ライトと格子面が一致した。
化学分析した結果、SiO2が87.1重量%、Al2O3
が5.33重量%、Na2Oが2.88重量%、そして900℃
における灼熱減量4.44重量%の化学組織が得られ
た。これを酸化物のモル比で表示すると次の通り
であつた。
0.89Na2O・Al2O3・
27.8SiO2・4.7H2O
次に結晶表面のシリコンとアルミニウムの分析
をするために、この生成物を錠剤成形器で直径12
mmのデイスクに10Ton/cm2の圧力にて成形した。
試料をAl−Kα線のX線源で10KV−20mAの出力
にて照射し、放出されるX線光電子をエネルギー
分析して、シリコンとアルミニウムの原子比14.5
を得た。
従つて、結晶表面のシリコン/アルミニウム原
子比と、結晶平均のシリコン/アルミニウム原子
比の比は1.04になり、両者の値から、アルミニウ
ム原子は結晶内で均一に分布していることが結論
された。
比較例 1
硫酸アルミニウム(Al2(SO4)3・17.8H2O)
16.4gを水105g、95%硫酸8.6g及びテトラプロピ
ルアンモニウムブロマイド((C3H7)4NBr)
34.3gを混合した溶液に溶解させた。
別に水ガラス(JIS3号)154.2gと水76.5gを混
合した溶液を調製した。
上記二溶液を水300gの中に同時に撹拌しなが
ら滴下した。得られた水性反応ゲル混合物を容量
2のオートクレーブに入れ、撹拌しながら自己
圧下、160℃20時間保持した。
オートクレーブを冷却後、結晶化生成物を濾
過・洗浄し、120℃にて一夜乾燥した。更に電気
マツフル炉にて600℃3時間焼成した後、粉末X
線回折で調べた結果、ZSM−5と格子面間隔は
よく一致した。二次電子線像による観察では非晶
質部はなく、極めて結晶性の高いものであつた。
化学分析した結果、SiO2は89.0重量%、Al2O3
は5.46重量%、Na2Oは1.78重量%、灼熱減量3.41
重量%であつた。900℃での灼熱減量をH2Oの消
失によるものと仮定して、酸化物のモル比で表示
すると次の通りであつた。
0.54Na2O・Al2O3・
27.7SiO2・3.5H2O
表面でのシリコンとアルミニウムの分布は実施
例1と同様の方法で測定し、シリコン/アルミニ
ウムの原子比10.9を得た。従つて表面のシリコ
ン/アルミニウム原子比と結晶平均のシリコン/
アルミニウム原子比の比は0.79となり、結晶表面
に、より多くアルミニウムが分布していることが
実証された。
実施例 2
アルミン酸ナトリウム7.5gを水250gに溶解し、
水ガラス(JIS3号)234gと水116gを混合した溶
液中に撹拌しながら滴下した。別に35%の濃塩酸
46.7gと水150gを混合した溶液を用意した。上記
二液を塩化ナトリウム41.5gを水345gに混合した
溶液に撹拌しながら同時に滴下した。すべての溶
液を混合した後のPH値は11.2であつた。これを容
量2のオートクレーブに入れ、撹拌しながら、
自己圧下、185℃で24時間保持した。
結晶化した後の母液のPH値は12.0であつた。結
晶化生成物は冷却後濾過洗浄し、120℃にて一夜
乾燥した。
この固体生成物を粉末X線回折で調べたとこ
ろ、100%結晶化物であり、TSZゼオライトと格
子面間隔が一致した。
化学分析した結果、SiO2が88.3重量%、Al2O3
は3.82重量%、Na2Oは2.52重量%、そして灼熱
減量7.34重量%であつた。これを酸化物のモル比
で表示すると次の通りであつた。
1.1Na2O・Al2O3・
39.3SiO2・10.9H2O
実施例1と同様にして、X線光電子分光法によ
り表面のシリコンとアルミニウムの原子比を求め
たところ、23.6であつた。
従つて結晶表面のシリコン/アルミニウム原子
比と結晶平均のシリコン/アルミニウム原子比の
比は1.20であり、この値は、アルミニウム原子は
表面より内部に、より分布していることを示して
いる。
実施例 3
アルミン酸ナトリウム5.4gを水292.5gに溶解
し、SiO2含有量40重量%のコロイダルシリカ
(Ludox−40)201.2gと水135.7gを混合した溶液
中に撹拌しながら滴下した。別に35%の濃塩酸
58.1gと水175.5gを混合した溶液を調製した。
上記二液を塩化ナトリウム48.8gと水403.7gに
混合した溶液に撹拌しながら同時に滴下した。す
べての溶液を混合した後のPH値は10.4であつた。
このようにして得られた水性反応ゲル混合物をオ
ートクレーブ(容量2)に入れ、撹拌しながら
自己圧下、185℃で24時間保持した。
結晶化した後の母液のPH値は12以上であつた。
結晶化生成物は冷却後濾過洗浄し、120℃にて一
夜乾燥した。
この固体生成物は、X線粉末回折で調べたとこ
ろ、100%結晶化物でありTSZゼオライトと格子
面間隔が一致した。
化学分析した結果、SiO2が88.7重量%、Al2O3
が2.35重量%、Na2Oが1.64重量%、そして灼熱
減量6.40重量%の組成を示し、これは酸化物のモ
ル比で表示すると次の通りであつた。
1.15Na2O・Al2O3・
64.2SiO2・15.4H2O
実施例1と同様にして、X線光電子分光法によ
り表面のシリコンとアルミニウムの原子比を求め
たところ、35.0であつた。
従つて、結晶表面のシリコン/アルミニウム原
子比と結晶平均のシリコン/アルミニウム原子比
の比は1.09であつた。
実施例 4
アルミン酸ナトリウム5.4gを水293gに溶解し、
水ガラス(JIS 3号)269.1gと水135.7gを混合し
た溶液中に撹拌しながら滴下した。別に35%の濃
塩酸70.6gと水175.5gを混合した溶液を調製した。
上記二液を塩化ナトリウム48.8gを水403.7gに
混合した溶液に撹拌しながら同時に滴下した。す
べての溶液を混合した後のPH値は8.8であつた。
このようにして得られた水性反応ゲル混合物をオ
ートクレーブ(容量2)に入れ、撹拌しなが
ら、自己圧下、186℃で24時間保持した。
結晶化した後の母液のPH値は12.0であつた。結
晶化生成物は冷却後濾過洗浄し、120℃にて一夜
乾燥した。
この固体生成物は、X線粉末回折で調べた結
果、100%結晶化物でありTSZゼオライトと格子
面間隔が一致した。
化学分析した結果は、SiO2が86.0重量%、
Al2O3が2.57重量%、Na2Oが2.44重量%、灼熱減
量6.40重量%の組成を示し、これは酸化物のモル
比で表示すると次の通りであつた。
1.56Na2O・Al2O3・
56.9SiO2・19.0H2O
この試料を実施例1の場合と同様にして、結晶
表面のシリコン/アルミニウム比を測定した結
果、上記化学分析値より求められたシリコン/ア
ルミニウム比と同一であつた。
このようにして得られた結晶性アルミノ珪酸ナ
トリウム5gに、5重量%の塩化アンモニウム水
溶液75mlを加え、80℃で1.5時間イオン交換を行
つた。このイオン交換処理を4回行つた後水洗
し、110℃で乾燥後、空気中550℃にて3時間焼成
することにより、H(水素型)−TSZ−を調製
した。この場合、Na2Oの含有量は0.01重量%以
下であつた。
比較例2、同3、同4、
比較例1と同じような調製法で表3の如く、シ
リコン/アルミニウム原子比の異なる結晶性アル
ミノ珪酸塩を製造した。[Table] As a result of further intensive research based on this invention, the present inventors have discovered a substantially uniform solid acidity that has remarkable shape selectivity and catalytic ability, and has a controlled distribution of aluminum atoms within the crystal. The present invention provides a crystalline aluminosilicate having a novel crystalline distribution, such a crystalline aluminosilicate can be prepared from substantially inorganic reactive materials; The present invention was achieved by discovering that salts can bring good results to selective catalytic reactions of hydrocarbons. Accordingly, a first object of the present invention is to provide a crystalline aluminosilicate having a unique crystal structure in which the distribution of aluminum atoms within the crystal is controlled. A second object of the present invention is to provide a crystalline aluminosilicate with a high silica/alumina ratio and excellent catalytic activity. A third object of the present invention is to provide a crystalline aluminosilicate having a unique crystal structure and excellent in selective decomposition reaction of chain hydrocarbons and aromatic conversion reaction activity. A fourth object of the present invention is to obtain from an aqueous reactive compound consisting essentially of inorganic reactive materials of a silicon compound, an aluminum compound, an alkali metal compound and water.
An object of the present invention is to provide a method for producing crystalline sodium aluminosilicate in which the distribution of aluminum atoms within the crystal is controlled and has a unique crystal structure. A fifth object of the present invention is to eliminate the heat treatment step of the composite, which was conventionally required in the synthesis technology of synthetic aluminosilicate, and to make it possible to reduce the manufacturing cost through an easy and simple manufacturing process . −
An object of the present invention is to provide a method for producing crystalline sodium aluminosilicate having a composition of Al2O3 - SiO2 - H2O . Furthermore, a sixth object of the present invention is to provide a novel crystalline aluminosilicate-catalyzed method for converting organic raw materials in which the distribution of aluminum is controlled. That is, the present invention is characterized in that the silicon/aluminum atomic ratio on the outer surface of the crystal and the average silicon/aluminum atomic ratio of the entire crystal are substantially the same, or the ratio on the outer surface of the crystal is larger. A novel crystalline aluminosilicate, a method for converting organic raw materials using the same, and a novel method for producing crystalline sodium aluminosilicate. The atomic distribution on the outer crystal surface (simply abbreviated as crystal surface) of the crystalline aluminosilicate of the present invention and its vicinity was measured by X-ray photoelectron spectroscopy. In order to increase reaction selectivity in selective decomposition reactions of chain hydrocarbons, isomerization reactions of aromatic hydrocarbons, alkylation or disproportionation reactions, etc., the number of active sites that do not have molecular shape selectivity is reduced. For this purpose, it is important to relatively reduce aluminum atoms, which tend to form a skeletal structure at or near the crystal surface. When a sample is irradiated with X-rays, photoelectrons are emitted from the sample, but because the electrons have a strong interaction with matter, their mean free path is small, so the electrons emitted from deep within the sample are It is scattered internally, loses energy, and cannot reach the surface. In this case, the depth at which electrons can escape (escape depth) varies depending on the type of element and the kinetic energy of the electrons, and in the case of aluminum, the average
20 Å (kinetic energy 1500 eV), and in the case of silicon it is approximately 20 to 40 Å (kinetic energy 554 to
1178eV). On the other hand, there is no established theory as to how deep the active sites exist near the surface of the crystal and do not have much molecular shape selectivity below the outermost surface, but the crystal size is usually 1000 Å ~ The range is tens of thousands of Å, and the size of the molecules involved in the reaction is less than 10 Å, so active sites existing at a depth of 20 Å or less from the outermost surface already have sufficient molecular shape selectivity. Therefore, X-ray photoelectron spectroscopy is the most suitable analytical means. In this case, aluminum-Kα rays are used as the X-ray source, and the X-ray output is 10Kv.
It is convenient to measure by X-ray photoelectron spectroscopy at −20 mA. The silicon/aluminum atomic ratio determined in this manner is defined as the "silicon/aluminum atomic ratio on the outer surface of the crystal." On the other hand, the silicon/aluminum atomic ratio obtained by ordinary chemical analysis such as atomic absorption spectroscopy is
It is defined as "the average silicon/aluminum atomic ratio for the entire crystal." Aligned with the arrangement of silicon/aluminum atoms on the crystal surface, silicon/aluminum atoms are arranged inside the crystal via oxygen atoms.
Since the combination of aluminum arrangements is involved in the strength distribution of the solid acid, it is possible to know the distribution of aluminum inside the crystal by determining the adsorption/desorption curve of pyridine from the strength distribution of the solid acid throughout the crystal. . That is, by adsorbing pyridine onto a solid acid site, pyridinium ions and coordinate bond pyridine are formed, but when the temperature is increased, pyridine is desorbed, and there is a good relationship between this desorption temperature and the solid acid strength. It is well known that there is a correlation. In the present invention, H (hydrogen form) obtained by ion-exchanging crystalline aluminosilicate with ammonium chloride or the like and then calcining it at about 500°C is used.
After fully adsorbing pyridine on TSZ- at 300°C, and then removing the physically adsorbed pyridine by holding it in a nitrogen stream at 300°C,
The temperature is raised at a constant rate, and the desorbed pyridine is quantified using commonly used measurement techniques such as gas chromatography. In this case, the amount of solid acid, solid acid strength distribution, etc. can be determined from the size, shape, peak position, etc. of the obtained peak. Next, the method for producing crystalline sodium aluminosilicate of the present invention will be explained. The crystalline aluminosilicate of the present invention (hereinafter referred to as TSZ-), which has a unique distribution of silicon and aluminum atoms in the crystal, generally contains SiO 2 as a silicon source and Al 2 O 3 as an aluminum source within a certain range. an aqueous reaction mixture consisting essentially of inorganic reactants is prepared by adding a suitable alkali source and water in a range of ratios, and the reaction mixture is crystallized until crystals form. It can be manufactured by heating and maintaining the temperature. When producing the crystalline sodium aluminosilicate of the present invention, the composition of the aqueous reaction mixture is as follows: SiO2 / Al2O3 10-100 Na2O / SiO2 0.03-0.5 H2O /SiO 2 10-300 Cl - /SiO 2 0.1-10 Among this composition, especially SiO 2 /Al 2 O 3 20-80 Na 2 O/SiO 2 0.05-0.3 H 2 O/SiO 2 20-200 Cl - /SiO 2 The range of 0.1 to 5 is preferable. The preparation of such an aqueous reaction mixture, as well as the subsequent aqueous reaction gel mixture, is of particular importance in the production of TSZ-. In general, even when producing crystalline sodium aluminosilicate from inorganic reactive materials as in the case of the present invention, organic nitrogen cations are used in place of Group I or Group metal cations. There is basically no difference in the manufacturing process; in either case, an aqueous reaction gel mixture can be obtained simultaneously by mixing acidic and alkaline solutions of silicon and aluminum compounds, or a homogeneous solution of silicon and aluminum can be mixed. After preparation, it is also possible to subsequently gel it with an acid or alkali, and furthermore, the gel thus obtained can be converted into a xerogel and then returned to the aqueous reaction gel mixture. Among these various gelation methods, the method in which a homogeneous solution of silicon and aluminum compounds is prepared and then gelled is particularly suitable for the crystalline aluminium of the present invention, which requires controlling the distribution of silicon and aluminum within the crystal. Most preferred for the production of sodium silicate. In this case, any combination of compounds may be used as long as a homogeneous solution of silicon and aluminum can be obtained. For example, aluminum sources include activated alumina, γ-alumina, alumina trihydrate, sodium aluminate, and aluminum chlorides, nitrates, and sulfates, and silica sources include, for example, sodium silicate, Silica gel, silicic acid, aqueous colloidal silica gel-dissolved silica, powdered silica, amorphous silica, etc. can be mentioned, but from the viewpoint of the performance of the crystals obtained, economic efficiency, scale merit during industrialization, etc., as an aluminum compound source, Particularly preferred is a sodium aluminate aqueous solution, and various sodium silicate aqueous solutions or colloidal silica aqueous solutions are preferred as the silicon compound source. Thus, a homogeneous silicon-aluminum mixture is obtained with an alkaline solution, and an aqueous reaction gel mixture is obtained by neutralizing this with an acidic solution. The acid used in this case is preferably a so-called mineral acid, and among these, hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid are preferred, and hydrochloric acid is particularly preferred since sodium chloride produced by reacting with excess sodium hydroxide also acts as a mineralizing agent. The use of a mineralizing agent is preferred in order to further improve the crystallinity of the crystallized product and suppress the formation of amorphous sodium aluminosilicate, as described below. Another method for obtaining a homogeneous solution of silicon and aluminum compounds is to use a metal alkoxide solution. Examples of silicon alkoxide compounds include methyl orthosilicate (tetramethylorthosilicate) and ethyl orthosilicate (tetraethyl orthosilicate). On the other hand, a typical alkoxide compound of aluminum is aluminum isopropoxide. By mixing these metal alkoxide solutions, a homogeneous solution of silicon and aluminum compounds can be easily obtained. By hydrolyzing the solution thus obtained in the presence of an acid or alkali, a homogeneous gel can be easily prepared, and a vitreous compound can be prepared by gentle hydrolysis, and then This can also be used as a raw material to form an aqueous reaction gel mixture. In this case as well, a curing agent such as sodium chloride can effectively act to improve the crystallinity of the crystalline sodium aluminosilicate produced. The following two mechanisms can be considered as the formation mechanism of such a crystalline aluminosilicate from an aqueous reaction gel mixture. The first mechanism is that the gel depolymerizes and dissolves under a hydrothermal reaction, and separate crystal nuclei are successively grown. Since crystal nuclei are generated mainly from cations, the presence of organic cations is thought to act as a "template" and create an environment in which crystal nuclei are extremely likely to form.
When organic cations are present, the pH value under hydrothermal reaction conditions is relatively higher than that of inorganic cations, so hydrated silicate ions (H 2 O), Si(OH) 5 - It is thought that a nucleus is formed using the cation as a "template" immediately after it is generated by the action of organic cations, and in this case, hydroxyl ions play an important role in the depolymerization of the gel. According to this mechanism, it is thought that due to the presence of organic cations, a relatively large number of silicon nuclei becomes the center, and successive precipitation/crystal growth of silicon compounds occurs, and if this nucleus grows infinitely,
The presence of silicon-only crystalline silicates, which have already been proposed, cannot be said to be inconvenient. In practice, the presence of organic ions such as tetrapropylammonium salts can increase the silica/alumina molar ratio of the crystalline aluminosilicate by more than 20.
While it is possible to freely control the silica/alumina molar ratio up to 1,000, it is already known that the silica/alumina molar ratio cannot be lower than 20. The second generation mechanism is that the gel phase forms an aluminosilicate skeleton structure as it is without dissolving, but even in this case, nuclei are generated in the gel phase and rearrangement occurs in the solid-gel phase. is thought to be occurring. In this case, of course,
It is believed that the silicon-aluminum alignment within the aqueous reaction gel mixture greatly influences the silicon-aluminum alignment of the resulting crystalline aluminosilicate. In order to improve the silica/alumina molar ratio of the crystalline sodium aluminosilicate produced, if the silica/alumina molar ratio of the aqueous reaction gel mixture is increased to 100 or more, the rearrangement will be forced and the silicon oxide crystals will form. The fact that it is generated suggests that the second generation mechanism is effective. According to the second generation mechanism, it can be seen that in order to control the silicon/aluminum arrangement within the crystal, it is sufficient to control the arrangement of the gel particles. In any case, obtaining an aqueous reaction gel mixture from a homogeneous solution suggests that the gel mixture also has a uniform distribution of silicon and aluminum within the gel particles, and this uniform distribution is due to the crystallization. It is presumed that this also affects the crystallization process, resulting in a uniform distribution of silicon and aluminum atoms in the crystallized product. After preparing the aqueous reaction gel mixture as described above,
The reaction mixture is maintained under autogenous pressure at a temperature ranging from about 120°C to about 230°C for about 10 hours to about 50 hours. During crystallization, by adding a mineralizing agent to the aqueous reaction gel mixture, the crystallinity of the crystallized product can be further improved and the formation of amorphous aluminosilicate can be controlled. Such mineralizers include, for example, NaCl, Na 2 CO 3 ,
Neutral salts of alkali metals or alkaline earth metals such as Na 2 SO 4 , Na 2 SeO 4 , KCl, KBr, KF, BaCl 2 or BaBr 2 can be used. The preferred mineralizing agent is NaCl, and the amount added ranges from about 0.1 to about 10, more preferably from about 0.1 to about 5, expressed as a molar ratio of Cl - -SiO2 . The crystalline sodium aluminosilicate of the present invention can be obtained by separating the produced crystalline aluminosilicate from the solution by filtration, washing with water, and drying. The obtained crystals were examined by powder X-ray diffraction and were confirmed to be 100% crystallized. The obtained X-ray diffraction pattern is 2θ=14.7° (d=
6.03A) is a single diffraction line (Singlet), and 2θ
= 23° (d = 3.86 Å) and 2θ = 23.3° (d = 3.82 Å)
The crystalline aluminosilicate according to the present invention has a very significant feature in that the two diffraction lines are clearly separated, indicating that the crystalline structure of the crystalline aluminosilicate according to the present invention is completely different from that of the crystalline gelalite that has been proposed in the past. The arrangement of silicon and aluminum atoms on the crystal surface of the crystalline aluminosilicate of the present invention is measured by X-ray photoelectron spectroscopy as described above, but the distribution of silicon and aluminum atoms in the entire crystal is As mentioned above, it can be determined from the adsorption and desorption curve of pyridine by utilizing the fact that the distribution of is related to the solid acid strength distribution. In the present invention, H (hydrogen form) obtained by ion-exchanging crystalline aluminosilicate with ammonium chloride or the like and then calcining it at about 500°C is used.
Pyridine is sufficiently adsorbed on TSZ- at 300℃. Next, the physically adsorbed pyridine is removed by holding it in a nitrogen stream at 300°C, and then the temperature is raised at a constant rate to remove the desorbed pyridine, which is normally used in gas chromatographs, etc. Quantitate using different measurement techniques. For example, when quantitative determination is made using a flame-ionization-detector type gas chromatograph, it can be seen that the peaks clearly indicate the amount of solid acid and the solid acid strength distribution, as shown in the examples. In this case, a sharp peak indicates that there are many solid acid sites with similar acid strengths. This means that the combination of silicon and aluminum mediated by oxygen atoms is relatively uniform, and that the strong solid acid site that finally desorbs pyridine at around 900°C has a local arrangement of aluminum atoms. This indicates that the texture has become coarser. In order to use the crystalline sodium aluminosilicate of the present invention as a catalyst or catalyst composition, the crystals are calcined at a temperature of about 200° C. or higher in an atmosphere of air or an inert gas and dehydrated. The product after dehydration is useful as a catalyst or catalyst support for chemical reactions, and therefore it is preferred to remove or replace at least a portion of the cations in the product by heat treatment and/or ion exchange. In this case, catalysts that undergo cation exchange in particular have excellent performance as hydrocarbon conversion catalysts, but in general, the substituent ions can be selected depending on the type of desired reaction. , substitution with hydrogen ions can also be performed by acid treatment or substitution with NH 4+ and heat treatment. Particularly preferred are hydrogen ions and group metal ions for conversion reactions such as hydrocarbon decomposition, isomerization, and alkylation. In the present invention, cation exchange can be performed by contacting the crystallized product with the desired exchange cation or salt of cations. In this case, neutral salts such as various group metals and alkaline earth metals can be used, but chlorides, nitrates, sulfates and acetates are particularly preferred. That is, in order to use the TSZ- of the present invention as a catalyst, it is desirable to improve the catalytic activity by introducing an active metal component by ion exchange or by introducing hydrogen ions by acid treatment as described above. The TSZ- of the present invention can also be, as is commonly done,
It can also be used in combination with a carrier such as silica/alumina or alumina. In this way, when TSZ- contains a modifying active ingredient, the temperature at about 380°C
About 0.5 to about 5.0 V/cm 2 at a temperature of about 500°C and a pressure of about 5 to about 50 Kg/cm 2 , preferably about 10 to about 30 Kg/cm 2
The reforming feedstock can be catalytically reformed under reaction conditions of a liquid hourly space velocity of H/V, preferably about 1.0 to about 3.0 V/H/V. In addition, when transition metals such as Co and Ni or noble metal components such as platinum and palladium are contained by ion exchange or other methods, the TSZ- of the present invention can be used by catalytic desorption of light oil fractions and lubricating oil fractions. It can be used as a wax catalyst. Contact dewaxing is approximately 250℃ to approximately 400℃
about 5Kg/cm 2 to about 50Kg/cm 2 , preferably about 5Kg/cm 2 at a temperature of
Pressure of 10Kg/ cm2 to approx. 30Kg/ cm2 , approx. 0.25V/H/V
~about 3V/H/V, preferably about 1.0V/H/V
Reaction conditions of ~2.0 V/H/V can be employed. TSZ- of the present invention has a specific distribution of silicon and aluminum within the crystal,
In addition, since it has a specific composition and a specific lattice spacing, it can be used for hydroisomerization of normal paraffins, hydrodehydrogenation, conversion of alcohols to hydrocarbons, and alkylation of aromatics with alcohols and olefins. It has catalytic activity for various organic reactions such as disproportionation and transalkylation among aromatic compounds, and is extremely useful because it has a remarkable effect particularly in hydrocarbon decomposition reactions. Furthermore,
According to the present invention, such useful TSZ- can be produced extremely easily and economically, and the present invention has great significance. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 12.5g of sodium aluminate (NaAlO 2 ) was added to water.
Dissolved in 292.5g water glass (Na 2 O; 9.5% by weight,
It was dropped into a mixed solution of 269.1 g of SiO 2 (28.6% by weight Japanese Industrial Standard No. 3 water glass (hereinafter abbreviated as "JIS No. 3")) and 135.7 g of water with stirring. Separately 35
A solution was prepared by mixing 77.7 g of concentrated hydrochloric acid and 175.5 g of water. Next, add these two liquids to sodium chloride.
48.6g was simultaneously added dropwise to a solution of 403.7g of water with stirring. PH after mixing all solutions
The value was 8.0. Next, this was placed in an autoclave with a capacity of 2 and maintained at 185° C. under autogenous pressure for 40 hours while stirring. The pH value of the mother liquor after crystallization was 11.6. After cooling, the crystallized product was filtered and washed, and dried at 120°C overnight. Examination of the obtained solid product by powder X-ray diffraction revealed that the product was 100% crystallized and had a lattice plane that matched that of TSZ zeolite. As a result of chemical analysis, SiO 2 is 87.1% by weight, Al 2 O 3
is 5.33% by weight, Na 2 O is 2.88% by weight, and 900℃
A chemical structure with ignition loss of 4.44% by weight was obtained. This was expressed as the molar ratio of oxides as follows. 0.89Na 2 O・Al 2 O 3・ 27.8SiO 2・4.7H 2 O Next, in order to analyze the silicon and aluminum on the crystal surface, this product was compressed into a tablet with a diameter of 12 mm.
It was molded into a mm disk at a pressure of 10Ton/cm 2 .
The sample was irradiated with an Al-Kα X-ray source at an output of 10 KV-20 mA, and the emitted X-ray photoelectrons were analyzed for energy, and the atomic ratio of silicon to aluminum was 14.5.
I got it. Therefore, the ratio of the silicon/aluminum atomic ratio on the crystal surface to the crystal average silicon/aluminum atomic ratio is 1.04, and from both values it was concluded that aluminum atoms are uniformly distributed within the crystal. . Comparative example 1 Aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3・17.8H 2 O)
16.4 g of water, 105 g of 95% sulfuric acid and tetrapropylammonium bromide ((C 3 H 7 ) 4 NBr)
34.3g was dissolved in the mixed solution. Separately, a solution was prepared by mixing 154.2 g of water glass (JIS No. 3) and 76.5 g of water. The above two solutions were simultaneously added dropwise into 300 g of water while stirring. The resulting aqueous reaction gel mixture was placed in an autoclave with a capacity of 2 and maintained at 160° C. for 20 hours under autogenous pressure while stirring. After cooling the autoclave, the crystallized product was filtered and washed, and dried at 120°C overnight. After further firing at 600℃ for 3 hours in an electric Matsufuru furnace, powder
As a result of examining by line diffraction, the lattice spacing was in good agreement with ZSM-5. Observation using a secondary electron beam image revealed that there was no amorphous portion and the material was extremely highly crystalline. As a result of chemical analysis, SiO 2 is 89.0% by weight, Al 2 O 3
is 5.46 wt%, Na2O is 1.78 wt%, ignition loss 3.41
It was in weight%. Assuming that the loss on ignition at 900°C was due to the disappearance of H 2 O, it was expressed as the molar ratio of oxides as follows. 0.54Na 2 O.Al 2 O 3 .27.7SiO 2 .3.5H 2 O The distribution of silicon and aluminum on the surface was measured in the same manner as in Example 1, and the atomic ratio of silicon/aluminum was 10.9. Therefore, the surface silicon/aluminum atomic ratio and the crystal average silicon/aluminum ratio
The aluminum atomic ratio was 0.79, demonstrating that more aluminum was distributed on the crystal surface. Example 2 7.5g of sodium aluminate was dissolved in 250g of water,
It was dropped into a solution of 234 g of water glass (JIS No. 3) and 116 g of water with stirring. Separately 35% concentrated hydrochloric acid
A solution was prepared by mixing 46.7g and 150g of water. The above two liquids were simultaneously added dropwise to a solution of 41.5 g of sodium chloride mixed in 345 g of water with stirring. The pH value after mixing all solutions was 11.2. Place this in an autoclave with a capacity of 2, and while stirring,
It was kept at 185°C for 24 hours under autogenous pressure. The pH value of the mother liquor after crystallization was 12.0. After cooling, the crystallized product was filtered and washed, and dried at 120°C overnight. When this solid product was examined by powder X-ray diffraction, it was found to be 100% crystallized and the lattice spacing matched that of TSZ zeolite. As a result of chemical analysis, SiO 2 is 88.3% by weight, Al 2 O 3
was 3.82% by weight, Na 2 O was 2.52% by weight, and the loss on ignition was 7.34% by weight. This was expressed as the molar ratio of oxides as follows. 1.1Na 2 O.Al 2 O 3 .39.3SiO 2 .10.9H 2 O In the same manner as in Example 1, the atomic ratio of silicon to aluminum on the surface was determined by X-ray photoelectron spectroscopy and was found to be 23.6. Therefore, the ratio of the silicon/aluminum atomic ratio on the crystal surface to the crystal average silicon/aluminum atomic ratio is 1.20, and this value indicates that aluminum atoms are more distributed inside than on the surface. Example 3 5.4 g of sodium aluminate was dissolved in 292.5 g of water, and the solution was dropped into a mixed solution of 201.2 g of colloidal silica (Ludox-40) with a SiO 2 content of 40% by weight and 135.7 g of water with stirring. Separately 35% concentrated hydrochloric acid
A solution was prepared by mixing 58.1 g and 175.5 g of water. The above two liquids were simultaneously added dropwise to a solution of 48.8 g of sodium chloride and 403.7 g of water with stirring. The PH value after mixing all solutions was 10.4.
The aqueous reaction gel mixture thus obtained was placed in an autoclave (volume 2) and kept at 185° C. for 24 hours under autogenous pressure with stirring. The pH value of the mother liquor after crystallization was 12 or higher.
After cooling, the crystallized product was filtered and washed, and dried at 120°C overnight. When this solid product was examined by X-ray powder diffraction, it was found to be 100% crystallized and the lattice spacing matched that of TSZ zeolite. As a result of chemical analysis, SiO 2 is 88.7% by weight, Al 2 O 3
It had a composition of 2.35% by weight of Na 2 O, 1.64% by weight of Na 2 O, and a loss on ignition of 6.40% by weight, which was expressed as the following molar ratio of oxides. 1.15Na 2 O.Al 2 O 3 .64.2SiO 2 .15.4H 2 O In the same manner as in Example 1, the atomic ratio of silicon to aluminum on the surface was determined by X-ray photoelectron spectroscopy and was found to be 35.0. Therefore, the ratio between the silicon/aluminum atomic ratio on the crystal surface and the crystal average silicon/aluminum atomic ratio was 1.09. Example 4 5.4g of sodium aluminate was dissolved in 293g of water,
It was added dropwise to a mixed solution of 269.1 g of water glass (JIS No. 3) and 135.7 g of water while stirring. Separately, a solution was prepared by mixing 70.6 g of 35% concentrated hydrochloric acid and 175.5 g of water. The above two liquids were simultaneously added dropwise to a solution of 48.8 g of sodium chloride mixed in 403.7 g of water with stirring. The PH value after mixing all solutions was 8.8.
The aqueous reaction gel mixture thus obtained was placed in an autoclave (volume 2) and kept at 186° C. under autogenous pressure for 24 hours with stirring. The pH value of the mother liquor after crystallization was 12.0. After cooling, the crystallized product was filtered and washed, and dried at 120°C overnight. As a result of examining this solid product by X-ray powder diffraction, it was found to be 100% crystallized product and the lattice spacing matched that of TSZ zeolite. The chemical analysis results showed that SiO 2 was 86.0% by weight.
The composition was 2.57% by weight of Al 2 O 3 , 2.44% by weight of Na 2 O, and 6.40% by weight of loss on ignition, which was expressed as the following molar ratio of oxides. 1.56Na 2 O・Al 2 O 3・ 56.9SiO 2・19.0H 2 O Using this sample in the same manner as in Example 1, the silicon/aluminum ratio on the crystal surface was measured. The silicon/aluminum ratio was the same. To 5 g of crystalline sodium aluminosilicate thus obtained, 75 ml of a 5% by weight ammonium chloride aqueous solution was added, and ion exchange was performed at 80° C. for 1.5 hours. After performing this ion exchange treatment four times, it was washed with water, dried at 110°C, and then calcined in air at 550°C for 3 hours to prepare H (hydrogen type) -TSZ-. In this case, the content of Na 2 O was 0.01% by weight or less. Comparative Examples 2, 3, 4, and Comparative Example 1 Crystalline aluminosilicates having different silicon/aluminum atomic ratios as shown in Table 3 were produced using the same preparation method as in Comparative Example 1.
【表】
但し表中の数値はg単位である。
これらの水性ゲル混合物を、160℃20時間保持
した後、比較例1と同様に、粉末X線回折の測定
をしたところ、いずれも結晶性のよいZSM−5
の回折ピークを示した。600℃3時間焼成後の化
学分析値は表4の通りであつた。[Table] However, the values in the table are in grams. After holding these aqueous gel mixtures at 160°C for 20 hours, powder X-ray diffraction was measured in the same manner as in Comparative Example 1.
It showed a diffraction peak of The chemical analysis values after firing at 600°C for 3 hours were as shown in Table 4.
【表】
但し表4中、「比」がモル比で表されている他
は、すべて重量%で表した値である。
このようにして得られたZSM−5の結晶表面
でのシリコンとアルミニウムの分析は、実施例1
と同様の方法で行い、表5の結果が得られた。[Table] However, in Table 4, except where "ratio" is expressed as a molar ratio, all values are expressed in weight %. Analysis of silicon and aluminum on the crystal surface of ZSM-5 obtained in this way was carried out in Example 1.
The results shown in Table 5 were obtained.
【表】
比較例 5
硫酸アルミニウム7.0gを水105g、95%硫酸
13.0g、テトラプロピルアンモニウムブロマイド
34.3gを混合した溶液に溶解した。別に水ガラス
(JIS3号)154.2gを、水76.5gに溶解した液を用意
した。これら二液を、水300g中に滴下して水性
反応混合ゲルを得た。比較例1と同様に結晶化し
て、ZSM−5を得た。この1部を600℃で3時間
焼成した後化学分析した結果、SiO2が94.5重量
%、Al2O3が2.57重量%、Na2Oが1.22重量%、そ
して灼熱減量1.76重量%の値が得られた。これは
酸化物のモル比で表わすと次のようであつた。
0.78Na2O・Al2O3・
62.5SiO2・3.9H2O
600℃で3時間焼成後、実施例4と同じ方法で
イオン交換処理して、H(水素型)−ZSM−5を
調製した。この場合、Na2Oの含有量は、0.01重
量%以下であつた。
実施例 5
実施例4及び比較例5において得られた、水素
型TSZ−及び水素型ZSM−5を用いて、ピリ
ジン吸着及び昇温脱離実験を行つた。
ピリジンの吸着、脱離の際、圧力変動を防止す
るために、試料を30/100メツシユの顆粒にした。
手法としては、アルミナバインダーを利用して成
型し、その粉砕により顆粒化した。アルミナバイ
ンダーは、以下のようにして調製した。
アルミン酸ナトリウム20.2gを水26.4gに溶解
し、別に硫酸アルミニウム28.8gを水50.7gに溶解
した。これら両液を70〜80℃に加熱した温水
480g中に同時に滴下して、ゲルを調製した。1
時間程度70℃にて熟成後、濾過洗浄した。洗浄
は、炭酸アンモニウム1.5重量%水溶液を用いて、
600℃焼成後のNa2O含有量が、重量換算で
50ppm以下になる迄行つた。
このようにして得られたゲルを用いて、バイン
ダー(アルミナ)含有量が30重量%になるように
混練して成型した後、120℃にて乾燥し、600℃3
時間焼成した。これを30/100メツシユの顆粒に
して試料とした。
試料0.075gを精秤後、吸着管に入れ、乾燥窒素
気流中で600℃で1時間乾燥した。
15.5℃の恒温のピリジン溶液に50ml/分の流速
で窒素を流し、試料にピリジンを300℃で飽和吸
着させた。その後、乾燥窒素のみを流し300℃に
て保持して物理吸着分を除去した。
その後、10℃/分の速さで昇温し、脱離してく
るピリジンをフレームイオン化検出方式によるガ
スクロマトグラフで定量した。図1に、実施例4
と比較例5の試料について、温度−ピリジン脱離
量の関係を示した。
次に、実施例1で得られた試料及び比較例1で
得られた試料を実施例4で記述した方法と同一の
方法でイオン交換し、水素型のTSZ−及び水
素型のZSM−5を調製した。これを実施例5(本
実施例)に記述した方法と同一の方法で30/100
メツシユに顆粒化した後ピリジンの吸着と脱離実
験を同様に行い、図2に示した結果を得た。
図1及び図2共に、本発明に係る試料がZSM
−5に比較し、より鋭い分布を示すことを実証し
た。これは本発明に係る試料が、活性点の酸強度
の同じものが相対的により多く存在していること
を意味している。又、同一レベルのシリカ/アル
ミナ比について比較したところ、本発明のTSZ
−の方が吸着量の相対的量においても多いこと
を示している。
ピリジン吸着量は下表の通りである。本願適用例
ZSM−5
実施例1 実施例4 比較例1
比較例5
0.346 0.192 0.188
0.146
単位:mmoleq/g
実施例 6
実施例5において製造した実施例1の水素型
TSZ−と、比較例1の水素型ZSM−5を触媒
として、エチレンを用いて、次の条件でトルエン
のアルキル化反応を行つた。
常圧流通式反応管に25/60メツシユの顆粒状触
媒を2.0ml充填し、反応温度を350℃としてトルエ
ン/エチレン/水素を5/1/5のモル比で、重
量空間速度(V/H/V)3.7/340/1680の割合
で導入した。この場合のエチレン及び水素につい
ては、20℃に換算した気体の体積から求めた値で
ある。この反応によりp−、m−、o−の各エチ
ルトルエンが合成さるが、特にp−エチルトルエ
ンはエチル基を脱水素して、p−メチルスチレン
とすることができるので、合成樹脂の原料として
有用である。
生成物をガスクロマトグラフで分析した結果は
次のようであつた。
トルエン p−エチル
の変換率 トルエン選択率
H−ZSM−5 19.74 27.9
(比較例1)
H−TSZ−
(実施例1) 18.82 33.1
尚、2次電子線像による観察によつて、バイン
ダーを入れて成形する前の水素型TSZ−と、
水素型ZSM−5の結晶は同程度の大きさであり
略0.5×1.0μmであることが確認されている。
実施例 7
実施例3で得られた結晶性アルミノ珪酸塩を実
施例4の手法で水素型に変換し、実施例5の方法
でバインダーと混練し、直径1.5mmのペレツトに
成形した。又、比較例4で得られたZSM−5も
実施例4の手法で水素型に変換し、実施例5の方
法でバインダーと混練して、直径1.5mmのペレツ
トに成形した。何れの場合も、バインダーの量は
600℃3時間焼成後で30重量%となるように調製
した。
これらの触媒を用いて、メタノールによるトル
エンのアルキル化を行い、キシレン類の製造につ
いて検討した。反応は、2.0ml(25/60メツシユ)
の触媒を使用して、常圧流通式反応管を用いて行
い、生成物をガスクロマトグラフによつて分析し
た。[Table] Comparative Example 5 7.0g of aluminum sulfate was mixed with 105g of water and 95% sulfuric acid.
13.0g, tetrapropylammonium bromide
34.3g was dissolved in the mixed solution. Separately, a solution was prepared in which 154.2 g of water glass (JIS No. 3) was dissolved in 76.5 g of water. These two liquids were dropped into 300 g of water to obtain an aqueous reaction mixture gel. Crystallization was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain ZSM-5. One part of this was fired at 600°C for 3 hours and then chemically analyzed. As a result, SiO 2 was 94.5% by weight, Al 2 O 3 was 2.57% by weight, Na 2 O was 1.22% by weight, and the loss on ignition was 1.76% by weight. Obtained. This was expressed as the molar ratio of oxides as follows. 0.78Na 2 O・Al 2 O 3・62.5SiO 2・3.9H 2 O After firing at 600°C for 3 hours, ion exchange treatment was performed in the same manner as in Example 4 to prepare H (hydrogen type)-ZSM-5. did. In this case, the content of Na 2 O was 0.01% by weight or less. Example 5 Using hydrogen type TSZ- and hydrogen type ZSM-5 obtained in Example 4 and Comparative Example 5, pyridine adsorption and temperature-programmed desorption experiments were conducted. In order to prevent pressure fluctuations during adsorption and desorption of pyridine, the sample was made into 30/100 mesh granules.
The method involved molding using an alumina binder and pulverizing it into granules. The alumina binder was prepared as follows. 20.2 g of sodium aluminate was dissolved in 26.4 g of water, and 28.8 g of aluminum sulfate was separately dissolved in 50.7 g of water. Warm water heated to 70-80℃ of both these liquids
A gel was prepared by simultaneously dropping the mixture into 480 g. 1
After aging at 70°C for about an hour, the mixture was filtered and washed. For cleaning, use a 1.5% by weight aqueous ammonium carbonate solution.
The Na 2 O content after firing at 600℃ is calculated by weight.
I kept going until it was below 50ppm. The thus obtained gel was kneaded and molded so that the binder (alumina) content was 30% by weight, then dried at 120°C and heated to 600°C.
Baked for an hour. This was made into 30/100 mesh granules and used as a sample. After accurately weighing 0.075 g of the sample, it was placed in an adsorption tube and dried at 600° C. for 1 hour in a stream of dry nitrogen. Nitrogen was flowed through the pyridine solution at a constant temperature of 15.5°C at a flow rate of 50 ml/min, and pyridine was saturated and adsorbed onto the sample at 300°C. Thereafter, only dry nitrogen was flowed and the temperature was maintained at 300°C to remove the physically adsorbed content. Thereafter, the temperature was raised at a rate of 10°C/min, and the desorbed pyridine was quantified using a gas chromatograph using a flame ionization detection method. FIG. 1 shows Example 4.
The relationship between temperature and amount of pyridine desorption is shown for the samples of Comparative Example 5 and Comparative Example 5. Next, the sample obtained in Example 1 and the sample obtained in Comparative Example 1 were ion-exchanged in the same manner as described in Example 4 to obtain hydrogen-type TSZ- and hydrogen-type ZSM-5. Prepared. 30/100 using the same method as described in Example 5 (this example).
After granulating into mesh, pyridine adsorption and desorption experiments were conducted in the same manner, and the results shown in FIG. 2 were obtained. In both Figures 1 and 2, the sample according to the present invention is ZSM
-5, it was demonstrated that it shows a sharper distribution. This means that in the sample according to the present invention, there are relatively more active sites with the same acid strength. In addition, when comparing the silica/alumina ratio at the same level, it was found that the TSZ of the present invention
− indicates that the relative amount of adsorption is also larger. The amount of pyridine adsorbed is shown in the table below. Application example ZSM-5 Example 1 Example 4 Comparative example 1
Comparative example 5 0.346 0.192 0.188
0.146 Unit: mmoleq/g Example 6 Hydrogen form of Example 1 produced in Example 5
An alkylation reaction of toluene was carried out under the following conditions using TSZ- and hydrogen type ZSM-5 of Comparative Example 1 as catalysts and ethylene. A normal-pressure flow reaction tube was filled with 2.0 ml of granular catalyst of 25/60 mesh, the reaction temperature was 350°C, and toluene/ethylene/hydrogen was mixed at a molar ratio of 5/1/5 to increase the weight hourly space velocity (V/H /V) was introduced at a ratio of 3.7/340/1680. The values for ethylene and hydrogen in this case are calculated from the volume of gas converted to 20°C. Through this reaction, p-, m-, and o-ethyltoluenes are synthesized. In particular, p-ethyltoluene can be used as a raw material for synthetic resins because the ethyl group can be dehydrogenated to form p-methylstyrene. Useful. The results of gas chromatograph analysis of the product were as follows. Conversion rate of toluene p-ethyl Toluene selectivity H-ZSM-5 19.74 27.9 (Comparative example 1) H-TSZ- (Example 1) 18.82 33.1 Furthermore, according to observation using a secondary electron beam image, Hydrogen type TSZ− before molding,
It has been confirmed that the crystal of hydrogen type ZSM-5 has a similar size, approximately 0.5×1.0 μm. Example 7 The crystalline aluminosilicate obtained in Example 3 was converted into a hydrogen form by the method of Example 4, kneaded with a binder by the method of Example 5, and formed into pellets with a diameter of 1.5 mm. Further, ZSM-5 obtained in Comparative Example 4 was also converted into a hydrogen form by the method of Example 4, kneaded with a binder by the method of Example 5, and formed into pellets with a diameter of 1.5 mm. In either case, the amount of binder is
The content was adjusted to 30% by weight after firing at 600°C for 3 hours. Using these catalysts, we investigated the alkylation of toluene with methanol and the production of xylenes. Reaction: 2.0ml (25/60 mesh)
The reaction was carried out using a normal pressure flow reaction tube using a catalyst, and the product was analyzed by gas chromatography.
【表】
この結果表6に示す如く、トルエン転化率及び
C8芳香族の生成率、p−キシレン選択率におい
て本発明の触媒が優れていることが実証された。
実施例 8
実施例2で得られた結晶性アルミノ珪酸塩を実
施例4の手法で水素型に変換し、実施例5の方法
でバインダーと混練し、直径1.5mmのペレツトに
成型した。バインダーの量は600℃で3時間焼成
後で30重量%になるように調整した。
本例での比較のために、水素型のZSM−5を
次のように調製した。硫酸アルミニウム11.6gを
水105g、95%硫酸10.8g、テトラプロピルアンモ
ニウムブロマイド34.3gを混合した溶液に溶解し
た。別に、水ガラス(JIS3号)154.2gを水76.5g
に溶解した液を用意した。これら二液を水300g
中に滴下して水性反応混合ゲルを得た。比較例1
と同様に結晶化して、ZSM−5を得た。これを
600℃で3時間焼成した後化学分析したところ、
SiO2が91.4重量%、Al2O3が4.11重量%、Na2Oが
1.77重量%、そして灼熱減量2.76重量%の値が得
られた。これを酸化物のモル比で表すと、
0.71Na2O・Al2O3・37.8SiO2・3.8H2Oである。
このZSM−5を実施例4の手法で水素型に変換
し、実施例5の方法でバインダーと混練し、直径
1.5mmのペレツトに成形した。この場合も、バイ
ンダーの量は600℃で3時間焼成後で30重量%に
なるように調整した。
これらの触媒を用いて、トルエンの不均化反応
を行い、ベンゼン、キシレン類の製造について検
討した。反応は、1.1ml(25/60メツシユ)の触
媒を使用して、常圧流通式反応管を用いて行い、
生成物をガスクロマトグラフによつて分析した。
この結果は表7に示す如く、C8芳香族の生成
率、p−キシレン選択率において本発明の触媒が
優れていることが実証された。[Table] As shown in Table 6, the toluene conversion rate and
It was demonstrated that the catalyst of the present invention is excellent in the production rate of C8 aromatics and p-xylene selectivity. Example 8 The crystalline aluminosilicate obtained in Example 2 was converted into a hydrogen form by the method of Example 4, kneaded with a binder by the method of Example 5, and formed into pellets with a diameter of 1.5 mm. The amount of binder was adjusted to be 30% by weight after firing at 600°C for 3 hours. For comparison in this example, hydrogen form ZSM-5 was prepared as follows. 11.6 g of aluminum sulfate was dissolved in a mixed solution of 105 g of water, 10.8 g of 95% sulfuric acid, and 34.3 g of tetrapropylammonium bromide. Separately, add 154.2g of water glass (JIS No. 3) to 76.5g of water.
A solution was prepared by dissolving the Add these two liquids to 300g of water.
to obtain an aqueous reaction mixed gel. Comparative example 1
ZSM-5 was obtained by crystallization in the same manner as above. this
Chemical analysis after firing at 600℃ for 3 hours revealed that
91.4 wt% SiO2 , 4.11 wt % Al2O3 , Na2O
Values of 1.77% by weight and loss on ignition of 2.76% by weight were obtained. Expressing this in terms of the molar ratio of oxides,
0.71Na 2 O・Al 2 O 3・37.8SiO 2・3.8H 2 O.
This ZSM-5 was converted into a hydrogen form using the method of Example 4, and kneaded with a binder using the method of Example 5.
It was molded into 1.5 mm pellets. In this case as well, the amount of binder was adjusted to 30% by weight after firing at 600°C for 3 hours. Using these catalysts, we carried out the disproportionation reaction of toluene and investigated the production of benzene and xylenes. The reaction was carried out using a normal pressure flow reaction tube using 1.1 ml (25/60 mesh) of catalyst.
The product was analyzed by gas chromatography. As shown in Table 7, the results demonstrate that the catalyst of the present invention is excellent in C8 aromatic production rate and p-xylene selectivity.
【表】【table】
【表】
但し反応条件は
原料:トルエン
処理ガス:水素/トルエン=4/1(モル/モル)
反応温度:420℃
反応圧力:大気圧
空間速度:トルエンに対し、14.8V/H/Vであ
つた。[Table] However, the reaction conditions are: Raw material: Toluene Processing gas: Hydrogen/toluene = 4/1 (mol/mol) Reaction temperature: 420°C Reaction pressure: Atmospheric pressure Space velocity: 14.8 V/H/V relative to toluene Ta.
第1図及び第2図は、共にピリジンの脱離量と
温度との関係を表したグラフである。第1図にお
いて、実線は実施例4で得られた本発明の試料に
ついて、点線は比較例5で得られた試料につい
て、各々ガスクロマトグラフにより測定した結果
である。第2図において、実線は実施例1で得ら
れた本発明の試料について、点線は比較例1で得
られた試料について、各々ガスクロマトグラフに
より測定した結果である。
FIG. 1 and FIG. 2 are both graphs showing the relationship between the amount of pyridine desorbed and the temperature. In FIG. 1, the solid line represents the results of gas chromatograph measurement of the sample of the present invention obtained in Example 4, and the dotted line represents the sample obtained in Comparative Example 5. In FIG. 2, the solid line represents the results of gas chromatograph measurement of the sample of the present invention obtained in Example 1, and the dotted line represents the sample obtained in Comparative Example 1.
Claims (1)
格子面間隔を示す粉末X線回折図形を有する結晶
性アルミノ珪酸塩であつて、その結晶表面のシリ
コン/アルミニウム原子比と、結晶全体の、平均
のシリコン/アルミニウム原子比とが、実質的に
同一であるか、又は、結晶表面の原子比の方が大
きい値を示すことを特徴とする、新規な結晶性ア
ルミノ珪酸塩;但し、Mは金属陽イオン、nは該
陽イオンの原子価であり、Zは0〜40である。 格子面間隔d(Å) 相対強度(I/I0) 11.2±0.2 強い 10.1±0.2 強い 3.86±0.05 非常に強い 3.72±0.05 強い 3.64±0.05 強い 2 結晶性アルミノ珪酸塩がH+、Na+、NH4或
いは第族の金属陽イオンから選ばれた1又は2
以上のイオンとの塩であることを特徴とする、特
許請求の範囲第1項に記載の新規な結晶性アルミ
ノ珪酸塩。 3 結晶性アルミノ珪酸塩が、ナトリウムの塩で
ある特許請求の範囲第1項に記載の新規な結晶性
アルミノ珪酸塩。 4 実質的に無機反応材料からなり、モル比によ
り表示して次の組成: SiO2/Al2O3 10〜100 Na2O/SiO2 0.03〜0.5 H2O/SiO2 10〜300 Cl-/SiO2 0.1〜10 を有する水性反応混合物を調製し、該反応混合物
を、結晶が生成するまで結晶化温度で加熱維持す
ることを特徴とする、新規な結晶性アルミノ珪酸
ナトリウムの製造方法。 5 水性反応混合物がモル比により表示して次の
組成: SiO2/Al2O3 20〜80 Na2O/SiO2 0.05〜0.3 H2O/SiO2 20〜200 Cl-/SiO2 0.1〜5 であることを特徴とする、特許請求の範囲第4項
に記載の、新規なアルミノ珪酸ナトリウムの製造
方法。 6 水性反応混合物がシリコン化合物とアルミニ
ウム化合物の均質な混合溶液から得られた水性反
応混合物であることを特徴とする、特許請求の範
囲第4項に記載の、新規な結晶性アルミノ珪酸ナ
トリウムの製造方法。 7 結晶表面のシリコン/アルミニウム原子比が
結晶全体の平均のシリコン/アルミニウム原子比
と実質的に同一であるか、又は、結晶表面の原子
比の方が大きい値を示す結晶性アルミノ珪酸ナト
リウムであつて、 0.8〜1.5Na2O・Al2O3・10〜100SiO2・0〜
40H2O の化学組成を有し、且つ、少なくとも下記 格子面間隔d(Å) 相対強度(I/I0) 11.2±0.2 強い 10.1±0.2 強い 3.86±0.05 非常に強い 3.72±0.05 強い 3.64±0.05 強い に示した格子面間隔を示す粉末X線回折図形を有
する結晶性アルミノ珪酸ナトリウムを、所望の陽
イオン又は陽イオン類の塩と接触させることによ
り、該結晶性アルミノ珪酸ナトリウム中のナトリ
ウムイオンの少なくとも1部を他の陽イオンで置
換することを特徴とする結晶性アルミノ珪酸塩の
製造方法。 8 結晶性アルミノ珪酸ナトリウムを、酸と接触
させることを特徴とする特許請求の範囲第7項に
記載の水素イオン交換型結晶性アルミノ珪酸塩の
製造方法。 9 結晶性アルミノ珪酸ナトリウム中のナトリウ
ムイオンの少なくとも1部を、NH4 +と置換する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第7項に記載
のアンモニウムイオン交換型結晶性アルミノ珪酸
塩の製造方法。 10 結晶性アルミノ珪酸ナトリウム中のナトリ
ウムイオンの少なくとも1部を原子周期律表第
族の金属イオンと交換することを特徴とする、特
許請求の範囲第7項に記載の金属イオン交換型結
晶性アルミノ珪酸塩の製造方法。 11 有機原料の転化反応における転化条件下、
H+、Na+、NH4 +及び第族の金属陽イオンから
選ばれた1又は2以上のイオンとの塩であると共
に、 酸化物のモル比で表示して、 0.8〜1.5M2/oO・Al2O3・10〜100SiO2・ZH2O の化学組成を有し、且つ少なくとも下記に示した
格子面間隔を示す粉末X線回折図形を有する結晶
性アルミノ珪酸塩であつて、その結晶表面のシリ
コン/アルミニウム原子比と、結晶全体の、平均
のシリコン/アルミニウム原子比とが、実質的に
同一であるか又は、結晶表面の原子比の方が大き
い値を示す結晶性アルミノ珪酸塩を焼成し、触媒
として用いることを特徴とする有機原料の転化方
法:但し、Mは金属陽イオン、nは該陽イオンの
原子価であり、Zは0〜40である。 格子面間隔d(Å) 相対強度(I/I0) 11.2±0.2 強い 10.1±0.2 強い 3.86±0.05 非常に強い 3.72±0.05 強い 3.64±0.05 強い[Claims] 1. Has a chemical composition of 0.8 to 1.5M 2/o O・Al 2 O 3・10 to 100SiO 2・ZH 2 O expressed in molar ratio of oxides, and has at least the following: A crystalline aluminosilicate having a powder X-ray diffraction pattern showing the lattice spacing shown in FIG. A novel crystalline aluminosilicate characterized by being the same as or having a larger atomic ratio on the crystal surface; provided that M is a metal cation and n is the valence of the cation and Z is 0 to 40. Lattice spacing d (Å) Relative strength (I/I 0 ) 11.2±0.2 Strong 10.1±0.2 Strong 3.86±0.05 Very strong 3.72±0.05 Strong 3.64±0.05 Strong 2 Crystalline aluminosilicate is H + , Na + , 1 or 2 selected from NH 4 or group metal cations
The novel crystalline aluminosilicate according to claim 1, which is a salt with any of the above ions. 3. The novel crystalline aluminosilicate according to claim 1, wherein the crystalline aluminosilicate is a sodium salt. 4 consisting essentially of inorganic reactive materials, expressed in molar ratios, having the following composition: SiO 2 /Al 2 O 3 10-100 Na 2 O/SiO 2 0.03-0.5 H 2 O/SiO 2 10-300 Cl - A novel method for producing crystalline sodium aluminosilicate, characterized in that an aqueous reaction mixture having 0.1 to 10 /SiO 2 is prepared and the reaction mixture is kept heated at a crystallization temperature until crystals form. 5 The aqueous reaction mixture has the following composition expressed in molar ratios: SiO 2 /Al 2 O 3 20-80 Na 2 O/SiO 2 0.05-0.3 H 2 O/SiO 2 20-200 Cl - /SiO 2 0.1- 5. The novel method for producing sodium aluminosilicate according to claim 4, characterized in that: 6. Production of novel crystalline sodium aluminosilicate according to claim 4, characterized in that the aqueous reaction mixture is an aqueous reaction mixture obtained from a homogeneous mixed solution of a silicon compound and an aluminum compound. Method. 7. Crystalline sodium aluminosilicate whose silicon/aluminum atomic ratio on the crystal surface is substantially the same as the average silicon/aluminum atomic ratio of the entire crystal, or where the atomic ratio on the crystal surface exhibits a larger value. 0.8~ 1.5Na2O・Al2O3・10 ~ 100SiO2・0~
40H 2 O chemical composition, and at least the following lattice spacing d (Å) Relative intensity (I/I 0 ) 11.2±0.2 Strong 10.1±0.2 Strong 3.86±0.05 Very strong 3.72±0.05 Strong 3.64±0.05 By contacting a crystalline sodium aluminosilicate with a powder X-ray diffraction pattern exhibiting a strongly lattice spacing with a desired cation or salt of cations, the sodium ions in the crystalline sodium aluminosilicate can be isolated. A method for producing a crystalline aluminosilicate, which comprises replacing at least a portion of it with another cation. 8. The method for producing a hydrogen ion exchange type crystalline aluminosilicate according to claim 7, which comprises bringing the crystalline sodium aluminosilicate into contact with an acid. 9. The method for producing an ammonium ion exchange type crystalline aluminosilicate according to claim 7, characterized in that at least a part of the sodium ions in the crystalline sodium aluminosilicate are replaced with NH 4 + . . 10. The metal ion-exchanged crystalline aluminosilicate according to claim 7, characterized in that at least a part of the sodium ions in the crystalline sodium aluminosilicate are exchanged with metal ions of group 3 of the periodic table of the atoms. Method for producing silicates. 11 Conversion conditions in the conversion reaction of organic raw materials,
A salt with one or more ions selected from H + , Na + , NH 4 + and group metal cations, and expressed in molar ratio of oxides, 0.8 to 1.5 M 2/o A crystalline aluminosilicate having a chemical composition of O.Al 2 O 3.10 to 100SiO 2.ZH 2 O and a powder X-ray diffraction pattern showing at least the lattice spacing shown below, A crystalline aluminosilicate in which the silicon/aluminum atomic ratio on the crystal surface is substantially the same as the average silicon/aluminum atomic ratio in the entire crystal, or the atomic ratio on the crystal surface is larger. A method for converting an organic raw material, characterized in that M is a metal cation, n is the valence of the cation, and Z is 0 to 40. Lattice spacing d (Å) Relative intensity (I/I 0 ) 11.2±0.2 Strong 10.1±0.2 Strong 3.86±0.05 Very strong 3.72±0.05 Strong 3.64±0.05 Strong
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