DE2062571A1 - Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosihkaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von kristallinen AluminosihkatenInfo
- Publication number
- DE2062571A1 DE2062571A1 DE19702062571 DE2062571A DE2062571A1 DE 2062571 A1 DE2062571 A1 DE 2062571A1 DE 19702062571 DE19702062571 DE 19702062571 DE 2062571 A DE2062571 A DE 2062571A DE 2062571 A1 DE2062571 A1 DE 2062571A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zeolite
- salt
- crystalline
- ratios
- sodium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
- C01B33/28—Base exchange silicates, e.g. zeolites
- C01B33/2807—Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures
- C01B33/2876—Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures from a reacting mixture containing an amine or an organic cation, e.g. a quaternary onium cation-ammonium, phosphonium, stibonium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
- B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
- B01J29/085—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/7011—MAZ-type, e.g. Mazzite, Omega, ZSM-4 or LZ-202
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
- C01B33/28—Base exchange silicates, e.g. zeolites
- C01B33/2807—Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures
- C01B33/2884—Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures the aluminium or the silicon in the network being partly replaced
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
18. Dezember 1970
V. 40265/70 - WNe
Mobil Oil Corporation New !fork, N.X., V.St.A.
Verfahren zur Herstellung von kristallinen
Aluminosilikaten
Kristalline Aluminosilikate werden allgemein aus "i
einem Keaktionsgemisch hergestellt, das aus einem Gemisch
von Oxiden unter Einschluss von Natriumoxid, '.
Aluminiumoxid, Kieselsäure und Wasser besteht- Allgemein kristallisieren sie unter alkalisehen Bedingungen,
Nachdem das Gel gebildet ist, wird das Gel in Gegenwart
der Mutterlauge stehengelassen, bis dag Material in Gegenwart
der Mutterlauge kristallisiert· Bas Material wird anschliessend entfernt, gewaschen, bis der pH-Vert des
Filtrates konstant wird,und getrocknet.
Es wurde festgestellt, dass einige Präparate von
kristallinen Aluminosilikaten, insbesondere solche mit
Verhältnissen ^iC^/AlpOy oberhalb von 6 wesentliche Mengen
an eingeschlossener Kieselsäure enthalten, wodurch
109826/1610 BAD ORIGINAL
der ajischliessende Basenaustausch zu einer stärker katalytisch aktiven Form sowie die sehliesslich erhaltene
katalytisch^ Aktivität und Adsorptionskapa-"'
zität verschlechtert werden. Lösliche Silikate» die in
den Poren der Zeolithe.eingeschlossen sind, ergeben spezielle Probleme» Falls der Zeolith anschliessend"
mit einer Seltenen-Erdmetall-chlorid-Ijösung kontaktiert wird, um. die mit seltenen Erdmetallen ausgetauschten
Formen herzustellen, werden die eingeschlossenen
Silikate in Seltene-Erdmetal.lsilikate überführt, welche
bei der Anwendung zum katalytisehen Cracken eine hohe
Neigung zur Bildung von Koks zeigen und dadurch ejlie
Gesamtselektivität des Cfackkatalysators erniedrigen; Allgemein
verhindert oder verschlechtert die eingeschlossene Kieselsaure einen vollen Ionenaustausch des\ Wa- ■
terials, da dies gestimmte-Austäiisöhstellen gegenüber! ;.
den eintretenden Austausehkatioöeü blockiert. JDeshalb
sind Kassnabmen günstig» dur^hdi;^ derartige kri&talline
Aluisijioelliffet--Zeolith© frei 'von Ringesöh|o;ssener
!p.eselsätire pewonneji werden köhnenV- ·'H , ' ^
V. V/--: A^J-lemei^ ergibt $&& |^$j^i&g -ein Verfahre^ zu®
Seafeeö, dea jiieseisaa^eeinselilus^if ;iiv kristallinen "
Äiv-Me;gr^s:se^
als <^:3eäi$zm%, ßasi-V^pfailr'ei^beisteht dariiii, dass':'
das Alumißopilikat adtf-einer Äik4li^ oder Ammoniunisälz-._,
lösung kont&ktiert oder ein Alkali«; oder Ami
in das Herstellungsreaktiöhsgemisßhf.für das
silikat bei einem pH-Vert von- mindestens ? und vorzugsweise
oberhalb 9: einverleibt.' Dgs Verfahren umfasst
auch eine Behandlung des kristallinen Aluminpsilikats
nach der Abtrennung aus der Mutterlauge mit einer wässrigen Hätriumhydroxidlösung mit einer niedrigeren Konzentration
als derjenigen,bei der wesentliche Zerstörung
des Zeoliths auftritt.
109826/1610-. bad original
In einer besonders günstigen Ausführungsfora, ergibt
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosilikat-Zeolithen, bei der das
Reaktionsgeiaisch ein Alkali- oder Amnoniumsalz in einer Menge oberhalb der stöchiometrischen Erfordernisse des
Reaktionsgeraisches, die zur Verhinderung des Kieselsäureeinschlusses
ausreicht, enthält.
In einer weiteren Ausführungsfora wird gemäss der Erfindung ein Alkali- oder Ammoniumsalz in einer ausreichenden
Menge, die den Kieselsäureeinschluss verhindert, in die Reaktionsgemisch-Mutterlauge für das kristalline
Aluminosilikat in Gegenwart eines gelbildenden kristallinen Aluiainosilikat-Zeoliths eingeführt.
Die Erfindung ergibt auch ein Verfahren zur Behandlung eines kristallinen Aluninosilikats, das frei von
Mutterlauge ist, mit einer Lösung mit einem pH-Wert oberhalb 7 und vorzugsweise oberhalb 95 die ein Alkaii-
oder Ammoniumsalz enthält, um die okkludierte Kieselsäure aus dem kristallisierten kristallinen Aluiiiinosilikat
zu entfernen.
Auf Grund der Erfindung ergibt sich auch ein Verfahren zur Behandlung eines kristallinen Aluminosilikats,
das frei von Mutterlauge ist, mit einer wässrigen Natriumhydroxidlosung
mit einer niedrigeren Konzentration als derjenigen, wo wesentliche Zerstörung des kristallinen
AluminoSilikats auftritt.
Die vorliegende Erfindung ergibt Massnahmen zur Verbesserung
der Aktivität und Selektivität der kataIytisehen
Formen der kristallinen Aluminosilikate durch die Entfernung
der eingeschlossenen oder okkludierten Kieselsäure. Durch die okkludierte Kieselsäure wird die katalytische
Aktivität und Selektivität verschlechtert, da katalytische Stellen für die Reaktionsteilnehmer unzu-
109826/1610
gänglich sind, indem der Widerstand gegenüber dem Massentransport der Eeaktionsteilnehmer und der Produkte in
das kristalline Aluminosilikat hinein und aus diesem
heraus erhöht wird und die Neigung zur Bildung von unerwünschten Produkten auf oder innerhalb des kristallinen
Aluminosilikats während des anschliessenden Ionenaustauschverfahrens
erhöht wird.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemässen
Verfahren zur Entfernung der eingeschlossenen Kieselsäure äusserst wirksam vom katalytischen Gesichtspunkt her sind,
wenn das Verhältnis Si0o/Alo0, des kristallinen Aluminosilikats
grosser als 6 ist. Kristalline Aluminosilikate mit Verhältnissen SiCu/Al^CU oberhalb von 6, wie ZSM-4
und ZSM-5, zeigen eine grosse Verbesserung der katalytischen
Aktivität im Vergleich zu identischen Präparaten, falls kein Salz zugegeben wird. Ähnliche Versuche mit
Faujasiten zeigten keine Wirkung des zugesetzten Salzes im Eeaktionsgemisch hinsichtlich der katalytischen Aktivität.
In gleicher Weise werden sowohl die dynamischen als auch die Gleichgewiehts-Adsorptionseigenschaften durch
die Entfernung der eingeschlossenen Kieselsäure erhöht, welche Oberflächenbereiche oder Adcorptionsstellen in
dem kristallinen Aluminosilikat unzugänglich macht und die Porenöffenungen verlegt, so dass das Ausmass, womit
das Adsorbat in dem kristallinen Aluminosilikat adsorbiert wird, verringert wird.
Die vorliegende Erfindung erbringt einige interessante
Vorteile. Es wurde festgestellt, dass durch Behandlung
eines kristallinen Aluminosilikats, das von der Mutterlauge abgetrennt wurde und mit einer schwachen Lösung-
eines spezifischen Salzes der vorstehend anGegcbenen
Art gewaschen wurde, die eiligeseniorcone Kieselsäure ent-
109826/1610 BADOR1G1NA,
fernt werden kann und dass die Filtrierbarkeit des Kateriäls
wesentlich verbessert wird. Ein bevorzugtes Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung bestaV;;
darin, dass das Salz in das Reaktionsgemisch vor der Gc-.-bildung
über eine der Herstellungslösungen eingeführt wird In diesem Fall dient die Anwesenheit des Salzes zur Verhinderung
des Einschlusses der Kieselsäure in die entstehende Kristallstruktur des Zeolith-Materials. In einer
weiteren Ausführungsform einer besonders günstigen Art wird das Salz in das Kristallbildungsgeiaisch eingeführt,
d. h. in die Mutterlauge in Gegenwart des gemeinsame gelierten Kieselsäure-Aluminiumoxid-Gemisches, welches i~.
Abhängigkeit von Zeit und Temperatur zu dem gewünschten kristallinen Aluminosilikatzeolith kristallisiert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, das als "Salze:.11
bezeichnet wird, ist sehr wirksam zur Erhöhung des Ausmasses der !filtration der Zeolith-Aufschlämmung sowie
der Leichtigkeit, womit lösliche Verunreinigungen durch Vaschen entfernbar sind. Das Verfahren ist sowohl v/irkε2:1,
wenn das Salz zu dem anfänglichen Kristallisationsreal·:-
tionsgemisch als auch zu der Aufschlämmung des kristallisierten Zeoliths zugesetzt wird. Wenn das Salz zu einer.!
Uatrium-ZSH-4-ßeaktionsgemisch zugesetzt wird, ist die
ITiI tri er geschwindigkeit doppelt so hoch und weiterhin
zeigen sich ausgeprägte Verbesserungen der Handhabungseigenschaften
des l'llterkuchens. Diese Verbesserungen der Handhabungsei gen s c ha ft en des Materials sind besoi^ä;—·^·
wichtig beim Ionenaustausch von grossen Ansätzen des ar;-terials, beispielsweise in i'abrikarbeitsgängen. I/ac 2U
einer Natrium-Z-Zeolithaufschlämmung zugesetzte Salz ergibt
ebenfalls doppelt so hohe Filtrationsgeschwindi-j-·
keiten, als wenn kein Zusatz vorhanden ist. Die l'ilti-:;-tion&geschwindigkeit
ist ^O % höher als v/ie sie beobacn-
109826/1610
tetr wird, wenn ein organisches Ausflockungsmittel zu dem
gleichen Zweck verwendet wird. Weiterhin ergibt sich eine sehr wesentliche Verringerung der notwendigen Zeit zum
Auswaschen der wasserlöslichen Verunreinigungen.
Der pH-Wert der zur Behandlung des filtrierten kristallinen Aluminosilikats nach der Entfernung von der
Mutterlauge angewandten Lösung sollte oberhalb 7 und vorzugsweise oberhalb 9 liegen. Wenn der pH-Wert zu hoch ist,
im allgemeinen oberhalb etwa einer 1n-Lösung wird eine
wesentliche Zerstörung des kristallinen Aluminosilikats auftreten. Wenn andererseits der pH-Wert zu niedrig ist,
d. h. unterhalb 7» tritt keine merkliche Entfernung der eingeschlossenen Kieselsäure auf und es besteht die Gefahr
der Zerstörung des kristallinen Aluminosilikats»
Wenn mit einem derartigen System gearbeitet wird, wird es allgemein bevorzugt, dass die Menge des zugesetzten
Salzes zu dem Kristallisations-Reaktionsgemisch grosser als 10 Gew.% des Gewichtes des festen, kristallinen
Aluminosilikats in der Aufschlämmung ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, die Alkali- und Ammoniumsalze zu dem Reaktionsgemisch
bei der Herstellung des kristallinen Aluminosilikats zuzusetzen, um den Kieselsäureeinschluss zu verringern und
hierzu gehören auch Gemische von Alkali- und Ammoniumsalzen, vorausgesetzt dass die Zusammensetzung des Gemisches
das Kationengleichgewicht im kristallisierten Produkt nicht stört und keine .änderung der Arten dos kristallisierten
Produktes von dem gewünschten ergibt oder die Kristallisation des kristallinen Aluminosilikats
verhindert.
Zeolithe, die entsprechend dem erfindungsgemässen
Verfahren behandelt werden können, sind die synthetischen Zeolithe. Hierzu gehören die Zeolithe L, T, α, ß, Mcrdo-
BAD ORIGINAL
109826/16 IO
nit, synthetischer Offretit, synthetische Erionit, ZSM-4, ZSH-5 und andere synthetische Zeolithe mit gröss
er en Verhältnissen SiO^/AlpO;, als 6. Diese Zeolithe
haben durchschnittliche Porengrössen zwischen etwa 5
und 15 %■ und sind "besonders vorteilhaft für die vorliegende
Erfindung, da die Wirkung der eingeschlossenen Kieselsäure bei diesen Zeolithen so weit gehen kann, dass
diese Substanzen merklich nicht porös v/erden. Nachdem die Porosität durch die Entfernung der eingeschlossenen
Kieselsäure verbessert ist, können die Zeolithe in eine Eorm überführt werden, worin sie für die Katalyse geeignet
sind.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung und der praktischen Ausführung derselben.
Um die Erhöhung der katalytischen Aktivität, die durch die Verringerung des Kieselsäure-Einschlusses hervorgerufen
wurde, zu zeigen, wurden vier ZSI-l-4-Proben
hergestellt, die sich lediglich in der Menge des su dem Beaktionsgemisch zugesetzten liatriumchloi-ids unterschieden.
Das Grundverfahren der Herstellung bestand darin, dar.s 180 g Georgia-Kaolin, die 6 Stunden bei 927° G
(17OO F) calciniert worden waren, zu einer Lösung zugesetzt
wurden, dio JG'1 c ITatriuucilil-iat der Q-Qualität,
60 g KaOE (92,2 1Jo KaOH) und 69 g einer Lösung mit
50 Gew.->o Teti^amethylamrucniumchloria in Vaaser enthielt,
zugesetzt wurden. Bei den Verfahr02: unter Anwendung der
Zugabe von natriumchlorid wurde das SaIr- zu der Lösung
voz1 der Tonzugabe zugegeben. ITach gründlichem Vermischen
in einem Waring-IIi scher wurde el ac Gemisch in einen PoIypropylei.-Behi'lter
gebracht und ir. einen Lr;upfkartei: von
109826/1610
100° C zur Kristallisation gegeben. Nachdem die Kristallisation
zu ZSIi-4 praktisch beendet war, wurde das Katerial aus dem Dampfkästen abgenommen, vom überschuss an
Alkali und.nicht umgesetzten löslichen Silikaten freigewaschen und bei 120° C getrocknet. Die getrockneten Proben
erhielten dann sechs jeweils 1 stündige lonenaustauschbehandlungen
bei 82 bis 95° C unter Anwendung von 500 g
einer NELCl-Lösung mit 10 Gextf.% je 50 g der festen Probe.
Die Proben wurden dann chloridfrei gewaschen, bei 120° C getrocknet und während 1 Stunde bei 53>8° C in einer Atmosphäre
mit 5 % Sauerstoff, die mit Wasserdampf gesättigt war, calciniert.
Es wurden in dieser Weise vier Proben mit 0, 20, 40 und 60 g Natriumchlorid innerhalb des Keaktionsgemisches
hergestellt. Die auf diese Weise erhaltenen Katalysatoren
wurden hinsichtlich der katalytisehen Aktivität unter
Anwendung des nachfolgend beschriebenen Toluol-Disproportionierungsversuches bei niedriger Temperatur (LTD)
bewertet. Die in der folgenden Tabelle angegebenen Aktivitäten zeigen klar die Erhöhung der katalytischen Aktivität,
die durch die Verringerung des Kieselsäureeinschlusses auf Grund der Salzzugabe zu dem Heaktionsgeuicch.
bei der Zeolith-Herstellung hervorgerufen wurde.
Einfluss des Salzens auf die kataktische Aktivit·''_t
~~ von
UaCl im Reaktions-
genisch, g 0 20 40 60
LTD-Aktivität r
k./Hol-Gek. χ 10b 2,4 60 49 82
109826/1610
BAD ORIGINAL
Zum weiteren Beleg der Erhöhung der katalytischem.
Aktivität auf Grund der Verringerung des Kieselsäure-Einschlusses wurden drei ZSli-4~Proben hergestellt, die
sich insofern unterschieden, dass bei einer Probe kein Salzzusatz zu dem Gelgemisch erfolgte und bei den anderen
beiden Proben ein Ha^S(V -Zusatz zu dem Gelgemisch erfolgte,
wobei sich lediglich die Henge des zugesetzten ITapSO^ unterschied. Der allgemeine Ansatz und das Herstellungsverfahren
warenfolgende: Eine Silikatlösung wurde aus 1930 g Hatriumsilikat der Q-Qualität, 374- g
einer' wässrigen ITaOH-Lösung mit 50 Gew.%, 103 g einer
wässrigen Tetramethylainmoniumchloridlösung mit 50 Gew.%
und 952 g Wasser hergestellt. Zu dieser Lösung wurde eine saure Alaunlösung zugesetzt, die 326 g AIp(SO.).,'
14 HpO und 575 S Wasser enthielt und dabei gerührt. In
dieser Stufe wurde ITapSO. zu zwei der drei Präparate
zugegeben. Die Gelgemische wurden dann in Polypropylen-Behälter gebracht und in einem Dampfkasten zur Kristellisation
bei 82 bis 93° C gegeben. Nachdem die Kristallisation zu ZSM-4- praktisch beendet war, wurden die Proben
aus dem Dampfkasten entnommen, frei von Überschuss an Alkali und löslichen Silikaten gewaschen. Die Proben erhielten
dann sechs Icnenaustauschbehandlungen während 1 Stunde bei 82 bis 93° C unter Anwendung von 500 g
einer IHLCI-Lösung mit 5 Gew. 5» auf 50 g der getrockneten
Probe. Die Proben wurden dann chloridfrei gewaschen, bei 120° C getrocknet und während 1 Stunde bei 538° C in
einer Atmosphäre mit 5 °/° Sauerstoff, die mit Wasserdampf
gesättigt war, calciniert.
Diese drei Proben von ZSH-4 wurden unter Zusatz von
0, 200 und 300 g Na2SO4 zu dem Gelgemisch vor der Kri-
109826/1610
stallisation hergestellt. Die auf diese Veise hergestellten
Katalysatoren wurden hinsichtlich der katalytischen Aktivität unter Anwendung des Toluol-Disproportionierversuch.es
"bei niedriger Temperatur (LTD) bewertet. Die in der folgenden Tabelle aufgeführten katalytischen
Aktivitäten zeigen klar die verbesserte Aktivität, die durch die Verringerung des Kieselsäureeinschlusses
erhalten wurde.
' HZSM4
HZSM-4 | 200 | 5 | 300 | |
Ua2SO2. im Reak | ||||
tionsgemisch, g | 0 | 50,6 | 50,4 | |
LTD-Aktivität, g | ||||
50,2 | ||||
Beispiel ; | ||||
Zum weiteren Beleg der Verbesserung der katalytisch
en Aktivität, die sich aus einer Verringerung des Kieselsäure-Einschlusses bei kristallinen Aluminosilikaten
ergibt, wurden zwei Proben Ζ3ΓΙ-5, eines stark
kieselsäurehaltigen, kristallinen Aluminosilikats mit einem Verhältnis SiOp/Al^O-, y 50, hergestellt» Das
Material ZSM-5 ist in der belgischen Patentschrift 7Ί3
beschrieben. Bei einer Probe war ein ITaCl-Zusatz in
dem Eeaktionsgemisch der Zeolith-Hcrstellung enthalten,
während bei dem anderen Präparat dies nicht der l?all war.
Im übrigen waren die Verfahren identisch.
Ansatz und Herstellung dieser Proben erfolgte auf folgende Weise: Eine Silikatlösung wurde hergestellt, die
44,7 kg Hatriumsilikat der Q1-Qualität, 5,6 kg Tetra-
109826/1610 BADORK31NAu
propylammoniumbromid und 84 kg Wasser enthielt. Hierzu
wurde eine Natriumaluininatlosung ait einem Gehalt von
0,56 kg ITatriumaluEiinat (41,8 % Al3O7, 33,5 % Na3O)
und 14 kg H2O zugegeben. Zu diesem Gemisch wurde eine
Schwefelsäurelösung mit einem Gehalt von 4,47 kg H2SO^
(97 %) und ">4,0 kg Wasser zugesetzt. Bei der Probe mit
Salzzusatz wurde eine Lösung von 16,7 kg NaCl in 20 kg Wasser bei dieser Herstellungsstufe zugesetzt. Nach
gründlichem Vermischen wurde das Gemisch auf 93 bis 100° G erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten, bis
die Kristallisation des ZSH-5 praktisch beendet war. Die kristallinen Aluminosilikat-Proben wurden dannvon
der Mutterlauge abgetrennt und von dem tiberschuss an
Alkali und löslichen Silikaten freigewaschen. Die kristallinen Aluminosilikate wurden dann getrocknet und
10 Stunden bei 538° C in Luft calciniert. Nach der CaI-cinierung wurden die Zeolith-Proben einem Ionenaustausch
unterzogen, wobei 4 Kontaktierungen bei Raumtemperatur mit einer NH^Cl-Lösung von 5 Gew./ö unter Anwendung von
20 kg Lösung je kg Zeolith erfolgten. Die kristallinen Aluminosilikate wurden frei von Chlorid gewaschen, getrocknet
und dann erneut während 10 Stunden bei 538° C
in Luft calciniert.
Beide ZSH-5-Proben wurden dann auf katalytische
Aktivität unter Anwendung der n-Hexan-Crackung gemäss
dem 'V-Tect bewertet. Der "u"-Test ist von P. B. V/eisz
und J. Ii. Miale in "Journal c f Catalysis", Band 4, ITr. 4,
August 1965, Seiten 527 bis 529, beschrieben. Die in
der folgenden Tabelle aufgeführten Ergebnisse dieser Bewertung
zeigen erneut die verbesserte katalytische Aktivität, die sich ergibt, wenn der KieselstlureeinschluEo
durch die Einverleibung eines Lalzzucstscc in das P.eaktioncgemiech
bei der Zeolith-Herstellung verringert v:ird.
109826/1610
Einfluss des Salzens auf die katalytische Aktivität bei
HZSH-5
NaCl im Eeaktions-
gemisch O 16,7 kg
n-Hexan-a bei 427° C 480 620
Um zu zeigen, dass die Erhöhung der katalytisehen
Aktivität auf Grund der Verringerung des Kieselsäureeinschlusses am wirksamsten ist, wenn kristalline AIuminosilikate
mit grösseren Verhältnissen SiOo/AlpO^ als
6 verwendet werden, wurden zwei Proben von Faujasit nach dem gleichen Verfahren hergestellt, wobei lediglich
NaCl zu dem Eeaktionsgemisch bei der einen Probe, zugegeben
wurde.
Das Grundverfahren der Herstellung bestand darin, dass 30 g Georgia-Kaolin, der während 6 Stunden bei 927°C
calciniert worden xvar, mit 150 g Georgia-Kaolin, der
6 Stunden bei 816° C calciniert worden war, vermischt wurden. Dieses trockene Gemisch wurde langsam zu einer
Lösung mit 75 g HaOH (98,2 % NaOH), *61 g Natriumsilikat
der Q-Qualität und 69 g einer Tetramethylammoniumchloridlösung
mit 50 Gew.$> in Wasser zugesetzt, wobei in einem
Waring-Mischer gerührt wurde. Nach beendeter Tonzugabe
wurde das rüschen v/eitere pO Sekunden fortgesetzt. Das
Gemisch wurde in einen Polyprcpyleiibehälter gegeben und
in einen Dampfkaeten von 100° C zur Kristallisation gebracht.
Nach 115 Stunden wurde die 1-robe abgenommen, ein Teil frei von der Mutterlauge gewaschen und getrocknet.
Die Köntgenbeugungcanalyse des getrockneten Produktes
belegte, dass das Produkt aus synthetischem -PauJaeit bestand.
109826/1610 BADOR1GiNAL
Eine identische Herstellung erfolgte, wobei lediglich 60 g FaCl zu den Reaktionsgemisch bei der Zeolith-Hersteilung
zugesetzt vmrden. Auch das kristallisierte Produkt dieser Herstellung wurde als i'aujasit identifiziert.
Beide Proben wurden von "überschuss an Alkali und
löslichen Silikaten freigewaschen und bei 120° C getrocknet. Mit den getrockneten Proben erfolgten dann
vier Ionenaustauschbehandlungen während jeweils 1 Stunde mit seltenen Erdmetallen bei 82 bis 93° C unter Anwendung
von 400 g einer Sftagen RECl5-OH2O-Losung auf 100 g des
getrockneten Zeoliths. Die Proben wurden dann chloridfrei gewaschen, bei 120° C getrocknet und 3 Stunden bei
538° C in trockener Luft calciniert.
Beide Katalysatoren wurden dann hinsichtlich der katalytischen Aktivität unter Anwendung des n-Hexan-aTests
bewertet. Die Ergebnisse dieses Versuches zusammen mit einem Vergleich der katalytischen Aktivitäten von
kristallinen Aluminosilikaten mit höheren Verhältnissen SiOp/Al^O-, mit und ohne Salzzugabe zu dem Reaktionsgemisch
bei der Zeolith-Herstellung sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass
die Verringerung des Kieselsäure-Einschlusses weit wirksamer zur Erhöhung der katalytischen Aktivität bei den
Zeolithen mit höherem SiO0ZAlnO,-Verhältnis (
>6) ist als bei Zeolithen mit niedrigerem SiO,/Al0O;,-Verhältnis,
wie IPaujasit, ist.
109826/1610
Einfluss des Salzens auf Zeolithe mit verschiedenem SiCu/
A1OC> -Verhältnis
Kristalline SiOVAl0O-, Salzen Katalytisch^ Aktivität
Alumino- ·* cc bei U2B k.
silikate ■ ^0G I/Mol-Sek. χ
106
ZSM-4 6,7 nein 2,4
.la 82
ZSM-5 . >50 nein 480
ja 620
Paujasit 4,5 bis 5,0 nein 200
,ia 100
Der geringe Unterschied des "α"-Wertes bei Faujasit
dürfte auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass das mit
Salz behandelte Präparat einen geringfügig höheren Natriumgehalt nach dem Austausch mit seltenen. Erdmetallen
hatte, der eine Erniedrigung der katalytischen Aktivität ergibt.
Zum Beleg der Verbesserung der katalytischen Aktivität,
die erhalten wird, wenn die eingeschlossene Kieselsäure durch Kontaktierung des kristallinen Zeoliths
nach seiner Abtrennung aus der Mutterlauge mit wässriger Natriumhydroxidlösung erhalten wird, wurden zwei ZSh-4-Proben
nach identischen Verfahren hergestellt.
180 g Georgia-Kaolin, der 6 Stunden bei 927° C cälciniert worden war, wurden zu einer Lösung aus 361 g
Natriumsilikat der Q-Qualität, 60 g NaGH (98,2 % NaOH)
und 69 g einer Tetramethylammoniumchloridlösung mit
50 Gew.% in Wasser zugesetzt. Nach gründlichem Vermischen
109826/1810 bad original
auf einem Varing-Mischer wurde das Genisch in einen
Polypropylen-Behälter gegeben und in einen Danpfkasten
von 100° G zur Kristallisation gebracht. ITach 42 Stunden wurde das Material aus den Danpfkasten abgenommen und
ein Teil von dem überschuss an Alkali freigewaschen und getrocknet.
Eine der Proben erhielt die folgende zusätzliche Behandlung:
59 g der gewaschenen Probe wurden fünfmal während
jeweils 1 Stunde bei Raumtemperatur unter Anwendung von
1 Liter einer In-KaOH bei jeden Kontakt unterzogen. Das Material wurde dann HaOH-freigewaschen und bei 120° C
getrocknet.
Beide getrocknete Proben wurden dann sechsmal während jeweils 1 Stunde einen Ionenaustausch bei 82 bis 95° C
unter Anwendung von 500 g einer IHLGl-Lösung mit 10 Gew./o
auf 50 g der festen Probe unterzogen. Die Probe wurde chloridfrei gewaschen, bei 120° C getrocknet, pelletisiert
und während 1 Stunde bei 538° C in einer Atmosphäre
mit 5 Vo Sauerstoff, die mit Wasserdampf gesättigt war,
calciniert.
Beide Proben wurden dann hinsichtlich der katalytisehen
Aktivität unter Anwendung des Toluol-Disproportionierungstestes
bei niedriger Temperatür (LTD) bewertet. Die Aktivität der ohne Ilatriuahydroxid-Behandlung
hergestellten Probe betrug 2,4 χ 10" 1/Iiol-Sek., während
die Probe, die die Behandlung mit llatriunhydroxid erhalten
hatte, einen Vert von 5,1 χ ΊΟ ^ l/Hol-Gek. zeigten,
also eine Grössenordnung höher. Diec zeigt klar
den Fortschritt hinsichtlich der katalytischer* Aktivität bei Verringerung der eingeschlossenen Kieselsäure bei
HZLI1-4
109826/1610 «d «*»*■
Um die tatsächlichen Verbesserungen bei der Filtration
und Wäsche des mit ZSM-4- "bezeichneten Zeoliths
zu zeigen, wurden zwei ZSM-4-Proben hergestellt, wobei ein Ansatz 7*5 Gew.%, bezogen auf das Reaktionsgemisch,
an zugesetztem Natriumchlorid in dem Reaktionsgel vor der Kristallisation enthielt. Eine Filterblattuntersuchung
wurde mit der synthetisierten Form des Natrium-ZSM-4-durchgeführt,
das als Aufschlämmung in der Mutterlauge vorlag. Die Aufschlämmungskonzentrationen variierten
zwischen 8,J und 8,6 Gew.% nach der Einregelung mit Wasser. Ausrüstung und Verfahren zur Durchführung des
Filterblattversuches entsprachen "Chemical Engineer's Handbook", 4. Auflage, Perry, Chilton und Kirkpatrick,
Seiten 19 bis 59· Ein Filterblatt mit einer Fläche von 0,0095 ni (0,1 square foot) wurde verwendet. Das Filterblatt
bestand aus einem Nylontuch. Bei sämtlichen nachfolgenden Versuchen wurde ein Vakuum von 45 cm ( 18
inches) angelegt und 40 Sekunden Untertauchen der Kuchenabscheidung
und 80 Sekunden für die Entwässerung an der Atmosphäre angewandt. Das Gewicht des Filtrats und der
Feststoffe .sind in Tabelle I angegeben. Die grÖsseren Werte bei den Versuchen, bei denen Natriumchlorid im
Reaktionsgemisch angewandt wurde, belegen, dass eine grössere ilenge Aufschlämmung filtriert worden \irar. Dies ist
auf die bessere Filtrierbarkeit des Materials auf Grund
des Ausflockungseffektes des Salzes auf das dispergierte,
kristalline Alurninosilikat zurückzuführen. Die Filter-
■ψ
'medien, d. h. Nylontuch und abgeschiedener ZSH-4-Zeolith
sind wesentlich poröser als bei den Proben, wo kein Salzzusatz während der Kristallisation und Ausbildung des
Zeoliths erfolgte. Die nachfolgenden V/erte belegen, dass
109826/1610
die Aufschlämmungen, die Natriumchlorid enthalten, eine
weit höhere Filtrationsgeschwindigkeit, insbesondere bei höheren Temperaturen von -etwa 71° C besitzen. Zusätzlich
ist darauf hinzuweisen, dass die physikalischen Eigenschaften der gesammelten Filterkuchen ebenfalls grosse
Unterschiedlichkeiten zeigten. Diejenigen Präparate, bei denen kein ITatriumchlorid-Zusatz erfolgte, ergaben einen
Filterkuchen,· der, wie üblich, thixotrop war, d. h. "ctre*
waren allgemein in einer dichten Phase. Bei den Präparaten unter Anwendung von Natriumchlorid wurde eine feste,
jedoch poröse Hasse erhalten, die leicht bei den nachfolgenden Arbeitsgängen zu handhaben war. Der wesentlich
niedrigere Vassergehalt des IPilterkuchens, der sich bei
den Präparaten unter Anwendung des Salz-Verfahrens gemäss der Erfindung ergab, ist ebenfalls vorteilhaft.
109826/1610
80 | •■2. | 80 | ,6 |
292 | ,1 | . 666 | ,9 |
67 | ,1 | 135 | ,7 |
37 | 80 | ||
NaCl - 7,5 Gew.%
Temperatur Raum- 67 Raum- 67
0C C0F) tempe- (152) tempe- (152)
ratur ratur
Filtrations-
zeit in der
Aufschlämmung 40 40 ,40 40
(Sek.)
Trocken (Sek.) 80 . 80
Eiltrat (1) 141,6 235,5
Eiltrat (1) 141,6 235,5
Nasser Kuchen 64,2 99,2
(D (s)
Feststoff im 30,5 48,9
Kuchen (g)
Kuchen (g)
Stärke des Ku- 3,2 4,7 4,7 11,1 chens (mm) (1/8") (3/16") (3/16") (7/16")
Feststoffge- 47,5 4-9,3 ■ -55,4 59,5
halt des
Kuchens, G-ew.%
Kuchens, G-ew.%
Zustand t Thixotroper Kuchen hart und porös
(1) Durchschnittswert von drei Bestimmungen.
Der Disproportionierversuch mit flüssigem Toluol
(LTD), wie er hier verwendet wird, wurde unter Anwendung
einer Hikroreaktors (weniger als 20 cm^ Katalysator)
und Katalysatorteilchen der vollen Grosse entwickelt, die
10 9 8 26/1 $10: · BAD ORIGINAL
kinetisch konstante Werte ergeben. Der Bereich der Katalysator-Volumen
und der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiten lagen oberhalb des Bereiches, wo axiale Diffusionseffekte
signifikant werden können und unterhalb des Bereiches, wo durch Vorbeigehen, kurzer Kreislauf
oder übermässige Rückmischung fehlerhafte Ergebnisse erhalten werden können.
Die scheinbare Aktivierungsenergie für die Disproportionierung
von Toluol in der flüssigen Phase beträgt 24- kcal/g Mol. Die Alterungsgeschwindigkeit, d. h. das
Ausmass des Abfalls der Reaktionsgeschwindigkeit der
zweiten Ordnung im Hinblick auf den Zeitraum auf dem Strom, erwies sich als Abfall der ersten Ordnung mit
zwei unterschiedlichen Alterimgsgeschwindigkeiten innerhalb eines 24—Stunden-Raumes.
Versuchsverfahren
Die Versuchsbewertungen erfolgten unter Anwendung
eines Mikroreaktors (15 c^ Maximalvolumen ) und mit
Toluol vom Analysengrad (percoliert durch Aluminiumoxid). Das Verfahren bestand darin, dass das gesamte Reaktionssystem mit Flüssigkeit bei Raumtemperatur gefüllt wurde,
dann die Temperatur auf die Betriebstemperatur in 40 Minuten
oder weniger erhöht wurde. Nachdem das Katalysatorbett die Reaktionstemperatur erreichte, wird dieser Wert
als Null-Zeit genommen. Das Produkt wurde kontinuierlich im Verlauf des Versuches gesammelt, jedoch lediglich das
Produkt, das während der abschliessenden 5 Minuten des
angegebenen Zeitraumes gesammelt wurde, wurde zur Produktanalyse verwendet. Das heisst, die für eine Probe
nach 1 Stunde auf dem Strom angegebene ProduktanaIyse
gibt den Wert für die innerhalb des Zeitraumes von 55 friß 60 Minuten abgenommene Probe an.
109826/1610
Die Produktanalyse erfolgte mittels eines Gasphasen-Chromatogranms
unter Anwendung des F&M-Modells 5754-mit
einem Temperaturprogramm von 80 bis 125°" C bei 4-° C/Min. und unter Anwendung von Helium als Trägergas
bei 50 cmvMn. Eine chromatographische Kolonne von
8 m wurde verwendet, die mit 4 % Diisodecaphthalat, 4- % Bentone 34, getragen auf Chromosorb V HTtDS mit
einer Feinheit entsprechend einer Maschenzahl/cm von
576 bis 1225 ^beschickt wai%.
Ergebnisse und Diskussion
Das zur Umsetzung verwendete, kinetische Modell war folgendes
-1
CH.
GH-
das eine Reaktion der zweiten Ordnung in Toluol darstellt, wobei angenommen wird, dass sämtliche drei Xylole sich
als einzige Art verhalten. Die integrierte Geschwindigkeitsgleichung wird leicht erhalten oder lässt sich aus
einigen Bezugstexten finden. Unter Anwendung der gleichen Gleichgewichtswerte für Beakti011steilnehmer und
Produkte wird die folgende Gleichung für die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante
k^. erhalten:
109826/161 0
BAD ORIGINAL
1 (0,073 m 0,16 (^§§Ξ§)
t die Verweilzeit in Sekunden und X die Toluolwandlung in Gew.%
angibt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist "besonders zur Herstellung von Koinpositionskatalysatoren, die
Aluminiumoxid enthalten, und neuen Zeolithen, die als ZSM-4 "bezeichnet werden, geeignet. Die ZSH-4-Massen lassen
sich als Molverhältnisse der Oxide in folgender Weise wiedergeben:
0,9 + 0,2 M2O : W2O3 : 6-20 1O2 : zH20 ,
η
worin M ein Kation, η die Wertigkeit des Kations, W Aluminium oder Gallium, Y Silicium oder Germanium und
ζ einen Wert von 0 bis 20 bedeuten. In der synthetisierten Aluminosilikatform hat der Zeolith eine Formel, als
Molverhältnisse der Oxide, der folgenden Art:
0,9 ±0,2 M2O : Al2O5 : 6-20 SiO2 : zHgO ,
η
worin Il ein Gemisch aus letramethylammoniumkationen und
Alkalikationen, insbesondere Natrium, bedeutet. Die ursprünglichen Kationen können so vorliegen, dass der Betrag
an Tetramethylammoniunkationen zwischen 1 und 50 %
der Gesamtmenge der ursprünglichen Kationen ist. Somit lassen sich die Zeolithe durch die folgende I'orsiel als
Molverhältnisse der Oxide wiedergeben:
109 8 2 6/1610 · BAD ORIGINAL
0,9 t 0,2 ZxR2O + (i-2c)M2Q7 : V5O5 : 6-20 YO2 : 0-20
worin V und Ί die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen,
R das Tetramethylammoniumkation, H ein Alkalikation'und
χ einen Wert zwischen 0,01 und 0,50.
Die Mitglieder der Familie des ZSM-4-Zeolithe besitzen
eine ausgeprägte kristalline Struktur, deren Rontgenbeugungsmuster die folgenden Werte besitzt:
+ | 0,2 | I-A | |
+ | 0,1 | Relative Intensität | |
Tabelle | + | 0,1 | VS |
Interplanarer Abstand d(A) | + | 0,07 | mw |
9,1 | + | 0,05 | m |
7,94 | + | 0,05 | S |
6,90 | + | 0,05 | mw |
5,97 | + | 0,05 | raw |
5,50 | + | 0,05 | mw |
5,-27 | + | 0,05 | W |
4,71 | + | 0,05 | W |
4,39 | + | 0,05~ | S |
3,96 | 0,05 | m | |
3,80 | + | 0,05 | m |
3,71 | + | 0,05 | S |
3,63 | + | 0,05 | m |
3,52 | + | 0,05 | S |
3,44 | + | 0,05 | m · |
3,16 | + | o,C5 | m |
3,09 | m | ||
3,04 | S | ||
2,98 | |||
2,92 |
Diese Werte wurden nach Standard-Verfahren erhalten.
Die Bestrahlung erfolgte mit dem K-a-Doublett von Kupfer
und ein Geiger-Zählspektrometer mit einer Streifenkarte
und i'ederaufzeichnung wurde verwendet. Die Spitzenhöheii
I und die Stellungen bei einer i'unktion von 2x0, worin
0 den Bragg-Winkel darstellt, wurden aus der Spektro-
10 9 8 2 6/1610 bad original
meterkarte abgelesen. Hieraus wurden die relativen Intensitäten 100 I/I , worin I die Intensität der stärksten
Linie oder des Gipfels ist, und d (obs.), der interplanare Abstand in S, entsprechend den aufgezeichneten
Linien, berechnet. In Tabelle I-A sind die relativen Intensitäten mit s = stark, m *= mittel, ms =
mittelstark, mw « mittel-weich und vs = sehr stark angegeben.
Die Zeolithe ZSM-4 können in geeigneter Weise durch
Herstellung einer Lösung hergestellt werden, die ^0'
Natriumoxid, ein Oxid des Aluminiums oder Galliums, ein Oxid des Siliciums oder Germaniums und Wasser enthält
und eine Zusammensetzung als Molverhältnisse der Oxide
innerhalb der folgenden Bereiche besitzt:
Breit Bevorzugt
Na20/(R20 + Na2O) 0,51 bis 1 0,75 bis 0,99
O + Na2O)AO2 0,05 bis 0,90 0,15 Ms 0,75
Y02/W203 3-bis 60 6 bis 30
H2OZ(E2O + Na2O) 15 bis 600 20 bis 150
worin E das Tetramethylammoniumkation, W Aluminium oder Gallium und Y Silicium oder Germanium bedeuten, worauf
das Gemisch gehalten wird, bis die Kristalle des Zeoliths
gebildet sind. Anschliessend werden die Kristalle aus der Flüssigkeit abgetrennt und gewonnen. SSM-4- wird
vorzugsweise als Aluminosilikat gebildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch besonders geeignet zur Herstellung von Kompositionskatalysatoren,
die Aluminiumoxid erhalten, und von relativ neuen Zeo-
109826/1610 BAD ORIGINAL
Iithen, die als ZSM-5 bezeichnet werden. Die ZSM-5-Massen
lassen sich als Molverhältnisse der Oxide in folgender V/ei se wiedergeben:
0,9 + 0,2 Mp0 : M0O7, : 6-100 T0p : zHpO ,
— ι CL
CL O CL
CL
worin M ein Kation, η die Wertigkeit des Kations, V
Aluminium oder Gallium, Y Silicium oder Germanium und ζ eine Zahl von 0 bis 40 bedeuten. In der bevorzugten
synthetisierten Form hat der Zeolith als: Mo!verhältnisse
der Oxide die. folgende Formel:
0,9 + 0,2 H2O : Al2O3 : 6-100 SiO
wo-rin M ein -Gemisch von Alkalikationen, insbesondere Natrium,
und G}etraalkylaiiimoniumkationen darstellt, deren
Alkylgruppen bevorzugt 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten.,
Die Mitglieder der Familie der ZSM-5-Zeolithen besitzen
eine ausgeprägte unterscheidende kristalline Struktur, deren Rontgenbeugungsmuster die folgenden signifikanten
Linien zeigt:
109826/1610
+ 0,3 | "^" 2062571 | |
+ 0,3 | Tabelle III | |
+ 0,2 | d(A) Relative Intensität | |
ϊ 0,2 | S | |
Interplanarer Abstand | ; ο,2 | S |
11,1 | + 0,2 | W |
10,0 | +ϊ 0,2 | W |
7,4 | + 0,1 | W |
7,1 | + 0,1 | W |
6,3 | + 0,1 | W |
6,04 | + 0,1 | W |
5,97 | + 0,1 | W |
5,69 | + 0,1 | W |
5,56 | + 0,1 | W |
5,01 | + 0,05 | W |
4.60 | + 0,05 | W |
4,35 | + 0,05 | VS |
4,25 | + 0,05 | S |
3,85 | + 0,05 | S |
3,75 | + 0,05 | m |
3,71 | W | |
3,64 | W | |
3,04 | w | |
2,99 | ||
2,94 |
Diese Werte wurden nach Standard-Verfahren erhalten.
Die Bestrahlung erfolgte mit dem K-a-.Dublett vom Kupfer
und ein Szintillations-Zählspektrometer mit einer Streifenkarte und Pederaufzeichnung wurde verwendet. Die
Spitzenhöhen I und die Stellungen als Funktion von 2x0, worin Q den Bragg-Winkel darstellt, wurden auf
der Spektrometerkarte abgelegen. Hieraus wurden die
relativen Intensitäten, 100 I/I , worin I0 die Intensität
der stärksten Linie oder"Gipfels ist, und d (obs.), der interplanare Abstand in S, entsprechend den aufgezeichneten
Linien, berechnet. In Tabelle III sind die relativen Intensitäten mit ε = stark, m. = mittel, ms =
mittelstark, iaw = mittelweich und vs = sehr stark angegeben.
Der Zeolith ZSH-5 kann in günstiger Weise hergestellt
werden, indem eine Lösung bereitet wird, die TetrapropylammoniuahydroxLd, Natriumoxid, ein üvdd von
10 9 8 2 6/1610
Aluminium oder Gallium, ein Oxid von Silicium oder Germanium
und Wasser enthält und eine Zusammensetzung innerhalb
der folgenden Bereiche hat:
Breit Bevorzugt Besonders
bevorzugt
OH"AO2 0,07 - 10,0 0,1 - 0,8 0,2 - 0,75
R4M+(E^+ITa+) 0,2 - 0,95 0,3 - 0,9 0,4 - 0,9
H20/0H" 10 - 3OO IO-3OO 10 - 3OO
2O7 5 - 100 ,10-60 10 - 40
worin E die Propylgruppe, V Aluminium oder Gallium und Y Silicium oder Germanium bedeuten, worauf das Gemisch
gehalten wird, bis die Kristalle des Zeolithe gebildet sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein überschuss von
Tetrapropylamrioniurahydroxid verwendet werden kann, der
den Wert von OH7YlOp oberhalb der vorstehend angegebenen
Bereiche erhöhen kann. Der 'überschuss an Hydro::id nimmt
natürlich an der Umsetzung nicht teil. Anschliessend werden die Kristalle von der Flüssigkeit abgetrennt und gewonnen.
Die typische Eeaktionsbedingungen bestehen in einem Erhitzen des vorstehenden Eeaktionsge:.iisches auf
eine Temperatur von etwa -,00 bis ''.75° G \;Direr_d eines
Zeitraums von etwa 6 Stunden bis zu 60 Tagen. Ein stärker
bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen etwa 150 und 1750 C, wobei der Zeitraum bei einer Temperatur
in diesem Bereich innerhalb von etwa 12 Stunden bis 8 Tagen liegt.
10 9 8 2 6/1610 BAD
Claims (16)
- Pat ent ansprücheVerfahren zur Verhinderung oder Senkung der Porenbelegung durch Kieselsäure in synthetischen, kristallinen Aluminosilikat-Zeolithen mit einem Verhältnis Siü2/Al2C, grosser als 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline Aluiainosilikat oder ein Vorläufer desselben mit einer Lösung eines Alkali- oder Ammoniumcalzes bei einem pH-Wert von mindestens 7 kontaktiert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Normalität der Salzlösung von weniger als 1 'angewandt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorläufer ein Reaktionsgemisch, welches die Bestandteile, die den Zeolith bilden, enthalt, verwendet wird.
- 4·. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische, kristalline Aluminosilikat in der Xristallisations-Hutterlauge verwendet wird.
- 5· Verfahren nach Anspruch 1 bis A-, dadurch gekennzeichnet;, dass als Salz ein Natriumsalz verwendet wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass als Salz Natriumchlorid verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass als Salz Natriumsulfat verwendet wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass als Eeaktionsgerriisch ein Vorläufer von Zeolith ZSH-A- verwendet wird, das die folgenden Substanzen, angegeben als Oxide in den No!verhältnissen, enthält:109826/1610 bad originalUa20/(R20 + Ka2O 0,31 bis <1+ ITa2O)ZlO2 0,05 bis. 0,902O3 3 bis 6022O + Ia 0) 15 bis 600worin E das Tetramethylammoniumkation, W Aluminium oder Gallium oder Y Silicium oder Germanium bedeuten.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass folgende Verhältnisse angewandt werden:22O + Ka2O) 0,75 bis 0,9?(R2O + Ka2O)ZYO2 0,15 bis 0,756 bis 30 22 + Ka2O) 20 bis 15O
- 10. Verfahren nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, dass als E eak ti ons geraisch ein Vorläufer für Z eolith ZSM-5 verwendet wird, das die folgenden Bestandteile in den folgenden Holverhältnissen enthält:OHVYO2 0,07 bis 10,0E4K+Z(S4K++Ka+) 0,2 bis 0,95Z" 10 bis 3007 5 bis 100worin H die Propylgruppe, w Aluminium oder Gallium und Y Silicium oder Germanium bedeuten.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass folgende nolverhältnisse angewandt werden:109826/1610 BAD original0H~/Y02 " 0,1 bis 0,8R4N+/(R4If+Ha+) 0,3 bis 0,9H20/0H" 10 bis 300YO0ZW0Ox 10 bis 60
- 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und 4 bis 7* dadurch gekennzeichnet, dass ein kristalliner Zeolith verwendet wird, der eine Zusammensetzung, angegeben als Holverhältnisse der Oxide, entsprechend der folgenden Formel hat:0,9 + 0,2 M2O : W2O-, : 6-20 YO2 : ζ H5O , ηworin ΓΙ ein Kation, η die Wertigkeit des Kations, W Aluminium oder Gallium, Y Silicium oder Germanium und ζ eine Zahl von 0 bis 20 bedeuten, wobei der Zeolith die Röntgenbeugung gemäss Tabelle I-A besitzt.
- 13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass ein kristalliner Zeolith mit der folgenden Zusammensetzung, angegeben als Holverhältnisse der Oxide, verwendet wird:0,9 + 0,2 M2O : W3O75 : 6-100 YO2 : ζ H2O ,ΐϊworin ΓΙ mindestens ein Kation, η die Wertigkeit des Kations, W Aluminium cder Gallium, Y Silicium oder Gsrmanium und ζ eine Zahl von 0 bis 40 bedeuten, wobei der Zeolith die Röntgenbeugung gemäss Tabelle II besitzt.
- 14. Verfahren zur Absenkung der Ki es el sä ure eir,.-schlüsse in einem synthetischen Zeolith mit einem Verhältnis oiOVAloO- von mindestens 6, dadurch gekört-10 9 8 2 6/1610 BAt> ORIGINALzeichnet, dass der Zeolith mit einer wässrigen Lösung einer Natriuraverbindung, die einen pH-Wert von mindestens 7 besitzt, kontaktiert wird.
- 15· Verfahren nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkalinität der Lösung einen Wert
von 1-normal nicht übersteigt. - 16. Verfahren nach Anspruch. 14 oder 15 ? dadurch gekennzeichnet, dass als Natriumverbindung Natriumhydroxid vervendet wird.BAD QRSGiMAL 1098 26/1610
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US88640069A | 1969-12-18 | 1969-12-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2062571A1 true DE2062571A1 (de) | 1971-06-24 |
Family
ID=25388982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702062571 Pending DE2062571A1 (de) | 1969-12-18 | 1970-12-18 | Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosihkaten |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA999286A (de) |
DE (1) | DE2062571A1 (de) |
FR (1) | FR2074006A5 (de) |
GB (1) | GB1337129A (de) |
NL (1) | NL7018221A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0040276B1 (de) * | 1980-05-19 | 1985-03-06 | Mobil Oil Corporation | Verfahren zur Herstellung von Alkalimetall enthaltenden Zeolithen mit niedrigem Säuregehalt |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7993570B2 (en) | 2002-10-07 | 2011-08-09 | James Hardie Technology Limited | Durable medium-density fibre cement composite |
US7998571B2 (en) | 2004-07-09 | 2011-08-16 | James Hardie Technology Limited | Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same |
CA2648966C (en) | 2006-04-12 | 2015-01-06 | James Hardie International Finance B.V. | A surface sealed reinforced building element |
CA2699903C (en) | 2007-10-02 | 2016-09-27 | James Hardie Technology Limited | Cementitious formulations and products |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3306922A (en) * | 1961-03-22 | 1967-02-28 | Union Carbide Corp | Molecular sieve adsorbents |
FR1554554A (de) * | 1963-02-21 | 1969-01-24 | ||
GB1085758A (en) * | 1964-12-13 | 1967-10-04 | Grace W R & Co | Cracking catalysts |
NL150082B (nl) * | 1965-11-24 | 1976-07-15 | Mobil Oil Corp | Werkwijze ter bereiding van een kristallijn aluminosilicaat-zeoliet, alsmede voorwerpen, geheel of grotendeels bestaande uit kristallijne aluminosilicaten verkregen onder toepassing van deze werkwijze. |
GB1161974A (en) * | 1967-04-14 | 1969-08-20 | Mobil Oil Corp | Synthetic Crystalline Aluminosilicate and method of preparing the same |
DE1903204A1 (de) * | 1968-03-19 | 1969-10-09 | Wolfen Filmfab Veb | Verfahren zur Herstellung von synthetischen,kristallinen Zeolithen,insbesondere des Typs A,X und Mordenit |
-
1970
- 1970-12-14 NL NL7018221A patent/NL7018221A/xx unknown
- 1970-12-15 GB GB5949870A patent/GB1337129A/en not_active Expired
- 1970-12-17 CA CA100,898A patent/CA999286A/en not_active Expired
- 1970-12-18 DE DE19702062571 patent/DE2062571A1/de active Pending
- 1970-12-18 FR FR7045786A patent/FR2074006A5/fr not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0040276B1 (de) * | 1980-05-19 | 1985-03-06 | Mobil Oil Corporation | Verfahren zur Herstellung von Alkalimetall enthaltenden Zeolithen mit niedrigem Säuregehalt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2074006A5 (de) | 1971-10-01 |
GB1337129A (en) | 1973-11-14 |
CA999286A (en) | 1976-11-02 |
NL7018221A (de) | 1971-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2643928C2 (de) | ||
DE1100009B (de) | Verfahren zur Herstellung kristalliner zeolithischer Molekularsiebe | |
DE1038017B (de) | Verfahren zur Herstellung kristalliner zeolithischer Molekularsiebe | |
DE2531670A1 (de) | Zeolith und verfahren zu dessen herstellung | |
DE1792783C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Zeolithen | |
DE3803055C2 (de) | Synthetischer Stevensit, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung | |
DE1467045A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von synthetischen,kristallinen,zeolithischen Aluminosilicaten | |
EP0224182B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines kristallinen, quellfähigen Schichtsilikats vom Saponit-Typ | |
DE1038016B (de) | Verfahren zur Herstellung kristalliner zeolithischer Molekularsiebe | |
EP0690821A1 (de) | Verfahren zur herstellung von feinstteiligen zeolithischen alkalimetallaluminiumsilicaten | |
CH493426A (de) | Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Alumino-Silikat-Zeolithen und deren Verwendung | |
DE1667759B2 (de) | Kristalliner, synthetischer zeolith | |
DE2548695A1 (de) | Neue zeolithe und verfahren zur herstellung derselben | |
DE2062571A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von kristallinen Aluminosihkaten | |
DE69304283T2 (de) | Silber enthaltendes tobermorit | |
DE2058871B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Zeoliths | |
DE2062570A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Zeolithen | |
DE2305993A1 (de) | Zeolithe, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
DE1099511B (de) | Verfahren zur Herstellung kristalliner zeolithischer Molekularsiebe | |
DD218078A5 (de) | Mikroporoese kristalline ferrosilikatzusammensetzung | |
DE1293730B (de) | Verfahren zur Herstellung von synthetischem kristallinem Zeolith | |
DE3040918A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines zeoliths a mit sehr feinen kristallinen teilchen | |
DE4306663A1 (de) | Verfahren zur umweltfreundlichen Verwertung von sauren Abwässern | |
DE1667469B2 (de) | Verfahren zur herstellung von kristallinem synthetischem erionit | |
DE1099513B (de) | Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Zeoliths (Zeolith E) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHN | Withdrawal |