JP5797976B2 - Method for synthesizing lithium zeolite - Google Patents
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Description
本発明は、主に、リチウムゼオライトの合成方法に関する。 The present invention mainly relates to a method for synthesizing lithium zeolite.
ゼオライトはアルミノシリケート系の結晶性化合物であり、多種多様である。ゼオライトの工業的な利用方法も多岐に亘り、触媒、調湿材、分子ふるい、吸着材、イオン交換体などの利用方法が挙げられる。ゼオライトの組成や結晶構造が異なれば、用途も異なってくる。 Zeolite is an aluminosilicate-based crystalline compound, and is a wide variety. There are various industrial utilization methods of zeolite, and utilization methods such as a catalyst, a humidity control material, a molecular sieve, an adsorbent, and an ion exchanger can be mentioned. Applications differ if the composition and crystal structure of the zeolite are different.
リチウムゼオライトはコンクリート用混和材として有用なことも知られている(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。 It is also known that lithium zeolite is useful as an admixture for concrete (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3).
一方、中国やベトナムでは、各業界で工業副産物の有効利用も強く求められている。その一例としては、石油精製の触媒残渣の有効利用が挙げられ、その使途の開発に頭を悩ませている。 On the other hand, in China and Vietnam, effective use of industrial by-products is strongly demanded in each industry. One example is the effective use of petroleum refining catalyst residues, and we are struggling to develop its use.
石油精製の触媒残渣は、水分や有機物を含んだSiO2−Al2O3系物質である。石油に由来する有機物を含むため、取り扱いが困難な面や成分上の制限を受けるため、有効利用方法が見出されていない。 The catalyst residue for petroleum refining is a SiO 2 —Al 2 O 3 based material containing moisture and organic matter. Since it contains organic substances derived from petroleum, it is difficult to handle and has restrictions on ingredients, so no effective utilization method has been found.
ところで、ゼオライトはアルミノシリケートの1種であり、SiO2−Al2O3系物質でもある。成分の観点からは、石油精製の触媒残渣と類似している。 By the way, zeolite is a kind of aluminosilicate and is also a SiO 2 —Al 2 O 3 based material. From the component point of view, it is similar to petroleum refining catalyst residues.
そのため、石油精製の触媒残渣を合成ゼオライトの原料として利用できれば、副産物の有効利用の観点から、また、合成ゼオライトのコストダウンの観点から重要と考える。 Therefore, if petroleum refining catalyst residue can be used as a raw material for synthetic zeolite, it is important from the viewpoint of effective utilization of by-products and from the viewpoint of cost reduction of synthetic zeolite.
しかしながら、石油精製の触媒残渣をリチウムゼオライト合成の原料として利用することはできないものであった。 However, petroleum refining catalyst residues cannot be used as raw materials for lithium zeolite synthesis.
我々は、石油精製の触媒残渣の有効利用に鑑み、種々の検討を重ねた結果、特定の温度で熱処理して得られるSiO2-Al2O3系物質を水酸化リチウム水溶液で処理することにより、効率よくリチウムゼオライトを合成できることを知見した。 In view of the effective utilization of petroleum refining catalyst residues, we have conducted various studies, and as a result, by treating SiO 2 —Al 2 O 3 based material obtained by heat treatment at a specific temperature with an aqueous lithium hydroxide solution, It was discovered that lithium zeolite can be synthesized efficiently.
有効利用法が見出されずにいた石油精製の触媒残渣を用いて、効率よくリチウムゼオライトを合成する方法を提供する。 Provided is a method for efficiently synthesizing lithium zeolite by using a petroleum refining catalyst residue for which no effective utilization method has been found.
本発明は、(1)石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理して得られる、SiO 2 成分が40〜55%、Al 2 O 3 成分が40〜55%、R 2 O(Na 2 OとK 2 Oの合計量)が1%以下、強熱減量は1%以下であるSiO2-Al2O3系物質を、水酸化リチウム水溶液で処理することを特徴とするリチウムゼオライトの合成方法、(2)水酸化リチウム水溶液での処理温度が、10℃〜80℃であることを特徴とする該リチウムゼオライトの合成方法、である。 The present invention comprises (1) heat treatment of a petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. or higher and 950 ° C. or lower, and the SiO 2 component is 40 to 55%, the Al 2 O 3 component is 40 to 55%, R 2 O (Na 2 the total amount of O and K 2 O) is less than 1%, loss on ignition of SiO 2 -Al 2 O 3 -based material is 1% or less, and wherein the treatment with aqueous lithium hydroxide A method for synthesizing lithium zeolite, and (2) a method for synthesizing lithium zeolite, wherein the treatment temperature in a lithium hydroxide aqueous solution is 10 ° C. to 80 ° C.
本発明のリチウムゼオライトの製造方法により、石油精製の触媒残渣の有効活用ができるばかりでなく、効率よく、リチウムゼオライトが合成でき、しかも、この方法で得たリチウムゼオライトをセメント混和材として活用することで、セメントコンクリートのひび割れ抑制やアルカリシリカ反応(ASR)抑制に顕著な効果を発揮する、などの効果を奏する。 The lithium zeolite production method of the present invention not only enables effective utilization of petroleum refining catalyst residues, but also enables efficient synthesis of lithium zeolite, and uses the lithium zeolite obtained by this method as a cement admixture. Thus, the present invention has effects such as exhibiting remarkable effects in suppressing cracks in cement concrete and suppressing alkali silica reaction (ASR).
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や%は、特に規定しない限り質量基準で示す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
リチウムゼオライトについて説明する。
リチウムゼオライトの中でも、Si/Al原子比が1であるリチウム型ゼオライトが、アルカリシリカ反応の抑制効果が大きいことから好ましい。Si/Al原子比が1であるリチウムゼオライトとしては、EDI型、ABW型及びLTA型が存在する。
The lithium zeolite will be described.
Among lithium zeolites, a lithium zeolite having a Si / Al atomic ratio of 1 is preferable because it has a large effect of suppressing the alkali silica reaction. Examples of lithium zeolite having an Si / Al atomic ratio of 1 include EDI type, ABW type, and LTA type.
EDI型ゼオライトとは、エジントン沸石(エディングトナイトEdingtonite)と呼ばれる化合物と類似の構造を持つゼオライトを総称するものである。エジントン沸石は、一般に、Ba2Al4Si6O20・8H2Oで示される。リチウム含有EDI型ゼオライトは、上記エジントン沸石のBaがLiに置き換わった化合物に相当する。したがって、一般式Li4Al4Si6O20・nH2Oで示される。式中のnは6〜10である。 The EDI-type zeolite is a general term for zeolites having a structure similar to a compound called Edingtonite. Edintonite is generally represented by Ba 2 Al 4 Si 6 O 20 · 8H 2 O. The lithium-containing EDI-type zeolite corresponds to a compound in which Ba in the above Edintonite is replaced with Li. Therefore, it is represented by the general formula Li 4 Al 4 Si 6 O 20 · nH 2 O. N in the formula is 6-10.
リチウムを含有するABW型ゼオライトは、BarrerとWhiteによってはじめて報告されたことにちなんで名付けられた(Barrer R.M. and White E.A.D.,J.Chem.Soc.,1951,1267)。つまり、BarrerとWhiteによって見いだされたゼオライトのAという意味で、A(BW)と記されることも、しばしばある。ここで、Aの意味について補足する。Aはアルファベットの最初の文字であり、“一番最初”に見いだされたという意味である(辰巳敬:ゼオライトの命名法と構造、触媒、Vol.40、No.3、pp.185−190、1998)。リチウムを含有するABW型ゼオライトは結晶水を15〜25%程度持つ。SiO2含有量とAl2O3含有量はそれぞれ30±5%程度である。 ABW-type zeolites containing lithium were named after being first reported by Barrer and White (Barrer RM and White ED, J. Chem. Soc., 1951, 1267). . That is, it is often written as A (BW) in the meaning of A of zeolite found by Barrer and White. Here, the meaning of A will be supplemented. A is the first letter of the alphabet, meaning “found first” (respect: nomenclature and structure of zeolite, catalyst, Vol. 40, No. 3, pp. 185-190, 1998). ABW-type zeolite containing lithium has about 15 to 25% of crystal water. The SiO 2 content and the Al 2 O 3 content are about 30 ± 5%, respectively.
本発明のリチウムゼオライトには、リチウムゼオライトを加熱処理したものも含まれる。
加熱処理温度は、ゼオライトにより異なる。例えば、EDI型の場合は、200〜700℃であることが好ましい。リチウム含有EDI型ゼオライトを200〜700℃で加熱処理すると、非晶質物質に変化する。すなわち、200℃まではEDI型ゼオライトの結晶構造を保ち、200℃以上になると結晶から非晶質に変化する。そして、700℃までは非晶質の状態にあるが、700℃を超えると結晶化してユークリプタイトへと変化する。
The lithium zeolite of the present invention includes those obtained by heat treating lithium zeolite.
The heat treatment temperature varies depending on the zeolite. For example, in the case of EDI type, it is preferable that it is 200-700 degreeC. When the lithium-containing EDI-type zeolite is heat-treated at 200 to 700 ° C., it changes into an amorphous substance. That is, the crystal structure of the EDI-type zeolite is maintained up to 200 ° C., and the crystal changes from amorphous to 200 ° C. or more. And although it is in an amorphous state up to 700 ° C., when it exceeds 700 ° C., it crystallizes and changes to eucryptite.
ABW型の場合は、300〜650℃が好ましい。リチウムを含有するABW型ゼオライトを300℃〜650℃で加熱処理すると、無水のABW型ゼオライトに変化する。すなわち、300℃まではABW型ゼオライトの結晶構造を保ち、300℃以上になると、全く異なる結晶構造に変化して無水のABW型ゼオライトになる。そして、650℃までは無水のABW型ゼオライトの状態にあるが、650℃を超えるとγ−ユークリプタイトへと変化する。そして、さらに加熱すると、900〜1000℃でβ−ユークリプタイトへと変化する。
加熱処理条件が上記の温度範囲にないと、十分なアルカリ−シリカ反応による膨張抑制効果や塩害抑制効果が得られない場合がある。
In the case of the ABW type, 300 to 650 ° C. is preferable. When the ABW-type zeolite containing lithium is heat-treated at 300 ° C. to 650 ° C., it changes to an anhydrous ABW-type zeolite. That is, the crystal structure of the ABW type zeolite is maintained up to 300 ° C., and when the temperature exceeds 300 ° C., the crystal structure changes to a completely different crystal structure to become an anhydrous ABW type zeolite. And it is in the state of anhydrous ABW type zeolite up to 650 ° C., but when it exceeds 650 ° C., it changes to γ-eucryptite. And when it heats further, it changes to (beta) -eucryptite at 900-1000 degreeC.
If the heat treatment conditions are not within the above temperature range, there may be a case where a sufficient effect of suppressing expansion due to alkali-silica reaction or a salt damage suppressing effect cannot be obtained.
本発明で言う加熱処理とは、特に限定されるものではないが、通常、乾燥や焼成などの処理を行うことを意味する。
その具体的方法としては、例えば、石油精製の触媒残渣を350℃から950℃で加熱処理して得られたものを水酸化リチウム水溶液中で反応させてリチウムゼオライトを生成した後、乾燥操作の段階で、所定の加熱処理を行っても良いし、一度、200℃未満の条件で乾燥した後に、再度、所定の条件で加熱処理を行っても良い。
加熱処理の時間は、特に限定されるものではないが、5分から24時間程度が好ましく、10分から12時間がより好ましい。5分未満ではEDI型ゼオライトが非晶質物質に変化する反応や、ABW型ゼオライトが無水ABWに変化する反応が十分に進行しない場合があり、24時間を超えて熱処理してもエネルギーコストの無駄になる場合がある。
The heat treatment referred to in the present invention is not particularly limited, but usually means a treatment such as drying or baking.
As a specific method, for example, a catalyst obtained by heating a petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. to 950 ° C. is reacted in a lithium hydroxide aqueous solution to form lithium zeolite, followed by a drying operation step. Thus, the predetermined heat treatment may be performed, or after drying once under a condition of less than 200 ° C., the heat treatment may be performed again under the predetermined condition.
The time for the heat treatment is not particularly limited, but is preferably about 5 minutes to 24 hours, and more preferably 10 minutes to 12 hours. If the reaction time is less than 5 minutes, the reaction in which the EDI-type zeolite changes to an amorphous substance or the reaction in which the ABW-type zeolite changes to anhydrous ABW may not proceed sufficiently. It may become.
乾燥装置としては、特に限定されるものではなく、ドラムドライヤー、棚段乾燥機、筒型乾燥機、ロータリーキルン、電気炉などを使用することができる。 The drying device is not particularly limited, and a drum dryer, a shelf dryer, a cylindrical dryer, a rotary kiln, an electric furnace, or the like can be used.
本発明のリチウムゼオライトのリチウム含有量は、特に限定されるものではないが、通常、Li2O換算で5%以上が好ましく、7%以上がより好ましい。リチウム含有量は、Si/Alモル比が1となる理論値から担持できる最大量が13.5%と算出できる。
リチウム含有量が5%未満では、コンクリート混和材として利用する場合、十分なアルカリシリカ反応の抑制効果が得られない場合がある。
The lithium content of the lithium zeolite of the present invention is not particularly limited, but is usually preferably 5% or more and more preferably 7% or more in terms of Li 2 O. The maximum amount of lithium that can be supported can be calculated as 13.5% from the theoretical value at which the Si / Al molar ratio is 1.
When the lithium content is less than 5%, when used as a concrete admixture, a sufficient effect of suppressing the alkali silica reaction may not be obtained.
本発明のリチウムゼオライトのナトリウムやカリウムの含有量は特に限定されるものではないが、通常、Na2OとK2Oの合計量が0.5%以下であることが好ましく、0.3%以下がより好ましい。Na2OとK2Oの合計量が0.5%を超えると、十分なアルカリシリカ反応による膨張の抑制効果が得られない場合がある。 The content of sodium or potassium in the lithium zeolite of the present invention is not particularly limited, but usually the total amount of Na 2 O and K 2 O is preferably 0.5% or less, 0.3% The following is more preferable. When the total amount of Na 2 O and K 2 O exceeds 0.5%, there may be a case where a sufficient effect of suppressing expansion due to the alkali silica reaction cannot be obtained.
本発明のリチウムゼオライトの比表面積は、一義的に決定されるものではなく、特に限定されるものではないが、通常、BET比表面積で2〜200m2/gの範囲にある。 The specific surface area of the lithium zeolite of the present invention is not uniquely determined and is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 200 m 2 / g in terms of BET specific surface area.
本発明でいう石油精製の触媒残渣とは、SiO2成分とAl2O3成分を主成分とし、水分や有機物を含んでいる。この石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理して得られるSiO2-Al2O3系物質がリチウムゼオライトを合成する際の出発物質として有用である。350℃未満であったり、950℃を超える条件での熱処理の場合には、リチウムゼオライトを合成する際の出発物質として有用ではない。 The petroleum refining catalyst residue referred to in the present invention contains a SiO 2 component and an Al 2 O 3 component as main components and contains moisture and organic matter. The SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat-treating this petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. or more and 950 ° C. or less is useful as a starting material when synthesizing lithium zeolite. In the case of heat treatment under conditions of less than 350 ° C. or more than 950 ° C., it is not useful as a starting material when synthesizing lithium zeolite.
石油精製の触媒残渣を350℃以上で加熱処理すると、次第に結晶性が不明瞭になり非晶質化する。そして、950℃以下の温度領域では非晶質状態を保つが、950℃を超えると結晶化し、ムライト(3Al2O3・2SiO2)とシリカに変化し安定化する。 When a petroleum refining catalyst residue is heat-treated at 350 ° C. or higher, the crystallinity gradually becomes unclear and becomes amorphous. In the temperature range of 950 ° C. or lower, the amorphous state is maintained, but when it exceeds 950 ° C., it crystallizes and changes to mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) and silica to be stabilized.
本発明では、石油精製の触媒残渣を熱処理するが、熱処理方法は特に限定されるものではない。その具体例としては、シャフトキルン、ロータリーキルン、壁炉、トンネル炉、電気炉、マッフル炉などを用いる方法が挙げられる。特に、ロータリーキルンでの熱処理が好適である。熱処理温度は350℃以上、950℃以下で行うことが必要である。 In the present invention, although the petroleum refining catalyst residue is heat-treated, the heat treatment method is not particularly limited. Specific examples thereof include a method using a shaft kiln, rotary kiln, wall furnace, tunnel furnace, electric furnace, muffle furnace, and the like. In particular, heat treatment in a rotary kiln is suitable. The heat treatment temperature must be 350 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.
石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理したSiO2-Al2O3系物質を特定の粒度に調製することでリチウムゼオライトを合成する際の出発物質として利用できる。
この場合の粉末度は、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で3,000〜9,000cm2/gが好ましく、4,000〜8,000cm2/gがより好ましく、5,000〜7,000cm2/gが最も好ましい。3,000cm2/g未満ではリチウムゼオライトの生成効率が悪く、9,000cm2/gを超える微粉でもさらなる効果の増進が期待できないばかりか、二次凝集の悪影響が出て、リチウムゼオライトの生成効率が改悪傾向になる場合がある。
It can be used as a starting material when synthesizing lithium zeolite by preparing a SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat-treating a petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. or more and 950 ° C. or less to a specific particle size.
Fineness in this case, the Blaine specific surface area value (hereinafter, referred to as Blaine value) is preferably 3,000~9,000cm 2 / g, the more preferably 4,000~8,000cm 2 / g, 5,000~ Most preferred is 7,000 cm 2 / g. If it is less than 3,000 cm 2 / g, the production efficiency of lithium zeolite is poor, and even if the fine powder exceeds 9,000 cm 2 / g, further enhancement of the effect cannot be expected. May tend to be bad.
石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理したSiO2-Al2O3系物質は、SiO2成分が40〜55%、Al2O3成分が40%〜55%、R2Oが1%以下、強熱減量は1%以下であることが好ましい。 The SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat-treating the catalyst residue of petroleum refining at 350 ° C. or higher and 950 ° C. or lower has a SiO 2 component of 40 to 55%, an Al 2 O 3 component of 40% to 55%, R 2 O is preferably 1% or less, and the ignition loss is preferably 1% or less.
SiO2成分が40%未満や、Al2O3成分が55%を超えるものは存在しない。これは石油精製で用いられる触媒の組成に依存するためである。SiO2成分が55%を超えたり、Al2O3成分が40%未満では、リチウムゼオライトの生成効率が悪くなる場合がある。 There is no SiO 2 component of less than 40% or Al 2 O 3 component of more than 55%. This is because it depends on the composition of the catalyst used in petroleum refining. If the SiO 2 component exceeds 55% or the Al 2 O 3 component is less than 40%, the production efficiency of lithium zeolite may deteriorate.
R2Oとは、Na2OとK2Oの合計量を意味し、次式で算出される。
R2O=Na2O+0.658K2O
本発明では、R2Oが1%以下であることが重要である。R2Oは0.7%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましい。R2Oが1%を超えると、得られたリチウムゼオライトのアルカリシリカ反応抑制効果が十分でない場合がある。
R 2 O means the total amount of Na 2 O and K 2 O, and is calculated by the following formula.
R 2 O = Na 2 O + 0.658K 2 O
In the present invention, it is important that R 2 O is 1% or less. R 2 O is preferably 0.7% or less, and more preferably 0.5% or less. When R 2 O exceeds 1%, the resulting lithium zeolite may not have a sufficient alkaline silica reaction inhibitory effect.
石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理して得られるSiO2-Al2O3系物質の強熱減量は、1%以下であることが好ましく、0.7%以下がより好ましく、0.5%以下が最も好ましい。強熱減量が1%を超えると、リチウムゼオライトの生成反応を阻害し、反応時間が長くなり、効率が悪くなる場合がある。 The loss on ignition of the SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat-treating the petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. or more and 950 ° C. or less is preferably 1% or less, and 0.7% or less. More preferred is 0.5% or less. When the ignition loss exceeds 1%, the lithium zeolite production reaction is inhibited, the reaction time becomes longer, and the efficiency may be deteriorated.
本発明において、石油精製の触媒残渣を熱処理して得られるSiO2-Al2O3系物質を水酸化リチウム水溶液で処理する条件は、特に限定されるものではないが、通常、温度は10℃〜80℃が好ましく、20℃〜70℃がより好ましい。10℃未満では反応時間が長くなり、効率が悪くなる場合があり、80℃を越える高温では、耐圧容器などの特殊な密閉容器が必要となる場合がある。また、反応時間は、30分から24時間が好ましく、1時間〜12時間がより好ましい。30分未満では、反応が十分に進行しない場合があり、24時間を越えてもさらなる効果の増進が期待できない。
水酸化リチウムの濃度は、0.05モル/リットル〜2モル/リットルが好ましく、0.1モル/リットル〜1モル/リットルがより好ましい。0.05モル/リットル未満では、リチウムの担持量が少なくなる場合があり、2モル/リットルを超えても更なる効果の増進が期待できない。
なお、リチウムゼオライトには、Li−LTA型、ABW型、EDI型が存在する。反応温度が高い条件や反応時間が長くなるほど、Li−LTAやABW型が生成しやすい。EDI型は温度が低く、反応時間が短い条件で安定化しやすい。
In the present invention, the conditions for treating the SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat treating the petroleum refining catalyst residue with an aqueous lithium hydroxide solution are not particularly limited, but the temperature is usually 10 ° C. -80 ° C is preferable, and 20 ° C-70 ° C is more preferable. If the temperature is less than 10 ° C, the reaction time may be long and the efficiency may be deteriorated. If the temperature is higher than 80 ° C, a special sealed container such as a pressure-resistant container may be required. The reaction time is preferably 30 minutes to 24 hours, and more preferably 1 hour to 12 hours. If it is less than 30 minutes, the reaction may not proceed sufficiently, and even if it exceeds 24 hours, further enhancement of the effect cannot be expected.
The concentration of lithium hydroxide is preferably 0.05 mol / liter to 2 mol / liter, and more preferably 0.1 mol / liter to 1 mol / liter. If it is less than 0.05 mol / liter, the amount of lithium supported may be small, and if it exceeds 2 mol / liter, further enhancement of the effect cannot be expected.
Lithium zeolite includes Li-LTA type, ABW type and EDI type. The higher the reaction temperature and the longer the reaction time, the easier it is to produce Li-LTA and ABW types. The EDI type is easy to stabilize under conditions where the temperature is low and the reaction time is short.
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the contents are explained in detail, the present invention is not limited to these.
<リチウムゼオライトの合成>
石油精製の触媒残渣を加熱処理したものと、水酸化リチウムを原料として水中で反応させてリチウムゼオライトを合成した。
この際、Li2O/Al2O3モル比を2.0とし、反応温度を60℃または80℃とし、反応時間を12時間とし、攪拌を行いながら反応させた。
得られた合成物を固液分離後、60℃の温水で洗浄し、70℃で乾燥した。
石油精製の触媒残渣を加熱処理したものは10kgを使用し、水酸化リチウムは水に溶解させて使用した。水酸化リチウムの溶液は100kgとした。合成物を粉末X線回折法(XRD)にて同定した結果を表1に示す。
<Synthesis of lithium zeolite>
Lithium zeolite was synthesized by reacting the catalyst residue of petroleum refining with heat and lithium hydroxide as a raw material in water.
At this time, the Li 2 O / Al 2 O 3 molar ratio was 2.0, the reaction temperature was 60 ° C. or 80 ° C., the reaction time was 12 hours, and the reaction was conducted while stirring.
The obtained composite was separated into solid and liquid, washed with warm water at 60 ° C., and dried at 70 ° C.
10 kg of heat-treated petroleum refining catalyst residue was used, and lithium hydroxide was used after being dissolved in water. The lithium hydroxide solution was 100 kg. Table 1 shows the results of identification of the synthesized product by powder X-ray diffraction (XRD).
<使用材料>
(A)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものA:300℃で加熱処理したもの、
SiO2成分%49、Al2O3成分45%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O%0.7%、強熱減量2.5%、その他0.8%。
(B)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものB:350℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O0.7%、強熱減量1.0%、その他0.3%。
(C)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものC:500℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O0.6%、強熱減量0.7%、その他0.7%。
(D)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものD:700℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O0.7%、強熱減量0.6%、その他0.7%。
(E)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものE:900℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O%0.6%、強熱減量0.5%、その他0.9%。
(F)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものF:950℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O0.5%、強熱減量0.5%、その他1.0%。
(G)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものG:1000℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O%0.5、強熱減量0.5%、その他1.0%。
(H)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものH:700℃で加熱処理したもの、
SiO2成分50%、Al2O3成分46%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2Oが2%、強熱減量0.5%、その他0.3%。
(I)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものI:700℃で加熱処理したもの、
SiO2成分40%、Al2O3成分55%、Fe2O3成分1%、CaO成分1%、R2O0.5%、強熱減量0.5%、その他0.1%。
(J)石油精製の触媒残渣を加熱処理したものJ:700℃で加熱処理したもの、
SiO2成分55%、Al2O3成分40%、Fe2O3成分%、CaO成分%、R2O0.5%、強熱減量0.5%、その他0.1%。
水酸化リチウム:試薬1級。
<Materials used>
(A) Heat-treated petroleum refining catalyst residue A: Heat-treated at 300 ° C.
SiO 2 component% 49, Al 2 O 3 component 45%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O% 0.7%, ignition loss 2.5%, other 0.8%.
(B) Heat-treated petroleum refining catalyst residue B: Heat-treated at 350 ° C.
SiO 2 component 50%, Al 2 O 3 component 46%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O 0.7%, ignition loss 1.0%, other 0.3%.
(C) Heat-treated petroleum refining catalyst residue C: Heat-treated at 500 ° C.
SiO 2 component 50%, Al 2 O 3 component 46%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O 0.6%, loss on ignition 0.7%, others 0.7%.
(D) Heat-treated petroleum refining catalyst residue D: Heat-treated at 700 ° C,
SiO 2 component 50%, Al 2 O 3 component 46%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O 0.7%, ignition loss 0.6%, others 0.7%.
(E) Heat-treated petroleum refining catalyst residue E: Heat-treated at 900 ° C
SiO 2 component 50% Al 2 O 3 component 46% Fe 2 O 3 component 1% CaO component 1%, R 2 O% 0.6 %, loss on ignition 0.5%, other 0.9%.
(F) Heat-treated petroleum refining catalyst residue F: Heat-treated at 950 ° C
50% SiO 2 component, 46% Al 2 O 3 component, 1% Fe 2 O 3 component, 1% CaO component, 0.5% R 2 O, 0.5% loss on ignition, 1.0% other.
(G) Heat-treated petroleum refining catalyst residue G: Heat-treated at 1000 ° C.
50% SiO 2 component, 46% Al 2 O 3 component, 1% Fe 2 O 3 component, 1% CaO component, 0.5% R 2 O, 0.5% loss on ignition, 1.0% other.
(H) Heat treatment of petroleum refining catalyst residue H: Heat treatment at 700 ° C.,
SiO 2 component 50%, Al 2 O 3 component 46%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O 2%, ignition loss 0.5%, others 0.3%.
(I) Heat-treated petroleum refining catalyst residue I: Heat-treated at 700 ° C,
SiO 2 component 40%, Al 2 O 3 component 55%, Fe 2 O 3 component 1%, CaO component 1%, R 2 O 0.5%, ignition loss 0.5%, other 0.1%.
(J) Heat treated petroleum refining catalyst residue J: Heat treated at 700 ° C.,
SiO 2 component 55% Al 2 O 3 component 40% Fe 2 O 3 component% CaO component%, R 2 O0.5%, loss on ignition 0.5%, other 0.1%.
Lithium hydroxide: reagent grade 1.
表1より、石油精製の触媒残渣を350℃以上、950℃以下で加熱処理したSiO2-Al2O3系物質はリチウムゼオライトを合成する際の出発物質として好適であることがわかる。反応温度を60℃とした場合にはEDI型ゼオライトであった。また、反応温度が80℃の場合にはABW型ゼオライトであった。 From Table 1, it can be seen that the SiO 2 —Al 2 O 3 -based material obtained by heat-treating a petroleum refining catalyst residue at 350 ° C. or more and 950 ° C. or less is suitable as a starting material when synthesizing lithium zeolite. When the reaction temperature was 60 ° C., it was EDI type zeolite. When the reaction temperature was 80 ° C., it was ABW type zeolite.
本発明のリチウムゼオライトの合成方法により、効率よくリチウムゼオライトが合成でき、しかも、これまで有効利用方法が見出されずにいた、石油精製の触媒残渣の有効活用も合わせて実施できる。 According to the method for synthesizing lithium zeolite of the present invention, lithium zeolite can be efficiently synthesized. In addition, effective utilization of petroleum refining catalyst residues, for which no effective utilization method has been found so far, can also be carried out.
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