JP6862966B2 - Metal-containing zeolite - Google Patents
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Description
本発明は、新規な金属含有ゼオライトに関するものであり、さらに詳細には、炭化水素の転化・異性化に適した、特定の金属を含有し、平均粒子径が100nm以下の表面に酸点が存在しない新規な金属含有ゼオライトに関するものである。 The present invention relates to a novel metal-containing zeolite, and more specifically, it contains a specific metal suitable for hydrocarbon conversion and isomerization, and has an acid point on the surface having an average particle size of 100 nm or less. Not related to novel metal-containing zeolites.
中細孔ゼオライトは、芳香族化合物相当のサイズの細孔を利用した高選択性触媒として用いられている。中細孔ゼオライトで代表的なMFI型ゼオライトを触媒として用いた例として、トルエンの不均化(例えば、特許文献1参照。)、キシレンの異性化(例えば、特許文献2参照。)、脂肪族炭化水素の芳香族化(例えば、特許文献3参照。)などが挙げられる。これらの反応は主に、中細孔ゼオライトのミクロ細孔の特徴を利用したものである。中細孔ゼオライトのミクロ細孔は、入口径がおよそ0.5nmであり、この細孔径に近接した分子径を持つ分子の有効な反応場となると考えられる。 Medium-pore zeolite is used as a highly selective catalyst utilizing pores of a size equivalent to that of an aromatic compound. Examples of using MFI-type zeolite as a catalyst, which is a typical medium-pore zeolite, include toluene disproportionation (see, for example, Patent Document 1), xylene isomerization (see, for example, Patent Document 2), and aliphatic. Aromatization of hydrocarbons (see, for example, Patent Document 3) and the like can be mentioned. These reactions mainly utilize the characteristics of the micropores of medium-pore zeolite. The micropores of the medium-pore zeolite have an inlet diameter of about 0.5 nm, and are considered to be an effective reaction field for molecules having a molecular diameter close to the pore diameter.
なかでも炭化水素の芳香族化においては、ゼオライトへ金属を含有させることでその活性、選択性を向上させる取り組みがなされてきた。例えば、パラフィン、オレフィン、ナフテンを含有する炭化水素を原料とした芳香族化合物製造用触媒として、亜鉛飛散量の抑制された亜鉛担持中間細孔径ゼオライト系触媒を提供している(例えば、特許文献4参照。)。また、パラフィン、オレフィン、アセチレン系炭化水素、環状パラフィン及び環状オレフィンを原料として用いた芳香族化合物製造に用いられる触媒として、L型ゼオライトに白金及びハロゲン成分を同時に担持させてなる触媒を提供している(例えば、特許文献5参照。)。さらには、構造体の大きさが0.1〜100mmであって、構造体表層部に結晶性多孔質アルミノシリケートが存在し、構造体表層部を除く内部の層に無機支持体が存在する構造体に亜鉛および/またはガリウムが担持したことを特徴とする芳香族化反応用触媒を提供している(例えば、特許文献6参照。)。その他、炭化水素を原料とした芳香族化合物製造用触媒が提供されている(例えば、特許文献7、8参照。)
一方で、ゼオライト表面の酸点における非選択的反応は、一般的に望ましいものではない。これらの非選択的反応はしばしば、生成物収量の低下、生成物選択率の低下、コーク析出による触媒の失活を招く。
In particular, in the aromatization of hydrocarbons, efforts have been made to improve the activity and selectivity of zeolite by containing a metal. For example, as a catalyst for producing an aromatic compound using a hydrocarbon containing paraffin, olefin, and naphthene as a raw material, a zinc-supported intermediate pore size zeolite-based catalyst in which the amount of zinc scattering is suppressed is provided (for example, Patent Document 4). reference.). Further, as a catalyst used for producing an aromatic compound using paraffin, olefin, acetylene hydrocarbon, cyclic paraffin and cyclic olefin as raw materials, a catalyst obtained by simultaneously supporting platinum and halogen components on L-type zeolite is provided. (See, for example, Patent Document 5). Furthermore, the structure has a size of 0.1 to 100 mm, crystalline porous aluminosilicate is present on the surface layer of the structure, and an inorganic support is present on the inner layer excluding the surface layer of the structure. Provided is a catalyst for an aromatization reaction characterized by carrying zinc and / or gallium on the body (see, for example, Patent Document 6). In addition, catalysts for producing aromatic compounds using hydrocarbons as raw materials are provided (see, for example, Patent Documents 7 and 8).
On the other hand, non-selective reactions at the acid points on the zeolite surface are generally undesirable. These non-selective reactions often lead to reduced product yields, reduced product selectivity, and catalyst deactivation due to cork precipitation.
そこで、ゼオライト表面における望ましくない反応を抑制するために、嵩高い試剤で表面のアルミニウムを抽出する、または表面を被覆することにより表面の酸点を減少または消去する方法が提案されている。 Therefore, in order to suppress an undesired reaction on the zeolite surface, a method has been proposed in which the aluminum on the surface is extracted with a bulky reagent or the surface is coated to reduce or eliminate the acid spots on the surface.
そして、MFI構造を有するゼオライトをシリケートで被覆することで、外表面の酸点を低減したゼオライトの製造と、それによるp−キシレンの選択的な製造法が提案されている(例えば特許文献9参照。)。 Then, a method for producing a zeolite having a reduced acidity on the outer surface by coating a zeolite having an MFI structure with a silicate and a method for selectively producing p-xylene by the production has been proposed (see, for example, Patent Document 9). .).
また、嵩高いジアルキルアミン試剤でゼオライトの表面酸点を被覆することで、表面酸性度を減少させる方法が提案されている(例えば特許文献10,11参照。)。 Further, a method of reducing the surface acidity by coating the surface acidity of zeolite with a bulky dialkylamine reagent has been proposed (see, for example, Patent Documents 10 and 11).
しかし、特許文献4〜8に提案された触媒反応を用いた芳香族化合物の製造法においては、製造コストの観点から、触媒寿命(反応開始後の触媒が活性な状態から触媒が失活するまでの時間)に課題を有していた。 However, in the method for producing an aromatic compound using the catalytic reaction proposed in Patent Documents 4 to 8, from the viewpoint of production cost, the catalyst life (from the active state of the catalyst after the start of the reaction to the deactivation of the catalyst) Had a problem in time).
そして、特許文献10、11に提案されたアミンによる表面酸点の被覆においては、高温でアミンが脱離もしくは分解するという課題を有する。また、特許文献9に提案のゼオライトをシリケートで被覆する方法においては、被覆に複数回の水熱合成が必要となるという課題がある。そして、これらの課題を伴わない比較的容易な酸点の除去方法としては水蒸気によるアルミニウムの脱離が挙げられるが、この方法では一般的にゼオライト表面のアルミニウムのみを選択的に除去することができず、細孔内のアルミニウムまでも除去してしまい、細孔内の酸点の低下をも招くものであった。 Then, in the coating of the surface acid spot with the amine proposed in Patent Documents 10 and 11, there is a problem that the amine is desorbed or decomposed at a high temperature. Further, in the method of coating zeolite with silicate, which is proposed in Patent Document 9, there is a problem that hydrothermal synthesis is required a plurality of times for coating. As a relatively easy method for removing acid spots without these problems, desorption of aluminum by water vapor can be mentioned, but in general, only aluminum on the zeolite surface can be selectively removed by this method. However, even the aluminum in the pores was removed, which also led to a decrease in the acidity in the pores.
一方で、本発明のゼオライトはゼオライト表面のアルミニウムを選択的に除去することにより、実質的に表面に酸点を有さず、細孔内のみに酸点を有するものであり、さらにそこへ特定の金属を含有させることで、例えば炭化水素の転化反応や異性化反応において、高活性、長寿命、高選択性を達成することが可能となり、石油化学において有用性の高いゼオライトを提供できるものである。 On the other hand, the zeolite of the present invention has substantially no acid point on the surface and has an acid point only in the pores by selectively removing aluminum on the surface of the zeolite, and is further specified therein. By containing the above metal, it is possible to achieve high activity, long life, and high selectivity in, for example, hydrocarbon conversion reaction and isomerization reaction, and it is possible to provide zeolite highly useful in petrochemistry. is there.
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、特定の金属を含有し、特定の特性を有する新規な金属含有ゼオライトを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found a novel metal-containing zeolite containing a specific metal and having specific properties, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、周期表第6〜10族および12〜13族から選択される少なくとも1種の金属を含有し、下記(i)〜(iv)の特性を有するものであることを特徴とする金属含有ゼオライトに関するものである。
(i)平均粒子径(以下、PDと記す。)がPD≦100nmである。
(ii)骨格構造が10員環構造である。
(iii)表面に酸点を有さない。
(iv)酸量が0.05〜0.85mmol/gである。
That is, the present invention is characterized in that it contains at least one metal selected from Groups 6 to 10 and 12 to 13 of the Periodic Table and has the following characteristics (i) to (iv). It relates to a metal-containing zeolite to be used.
(I) The average particle size (hereinafter referred to as PD) is PD ≦ 100 nm.
(Ii) The skeletal structure is a 10-membered ring structure.
(Iii) Has no acid spot on the surface.
(Iv) The amount of acid is 0.05 to 0.85 mmol / g.
以下に、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の金属含有ゼオライトは、前記(i)〜(iv)の特性を有し、周期表第6〜10族および12〜13族から選択される少なくとも1種の金属を含有する金属含有ゼオライトである。 The metal-containing zeolite of the present invention is a metal-containing zeolite having the characteristics (i) to (iv) and containing at least one metal selected from Groups 6 to 10 and 12 to 13 of the Periodic Table. is there.
この際の周期表第6〜10族および12〜13族から選択される少なくとも1種の金属としては、例えばモリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、亜鉛およびガリウムから選択される少なくとも1種の金属を挙げることができ、特に転化・異性化の際に優れた特性、耐久性を発現するものとなることから、ニッケル、亜鉛、モリブデン、鉄及びガリウムから選択されるものであることが好ましい。そして、その含有量としては、0.05〜5wt%であることが好ましい。 At least one metal selected from Groups 6 to 10 and 12 to 13 of the Periodic Table at this time is, for example, at least selected from molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel, palladium, platinum, zinc and gallium. One type of metal can be mentioned, and it should be selected from nickel, zinc, molybdenum, iron and gallium because it exhibits excellent properties and durability especially during conversion and isomerization. Is preferable. The content thereof is preferably 0.05 to 5 wt%.
本発明の金属含有ゼオライトは、(i)PD≦100nmのものである。特に熱安定性にも優れるものとなることから、3nm≦PD≦100nmであることが望ましく、更に5nm≦PD≦100nmであることが望ましい。ここで、PDが100nmを越えるものであると、炭化水素の転化反応・異性化反応に用いた場合、反応効率に劣るものとなる。 The metal-containing zeolite of the present invention has (i) PD ≦ 100 nm. In particular, since it is excellent in thermal stability, it is desirable that 3 nm ≦ PD ≦ 100 nm, and further preferably 5 nm ≦ PD ≦ 100 nm. Here, if the PD exceeds 100 nm, the reaction efficiency will be inferior when used in the conversion / isomerization reaction of hydrocarbons.
なお、PDは、例えばゼオライトの外表面積から以下の式(1)を用いて算出して求めることができる。
PD=6/S(1/2.29×106+0.18×10−6) (1)
(ここで、Sは外表面積(m2/g)を示すものである。)
また、式(1)における外表面積(S(m2/g))は、液体窒素温度における一般的な窒素吸着法を用い、t−plot法から求めることができる。例えば、tを吸着量の厚みとするときに、tについて0.6〜1nmの範囲の測定点を直線近似し、得られた回帰直線の傾きからゼオライトの外表面積を求めるものである。
PD can be calculated from the outer surface area of zeolite, for example, by using the following formula (1).
PD = 6 / S (1 / 2.29 × 10 6 + 0.18 × 10-6 ) (1)
(Here, S indicates the outer surface area (m 2 / g).)
Further, the outer surface area (S (m 2 / g)) in the formula (1) can be obtained from the t-prot method using a general nitrogen adsorption method at a liquid nitrogen temperature. For example, when t is the thickness of the adsorption amount, the measurement points in the range of 0.6 to 1 nm are linearly approximated with respect to t, and the outer surface area of the zeolite is obtained from the slope of the obtained regression line.
また、該金属含有ゼオライトは、(ii)骨格構造が10員環構造を有する、ものである。10員環の骨格構造を有するゼオライトとしては、例えばAEL、EUO、FER、HEU、MEU、MEL、MFI、NES型などのゼオライトを挙げることができ、中でも脂肪族炭化水素の転化反応・異性化反応に適したものとなることからMFI、FER、MEL型ゼオライトが好ましく、特にMFI型ゼオライトであることが好ましい。 Further, the metal-containing zeolite has a (ii) skeleton structure having a 10-membered ring structure. Examples of zeolite having a 10-membered ring skeleton structure include zeolites of AEL, EUO, FER, HEU, MEU, MEL, MFI, NES type, etc. Among them, aliphatic hydrocarbon conversion reaction / isomerization reaction. MFI, FER, and MEL type zeolites are preferable, and MFI type zeolites are particularly preferable.
該金属含有ゼオライトは、(iii)表面に酸点を有さない、ものである。 The metal-containing zeolite is one that does not have an acid point on the (iii) surface.
ここで、ゼオライトの表面酸点とは、その言葉の意味する通り、ゼオライトの表面に存在する酸点を示すものである。通常、ゼオライトは、その表面及び(ミクロ)細孔内に酸点を有するものであり、表面に酸点を有さないとは、(ミクロ)細孔内のみに酸点を有するものと言えるものである。そして、特に耐熱性、耐熱水性、耐久性にも優れるものとなることから、表面をシリケート、ジアルキルアミン試薬等により被覆されていない未修飾表面を有するゼオライトであることが好ましい。 Here, the surface acid point of zeolite, as the word means, indicates the acid point existing on the surface of zeolite. Normally, zeolite has an acid point on its surface and in (micro) pores, and having no acid point on the surface can be said to have an acid point only in (micro) pores. Is. Since the zeolite is particularly excellent in heat resistance, heat resistance and water resistance, and durability, it is preferable that the zeolite has an unmodified surface whose surface is not coated with a silicate, a dialkylamine reagent or the like.
そして、ゼオライトの表面の酸点(表面に酸点が存在しないこと)の確認としては、その確認を行うことが可能であれば如何なる方法をも用いることが可能であり、例えば酸点に対する吸着性を有する2,4−ジメチルキノリンの吸着により確認することが可能である(Characterization of acid sites on the external surface of zeolites,Reaction Kinetics and Catalysis Letters,vol.67,p.281(1999)参照。)。2,4−ジメチルキノリンは、ゼオライト表面(細孔内表面を含む)に存在する酸点(−OH)と吸着性質を有しているが、ゼオライトの(ミクロ)細孔径が2,4−ジメチルキノリン分子より小さい場合、(ミクロ)細孔内に侵入することができず、(ミクロ)細孔内の酸点と吸着することは出来ない。つまり、ゼオライト表面の酸点のみと吸着するものとなる。よって、ゼオライトの表面に存在する酸点(−OH)への2,4−ジメチルキノリンの吸着が観測されない場合には、ゼオライトの表面に酸点が存在しないと判断することができる。 As for the confirmation of the acid point on the surface of the zeolite (the absence of the acid point on the surface), any method can be used as long as the confirmation can be performed, for example, the adsorptivity to the acid point. It can be confirmed by adsorption of 2,4-dimethylquinoline having (Charactration of acid systems on the external surfactants of zeolites, Reaction Kinetics and Catalyst Letters, vol. 67, p. 281). 2,4-Dimethylquinoline has an acid point (-OH) and adsorption properties existing on the zeolite surface (including the inner surface of the pores), but the (micro) pore diameter of the zeolite is 2,4-dimethyl. If it is smaller than the quinoline molecule, it cannot penetrate into the (micro) pores and cannot adsorb to the acid points in the (micro) pores. That is, it is adsorbed only with the acid point on the zeolite surface. Therefore, when the adsorption of 2,4-dimethylquinoline on the acid point (−OH) existing on the surface of the zeolite is not observed, it can be determined that the acid point does not exist on the surface of the zeolite.
より具体的な方法としては、ゼオライトの前処理として400℃で2時間の脱気・脱水処理を行ったゼオライトの150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。そして、脱気・脱水処理を行ったゼオライトに2,4−ジメチルキノリンガスを導入して10分間吸着させ、150℃での排気により余剰2,4−ジメチルキノリンを除き、2,4−ジメチルキノリン吸着ゼオライトの調製を行い150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。つまり、2,4−ジメチルキノリン吸着前後の赤外吸収の差スペクトルにおいて、3600〜3650cm−1の範囲で赤外線吸収の差(減少)が確認できない場合に表面に酸点が存在しないと判断することができる。なお、2,4−ジメチルキノリンはゼオライト表面のシラノール部位にも吸着するが、シラノールのO−H伸縮振動に由来する吸収は、3700〜3800cm−1に観測される。一方、ゼオライト表面の酸点のO−H伸縮振動に由来する吸収は、3600〜3650cm−1に観測され、2,4−ジメチルキノリンを吸着して酸点のO−H伸縮振動に由来する吸収3600〜3650cm−1の範囲に赤外吸収スペクトルの減少がみられることは、2,4−ジメチルキノリンがゼオライトの表面酸点に吸着したことを示す。 As a more specific method, infrared absorption spectrum measurement at 150 ° C. of zeolite which has been degassed and dehydrated at 400 ° C. for 2 hours as a pretreatment of zeolite is performed. Then, 2,4-dimethylquinoline gas is introduced into the degassed / dehydrated zeolite and adsorbed for 10 minutes, and excess 2,4-dimethylquinoline is removed by exhaust at 150 ° C. to remove 2,4-dimethylquinoline. The adsorbed zeolite is prepared and the infrared absorption spectrum is measured at 150 ° C. That is, in the infrared absorption difference spectrum before and after 2,4-dimethylquinoline adsorption, if the difference (decrease) in infrared absorption cannot be confirmed in the range of 3600 to 3650 cm -1, it is judged that there is no acid spot on the surface. Can be done. Although 2,4-dimethylquinoline is also adsorbed on the silanol site on the zeolite surface, absorption derived from the oh expansion and contraction vibration of silanol is observed at 3700 to 3800 cm -1. On the other hand, the absorption derived from the OH expansion and contraction vibration of the acid point on the zeolite surface was observed at 3600 to 3650 cm -1, and the absorption derived from the OH expansion and contraction vibration of the acid point by adsorbing 2,4-dimethylquinoline was observed. A decrease in the infrared absorption spectrum in the range of 3600 to 3650 cm -1 indicates that 2,4-dimethylquinolin was adsorbed on the surface acid point of the zeolite.
該金属含有ゼオライトは、(iv)酸量が0.05〜0.85mmol/gであり、好ましくは0.05〜0.55mmol/gのものである。ここで、酸量が0.85mmol/gを越えるゼオライトである場合、炭化水素の転化・異性化反応に用いた際にコーク付着しやすいものとなり、転化・異性化反応の失活が速くなる。酸量が0.05mmol/g未満のゼオライトである場合、炭化水素の転化・異性化反応の際の活性が低いものとなる。なお、本発明でいうゼオライトにおける酸量とは、(iii)表面に酸点を有さない、ものであることから、基本的には(ミクロ)細孔内における酸点の酸量となるものである。 The metal-containing zeolite has an (iv) acid content of 0.05 to 0.85 mmol / g, preferably 0.05 to 0.55 mmol / g. Here, when the zeolite has an acid content of more than 0.85 mmol / g, coke easily adheres to the zeolite when it is used for the conversion / isomerization reaction of hydrocarbons, and the conversion / isomerization reaction is deactivated faster. When the amount of acid is less than 0.05 mmol / g, the activity of the zeolite during the conversion / isomerization reaction of the hydrocarbon is low. The amount of acid in the zeolite referred to in the present invention is basically the amount of acid in the (micro) pores because it does not have an acid point on the (iii) surface. Is.
酸量の測定としては、一般的に酸量の測定方法として知られている方法を用い測定することが可能であり、例えばアンモニア−TPD法(アンモニア昇温脱離法による固体酸性質測定,触媒,vol.42,p.218(2000)参照。)に準じた方法により測定することができる。具体的には、室温でゼオライトにアンモニアを飽和吸着させ、100℃に加熱して測定雰囲気中に残存するアンモニアの除去を行った後、昇温速度10℃/分で700℃までの昇温過程で測定されるアンモニアのピークの内、強酸点を示す高温側で脱離するアンモニア量をもって固体酸量とする方法を挙げることができる。 The amount of acid can be measured by using a method generally known as a method for measuring the amount of acid. For example, the ammonia-TPD method (measurement of solid acid properties by ammonia temperature desorption method, catalyst) , Vol. 42, p. 218 (2000).). Specifically, ammonia is saturated and adsorbed on zeolite at room temperature, heated to 100 ° C. to remove ammonia remaining in the measurement atmosphere, and then the temperature rise process to 700 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. Among the peaks of ammonia measured in (1), the amount of ammonia desorbed on the high temperature side indicating the strong acid point can be used as the solid acid amount.
また、該金属含有ゼオライトは、そのSiO2/Al2O3比としてはゼオライトと称される範疇に属するものであれば如何なるものであってもよく、中でも、炭化水素の転化・異性化反応に用いた際に、その効率に優れるものとなることから、SiO2/Al2O3比=20〜300であるものが好ましく、特に耐熱性、反応選択性、生産性に優れるものとなることから、SiO2/Al2O3比=30〜200であることが好ましい。 Further, the metal-containing zeolite may be any as long as it belongs to the category called zeolite as its SiO 2 / Al 2 O 3 ratio, and above all, it is used for the conversion / isomerization reaction of hydrocarbons. When used, the efficiency is excellent, so that the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio = 20 to 300 is preferable, and the heat resistance, reaction selectivity, and productivity are particularly excellent. , SiO 2 / Al 2 O 3 ratio = 30 to 200 is preferable.
そして、該金属含有ゼオライトは、下記(v)〜(viii)の特性を有するゼオライトを基材とし、金属を含有するものとすることができ、その際の製造方法としては、例えば下記(v)〜(viii)の特性を有するゼオライトに対し、含浸担持、イオン交換、骨格置換等の方法により金属を導入する方法を挙げることができる。
(v)PD≦100nmである。
(vi)骨格構造が10員環構造である。
(vii)表面に酸点が存在しない。
(viii)酸量が0.1〜1.0mmol/gである。
The metal-containing zeolite can be made by using zeolite having the following characteristics (v) to (viii) as a base material and containing a metal. As a production method at that time, for example, the following (v) Examples thereof include a method of introducing a metal into a zeolite having the characteristics of to (viii) by impregnation support, ion exchange, skeleton substitution, or the like.
(V) PD ≦ 100 nm.
(Vi) The skeletal structure is a 10-membered ring structure.
(Vii) There are no acid spots on the surface.
The amount of (viii) acid is 0.1 to 1.0 mmol / g.
その際の基材であるゼオライトは、(v)PD≦100nmのものである。特に熱安定性にも優れる金属含有ゼオライトとなることから、3nm≦PD≦100nmであることが望ましく、更に5nm≦PD≦100nmであることが望ましい。なお、PDは、上記した方法、つまり上記の式(1)を用いて算出して求めることができる。 The zeolite used as the base material at that time is (v) PD ≦ 100 nm. In particular, since the metal-containing zeolite is excellent in thermal stability, it is desirable that 3 nm ≦ PD ≦ 100 nm, and further preferably 5 nm ≦ PD ≦ 100 nm. The PD can be calculated and obtained by using the above method, that is, the above equation (1).
また、基材ゼオライトは、(vi)骨格構造が10員環構造を有する、ものである。10員環の骨格構造を有するゼオライトとしては、例えばAEL、EUO、FER、HEU、MEU、MEL、MFI、NES型などのゼオライトを挙げることができ、中でも炭化水素の転化反応・異性化反応に適したものとなることからMFI、FER、MEL型ゼオライトが好ましく、特にMFI型ゼオライトであることが好ましい。 Further, the base zeolite has a (vi) skeletal structure having a 10-membered ring structure. Examples of zeolite having a 10-membered ring skeleton structure include zeolites of AEL, EUO, FER, HEU, MEU, MEL, MFI, NES type and the like, and among them, suitable for hydrocarbon conversion reaction and isomerization reaction. MFI, FER, and MEL type zeolites are preferable, and MFI type zeolites are particularly preferable.
また、基材ゼオライトは、(vii)表面に酸点を有さない、ものである。そして、ゼオライトの表面の酸点(表面に酸点が存在しないこと)の確認としては、上記した方法を挙げることができる。 Further, the base zeolite is one that does not have an acid point on the (vii) surface. Then, as the confirmation of the acid point on the surface of the zeolite (the absence of the acid point on the surface), the above-mentioned method can be mentioned.
該基材ゼオライトは、(viii)酸量が0.1〜1.0mmol/gであり、好ましくは0.1〜0.6mmol/gのものである。なお、基材であるゼオライトにおける酸量とは、(vii)表面に酸点を有さない、ものであることから、基本的には(ミクロ)細孔内における酸点の酸量となるものである。なお、酸量の測定としては、上記した方法を挙げることができる。 The base zeolite has a (viii) acid amount of 0.1 to 1.0 mmol / g, preferably 0.1 to 0.6 mmol / g. Since the acid amount in the zeolite as the base material does not have an acid point on the (vii) surface, it is basically the acid amount of the acid point in the (micro) pores. Is. As the measurement of the amount of acid, the above-mentioned method can be mentioned.
基材ゼオライトの製造方法としては、上記(v)〜(vi)に記載の特性を有するゼオライトの製造が可能であれば如何なる方法をも用いることは可能である。そして、表面に酸点を有さないゼオライト、つまり、ゼオライト表面の酸点の選択的な除去方法としては、(v)〜(vi)の特性を有するゼオライトを製造する際の焼成(熱処理)工程の一部又は全部を水熱(スチーム)処理工程とし、該焼成工程の前後にイオン交換工程を付加する方法を挙げることができる。 As a method for producing the base zeolite, any method can be used as long as the zeolite having the characteristics described in (v) to (vi) above can be produced. Then, as a method for selectively removing the acid spots on the surface of the zeolite, that is, the zeolite having no acid spot on the surface, a firing (heat treatment) step for producing the zeolite having the characteristics (v) to (vi). A method in which a part or all of the above is used as a water heat (steam) treatment step and an ion exchange step is added before and after the firing step can be mentioned.
そして、(v)〜(vi)の特性を満足するゼオライトの合成方法としては、一般的な公知の方法を用いることにより、PD≦100nmであり、10員環の骨格構造を有するゼオライトとすることができ、具体的にはカチオンとしてアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含む化合物、有機構造指向剤とアルミノシリケートゲルとを混合し、得られた結晶物を焼成することにより製造することができる。その際のアルカリ金属、アルカリ土類金属を含む化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を挙げることでき、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。有機構造指向剤としては、例えばテトラプロピルアンモニウム水酸化物、テトラブチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物等を挙げることができる。また、アルミノシリケートゲルとしては、例えば不定形アルミノシリケートゲルを挙げることができる。 As a method for synthesizing a zeolite that satisfies the characteristics (v) to (vi), a generally known method is used to obtain a zeolite having a PD ≦ 100 nm and a 10-membered ring skeleton structure. Specifically, it can be produced by mixing a compound containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal as a cation, an organic structure-directing agent and an aluminosilicate gel, and calcining the obtained crystal. .. Examples of the compound containing an alkali metal and an alkaline earth metal at that time include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like, and sodium hydroxide is particularly preferable. Examples of the organic structure-directing agent include tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide. Further, as the aluminosilicate gel, for example, an amorphous aluminosilicate gel can be mentioned.
さらに、(v)〜(viii)の特性を有するゼオライトとする際には、上記により得られた結晶物を焼成する前にイオン交換を行い、焼成の際の一部又は全部を水熱処理工程とし、その後、更にイオン交換を行う方法により製造を行うことが可能となる。 Further, in the case of producing zeolite having the characteristics (v) to (viii), ion exchange is performed before firing the crystal obtained as described above, and a part or all of the firing is subjected to a hydrothermal treatment step. After that, it becomes possible to carry out the production by a method of further ion exchange.
その際の焼成条件としては、処理温度としては300〜900℃が好ましく、特に400〜700℃であることが好ましい。処理時間は、工業的には好ましくは10分〜40時間である。雰囲気としては、例えば窒素、空気、酸素、アルゴン、その他不活性ガスのうち一つもしくは二つ以上の組み合わせのガスをも挙げることができる。そして、該焼成工程の一部又は全部を水熱(スチーム)処理を行うことにより、プロトン酸点のアルミニウムが脱離される。水熱処理の処理温度としては400〜750℃が好ましく、特に500〜650℃が好ましい。また、水蒸気濃度は10〜100%が好ましく、特に40〜90%であることが好ましい。 As the firing conditions at that time, the treatment temperature is preferably 300 to 900 ° C, particularly preferably 400 to 700 ° C. The treatment time is industrially preferably 10 minutes to 40 hours. The atmosphere may also include, for example, nitrogen, air, oxygen, argon, or any other combination of one or more of the inert gases. Then, by performing a hydrothermal (steam) treatment on a part or all of the firing step, the aluminum at the proton acid point is desorbed. The treatment temperature of the hydrothermal treatment is preferably 400 to 750 ° C, particularly preferably 500 to 650 ° C. The water vapor concentration is preferably 10 to 100%, particularly preferably 40 to 90%.
また、イオン交換は、焼成工程の前後に行うものであり、複数回のイオン交換に分割して行ってもよい。また、イオン交換は、塩化アンモニウム、塩酸、硝酸等の酸を用いたイオン交換が挙げられ、塩酸、硝酸によるものが好ましい。また、イオン交換は水での洗浄で代用することもできる。 Further, the ion exchange is performed before and after the firing step, and may be divided into a plurality of times of ion exchange. Further, the ion exchange includes ion exchange using an acid such as ammonium chloride, hydrochloric acid and nitric acid, and those using hydrochloric acid and nitric acid are preferable. In addition, ion exchange can be replaced by washing with water.
本発明の金属含有ゼオライトは、炭化水素の転化反応や異性化反応において、高活性、高選択性、長寿命を発現する触媒として適したものとなる。例えば当該金属含有ゼオライトを芳香族化合物製造用触媒とすることにより、反応選択性、生産性等の効率に優れる触媒となるものであり、例えば脂肪族炭化水素、特に炭素数10以下の脂肪族炭化水素、さらには炭素数2〜6の脂肪族炭化水素と接触することにより、効率よく芳香族化合物を製造することを可能とするものである。その際の脂肪族炭化水素とは、例えばパラフィン系、オレフィン系、アセチレン系、脂環系の炭化水素を包含するものを挙げることができ、具体的にはエタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン等のパラフィン系;エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン、ペンテン、ヘキセン等のオレフィン系;アセチレン等のアセチレン系;シクロプロパン、シクロブタン、シクロヘキサン等の脂環系及びそれらの混合物等を挙げることができる。 The metal-containing zeolite of the present invention is suitable as a catalyst that exhibits high activity, high selectivity, and long life in hydrocarbon conversion reactions and isomerization reactions. For example, by using the metal-containing zeolite as a catalyst for producing an aromatic compound, it becomes a catalyst having excellent efficiency such as reaction selectivity and productivity. For example, aliphatic hydrocarbons, particularly aliphatic hydrocarbons having 10 or less carbon atoms. By contacting with hydrogen and further, an aliphatic hydrocarbon having 2 to 6 carbon atoms, it is possible to efficiently produce an aromatic compound. Examples of the aliphatic hydrocarbon at that time include those including paraffin-based, olefin-based, acetylene-based, and alicyclic hydrocarbons, and specifically, ethane, propane, butene, isobutane, pentane, and the like. Paraffin-based compounds such as hexane; olefin-based compounds such as ethylene, propylene, butene, isobutene, pentene, and hexene; acetylene-based compounds such as acetylene; alicyclic compounds such as cyclopropane, cyclobutane, and cyclohexane, and mixtures thereof.
本発明は、表面酸点を除去した微結晶中細孔ゼオライトを有し、特定の金属を含有する新規な金属含有ゼオライトに関するものである。このような特異な性質をもつ金属含有ゼオライトは、たとえば炭化水素の転化反応や異性化反応において、高活性、長寿命、高選択性を有する触媒として期待できるものとなる。 The present invention relates to a novel metal-containing zeolite having microcrystalline medium pore zeolite from which surface acid spots have been removed and containing a specific metal. A metal-containing zeolite having such unique properties can be expected as a catalyst having high activity, long life, and high selectivity in, for example, a hydrocarbon conversion reaction or an isomerization reaction.
以下、本発明の具体的例示を実施例として説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described as examples, but the present invention is not limited to these examples.
〜ゼオライトの外表面積の測定〜
ゼオライトの外表面積は、窒素吸着測定により測定した。
~ Measurement of outer surface area of zeolite ~
The outer surface area of zeolite was measured by nitrogen adsorption measurement.
窒素吸着測定としては、窒素吸着装置((商品名)Belsorp−max,マイクロトラック・ベル社製)を用い、吸脱着とも40torr/stepの条件で測定した。外表面積は、t−plot法により、吸着層の厚み(t=0.6〜1.0nm)の範囲を直線近似して求めた。 As the nitrogen adsorption measurement, a nitrogen adsorption device ((trade name) Belsorb-max, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) was used, and both adsorption and desorption were measured under the condition of 40 torr / step. The outer surface area was determined by linearly approximating the range of the thickness (t = 0.6 to 1.0 nm) of the adsorption layer by the t-prot method.
〜平均粒子径の測定〜
ゼオライトの外表面積から前記式(1)を用いて平均粒子径を算出した。式(1)中、Sは外表面積(m2/g)であり、PDは平均粒子径(m)である。
~ Measurement of average particle size ~
The average particle size was calculated from the outer surface area of the zeolite using the above formula (1). In formula (1), S is the outer surface area (m 2 / g) and PD is the average particle size (m).
〜SiO2/Al2O3比、金属含有量の測定〜
ゼオライトのSiO2/Al2O3モル比、および金属含有量は、ゼオライトをフッ酸と硝酸の混合水溶液で溶解し、これを一般的なICP装置((商品名)OPTIMA3300DV,PerkinElmer社製)による誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES)で測定し、求めた。
~ SiO 2 / Al 2 O 3 ratio, measurement of metal content ~
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio and metal content of the zeolite are determined by dissolving the zeolite in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid and using a general ICP device ((trade name) OPTIMA3300DV, manufactured by PerkinElmer). It was measured and determined by inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES).
〜2,4−ジメチルキノリン吸着赤外吸収分光測定〜
赤外吸収分光の測定は一般的なFT−IR測定装置((商品名)Varian 660−IR,アジレント・テクノロジー株式会社製)に真空下でのIR測定装置用部品((商品名)マルチモードセル,エス・ティ・ジャパン社製)を組み合わせて用いた。試料はディスク成型した後、セルに入れ、真空排気下、10℃/分で400℃まで昇温し、2時間保持した。150℃に冷却後、2,4−ジメチルキノリン吸着前の赤外吸収スペクトルを測定した。2,4−ジメチルキノリンガスを導入し、10分間吸着させ、150℃で1時間真空排気した後、2,4−ジメチルキノリン吸着後の赤外吸収スペクトルを測定した。2,4−ジメチルキノリン吸着後の赤外吸収スペクトルと吸着前のスペクトルの差をとり、吸着による赤外吸収の変化を測定した。
~ 2,4-Dimethylquinoline adsorption infrared absorption spectroscopy ~
Infrared absorption spectroscopy is measured by using a general FT-IR measuring device ((trade name) Varian 660-IR, manufactured by Agilent Technologies, Inc.) and parts for IR measuring device under vacuum ((trade name) multi-mode cell). , ST Japan) was used in combination. The sample was disc-molded, placed in a cell, heated to 400 ° C. at 10 ° C./min under vacuum exhaust, and held for 2 hours. After cooling to 150 ° C., the infrared absorption spectrum before adsorption of 2,4-dimethylquinoline was measured. 2,4-Dimethylquinoline gas was introduced, adsorbed for 10 minutes, evacuated at 150 ° C. for 1 hour, and then the infrared absorption spectrum after adsorbing 2,4-dimethylquinoline was measured. The difference between the infrared absorption spectrum after adsorption of 2,4-dimethylquinoline and the spectrum before adsorption was taken, and the change in infrared absorption due to adsorption was measured.
〜酸量の測定方法〜
酸量の測定は一般的なNH3−TPD装置((商品名)BELCATII、マイクロトラック・ベル株式会社製)とガス分析装置((商品名)BELMass、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いた。試料は顆粒状にしたのち、セルに入れ、ヘリウム雰囲気下で10℃/分で500℃まで昇温し、1時間保持した。その後100℃まで降温し、0.2%アンモニアガスを30分間導入した。10℃/分で600℃まで昇温し、脱離するアンモニアをガス分析装置で分析した。弱酸由来の脱離量を除いた残りの脱離量から試料の酸量を算出した。
~ How to measure the amount of acid ~
A general NH 3- TPD device ((trade name) BELCATII, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.) and a gas analyzer ((trade name) BELMass, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.) were used to measure the amount of acid. .. The sample was granulated, placed in a cell, heated to 500 ° C. at 10 ° C./min under a helium atmosphere, and held for 1 hour. Then, the temperature was lowered to 100 ° C., and 0.2% ammonia gas was introduced for 30 minutes. The temperature was raised to 600 ° C. at 10 ° C./min, and the desorbed ammonia was analyzed with a gas analyzer. The acid amount of the sample was calculated from the remaining desorption amount excluding the desorption amount derived from the weak acid.
〜芳香族化合物製造装置及びその製造方法〜
反応装置はステンレス製反応管(内径16mm、長さ300mm)による固定床気相流通式反応装置を用いた。ステンレス製反応管のそれぞれの中段に、芳香族化合物製造用触媒を充填し、乾燥空気流通下での加熱前処理を行ったのち、原料ガスをフィードした。なお、反応器の装置条件および運転条件は、本実施例記載の条件に限定されるものではなく、適宜選択可能である。そして、加熱はセラミック製管状炉を用い、触媒層の温度を制御した。反応出口ガスおよび反応液を採取し、ガスクロマトグラフを用い、ガス成分および液成分を個別に分析した。ガス成分は、TCD検出器を備えたガスクロマトグラフ(島津製作所製、(商品名)GC−1700)を用いて分析した。充填剤は、Waters社製PorapakQ(商品名)またはGLサイエンス社製MS−5A(商品名)を用いた。液成分は、FID検出器を備えたガスクロマトグラフ(島津製作所製、(商品名)GC−2015)を用いて分析した。分離カラムは、キャピラリーカラム(GLサイエンス社製、(商品名)TC−1)を用いた。
~ Aromatic compound manufacturing equipment and its manufacturing method ~
As the reaction device, a fixed bed gas phase flow type reaction device using a stainless steel reaction tube (inner diameter 16 mm, length 300 mm) was used. The middle stage of each stainless steel reaction tube was filled with a catalyst for producing an aromatic compound, pretreated by heating under a dry air flow, and then the raw material gas was fed. The apparatus conditions and operating conditions of the reactor are not limited to the conditions described in this embodiment, and can be appropriately selected. Then, a ceramic tube furnace was used for heating, and the temperature of the catalyst layer was controlled. The reaction outlet gas and the reaction solution were collected, and the gas component and the liquid component were analyzed individually using a gas chromatograph. The gas component was analyzed using a gas chromatograph equipped with a TCD detector (manufactured by Shimadzu Corporation, (trade name) GC-1700). As the filler, Waters Corp. PorapakQ (trade name) or GL Science Co., Ltd. MS-5A (trade name) was used. The liquid components were analyzed using a gas chromatograph equipped with a FID detector (manufactured by Shimadzu Corporation, (trade name) GC-2015). As the separation column, a capillary column (manufactured by GL Science Co., Ltd. (trade name) TC-1) was used.
反応条件は下記のように設定した。 The reaction conditions were set as follows.
(芳香族化合物製造条件)
触媒温度:550℃
流通ガス:原料炭化水素50mol%+窒素50mol%の混合ガス、60ml/分。
原料炭化水素:1−ブテン
触媒体積に対する原料炭化水素の体積の比:1000/時間。
触媒重量:0.9g。
触媒形状:金属含有ゼオライト粉末を400kgf/cm2で1分間成型した後に粉砕し、約1mmのペレット形状とした。
反応圧力:0.1MPa。
(Aromatic compound production conditions)
Catalyst temperature: 550 ° C
Distribution gas: Mixed gas of 50 mol% of raw material hydrocarbon + 50 mol% of nitrogen, 60 ml / min.
Raw Hydrocarbon: 1-Ratio of raw material hydrocarbon volume to butene catalyst volume: 1000 / hour.
Catalyst weight: 0.9 g.
Catalyst shape: The metal-containing zeolite powder was molded at 400 kgf / cm 2 for 1 minute and then pulverized to obtain a pellet shape of about 1 mm.
Reaction pressure: 0.1 MPa.
調製例1
テトラプロピルアンモニウム(以降、TPAと略記する場合がある。)水酸化物と水酸化ナトリウムの水溶液に不定形アルミノシリケートゲルを添加して懸濁させた。得られた懸濁液にMFI型ゼオライトを種晶として加え原料組成物とした。その際の種晶の添加量は、原料組成物中のAl2O3とSiO2の重量に対して、0.7重量%とした。また、副生したエタノールは蒸発させて除いた。
Preparation Example 1
Atypical aluminosilicate gel was added to an aqueous solution of tetrapropylammonium (hereinafter sometimes abbreviated as TPA) hydroxide and sodium hydroxide and suspended. MFI-type zeolite was added as a seed crystal to the obtained suspension to prepare a raw material composition. The amount of the seed crystal added at that time was 0.7% by weight with respect to the weight of Al 2 O 3 and SiO 2 in the raw material composition. In addition, the by-produced ethanol was removed by evaporation.
該原料組成物の組成は以下のとおりである。
SiO2/Al2O3モル比=44、TPA/Siモル比=0.05、Na/Siモル比=0.16、OH/Siモル比=0.21、H2O/Siモル比=10
得られた原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、115℃で攪拌しながら4日間結晶化させ、スラリー状混合液を得た。結晶化後のスラリー状混合液を遠心沈降機で固液分離した後、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、110℃で乾燥して乾燥粉末を得た。
The composition of the raw material composition is as follows.
SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio = 44, TPA / Si molar ratio = 0.05, Na / Si molar ratio = 0.16, OH / Si molar ratio = 0.21, H 2 O / Si molar ratio = 10
The obtained raw material composition was sealed in a stainless steel autoclave and crystallized for 4 days with stirring at 115 ° C. to obtain a slurry-like mixed solution. The slurry-like mixed solution after crystallization was solid-liquid separated by a centrifugal sedimentation machine, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water and dried at 110 ° C. to obtain a dry powder.
得られた乾燥粉末を1mol/Lの塩酸中に分散し、ろ過、乾燥させた。空気下、550℃で1時間焼成後、600℃、80%の水蒸気で2時間処理した。 The obtained dry powder was dispersed in 1 mol / L hydrochloric acid, filtered and dried. After firing in air at 550 ° C. for 1 hour, it was treated with 60 ° C. and 80% steam for 2 hours.
得られた粉末を1mol/Lの塩酸中に分散し、ろ過、乾燥させ、MFI型ゼオライトを得た。 The obtained powder was dispersed in 1 mol / L hydrochloric acid, filtered and dried to obtain an MFI-type zeolite.
得られたMFI型ゼオライトは、10員環骨格構造を有し、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比は68、酸量は0.23mmol/gであった。 The obtained MFI-type zeolite had a 10-membered ring skeleton structure, an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, and an acid content of 0.23 mmol / g.
得られたMFI型ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に示す。3605cm−1のゼオライト酸点のOHに由来するピークは減少せず、3700〜3800cm−1のシラノールのOHに由来するピークが大幅に減少した。したがって、2,4−ジメチルキノリンはゼオライト表面のシラノールのみに吸着しており、ゼオライトの表面には酸点が存在しないことを確認した。
The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type zeolite is shown in FIG. Peak derived from OH zeolite acid sites of 3605cm -1 is not reduced, the peak derived from OH of
実施例1
調製例1で得られたMFI型ゼオライトに対して、イオン交換法で金属担持を行った。硝酸ガリウム五水和物0.32g(0.31mmol)を蒸留水300mlに溶解させ、その水溶液100mに上記で得られたMFI型ゼオライト3gを加えスラリー溶液とし、45℃の水浴で2時間撹拌した。ブフナー漏斗で濾過したのち、再び硝酸ガリウム五水和物水溶液100mlを加え、同様の操作で撹拌した。3回繰り返したのち、濾過したゼオライトを110℃で一晩乾燥させ、550℃で4時間焼成し、ガリウム含有MFI型ゼオライトを得た。
Example 1
The MFI-type zeolite obtained in Preparation Example 1 was supported by a metal by an ion exchange method. 0.32 g (0.31 mmol) of gallium nitrate pentahydrate was dissolved in 300 ml of distilled water, and 3 g of the MFI-type zeolite obtained above was added to 100 m of the aqueous solution to prepare a slurry solution, which was stirred in a water bath at 45 ° C. for 2 hours. .. After filtering with a Büchner funnel, 100 ml of a gallium nitrate pentahydrate aqueous solution was added again, and the mixture was stirred in the same manner. After repeating 3 times, the filtered zeolite was dried at 110 ° C. overnight and calcined at 550 ° C. for 4 hours to obtain a gallium-containing MFI-type zeolite.
得られたガリウム含有MFI型ゼオライトは、ガリウム0.62wt%を含有し。10員環骨格構造であり、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比68、表面に酸点が存在せず、酸量0.20mmol/gであった。 The obtained gallium-containing MFI-type zeolite contains 0.62 wt% of gallium. It had a 10-membered ring skeleton structure, an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, no acid spots on the surface, and an acid content of 0.20 mmol / g.
実施例2
硝酸ガリウム五水和物0.32gの代わりに、硝酸亜鉛六水和物0.04g(0.12mmol)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、亜鉛含有MFI型ゼオライトを得た。
Example 2
A zinc-containing MFI-type zeolite was obtained by the same method as in Example 1 except that 0.04 g (0.12 mmol) of zinc nitrate hexahydrate was used instead of 0.32 g of gallium pentahydrate. ..
得られた亜鉛含有MFI型ゼオライトは、亜鉛0.93wt%を含有し、10員環骨格構造であり、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比68、表面に酸点が存在せず、酸量0.24mmol/gであった。 The obtained zinc-containing MFI-type zeolite contains 0.93 wt% of zinc, has a 10-membered ring skeleton structure, has an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, and has no acid spot on the surface. The acid content was 0.24 mmol / g.
実施例3
硝酸カリウム五水和物0.32gの代わりに、硝酸ニッケル六水和物0.20g(0.68mmol)を用いた以外は、実施例1と同様により、ニッケル含有MFI型ゼオライトを得た。
Example 3
A nickel-containing MFI-type zeolite was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.20 g (0.68 mmol) of nickel nitrate hexahydrate was used instead of 0.32 g of potassium nitrate pentahydrate.
得られたニッケル含有MFI型ゼオライトは、ニッケル0.80wt%を含有し、10員環骨格構造であり、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比68、表面に酸点が存在せず、酸量0.25mmol/gであった。 The obtained nickel-containing MFI-type zeolite contains 0.80 wt% of nickel, has a 10-membered ring skeleton structure, has an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, and has no acid spot on the surface. The acid content was 0.25 mmol / g.
実施例4
調製例1で得られたMFI型ゼオライトに対して、含浸法で金属担持を行った。乳鉢に上記で得られたMFI型ゼオライト3gを入れた。そこで、七モリブデン酸六アンモニウム四水和物0.52g(0.41mmol)を蒸留水1.2mlに溶解させた水溶液を10分間かけて滴下しながら混練した。その後、110℃で一晩乾燥させ、550℃で4時間焼成し、モリブデン含有MFI型ゼオライトを得た。
Example 4
The MFI-type zeolite obtained in Preparation Example 1 was supported by a metal by an impregnation method. 3 g of the MFI-type zeolite obtained above was placed in a mortar. Therefore, an aqueous solution prepared by dissolving 0.52 g (0.41 mmol) of hexaammonium hexaammonium tetrahydrate in 1.2 ml of distilled water was added dropwise over 10 minutes and kneaded. Then, it was dried overnight at 110 ° C. and calcined at 550 ° C. for 4 hours to obtain a molybdenum-containing MFI-type zeolite.
得られたモリブデン含有MFI型ゼオライトは、モリブデン1.05wt%を含有し、10員環骨格構造であり、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比68、表面に酸点が存在せず、酸量0.23mmol/gであった。 The obtained molybdenum-containing MFI-type zeolite contains 1.05 wt% of molybdenum, has a 10-membered ring skeleton structure, has an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, and has no acid spot on the surface. The acid content was 0.23 mmol / g.
実施例5
硝酸カリウム五水和物0.32gの代わりに、硝酸鉄九水和物0.30g(0.73mmol)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、鉄含有MFI型ゼオライトを得た。
Example 5
An iron-containing MFI-type zeolite was obtained by the same method as in Example 1 except that 0.30 g (0.73 mmol) of iron nitrate nine hydrate was used instead of 0.32 g of potassium nitrate pentahydrate.
得られた鉄含有MFI型ゼオライトは、鉄0.97wt%を含有し、10員環骨格構造であり、平均粒子径40nm、SiO2/Al2O3モル比68、表面に酸点が存在せず、酸量0.26mmol/gであった。 The obtained iron-containing MFI-type zeolite contains 0.97 wt% of iron, has a 10-membered ring skeleton structure, has an average particle size of 40 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 68, and has no acid spot on the surface. The acid content was 0.26 mmol / g.
実施例6
実施例1で得られたガリウム含有ゼオライトを用いて、1−ブテンを原料とした上記に従い芳香族化反応を行った。反応結果を表1に示す。480分後の収率の低下は僅かであり、不飽和脂肪族炭化水素から高収率かつ安定的に芳香族化合物を製造可能であった。
Example 6
Using the gallium-containing zeolite obtained in Example 1, an aromatization reaction was carried out according to the above using 1-butene as a raw material. The reaction results are shown in Table 1. The decrease in yield after 480 minutes was slight, and it was possible to stably produce an aromatic compound from unsaturated aliphatic hydrocarbons in high yield.
芳香族化反応の際の反応効率、耐久性に優れることを確認した。 It was confirmed that the reaction efficiency and durability during the aromatization reaction were excellent.
比較例1
調製例1で得られた金属を含有しないMFI型ゼオライトを用い、1−ブテンを原料として芳香族化反応を行った。結果を表3に示す。
Comparative Example 1
Using the metal-free MFI-type zeolite obtained in Preparation Example 1, an aromatization reaction was carried out using 1-butene as a raw material. The results are shown in Table 3.
転化率、芳香族収率ともに低いものであった。 Both the conversion rate and the aromatic yield were low.
調製例2
オートクレーブによるゼオライトの結晶化、洗浄、乾燥操作まで調製例1と同様に行った。
Preparation Example 2
Crystallization, washing, and drying of zeolite by autoclave were carried out in the same manner as in Preparation Example 1.
得られた乾燥粉末を、空気下、550℃で焼成後、得られた粉末を1mol/Lの塩酸中に分散し、ろ過、乾燥させ、ゼオライトを得た。 The obtained dry powder was calcined under air at 550 ° C., and the obtained powder was dispersed in 1 mol / L hydrochloric acid, filtered and dried to obtain zeolite.
得られたゼオライトは、10員環骨格構造を有し、平均粒子径41nm、SiO2/Al2O3モル比は46、酸量は0.22mmol/gであった。 The obtained zeolite had a 10-membered ring skeleton structure, an average particle size of 41 nm, a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 46, and an acid content of 0.22 mmol / g.
得られたゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に示す。3605cm−1のゼオライト酸点のOHに由来するピークと、3700〜3800cm−1のシラノールのOHに由来するピークが減少した。したがって、2,4−ジメチルキノリンはゼオライト表面の酸点とシラノールに吸着しており、ゼオライトの表面には酸点が存在することを確認した。
The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained zeolite is shown in FIG. A peak derived from OH zeolite acid sites of 3605cm -1, a peak derived from OH of
本発明は、表面に酸点が存在しない新規な金属含有ゼオライトを提供するものであり、当該金属含有ゼオライトは、例えば脂肪族炭化水素の転化反応や異性化反応の際に特異的な安定性・効率を発現するため、その産業的価値は極めて高いものである。 The present invention provides a novel metal-containing zeolite having no acid spot on the surface, and the metal-containing zeolite has specific stability during, for example, a conversion reaction or an isomerization reaction of an aliphatic hydrocarbon. Its industrial value is extremely high in order to develop efficiency.
Claims (5)
(i)平均粒子径(PD)がPD≦100nmである。
(ii)骨格構造が10員環構造である。
(iii)表面に酸点が存在しない。
(iv)酸量が0.05〜0.85mmol/gである。 At least one metal selected from the periodic table Group 6-10 and 12-13 group carries, those having the following characteristics (i) ~ (iv), the metal 0.05-5% A metal- supported zeolite characterized by being contained.
(I) The average particle size (PD) is PD ≦ 100 nm.
(Ii) The skeletal structure is a 10-membered ring structure.
(Iii) There are no acid spots on the surface.
(Iv) The amount of acid is 0.05 to 0.85 mmol / g.
(v)PD≦100nmである。
(vi)骨格構造が10員環構造である。
(vii)表面に酸点が存在しない。
(viii)酸量が0.1〜1.0mmol/gである。 A zeolite having the following characteristics (v) to (viii) is used as a base material, and at least one metal selected from groups 6 to 10 and 12 to 13 of the periodic table is supported, and the metal is 0.05 to 5 wt. A metal- supported zeolite characterized by containing%.
(V) PD ≦ 100 nm.
(Vi) The skeletal structure is a 10-membered ring structure.
(Vii) There are no acid spots on the surface.
The amount of (viii) acid is 0.1 to 1.0 mmol / g .
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