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JP7676194B2 - Method for producing faujasite-type zeolite with high packing density - Google Patents

Method for producing faujasite-type zeolite with high packing density Download PDF

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JP7676194B2
JP7676194B2 JP2021060943A JP2021060943A JP7676194B2 JP 7676194 B2 JP7676194 B2 JP 7676194B2 JP 2021060943 A JP2021060943 A JP 2021060943A JP 2021060943 A JP2021060943 A JP 2021060943A JP 7676194 B2 JP7676194 B2 JP 7676194B2
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zeolite
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千津 稲木
俊二 鶴田
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Description

本発明は充填密度が高いフォージャサイト型ゼオライトの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing faujasite-type zeolite with high packing density.

ゼオライトという物質名は結晶性の多孔質アルミノシリケートの総称である。ゼオライトは、石油精製や石油化学をはじめとする多くの工業プロセスにおいて、触媒、吸着剤、および分離膜などの用途に幅広く使用されてきた。例えば、流動接触分解プロセスは、触媒を用いて石油中の重油分を分解し、付加価値の高いガソリンなどの留分を得る重要なプロセスである。このプロセスの触媒として、強い固体酸を有する多孔性材料であるフォージャサイト型ゼオライトが古くから使用されてきた。また、フォージャサイト型ゼオライトは吸着剤としても、古くから使用されている。 The substance zeolite is a general term for crystalline porous aluminosilicates. Zeolites have been widely used as catalysts, adsorbents, separation membranes, and other applications in many industrial processes, including oil refining and petrochemistry. For example, the fluid catalytic cracking process is an important process that uses a catalyst to crack the heavy oil in petroleum and obtain high-value-added fractions such as gasoline. Faujasite-type zeolite, a porous material with strong solid acidity, has long been used as a catalyst for this process. Faujasite-type zeolite has also long been used as an adsorbent.

一般的に、ゼオライトは、触媒や吸着剤用途で用いる場合、単位容積当たりの充填密度を上げ、単位容積当たりの接触面積を最大にすることが望ましいとされている(特許文献1)。また、これを解決する方法として、ゼオライトの一次粒子を凝集させて球状の二次粒子を形成する方法が知られている(特許文献2)。この方法では、バインダー成分を添加して噴霧乾燥することで、球状の二次粒子が形成される。二次粒子の形状を球状にすることにより、単位容積あたりの充填密度を上げることができるとされている(特許文献1)。これは、不定形粒子を充填した場合には隙間が多くなるのに対し、球状粒子を充填した場合には無駄な空隙が生じにくく、流動性にも優れていることから充填密度を高めることができるためである。 In general, when zeolite is used as a catalyst or adsorbent, it is desirable to increase the packing density per unit volume and maximize the contact area per unit volume (Patent Document 1). As a method for solving this problem, a method is known in which primary particles of zeolite are aggregated to form spherical secondary particles (Patent Document 2). In this method, spherical secondary particles are formed by adding a binder component and spray drying. It is said that the packing density per unit volume can be increased by making the shape of the secondary particles spherical (Patent Document 1). This is because, while there are many gaps when irregular particles are packed, there are few unnecessary voids when spherical particles are packed, and the packing density can be increased because of excellent fluidity.

このように、噴霧乾燥することで球状の二次粒子を形成する方法では、ゼオライトのみでは球状の二次粒子が形成されないので、バインダー成分が添加される。しかしながら、ゼオライト以外の成分が含まれるので、ゼオライトの含有量が少なくなるという課題があった。 In this way, in the method of forming spherical secondary particles by spray drying, spherical secondary particles cannot be formed with zeolite alone, so a binder component is added. However, since components other than zeolite are included, there is an issue that the zeolite content is reduced.

特開昭59-137314号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-137314 特開昭54-29898号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-29898

本発明の製造方法に係るフォージャサイト型ゼオライト(以下、FAU型ゼオライトと云う)は、従来のように二次粒子を球状にしたものではなく、一次粒子の形状を球状に近づけて充填密度を高めたものである。本発明はこのようなFAU型ゼオライトの製造方法を提供する。
The faujasite-type zeolite (hereinafter referred to as FAU-type zeolite) according to the production method of the present invention is not one in which secondary particles are made spherical as in the conventional method, but one in which the shape of primary particles is made close to spherical to increase the packing density. The present invention provides a method for producing such an FAU-type zeolite.

本発明は、以下の構成によって前記課題を解決したものであり、FAU型ゼオライトの製造方法であって、Si源、Al源、および種結晶を含む水性混合液を調製する前駆体調製工程と、前記水性混合液を水熱処理してFAU型ゼオライト結晶を成長させる水熱処理工程を備え、上記種結晶を含む水性混合溶液のSi源として比表面積が100m /g以下のシリカ粒子を用いることを特徴とする製造方法である。
The present invention has solved the above-mentioned problems by the following configuration, and is a method for producing FAU type zeolite, comprising: a precursor preparation step of preparing an aqueous mixed solution containing a Si source, an Al source, and seed crystals; and a hydrothermal treatment step of hydrothermally treating the aqueous mixed solution to grow FAU type zeolite crystals, characterized in that silica particles having a specific surface area of 100 m2 /g or less are used as the Si source of the aqueous mixed solution containing the seed crystals.

本発明の製造方法に係るFAU型ゼオライトは、球に近い形状の一次粒子が多いので、単位容積あたりのゼオライト含有量が多い粉体を得ることができる。
The FAU zeolite produced by the production method of the present invention has many primary particles having a nearly spherical shape, so that it is possible to obtain a powder having a high zeolite content per unit volume.

球形度の概念図。Conceptual diagram of sphericity. 実施例1のゼオライト粉末の電子顕微鏡写真。Electron microscope photograph of the zeolite powder of Example 1. 比較例1のゼオライト粉末の電子顕微鏡写真。Electron microscope photograph of the zeolite powder of Comparative Example 1. 比較例2のゼオライト粉末の電子顕微鏡写真。Electron microscope photograph of the zeolite powder of Comparative Example 2. 比較例3のゼオライト粉末の電子顕微鏡写真。Electron microscope photograph of the zeolite powder of Comparative Example 3.

〔FAU型ゼオライト〕
本発明の製造方法に係るFAU型ゼオライト(以下、本発明のFAU型ゼオライトと云う)は、画像解析により求めた一次粒子の球形度が0.60以上の球に近い形状にしたFAU型ゼオライトである。FAU型ゼオライトは、Si、Al、Oを基本骨格元素とするフォージャサイト構造を有しており、このフォージャサイト構造はX線回析測定により得られた回折パターンから確認することができる。

[FAU type zeolite]
The FAU zeolite according to the production method of the present invention (hereinafter referred to as the FAU zeolite of the present invention ) is an FAU zeolite having a shape close to a sphere with a sphericity of primary particles of 0.60 or more as determined by image analysis. The FAU zeolite has a faujasite structure with Si, Al, and O as basic skeletal elements, and this faujasite structure can be confirmed from a diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement.

従来のFAU型ゼオライトは、結晶面がはっきりした八面体形状や六角板状の一次粒子を多く含むので、充填密度が低かった(比較例1、4)。これに対し、本発明のFAU型ゼオライトは、球形度が高い一次粒子を多く含むので、従来のFAU型ゼオライトに比較して充填密度が高い。球形度は、次式[1]に示すように、ゼオライト一次粒子の画像解析による測定面積A、画像機解析によって測定した一次粒子の長径を直径とした真円の面積Bであるとき、真円の面積Bに対する測定面積Aの比によって表される。
X=A/B ・・・[1]
(式[1]において、Xは球形度、Aは画像解析による測定面積、Bは画像機解析によって測定した長径を直径とした真円の面積)
球形度の概念を図1に示す。球形度は1.0に近いほど真球に近い。
Conventional FAU zeolites have low packing density because they contain many octahedral or hexagonal plate-like primary particles with distinct crystal faces (Comparative Examples 1 and 4). In contrast, the FAU zeolite of the present invention contains many primary particles with high sphericity, and therefore has a higher packing density than conventional FAU zeolites. As shown in the following formula [1], when A is the area measured by image analysis of the zeolite primary particles and B is the area of a perfect circle whose diameter is the major axis of the primary particles measured by image analysis, the sphericity is expressed by the ratio of the measured area A to the area B of the perfect circle.
X=A/B...[1]
(In formula [1], X is the sphericity, A is the area measured by image analysis, and B is the area of a perfect circle whose major axis is the diameter measured by image analysis.)
The concept of sphericity is shown in Figure 1. The closer the sphericity is to 1.0, the closer it is to a perfect sphere.

本発明のFAU型ゼオライトの一次粒子の球形度は平均値で0.60以上であり、好ましくは0.65以上、さらに好ましくは0.70以上である。なお、本発明のFAU型ゼオライトは、その一次粒子の球形度を球に近くしたものであり、一次粒子の球形度の範囲は0.60以上~1.0以下である。 The sphericity of the primary particles of the FAU zeolite of the present invention is 0.60 or more on average, preferably 0.65 or more, and more preferably 0.70 or more. The FAU zeolite of the present invention has primary particles with a sphericity close to that of a sphere, and the range of the sphericity of the primary particles is 0.60 or more and 1.0 or less.

本発明のFAU型ゼオライトの一次粒子径は、0.1μm~10μm以下の範囲が好ましく、0.5μm~5μm以下の範囲がより好ましく、0.7μm~5μmの範囲が特に好ましい。本発明のFAU型ゼオライトの一次粒子径がこれらの範囲にあると、充填密度がより高くなる。この一次粒子径は画像解析によって測定することができる。 The primary particle diameter of the FAU type zeolite of the present invention is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm, more preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm, and particularly preferably in the range of 0.7 μm to 5 μm. When the primary particle diameter of the FAU type zeolite of the present invention is in these ranges, the packing density becomes higher. This primary particle diameter can be measured by image analysis.

本発明のFAU型ゼオライトの性状は、SiとAlのモル比(SiO/Alモル比:SAR)によって大きく影響を受ける。例えば、SARが低い(Alの含有量が多い)FAU型ゼオライトは、固体酸量が多くなる。また、耐水熱性はSARが高い(Alの含有量が少ない)ほうが優れる。好ましいSARの範囲は、その用途によって異なる。例えば、洗剤のビルダー、水分吸着剤用途としては、SARが低いFAU型ゼオライトが好ましく、具体的にはSARが5未満であることがより好ましく、SARが2未満のX型ゼオライトであることが特に好ましい。VOC吸着剤用途としては、SARが30以上のFAU型ゼオライトであることが好ましく、SARが50以上のFAU型ゼオライトであることがより好ましい。また、触媒用途としては、SARが5以上のFAU型ゼオライト(Y型ゼオライト)であることが好ましく、SARが5~400の範囲がより好ましく、5~200の範囲が特に好ましい。 The properties of the FAU zeolite of the present invention are greatly affected by the molar ratio of Si to Al ( SiO2 / Al2O3 molar ratio: SAR). For example, an FAU zeolite with a low SAR (high Al content) has a high solid acidity. In addition, the hydrothermal resistance is superior when the SAR is high (low Al content). The preferred SAR range varies depending on the application. For example, for use as a detergent builder or moisture adsorbent, an FAU zeolite with a low SAR is preferred, more preferably an SAR of less than 5, and particularly preferably an X-type zeolite with an SAR of less than 2. For use as a VOC adsorbent, an FAU zeolite with an SAR of 30 or more is preferred, and an FAU zeolite with an SAR of 50 or more is more preferred. For catalytic applications, FAU-type zeolite (Y-type zeolite) having an SAR of 5 or more is preferred, with an SAR in the range of 5 to 400 being more preferred, and 5 to 200 being particularly preferred.

本発明のFAU型ゼオライトは、陽イオン交換サイトを有しており、種々の陽イオンでイオン交換することができる。例えば、Na、K等のアルカリ金属、遷移金属、希土類、プロトン、アンモニウムイオン等の種々の陽イオンで交換することができ、交換する陽イオンによってFAU型ゼオライトの性状も変化する。例えば、洗剤や吸着剤用であれば、NaやK等のアルカリ金属でイオン交換されていることが好ましい。また、触媒用途であってその固体酸性質を利用する反応に用いる場合は、プロトンでイオン交換されていることが好ましく、固体酸性質の発現を阻害するアルカリの含有量は少ないほうがより好ましく、具体的にはMO換算(Mはアルカリ金属)で2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%未満であることが特に好ましい。なお、陽イオン交換サイトの種類によってFAU型ゼオライトの充填密度も変化するので、本発明の効果を確認する際には、実施例および比較例において、陽イオン交換サイトの陽イオンを同一にして比較した。 The FAU zeolite of the present invention has a cation exchange site and can be ion-exchanged with various cations. For example, it can be exchanged with various cations such as alkali metals such as Na and K, transition metals, rare earths, protons, and ammonium ions, and the properties of the FAU zeolite change depending on the cations exchanged. For example, if it is used as a detergent or adsorbent, it is preferable that it is ion-exchanged with alkali metals such as Na and K. In addition, when it is used for a catalyst application in a reaction that utilizes its solid acidity, it is preferable that it is ion-exchanged with protons, and it is more preferable that the content of alkali that inhibits the expression of the solid acidity is small, and specifically, it is preferable that it is 2 mass% or less in terms of M 2 O (M is an alkali metal), more preferably 1 mass% or less, and particularly preferably less than 0.5 mass%. Note that the packing density of the FAU zeolite also changes depending on the type of cation exchange site, so when confirming the effects of the present invention, the cations of the cation exchange sites were made the same in the examples and comparative examples for comparison.

本発明のFAU型ゼオライトは、比表面積が600m/g以上であることが好ましい。ゼオライトは、一般的に、その骨格に由来する細孔構造によって極めて広い比表面積を有する。本発明のFAU型ゼオライトの比表面積が600m/gより低い場合、骨格に由来する細孔構造が十分に発達していないおそれがあり、その固体酸量が低くなってしまうことがある。FAU型ゼオライトの比表面積は高いほど好ましいが、その上限は900m/g以下であってもよい。より具体的には、本発明のFAU型ゼオライトの比表面積は650m/g以上~750m/g以下の範囲でもよい。 The FAU zeolite of the present invention preferably has a specific surface area of 600 m 2 /g or more. Zeolites generally have an extremely large specific surface area due to the pore structure derived from their skeleton. If the specific surface area of the FAU zeolite of the present invention is lower than 600 m 2 /g, the pore structure derived from the skeleton may not be sufficiently developed, and the solid acidity may be low. The higher the specific surface area of the FAU zeolite, the more preferable it is, but the upper limit may be 900 m 2 /g or less. More specifically, the specific surface area of the FAU zeolite of the present invention may be in the range of 650 m 2 /g or more to 750 m 2 /g or less.

本発明のFAU型ゼオライトは、その用途によって種々の形態に加工されて使用される。洗剤のビルダー用に使用される場合は、粉末のまま使用され、吸着剤用として使用される場合は、バインダー成分と共にペレット状、タブレット状に成型され、使用される。また、触媒用途として使用される場合は、活性金属成分、助触媒成分、担体成分、バインダー成分等と共に、球状、ペレット状、タブレット状に成型され、使用される。具体的な触媒用途としては、例えば、石油精製における流動接触分解用触媒や水素化分解用触媒として使用できる。 The FAU zeolite of the present invention is processed into various forms depending on the application. When used as a detergent builder, it is used as is in powder form, and when used as an adsorbent, it is molded into pellets or tablets together with a binder component and used. When used as a catalyst, it is molded into spheres, pellets or tablets together with an active metal component, a cocatalyst component, a carrier component, a binder component, etc. and used. Specific examples of catalyst applications include use as a fluid catalytic cracking catalyst or hydrocracking catalyst in petroleum refining.

本発明のFAU型ゼオライトは球形度が高いので充填密度を高めることができる。具体的には、例えば、0.4g/cm超~0.6g/cm以下の充填密度を得ることができる。充填密度が高いFAU型ゼオライトは、単位容積当たりに充填されるFAU型ゼオライトの量が多くなるので、輸送コストの面で優れる。なお、本発明のFAU型ゼオライトには、バインダー成分が含まれないので、バインダー成分を添加して球状の二次粒子に成型されたものに比べて、単位容積当たりのFAU型ゼオライト量を多くすることができる。 Since the FAU zeolite of the present invention has a high sphericity, the packing density can be increased. Specifically, for example, a packing density of more than 0.4 g/ cm3 to 0.6 g/ cm3 or less can be obtained. FAU zeolite with a high packing density is excellent in terms of transportation costs because a large amount of FAU zeolite is packed per unit volume. In addition, since the FAU zeolite of the present invention does not contain a binder component, the amount of FAU zeolite per unit volume can be increased compared to that of zeolite molded into spherical secondary particles by adding a binder component.

〔FAU型ゼオライトの製造方法〕
以下、本発明のFAU型ゼオライトの製造方法を具体的に説明する。
本発明の製造方法は、FAU型ゼオライトの製造方法であって、Si源、Al源、およびFAU型ゼオライト種結晶(以下、単に種結晶と云うことがある)を含む水性混合液を調製する前駆体調製工程と、前記水性混合液を水熱処理してFAU型ゼオライト結晶を成長させる水熱処理工程を備え、上記種結晶を含む水性混合溶液のSi源として遅溶解性シリカ粒子を用いることを特徴とする製造方法である。
[Method for producing FAU type zeolite]
The method for producing the FAU zeolite of the present invention will now be described in detail.
The production method of the present invention is a production method for FAU type zeolite, and includes a precursor preparation step of preparing an aqueous mixed solution containing a Si source, an Al source, and FAU type zeolite seed crystals (hereinafter, may be simply referred to as seed crystals), and a hydrothermal treatment step of hydrothermally treating the aqueous mixed solution to grow FAU type zeolite crystals, characterized in that slowly soluble silica particles are used as the Si source of the aqueous mixed solution containing the seed crystals.

水性混合液は、例えば、種結晶を含むシード溶液に、Si源である遅溶解性シリカ粒子と、Al源を加えて調製される。上記遅溶解性シリカ粒子とは溶解の遅いシリカ粒子を云い、例えば、比表面積100m/g以下のシリカ粒子が用いられる。因みに、例えば、比表面積400m/g以上のシリカ微粉末は溶解し易く(易溶解性)、シード溶液に加えるSi源として適さない。 The aqueous mixture is prepared, for example, by adding slowly soluble silica particles, which are a Si source, and an Al source to a seed solution containing seed crystals. The slowly soluble silica particles are silica particles that dissolve slowly, and for example, silica particles with a specific surface area of 100 m2 /g or less are used. For example, silica fine powder with a specific surface area of 400 m2 /g or more is easily dissolved (easily soluble) and is not suitable as a Si source to be added to the seed solution.

FAU型ゼオライトは、Si、Al、Oを基本骨格元素とする結晶性アルミノシリケートの一種であり、その原料として骨格の構成元素であるSiを含む原料(Si源)、Alを含む原料(Al源)が用いられる。本発明の製造方法は、例えば、上記種結晶を含むシード溶液に、Si源である遅溶解性シリカ粒子と、Al源を加えた水性混合液を調製し、該水性混合液を加熱処理してFAU型ゼオライト結晶を成長させる。FAU型ゼオライトは、水溶液中でSiとAlとが溶解再析出を繰り返すことにより結晶成長することが知られている。本発明の製造方法は、該種結晶を成長させるSi源として遅溶性シリカ粒子を用いることによって、SiとAlの溶解再析出の速度を遅くし、従来のFAU型ゼオライトとは異なる球に近い形状の一次粒子を成長させる。 FAU type zeolite is a type of crystalline aluminosilicate with Si, Al, and O as the basic skeletal elements, and raw materials containing Si (Si source) and Al (Al source) as the structural elements of the skeletal structure are used as raw materials. In the manufacturing method of the present invention, for example, an aqueous mixture is prepared by adding slowly soluble silica particles, which are a Si source, and an Al source to a seed solution containing the above-mentioned seed crystals, and the aqueous mixture is heated to grow FAU type zeolite crystals. It is known that FAU type zeolite crystals grow by repeated dissolution and reprecipitation of Si and Al in an aqueous solution. In the manufacturing method of the present invention, the rate of dissolution and reprecipitation of Si and Al is slowed down by using slowly soluble silica particles as a Si source for growing the seed crystals, and primary particles having a shape close to a sphere are grown, which is different from that of conventional FAU type zeolites.

〔前駆体調製工程〕
本発明の製造方法は、例えば、FAU型ゼオライト種結晶を含むシード溶液に、Si源である遅溶解性シリカ粒子と、Al源を加えた水性混合液を調製する前駆体調製工程を有する。該種結晶を含む溶液は、下記モル組成の水溶液を熟成して調製することができる。本発明の製造方法では該種結晶を含む水溶液をシード溶液と云う。
NaO/Al=5~32
SiO/Al=5~30
O/Al=100~2000
[Precursor preparation step]
The production method of the present invention includes, for example, a precursor preparation step of preparing an aqueous mixture by adding slowly soluble silica particles, which are a Si source, and an Al source to a seed solution containing FAU type zeolite seed crystals. The solution containing the seed crystals can be prepared by aging an aqueous solution having the following molar composition. In the production method of the present invention, the aqueous solution containing the seed crystals is called a seed solution.
Na 2 O/Al 2 O 3 =5 to 32
SiO 2 /Al 2 O 3 =5 to 30
H 2 O/Al 2 O 3 =100-2000

シード溶液の調製に用いるNa源は、NaOH、珪酸ナトリウム(水ガラス)、アルミン酸ナトリウム等である。 また、Si源は、シリカゾル、シリカゲル、テトラアルコキシシランなどのアルコキシシラン、水ガラス等である。このシード溶液のSi源は溶解し易い(易溶解性)ものを用いることができる。このSi源は反応性の点から水ガラスが好ましい。なお、水ガラスのNaO/SiOモル比は1~3.5のものが通常使用される。Al源は、アルミナゾル、アルミナゲル、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム等である。これらのうちシリカとの反応性および結晶化の点からアルミン酸ナトリウムが好ましい。 The Na source used in preparing the seed solution is NaOH, sodium silicate (water glass), sodium aluminate, etc. The Si source is silica sol, silica gel, alkoxysilane such as tetraalkoxysilane, water glass, etc. The Si source of this seed solution can be one that is easily dissolved (easily soluble). In terms of reactivity, water glass is preferred as this Si source. Note that water glass with a Na 2 O/SiO 2 molar ratio of 1 to 3.5 is usually used. The Al source is alumina sol, alumina gel, sodium aluminate, aluminum sulfate, etc. Of these, sodium aluminate is preferred in terms of reactivity with silica and crystallization.

アルミン酸ナトリウム、NaOH、および水ガラス等の各原料を混合した後のNaO/Alモル比は、5~32の範囲が好ましく、8~24の範囲がより好ましい。NaO/Alモル比がこの範囲にあると、種結晶が生成しやすくなる。各原料を混合した後のSiO/Alモル比は、5~30の範囲が好ましく、10~20の範囲がより好ましい。SiO/Alモル比が5未満では、P型ゼオライトやグメリナイト等のFAU型ゼオライト以外の結晶が混在する場合があり、SiO/Alモル比が30を越えると、FAU型ゼオライト結晶が得られ難くなる場合がある。 The Na 2 O/Al 2 O 3 molar ratio after mixing each raw material such as sodium aluminate, NaOH, and water glass is preferably in the range of 5 to 32, more preferably in the range of 8 to 24. When the Na 2 O/Al 2 O 3 molar ratio is in this range, seed crystals are easily generated. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio after mixing each raw material is preferably in the range of 5 to 30, more preferably in the range of 10 to 20. When the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is less than 5, crystals other than FAU type zeolite such as P type zeolite and gmelinite may be mixed, and when the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio exceeds 30, it may be difficult to obtain FAU type zeolite crystals.

上記各原料を混合した後のHO/Alモル比は、100~2000の範囲が好ましく、150~1500の範囲がより好ましい。HO/Alモル比が100未満では、いびつな形状の一次粒子が得られやすくなる。HO/Alモル比が2000を越えると、八面体や六角板状の一次粒子になりやすく、球状になり難くなる。 The H 2 O/Al 2 O 3 molar ratio after mixing the above raw materials is preferably in the range of 100 to 2000, more preferably in the range of 150 to 1500. If the H 2 O/Al 2 O 3 molar ratio is less than 100, primary particles having an irregular shape are likely to be obtained. If the H 2 O/Al 2 O 3 molar ratio exceeds 2000, primary particles tend to be octahedral or hexagonal plate-like, and it is difficult to obtain spherical particles.

上記各原料を混合した水溶液を10~70℃、好ましくは20~50℃で熟成することによってシード溶液が得られる。熟成時間は熟成温度によっても異なるが、通常、1~200時間である。 A seed solution is obtained by aging the aqueous solution of the above raw materials at 10 to 70°C, preferably 20 to 50°C. The aging time varies depending on the aging temperature, but is usually 1 to 200 hours.

上記シード溶液に、Si源である遅溶解性シリカ粒子と、Al源、および水を加えて水性混合液を調製する。Si源である遅溶解性シリカ粒子として、例えば、比表面積100m/g以下のシリカ粒子が用いられる。比表面積がこのように小さいシリカ粒子は溶解するのが遅い(遅溶解性)ので、次工程でのSiとAlの溶解再析出が緩やかに進み、球に近い一次粒子(FAU型ゼオライト結晶の一次粒子)が得られる。Al源は前述の化合物を用いることができる。 To the seed solution, slowly soluble silica particles as a Si source, an Al source, and water are added to prepare an aqueous mixture. As the slowly soluble silica particles as a Si source, for example, silica particles with a specific surface area of 100 m2 /g or less are used. Since silica particles with such a small specific surface area dissolve slowly (slow solubility), the dissolution and reprecipitation of Si and Al in the next step proceeds slowly, and primary particles (primary particles of FAU type zeolite crystals) that are nearly spherical are obtained. The above-mentioned compounds can be used as the Al source.

上記Si源、Al源、および種結晶を含む水性混合液のモル組成は以下の範囲が好ましい。水性混合液のモル組成がこの範囲にあると球に近い一次粒子が生成しやすくなる。
NaO/Al=1~10
SiO/Al=1~20
O/Al=50~600
The molar composition of the aqueous mixture containing the Si source, Al source, and seed crystals is preferably in the following range: When the molar composition of the aqueous mixture is in this range, primary particles close to spheres are easily produced.
Na 2 O/Al 2 O 3 =1 to 10
SiO 2 /Al 2 O 3 =1 to 20
H 2 O/Al 2 O 3 =50-600

水性混合液のNaO/Alモル比は、1~10の範囲が好ましく、1~5の範囲がより好ましい。また、水性混合液のSiO/Alモル比は、1~20の範囲が好ましく、1~10の範囲がより好ましい。更に、水性混合液のHO/Alモル比は、50~600の範囲が好ましく、80~200の範囲がより好ましい。水性混合液のモル組成がこれらの範囲にあると、球に近い形状の一次粒子が成長しやすい。 The Na 2 O/Al 2 O 3 molar ratio of the aqueous mixture is preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1 to 5. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the aqueous mixture is preferably in the range of 1 to 20, more preferably in the range of 1 to 10. Furthermore, the H 2 O/Al 2 O 3 molar ratio of the aqueous mixture is preferably in the range of 50 to 600, more preferably in the range of 80 to 200. When the molar composition of the aqueous mixture is in these ranges, primary particles having a shape close to a sphere tend to grow.

前駆体調製工程として、FAU型ゼオライト種結晶を含むシード溶液に、Si源である遅溶解性シリカ粒子と、Al源を加えた水性混合液を調製する場合を示したが、該水性混合液の調製は種結晶を含むシード溶液にSi源である遅溶解性シリカ粒子とAl源を加える方法に限らない。 As a precursor preparation process, a case was shown in which an aqueous mixture was prepared by adding slowly soluble silica particles, which are a Si source, and an Al source to a seed solution containing FAU-type zeolite seed crystals, but the preparation of the aqueous mixture is not limited to the method of adding slowly soluble silica particles, which are a Si source, and an Al source to a seed solution containing seed crystals.

〔水熱処理工程〕
この工程では、前述の前駆体調製工程で得られた水性混合液を加熱処理して、FAU型ゼオライトの結晶化を進める。
[Hydrothermal treatment process]
In this step, the aqueous mixture obtained in the above-mentioned precursor preparation step is heat-treated to promote crystallization of the FAU-type zeolite.

加熱処理の方法は、オートクレーブ等を用いて加圧下で熱処理する方法、常圧下で熱処理する方法等の従来公知の方法を用いることができる。本発明の製造方法においては、Si源の溶解速度を遅くするという観点から、常圧下で加熱処理する方法が好ましい。 The heat treatment may be carried out by a conventional method such as heat treatment under pressure using an autoclave or heat treatment under normal pressure. In the manufacturing method of the present invention, heat treatment under normal pressure is preferred from the viewpoint of slowing down the dissolution rate of the Si source.

加熱処理の温度は、FAU型ゼオライトの結晶化を進める温度であればよく、50℃~100℃であることが好ましい。常圧下で加熱処理を行う場合は、80℃~100℃であることがより好ましい。加熱処理の時間は、加熱温度によっても左右されるが、2~200時間であればよい。 The temperature of the heat treatment may be any temperature that promotes the crystallization of FAU-type zeolite, and is preferably 50°C to 100°C. If the heat treatment is performed under normal pressure, it is more preferable that the temperature be 80°C to 100°C. The time of the heat treatment depends on the heating temperature, but may be 2 to 200 hours.

〔その他の工程〕
本発明の製造方法は、結晶化工程で得られたFAU型ゼオライトを含む溶液から溶媒を除去し、FAU型ゼオライトを分離する工程を含むことができる。これは、乾燥、遠心分離、濾別等の従来公知の方法で容易に実施することができる。
[Other steps]
The production method of the present invention can include a step of removing the solvent from the solution containing FAU zeolite obtained in the crystallization step to separate the FAU zeolite. This can be easily carried out by a conventionally known method such as drying, centrifugation, or filtration.

本発明の製造方法は、FAU型ゼオライトをイオン交換する工程を含んでもよい。イオン交換したい陽イオンが溶解した水溶液にFAU型ゼオライトを懸濁し、適切な温度、時間で処理することによって容易にイオン交換することができる。陽イオンの種類にもよるが、イオン交換の温度は室温~95℃の範囲が好ましく、イオン交換の時間は0.5~10時間程度が好ましい。 The manufacturing method of the present invention may include a step of ion-exchanging FAU-type zeolite. Ion exchange can be easily performed by suspending FAU-type zeolite in an aqueous solution in which the cations to be exchanged are dissolved, and treating at an appropriate temperature for an appropriate time. Although it depends on the type of cation, the ion exchange temperature is preferably in the range of room temperature to 95°C, and the ion exchange time is preferably about 0.5 to 10 hours.

本発明の製造方法は、FAU型ゼオライトのSiO/Alモル比を高めるため、脱アルミニウム工程を含んでいてもよい。脱アルミニウムの方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、酸処理、スチーム処理、EDTA処理等の方法でFAU型ゼオライトからアルミニウムを脱離させ、SiO/Alモル比を200程度まで高めることができる。 The production method of the present invention may include a dealumination step in order to increase the SiO2 / Al2O3 molar ratio of the FAU zeolite. The dealumination method may be a conventionally known method. For example, aluminum can be removed from the FAU zeolite by acid treatment, steam treatment, EDTA treatment, or other methods, and the SiO2 / Al2O3 molar ratio can be increased to about 200.

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。実施例および比較例では以下の方法によって比表面積、化学組成などの物性を測定した。 Below, examples of the present invention are shown together with comparative examples. Note that the present invention is not limited to the following examples. In the examples and comparative examples, physical properties such as specific surface area and chemical composition were measured by the following methods.

〔比表面積〕
不活性ガス雰囲気下において500℃で1時間前処理を行った試料粉末を試料管に充填し、比表面積測定装置(日本ベル社製「MR-6」)を用いて、試料粉末の比表面積を測定した。具体的には、窒素ガス濃度30vol%、ヘリウムガス濃度70vol%の混合ガスを液体窒素で十分冷却した試料管に流通させて試料粉末に窒素を吸着させた後、試料管を25℃にして試料粉末から脱離した窒素の量をTCD検出器で検出した。この脱離した窒素の量を窒素分子の断面積を用いて比表面積に換算することによって、試料粉末1g当たりの比表面積を算出した。
[Specific surface area]
The sample powder pretreated at 500°C for 1 hour under an inert gas atmosphere was filled into a sample tube, and the specific surface area of the sample powder was measured using a specific surface area measuring device ("MR-6" manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.). Specifically, a mixed gas of nitrogen gas concentration 30 vol% and helium gas concentration 70 vol% was passed through a sample tube sufficiently cooled with liquid nitrogen to adsorb nitrogen to the sample powder, and the sample tube was then cooled to 25°C to detect the amount of nitrogen desorbed from the sample powder with a TCD detector. The amount of desorbed nitrogen was converted to a specific surface area using the cross-sectional area of the nitrogen molecule to calculate the specific surface area per gram of sample powder.

〔組成分析〕
蛍光X線装置(RIX-3000)を用いて、試料粉末のSi、Alおよびアルカリの各含有量を測定した。この測定結果から、SiおよびAlの含有量を、それぞれSiO、Alモル量に換算し、SiO/Alモル比を算出した。
[Composition analysis]
The contents of Si, Al and alkali in the sample powder were measured using a fluorescent X-ray analyzer (RIX-3000). From the measurement results, the contents of Si and Al were converted into SiO2 and Al2O3 molar amounts, respectively, to calculate the SiO2 / Al2O3 molar ratio.

〔強熱減量〕
試料粉末を1000℃で1時間加熱した際の重量減少から、以下の式で強熱減量を算出した。
強熱減量(%)=〔(加熱前の試料粉末の重量(g)-加熱後の試料粉末の重量(g)〕/加熱前の試料粉末の重量(g)
[Ignition loss]
The ignition loss was calculated from the weight loss observed when the sample powder was heated at 1000° C. for 1 hour using the following formula.
Ignition loss (%) = [(weight of sample powder before heating (g) - weight of sample powder after heating (g)] / weight of sample powder before heating (g)

〔一次粒子の球形度〕
試料粉末を試料板に分散させた後、走査型電子顕微鏡(日本電子社製:JSM-7600S)を用いて一次粒子の形状を観察した(加速電圧1.0kV、倍率1万~5万倍)。得られた画像から無作為に50個の一次粒子を選出し、画像解析によって測定した一次粒子の面積をA、画像解析によって測定した一次粒子の長径を直径とした真円の面積をBとし、下記式[1]で球形度Xを算出した。また、一次粒子径はこの長径の平均値とした。
一次粒子の球形度(X)=A/B ・・・[1]
[Sphericity of primary particles]
After dispersing the sample powder on a sample plate, the shape of the primary particles was observed using a scanning electron microscope (JEOL Ltd.: JSM-7600S) (accelerating voltage 1.0 kV, magnification 10,000 to 50,000 times). 50 primary particles were randomly selected from the obtained image, and the area of the primary particle measured by image analysis was taken as A, the area of the perfect circle with the diameter of the major axis of the primary particle measured by image analysis was taken as B, and the sphericity X was calculated using the following formula [1]. The primary particle diameter was taken as the average value of the major axes.
Sphericity of primary particles (X) = A/B... [1]

〔充填密度〕
試料粉末を200mlのメスシリンダーに100mlの目盛になるまで充填し、その後約1cmの高さから上下に100回タップした。該メスシリンダーに充填した試料粉末の重量をT(g)、タップ後の体積をV1(cm)とし、下記式[2]で充填密度(ρ)を算出した。
充填密度(ρ)=T/V1 ・・・[2]
[Filling density]
The sample powder was filled into a 200 ml graduated cylinder up to the 100 ml mark, and then tapped up and down 100 times from a height of about 1 cm. The weight of the sample powder filled into the graduated cylinder was T (g), and the volume after tapping was V1 (cm 3 ), and the packing density (ρ) was calculated using the following formula [2].
Packing density (ρ) = T/V1 ...[2]

〔X線回折測定〕
試料粉末を乳鉢で粉砕し、試料板にセットした。これを以下の条件でX線回折測定し、得られたXRDパターンからフォージャサイト構造の有無を確認した。
装置 :株式会社リガク製MiniFlex
操作軸 :2θ/θ
線源 :CuKα
測定方法 :連続式
電圧 :40kV
電流 :15mA
開始角度 :2θ=5°
終了角度 :2θ=50°
サンプリング幅:0.020°
スキャン速度 :10.000[°/min]
<判断基準>
上記測定により得られるX線回折パターンがフォージャサイト構造のミラー指数に帰属されるピークをすべて有している場合、フォージャサイト構造を有していると判断した。なお、各ピークのピーク位置は、それぞれ2θ=±0.2°程度の誤差を含みうる。
[X-ray diffraction measurement]
The sample powder was ground in a mortar and set on a sample plate. X-ray diffraction measurement was performed under the following conditions, and the presence or absence of a faujasite structure was confirmed from the obtained XRD pattern.
Equipment: Rigaku MiniFlex
Operation axis: 2θ/θ
Radiation source: CuKα
Measurement method: Continuous Voltage: 40 kV
Current: 15mA
Starting angle: 2θ=5°
End angle: 2θ=50°
Sampling width: 0.020°
Scan speed: 10.000 [°/min]
<Judgment criteria>
When the X-ray diffraction pattern obtained by the above measurement has all the peaks attributable to the Miller indices of the faujasite structure, it is judged that the faujasite structure is present. Note that the peak positions of the respective peaks may include an error of about 2θ=±0.2°.

〔実施例1〕
<前駆体調製工程>
Na含有量(NaO換算)17質量%、Al含有量(AlO換算)22質量%のアルミン酸ナトリウム水溶液0.29kgを準備した。このアルミン酸ナトリウム水溶液を、21.7質量%の水酸化ナトリウム水溶液2.4kgに加えた。この溶液を撹拌しながら、Si濃度(SiO換算)24質量%の3号水ガラス2.3kgに加えて、1時間撹拌した後、30℃で12時間静置してシード溶液を調製した。シード溶液のモル組成は、16NaO:Al:15SiO:330HOであった。
Example 1
<Precursor Preparation Step>
0.29 kg of a sodium aluminate aqueous solution with a Na content ( Na2O equivalent) of 17% by mass and an Al content ( Al2O3 equivalent) of 22% by mass was prepared. This sodium aluminate aqueous solution was added to 2.4 kg of a 21.7% by mass aqueous sodium hydroxide solution. This solution was added to 2.3 kg of No. 3 water glass with a Si concentration ( SiO2 equivalent) of 24% by mass while stirring, and after stirring for 1 hour, the mixture was left to stand at 30°C for 12 hours to prepare a seed solution. The molar composition of the seed solution was 16Na2O : Al2O3 : 15SiO2 : 330H2O .

Si源として、Si濃度(SiO換算)24質量%の3号水ガラス18kg、および遅溶解性シリカ粒子(デンカ株式会社製溶融シリカUFP-30、比表面積37m/g)4.5kgと水16.8kgとを混合した。この溶液に上記シード溶液2.5kgを加えた後、Al源として、Na含有量(NaO換算)7.7質量%およびAl含有量(AlO換算)22質量%のアルミン酸ナトリウム8.1kgを加えて、水性混合液を調製した。この水性混合液のモル組成は、2.8NaO:Al:8.6SiO:113HOであった。 As the Si source, 18 kg of No. 3 water glass with a Si concentration ( SiO2 equivalent) of 24 mass%, 4.5 kg of slowly soluble silica particles (fused silica UFP-30 manufactured by Denka Co., Ltd., specific surface area 37 m2 /g) and 16.8 kg of water were mixed. After adding 2.5 kg of the seed solution to this solution, 8.1 kg of sodium aluminate with a Na content ( Na2O equivalent) of 7.7 mass% and an Al content ( Al2O3 equivalent) of 22 mass% was added as the Al source to prepare an aqueous mixture. The molar composition of this aqueous mixture was 2.8Na2O : Al2O3 : 8.6SiO2 : 113H2O .

<水熱処理工程>
上記水性混合液を室温で3時間熟成させた後、95℃で35時間加熱処理して、ゼオライト結晶を成長させた。その後、該ゼオライト結晶を濾別し、これを水で洗浄した後、130℃で20時間乾燥した。得られたゼオライト結晶について、X線回折測定によってフォージャサイト構造を有していることを確認した。さらに前述の測定を行った。この結果を表1に示す。また、このFAU型ゼオライトの電子顕微鏡写真を図2に示す。
<Hydrothermal treatment process>
The aqueous mixture was aged for 3 hours at room temperature, and then heat-treated at 95°C for 35 hours to grow zeolite crystals. The zeolite crystals were then filtered off, washed with water, and dried at 130°C for 20 hours. The obtained zeolite crystals were confirmed to have a faujasite structure by X-ray diffraction measurement. The above-mentioned measurements were also carried out. The results are shown in Table 1. An electron microscope photograph of this FAU-type zeolite is shown in Figure 2.

〔実施例2〕
実施例1で得られたFAU型ゼオライト5kgを60℃の水50Lに加え、更に硫酸アンモニウムを1.4kg加えて懸濁液を調製した。この懸濁液を70℃で1時間撹拌した後、FAU型ゼオライトを濾別した。このFAU型ゼオライトを水で洗浄した後、60℃の水50Lに硫酸アンモニウム1.4kgを溶解した硫酸アンモニウム溶液で洗浄し、更に60℃の水50Lで洗浄した。洗浄後のFAU型ゼオライトを130℃で20時間乾燥して、アンモニウムイオンでイオン交換されたFAU型ゼオライトを得た。このFAU型ゼオライトについて、前述の測定を行った。この結果を表1に示す。
Example 2
5 kg of the FAU zeolite obtained in Example 1 was added to 50 L of water at 60°C, and 1.4 kg of ammonium sulfate was further added to prepare a suspension. This suspension was stirred at 70°C for 1 hour, and then the FAU zeolite was filtered off. This FAU zeolite was washed with water, then washed with an ammonium sulfate solution in which 1.4 kg of ammonium sulfate was dissolved in 50 L of water at 60°C, and further washed with 50 L of water at 60°C. The washed FAU zeolite was dried at 130°C for 20 hours to obtain FAU zeolite ion-exchanged with ammonium ions. The above-mentioned measurements were carried out on this FAU zeolite. The results are shown in Table 1.

〔実施例3〕
実施例2で得られたFAU型ゼオライトを、飽和水蒸気雰囲気中にて670℃で1時間焼成して一回目の水蒸気処理を行った。このFAU型ゼオライト4.0kgを、温度60℃の400Lの水に加えた後、硫酸アンモニウム5.6kgを加えて懸濁液を調製した。この懸濁液を90℃で1時間撹拌した後にFAU型ゼオライトを濾別した。これを温度60℃の水240Lで洗浄し、110℃で20時間乾燥して、SiO/Alモル比を高めたFAU型ゼオライト結晶を得た。さらに、このFAU型ゼオライト結晶を飽和水蒸気雰囲気中にて630℃で2時間焼成して二回目の水蒸気処理を行った。このFAU型ゼオライト結晶1.0kgを室温の水15Lに加え、25質量%の硫酸1.4kgを徐々に加えた。硫酸を全量加えた後に、75℃に昇温して4時間撹拌し、FAU型ゼオライトを濾別して、イオン交換水60Lで洗浄した。洗浄後のFAU型ゼオライトを110℃で20時間乾燥し、SiO/Alモル比をさらに高めたFAU型ゼオライト結晶を得た。このFAU型ゼオライト結晶について、前述の測定を行った。この結果を表1に示す。
Example 3
The FAU zeolite obtained in Example 2 was calcined at 670°C for 1 hour in a saturated steam atmosphere to perform the first steam treatment. 4.0 kg of this FAU zeolite was added to 400 L of water at 60°C, and then 5.6 kg of ammonium sulfate was added to prepare a suspension. This suspension was stirred at 90°C for 1 hour, and then the FAU zeolite was filtered out. This was washed with 240 L of water at 60°C and dried at 110°C for 20 hours to obtain FAU zeolite crystals with an increased SiO2 / Al2O3 molar ratio. Furthermore, this FAU zeolite crystal was calcined at 630°C for 2 hours in a saturated steam atmosphere to perform the second steam treatment. 1.0 kg of this FAU zeolite crystals was added to 15 L of water at room temperature, and 1.4 kg of 25% by mass sulfuric acid was gradually added. After the entire amount of sulfuric acid was added, the temperature was raised to 75° C. and the mixture was stirred for 4 hours, and the FAU zeolite was filtered and washed with 60 L of ion-exchanged water. The washed FAU zeolite was dried at 110° C. for 20 hours to obtain FAU zeolite crystals with a further increased SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio. The above-mentioned measurements were carried out on this FAU zeolite crystal. The results are shown in Table 1.

〔比較例1:市販のFAU型ゼオライト〕
市販されているFAU型ゼオライト(ゼオリスト社製CBV100)を用いた。このFAU型ゼオライトについて、前述の測定を行った。結果を表1に示す。また、このFAU型ゼオライトの電子顕微鏡写真を図3に示す。
[Comparative Example 1: Commercially available FAU type zeolite]
A commercially available FAU type zeolite (CBV100 manufactured by Zeolyst Co., Ltd.) was used. The above-mentioned measurements were carried out on this FAU type zeolite. The results are shown in Table 1. An electron microscope photograph of this FAU type zeolite is shown in Figure 3.

〔比較例2:易溶解性のシリカ粒子を使用〕
シード溶液に加えるSi源として、遅溶解性シリカに代えて、溶解し易いシリカ粒子を用いた以外は実施例1と同様の方法でFAU型ゼオライトを製造した。この溶解し易いシリカ粒子として日本アエロジル社製品(AerosilTM380、比表面積405m/g)を用いた。このFAU型ゼオライトについて、前述の測定を行った。この結果を表1に示す。また、このFAU型ゼオライトの電子顕微鏡写真を図4に示す。
[Comparative Example 2: Use of easily soluble silica particles]
FAU zeolite was produced in the same manner as in Example 1, except that, as the Si source to be added to the seed solution, easily soluble silica particles were used instead of the slowly soluble silica. As the easily soluble silica particles, a product of Nippon Aerosil Co., Ltd. (Aerosil TM 380, specific surface area 405 m2 /g) was used. The above-mentioned measurements were carried out on this FAU zeolite. The results are shown in Table 1. An electron microscope photograph of this FAU zeolite is shown in Figure 4.

〔比較例3:原料溶液にシリカ粒子を加えない〕
SO濃度20.3質量%およびAl濃度(AlO換算)7.0質量%の硫酸アルミニウム水溶液7.4kgに、Si濃度(SiO換算)24質量%の3号水ガラス35kgをゆっくり加えた後に、Na含有量(NaO換算)7.7質量%およびAl含有量(AlO換算)22質量%のアルミン酸ナトリウム5.3kgを加え、10分間撹拌して原料溶液を調製した。この原料溶液に実施例1の方法で得られたシード溶液2.4kgを加え、均一になるまで撹拌混合して水性混合液を調製した。この水性混合液のモル組成は、2.8NaO:Al:8.6SiO:113HOであった。以降の工程は実施例1と同様の方法で、FAU型ゼオライトを調製した。このFAU型ゼオライトについて、前述の測定を行った。この結果を表1に示す。また、このFAU型ゼオライトの電子顕微鏡写真を図5に示す。
Comparative Example 3: Silica particles not added to the raw material solution
35 kg of No. 3 water glass with a Si concentration ( SiO2 equivalent ) of 24% was slowly added to 7.4 kg of an aluminum sulfate aqueous solution with a H2SO4 concentration of 20.3% by mass and an Al concentration ( Al2O3 equivalent ) of 7.0% by mass, and then 5.3 kg of sodium aluminate with a Na content ( Na2O equivalent ) of 7.7% by mass and an Al content ( Al2O3 equivalent) of 22% by mass was added and stirred for 10 minutes to prepare a raw material solution. 2.4 kg of the seed solution obtained by the method of Example 1 was added to this raw material solution, and the mixture was stirred and mixed until it became uniform to prepare an aqueous mixture. The molar composition of this aqueous mixture was 2.8Na2O : Al2O3 : 8.6SiO2 : 113H2O . The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1 to prepare FAU type zeolite. The above-mentioned measurements were performed on this FAU type zeolite. The results are shown in Table 1. An electron microscope photograph of this FAU zeolite is shown in FIG.

〔比較例4:市販のFAU型ゼオライト〕
市販されているFAU型ゼオライト(ゼオリスト社製CBV712)を用いた。このFAU型ゼオライトについて、前述の測定を行った。この結果を表1に示す。
[Comparative Example 4: Commercially available FAU type zeolite]
A commercially available FAU type zeolite (CBV712 manufactured by Zeolyst Co., Ltd.) was used. The above-mentioned measurements were carried out on this FAU type zeolite. The results are shown in Table 1.

Figure 0007676194000001
Figure 0007676194000001



















































































シード溶液に加えるSi源として遅溶解性シリカ粒子(比表面積37m/g)を用いて調製された実施例1のFAU型ゼオライトは、一次粒子が丸みを帯びているものが多く(図2)、その球形度は0.75である。一方、遅溶解性シリカ粒子に代えて易溶解性シリカ粒子(比表面積405m/g)を用いて調製された比較例2のFAU型ゼオライトの一次粒子は殆どが八面体形状であり、一部に六角板状の一次粒子も含まれている(図4)。また、シード溶液に加えるSi源としてシリカ粒子を用いずに調製された比較例3のFAU型ゼオライトは、六角板状の一次粒子が多く、一部に八面体形状の一次粒子も含まれている(図5)。比較例1の市販のFAU型ゼオライトも比較例3のFAU型ゼオライトに近い形状の一次粒子を含んでいる(図3)。このように、本発明のFAU型ゼオライトは、従来のFAU型ゼオライトの一次粒子よりも球形度が高く、球に近いことが確認された。 The FAU zeolite of Example 1, which was prepared using slowly soluble silica particles (specific surface area 37 m 2 /g) as the Si source to be added to the seed solution, has mostly rounded primary particles (FIG. 2), with a sphericity of 0.75. On the other hand, the primary particles of the FAU zeolite of Comparative Example 2, which was prepared using easily soluble silica particles (specific surface area 405 m 2 /g) instead of the slowly soluble silica particles, are mostly octahedral, with some hexagonal plate-shaped primary particles included (FIG. 4). The FAU zeolite of Comparative Example 3, which was prepared without using silica particles as the Si source to be added to the seed solution, has mostly hexagonal plate-shaped primary particles, with some octahedral primary particles included (FIG. 5). The commercially available FAU zeolite of Comparative Example 1 also contains primary particles with a shape similar to that of the FAU zeolite of Comparative Example 3 (FIG. 3). In this manner, it was confirmed that the FAU zeolite of the present invention has a higher sphericity and is closer to a sphere than the primary particles of conventional FAU zeolite.

FAU型ゼオライトの充填密度は、そのSiO/Alモル比、カチオンの種類、水分含有量が影響すると考えられることから、これらが同程度となるように調製したものを用いてその充填密度を比較した。一次粒子の球形度が0.60以上である実施例1のFAU型ゼオライトは、その球形度が0.60未満である比較例1、2のFAU型ゼオライトと比較して、充填密度が10%以上高い。同様に、実施例2と比較例3のFAU型ゼオライトを比較しても、充填密度が10以上高い。更に、実施例3と比較例4についても同様である。
Since the packing density of FAU zeolite is thought to be affected by its SiO2 / Al2O3 molar ratio, the type of cation, and the water content, the packing densities were compared using zeolites prepared so that these were approximately the same. The FAU zeolite of Example 1, in which the sphericity of the primary particles is 0.60 or more, has a packing density 10% or more higher than the FAU zeolites of Comparative Examples 1 and 2, in which the sphericity is less than 0.60. Similarly, when comparing the FAU zeolites of Example 2 and Comparative Example 3, the packing density is 10% or more higher. The same is true for Example 3 and Comparative Example 4.

Claims (1)

FAU型ゼオライトの製造方法であって、Si源、Al源、および種結晶を含む水性混合液を調製する前駆体調製工程と、前記水性混合液を水熱処理してFAU型ゼオライト結晶を成長させる水熱処理工程を備え、上記種結晶を含む水性混合溶液のSi源として比表面積が100m /g以下のシリカ粒子を用いることを特徴とする製造方法。
A method for producing FAU type zeolite, comprising: a precursor preparation step of preparing an aqueous mixed solution containing a Si source, an Al source, and seed crystals; and a hydrothermal treatment step of hydrothermally treating the aqueous mixed solution to grow FAU type zeolite crystals, the method being characterized in that silica particles having a specific surface area of 100 m2 /g or less are used as the Si source of the aqueous mixed solution containing the seed crystals.
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