ES2204834T3 - Metodo para la produccion de una zeolita que contiene titanio. - Google Patents

Metodo para la produccion de una zeolita que contiene titanio.

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ES2204834T3 ES01907561T ES01907561T ES2204834T3 ES 2204834 T3 ES2204834 T3 ES 2204834T3 ES 01907561 T ES01907561 T ES 01907561T ES 01907561 T ES01907561 T ES 01907561T ES 2204834 T3 ES2204834 T3 ES 2204834T3
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Klaus Heyne
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Abstract

Método para la producción de una zeolita que contiene titanio, por el que se forma un gel de síntesis al combinar e hidrolizar un compuesto de silicio hidrolizable, un compuesto de titanio hidrolizable y un compuesto básico de amonio cuaternario en un medio acuoso, en cantidades tales que, referido a los compuestos de partida, la relación molar de Si/Ti es mayor que o igual a 30, la relación molar de H2O/Si es de 10 a 20 y la de N/Si es de 0, 12 hasta menos que 0, 20, y a continuación el gel de síntesis es cristalizado a una temperatura de 150ºC a 220ºC durante un periodo de menos de 3 días.

Description

Método para la producción de una zeolita que contiene titanio.
La presente invención se refiere a un método para la producción de una zeolita que contiene titanio, a una zeolita que contiene titanio obtenible por este método, a un método para la epoxidación de olefinas en presencia de una zeolita que contiene titanio producida de este modo y también al uso de dicha zeolita como catalizador para la epoxidación de olefinas.
A partir del documento US-A 4 410 501, se conoce un método para la producción de titanio silicalita y también el uso de la titanio silicalita como un catalizador en una serie de reacciones, entre ellas reacciones de oxidación. Describe dos procedimientos diferentes. Por un lado la formación de un gel de síntesis partiendo de un compuesto de silicio hidrolizable tal como el ortosilicato de tetraetilo, por ejemplo, o de manera alternativa el uso de un dióxido de silicio coloidal como fuente de silicio. La primera versión está descrita en el ejemplo 1 del documento US-A 4 410 501. Allí se usan ortosilicato de tetraetilo e hidróxido de tetra-n-propilamonio (TPAOH) en una relación molar de 0,45, que también se corresponde al intervalo preferido para la relación molar del compuesto de amonio con respecto al compuesto de silicio tal como se establece en la parte general de la descripción. Ambas versiones del procedimiento según la descripción del documento US-A 4 410 501 tienen en común un largo periodo de reacción para la etapa hidrotérmica de al menos seis días.
El documento EP-A 0 838 431 describe un método para la producción de zeolitas que contienen titanio partiendo de ortosilicato de tetraalquilo y de ortotitanato de tetraalquilo, cuya característica clave es que la mezcla de reacción se hace reaccionar en un autoclave bajo condiciones hidrotérmicas sin eliminar por destilación los alcoholes formados durante la hidrólisis.
Muchos grupos de investigadores en la industria y en universidades han buscado optimizar la síntesis de la titanio silicalita, en términos tanto de actividad del catalizador resultante como de eficacia del método, es decir, reducir la longitud de la etapa hidrotérmica, mejorar los rendimientos, etc., partiendo de las enseñanzas del documento US-A 4 410 501.
De este modo, A. J. H. P. van der Pol y J. H. C. van Hooff examinaron en "Applied Catalysis A: General, 92 (1992) 93-111" la influencia de la fuente de SiO_{2}, del tiempo de cristalización, de las condiciones de cristalización y de la relación compuesto de amonio/silicio y silicio/titanio sobre la síntesis de la titanio silicalita y sobre la actividad de los catalizadores resultantes. En estos experimentos se investigó tanto el método, partiendo de ortosilicato de tetraetilo, como la variante, partiendo de un dióxido de silicio coloidal. Una comparación de estos dos métodos muestra ya que ha de usarse una mayor relación del compuesto de amonio respecto al Si para el método del éster, es decir, el de uso de ortosilicato de tetraetilo. A este respecto esto se corresponde con las enseñanzas del documento US-A 4 410 501, en el que de forma similar se usa una relación de amonio a silicio notablemente mayor en el método del ortosilicato. Además resulta que, independientemente del método usado, son suficientes tiempos de cristalización de dos días para la producción del catalizador. Esta publicación además muestra que una titanio silicalita producida usando ortosilicato presenta una actividad catalítica marcadamente superior a la de los catalizadores producidos usando dióxido de silicio coloidal. Una parte sustancial de la publicación anterior trata sobre la cuestión de cómo podrían seleccionarse las condiciones de reacción, particularmente las relaciones de los compuestos de partida, con el objetivo de producir los cristales primarios más pequeños posibles en el catalizador. Particularmente, se examinó la influencia de la relación del compuesto de amonio respecto al silicio en los compuestos de partida sobre el tamaño de los cristales. Se determinó que la relación molar del compuesto de amonio respecto al silicio debería ser de al menos 0,22 y preferiblemente debería estar en el intervalo entre 0,3 y 0,35 con el fin de obtener el tamaño de cristal primario deseado. Por el contrario, la relación de Si con respecto al Ti virtualmente no tiene influencia sobre el tamaño de cristal de la titanio silicalita.
Estos resultados fueron confirmados por una investigación posterior de van der Pol, Verduyn y van Hooff en "Applied Catalysis A: General, 92 (1992) 113-130". Aquí se examinó la actividad de diversos catalizadores titanio silicalita durante la hidroxilación de fenol. Se determinó que la actividad es una función del tamaño de cristal y que aumenta según se reduce el tamaño de cristal. El tamaño de cristal a su vez depende de la relación de amonio a silicio, puesto que una relación de 0,35 conducirá a un tamaño de cristal de 0,2 \mum y muestra la mayor actividad. Mayores relaciones de amonio a silicio de 0,53 a 0,78 conducen a cristales significativamente más grandes y a actividades menores. Asimismo, una menor relación de 0,22 conduce a cristales mayores y del mismo modo a un descenso en la actividad.
Estos estudios además muestran que en el intervalo investigado de relaciones del compuesto de amonio respecto al silicio, la proporción de titanio incorporado permanece prácticamente constante con una relación constante de silicio al compuesto de titanio en la composición de partida.
Estos estudios condujeron al desarrollo de una síntesis estándar para el catalizador titanio silicalita a la que se le asignó el nombre de catalizador EUROTS-1 y cuya síntesis está descrita por J. A. Martens y col. En "Applied Catalysis A: General, 99 (1993) 71-84". En la síntesis de EUROTS-1, se combinan ortosilicato de tetraetilo, ortotitanato de tetraetilo e hidróxido de tetrapropilamonio en una relación molar de Si a Ti de 35, de amonio a Si de 0,36 y de H_{2}O a SiO_{2} de 28,2, se hidrolizan y se cristalizan durante cuatro días a 175ºC.
Sin embargo, a pesar de este examen tan intensivo y detallado de los parámetros que influyen en la síntesis y en la actividad de los catalizadores de titanio silicalita y del desarrollo de un catalizador estándar altamente activo como se ha descrito anteriormente, aún existe una necesidad dentro de la industria por sintetizar catalizadores de titanio silicalita de forma eficiente y menos costosa y, si es posible, también para incrementar la actividad del catalizador, particularmente para la epoxidación de olefinas.
El objetivo de la presente invención es por tanto proporcionar un método más eficiente y menos costoso para la producción de zeolitas que contienen titanio, sin perjudicar la actividad catalítica de la zeolita resultante. Un objetivo adicional es proporcionar una zeolita que contiene titanio con una actividad mejorada para la epoxidación de olefinas sin peróxido de hidrógeno.
Este objetivo se alcanza mediante un método para la producción de una zeolita que contiene titanio, en el que se forma un gel de síntesis por combinación e hidrólisis de un compuesto de silicio hidrolizable, un compuesto de titanio hidrolizable y un compuesto básico de amonio cuaternario en un medio acuoso, en cantidades tales que, referido a los compuestos de partida, la relación molar de Si/Ti es mayor que o igual a 30 y que la de N/Si es de 0,12 a menos de 0,20, y en que el gel de síntesis es cristalizado a continuación a una temperatura entre 150ºC y 220ºC durante un periodo de menos de 3 días, y por una zeolita que contiene titanio obtenible mediante dicho método.
De acuerdo con la presente invención primero se hidrolizan un compuesto de silicio hidrolizable y un compuesto de titanio hidrolizable con un compuesto básico de amonio cuaternario en presencia de agua. La característica clave aquí es que los compuestos de partida se hacen reaccionar en relaciones molares específicas uno con otro. La relación molar de Si a Ti en los compuestos de partida puede variarse dentro de unos amplios límites, puesto que es \geq 30. Por el contrario, la relación molar de N a Si en el compuesto de partida debe mantenerse dentro de un intervalo estrecho entre 0,12 y < 0,20.
De forma sorprendente, se estableció que aunque en este intervalo de relación molar N a Si el tamaño de cristal aumentaba ostensiblemente en comparación con la relación de 0,35 que se fijó como óptima según las enseñanzas de A. van der Pol y J. H. C. van Hooff (véase cita anterior), sin embargo la actividad del catalizador en una reacción de epoxidación de propileno con peróxido de hidrógeno aumenta en este estrecho intervalo en contra de las enseñanzas establecidas por van der Pol y van Hooff. Sin sentirse comprometidos con una teoría en particular, se asume que este efecto se alcanza porque en proporción se incorpora más titanio dentro de la estructura cristalina de la zeolita en el intervalo citado para la relación molar de N a Si con una relación constante de Si a Ti. El incremento de actividad asociado compensa la pérdida de actividad debida al aumento en el tamaño de los cristales primarios. Este resultado es todo lo más sorprendente puesto que van der Pol y van Hooff (véase antes) han demostrado que con una relación de N a Si de 0,22 y mayor, si la relación Si a Ti en los compuestos de partida permanece constante, la cantidad de titanio incorporado dentro de la zeolita permanece constante y es sustancialmente independiente de la relación de N a Si.
Particularmente, se han alcanzado buenos resultados en términos de actividad del catalizador en las reacciones de epoxidación con una relación molar de N a Si en los compuestos de partida dentro del intervalo entre 0,12 y 0,17, especialmente en el intervalo entre 0,12 y menos de 0,17, preferiblemente entre 0,12 y 0,16.
Los ortosilicatos de tetraalquilo y los ortotitanatos de tetraalquilo son particularmente adecuados como compuestos de silicio y de titanio hidrolizables para el método de acuerdo con la invención, en el que el alquilo se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en metilo, etilo, propilo o butilo. Los compuestos de partida más preferidos son el ortosilicato de tetraetilo y el ortotitanato de tetraetilo.
El compuesto de amonio cuaternario es un compuesto molde que determina la estructura cristalina por absorción en el entramado cristalino del producto durante la cristalización. Compuestos de tetraalquilamonio tales como el hidróxido de tetraalquilamonio, particularmente el hidróxido de tetra-n-propilamonio, se usan preferiblemente para producir titanio silicalita-1 (estructura MFI), el hidróxido de tetra-n-butilamonio para producir titanio silicalita-2 (estructura MEL) y el hidróxido de tetraetilamonio para producir la zeolita titanio-\beta (estructura cristalina BEA). El compuesto de amonio cuaternario se usa preferiblemente en disolución acuosa.
El valor del pH para el sol de síntesis > 9, preferiblemente > 11, que es necesario para la síntesis es ajustado con el compuesto básico de amonio cuaternario.
La temperatura a la cual el sol de síntesis se produce puede ser seleccionada dentro de amplios límites, pero la mezcla del compuesto de silicio hidrolizable y del compuesto de titanio hidrolizable se enfría preferiblemente hasta una temperatura en el intervalo entre 0ºC y 10ºC, preferiblemente entre 0ºC y 5ºC, y el compuesto básico de amonio cuaternario en disolución acuosa se enfría a la misma temperatura y a continuación se añade gota a gota. De acuerdo con una realización alternativa, el ortosilicato de tetraetilo y el ortotitanato de tetraetilo son calentados hasta 35ºC antes de la hidrólisis y son agitados a esa temperatura durante 30 minutos con el fin de alcanzar la complejación entre los dos productos (precondensación). Sin embargo, esta precondensación no tiene ninguna influencia aparente sobre las propiedades catalíticas del producto final.
En una realización adicional de la presente invención, en la que se usa ortosilicatos de tetraalquilo y ortotitanatos de tetraalquilo como fuentes de silicio y de titanio respectivamente, el alcohol producido durante la hidrólisis es eliminado por destilación como un azeótropo de agua. Entonces, en algunos casos puede ser aconsejable sustituir el volumen de azeótropo alcohol/agua eliminado de la mezcla de reacción por destilación, al menos en parte, con agua con el fin de evitar la formación de un gel sólido o de depósitos en las paredes durante la cristalización.
El sol de síntesis, opcionalmente después de un periodo adicional de maduración, es cristalizado a continuación a presión autógena a una temperatura de 150ºC a 220ºC, preferiblemente de 170ºC a 190ºC (síntesis hidrotérmica). Bajo las condiciones especificadas del método de acuerdo con la invención, el tiempo de cristalización es inferior a 3 días, preferiblemente inferior a 24 horas, particularmente preferiblemente un máximo de 12 horas.
De acuerdo con una realización preferida del método según la invención, las cantidades de los compuestos de partida son seleccionadas de tal forma que referida a los compuestos de partida se establece una relación de H_{2}O a Si en el intervalo de 10 a 20, preferiblemente de 12 a 17. Es particularmente ventajoso si la relación molar de H_{2}O a Si en el gel de síntesis antes de la síntesis hidrotérmica, es decir, después de la posible, al menos parcial, sustitución por agua del azeótropo agua/alcohol opcionalmente eliminado por destilación después de la hidrólisis, es ajustada en el intervalo entre 15 y 42, preferiblemente entre 15 y 35. Sorprendentemente, se estableció que a pesar de esta pequeñísima cantidad de agua el procedimiento y la actividad catalítica del producto resultante no se vieron perjudicados. Por el contrario, se descubrió que una relación molar de agua a Si en el intervalo anterior combinado con la relación molar según la invención del compuesto de amonio a Si en la composición de partida conduce a un catalizador activo. Una explicación de esto podría ser la elevada concentración del compuesto de amonio cuaternario en el gel de síntesis a pesar de las marcadamente reducidas cantidades del compuesto de amonio en el compuesto de partida debido a las igualmente pequeñas cantidades de agua.
Una ventaja adicional de la pequeña cantidad de agua yace en el rendimiento ostensiblemente incrementado de zeolita que contiene titanio por kg de gel de síntesis en comparación con la técnica anterior, haciendo que el método general sea más eficiente y menos costoso.
Los cristales producidos después de la etapa hidrotérmica tienen un tamaño de cristal primario en el intervalo entre 0,2 y 2,0 \mum, preferiblemente entre 0,3 y 1,5 \mum, y son separados del licor madre por filtración, centrifugación o decantación y son lavados con un líquido de lavado adecuado, preferiblemente agua. A continuación los cristales son opcionalmente secados y calcinados a una temperatura entre 400ºC y 1000ºC, preferiblemente entre 500ºC y 750ºC, para eliminar el agente director de la estructura.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la suspensión de cristales es neutralizada después de la etapa hidrotérmica y antes de la separación de los cristales. La suspensión de cristales tal como se ha formado después de completarse la cristalización en el método de acuerdo con la invención es alcalina debido al exceso de sal básica de amonio cuaternario y generalmente presenta un pH mayor que 12. Si el valor del pH de la suspensión se reduce a un valor entre 7 y 10, preferiblemente entre 7 y 8,5, se observa una mayor aglomeración de cristales primarios. Esto mejora ostensiblemente la filtrabilidad de la suspensión, de tal forma que la separación puede llevarse a cabo con filtros de membrana estándar sin que los atraviese el producto y con tiempos de filtrado convencionales. Esta realización preferida puede de este modo incrementar adicionalmente la eficacia del método de acuerdo con la invención.
El valor del pH de la suspensión de cristales puede ser reducido tanto mediante la adición de un ácido, tal como por ejemplo ácidos minerales o ácidos orgánicos, después de que se haya completado la etapa hidrotérmica como mediante cristalización a elevadas temperaturas, por ejemplo entre 200ºC 220ºC. En este último caso el compuesto de amonio cuaternario, por ejemplo hidróxido de tetra-n-propilamonio, se descompone térmicamente provocando la eliminación de iones hidróxido. Los ácidos preferidos son el ácido clorhídrico y el ácido acético.
El menor valor del pH de la suspensión de cristales provoca que los silicatos y los titanatos disueltos en ella sean, al menos parcialmente, precipitados, de tal modo que la zeolita que contiene titanio separada contiene una pequeña cantidad de compuestos de titanio que no están incorporados a la estructura. Sin embargo, no se ha observado ninguna influencia negativa sobre la actividad del catalizador resultante.
Las zeolitas cristalinas que contienen titanio de acuerdo con la invención son obtenidas en la forma de polvo. Para su uso como catalizadores de oxidación, opcionalmente pueden ser convertidas en una forma adecuada para su uso, como por ejemplo, micropelets, bolas, pastillas, cilindros sólidos, cilindros huecos o formas de panel de abejas, mediante métodos conocidos para conformar catalizadores en polvo, como por ejemplo, peletización, secado por pulverización, peletización por pulverización o extrusión.
La zeolita que contiene titanio producida de acuerdo con la invención puede ser usada como catalizador en reacciones de oxidación con H_{2}O_{2}. En particular, la zeolita que contiene titanio de acuerdo con la invención puede ser usada como catalizador en la epoxidación de olefinas por medio de peróxido de hidrógeno en un disolvente miscible con agua.
El método de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que debido a la baja relación de amonio a silicio usada referida a la cantidad de zeolita producida, en comparación con la técnica anterior, se requiere una cantidad significativamente inferior del compuesto de amonio cuaternario, el más caro de los materiales de partida usados. Esto ha mejorado ostensiblemente los costes del proceso de fabricación. Además, el rendimiento del producto referido a la masa del gel de síntesis puede incrementarse si la relación molar de H_{2}O a Si referida a los compuestos de partida puede mantenerse dentro del intervalo establecido. Sorprendentemente, se ha determinado que, en contraste con las enseñanzas de la técnica anterior, la actividad del catalizador no se ve perjudicada por estas medidas para optimizar la economía del método sino que, al contrario, se obtiene un nuevo producto que se caracteriza por una actividad mejorada a pesar del mayor tamaño de los cristales primarios en comparación con la técnica anterior.
El tamaño de los cristales primarios de la zeolita que contiene titanio producida por el método de acuerdo con la invención permanece en el intervalo entre 0,2 y 2,0 \mum, preferiblemente entre 0,3 y 1,5 \mum, mientras que según la técnica anterior se describe un tamaño de cristal en el intervalo entre 0,1 y 0,2 \mum como el tamaño óptimo para la actividad del catalizador.
La presente invención queda ilustrada en mayor detalle por medio de los ejemplos:
Ejemplo comparativo 1
Producción de EUROTS-1
La EUROTS-1 fue producida con referencia a las instrucciones de Martens y col., "Applied Catalysis A: General, 99 (1993), 71-84". Se colocó ortosilicato de tetraetilo en un autoclave de 10 l inertizado con nitrógeno, se añadió ortotitanato de tetraetilo con agitación y al finalizar la adición la mezcla resultante fue enfriada hasta aproximadamente 1,0ºC. A continuación se añadió una disolución al 40% en peso de hidróxido de tetra-n-propilamonio y agua desionizada con agitación a esa temperatura durante aproximadamente 5 horas mediante una bomba manguera. Las cantidades fueron seleccionadas de tal forma que la relación molar de SiO_{2} a TiO_{2} es 35, la relación molar de N a Si es 0,36 y la relación molar de H_{2}O a SiO_{2} es 28,2. Aunque la disolución de reacción inicialmente se volvió opaca lechosa, los sólidos formados se disolvieron otra vez por completo al añadir más hidróxido de tetra-n-propilamonio.
Con el objetivo de completar la hidrólisis y de eliminar por destilación el etanol formado, se calentó la mezcla de reacción primero hasta aproximadamente 80ºC y a continuación hasta un máximo de 95ºC durante aproximadamente 3 horas. El azeótropo de agua y etanol eliminado por destilación de este modo fue sustituido por el mismo volumen de agua desionizada dos veces. El sol de síntesis fue calentado a continuación hasta 175ºC y se mantuvo a esa temperatura durante 12 horas. Después de enfriar la suspensión de titanio silicalita resultante, el sólido formado fue separado por centrifugación del licor madre fuertemente básico que aún contiene hidróxido de tetra-n-propilamonio, fue lavado y secado a lo largo de la noche a 120ºC y, finalmente, a continuación fue calcinado en aire a 550ºC durante 5 horas en un horno mufla.
Esto dio como resultado un consumo de 2,9 kg de disolución de hidróxido de tetra-n-propilamonio al 40% en peso por kg de TS-1 y un rendimiento de 50 g de TS-1 por kg de gel de síntesis con un coeficiente de actividad de 22 min^{-1}.
El coeficiente de actividad fue determinado como sigue:
1,0 g de catalizador de titanio silicalita producida en el ejemplo comparativo 1 en 300 ml de metanol fue colocada a continuación en un autoclave de laboratorio controlado termostáticamente con un agitador de aireación a 40ºC en atmósfera de propileno y el disolvente se saturó con propileno a 3 bares de sobrepresión. A continuación se añaden 13,1 g de una disolución al 30% en peso de peróxido de hidrógeno en una porción y la mezcla de reacción se mantiene a 40ºC y 3 bares, controlando el propileno a través de un regulador de presión para compensar el consumo debido a la reacción. Se tomaron muestras a intervalos regulares a través de un filtro y el contenido de peróxido de hidrógeno de la mezcla de reacción se determinó mediante titración redox con una disolución de sulfato de cerio (IV). Representando el ln(c/c_{o}) frente al tiempo t, donde c es la concentración de H_{2}O_{2} medida a tiempo t y c_{o} es la concentración de H_{2}O_{2} calculada al inicio de la reacción, se obtiene una línea recta. El coeficiente de actividad fue determinado a partir del gradiente de la línea recta usando la ecuación:
\frac{dc}{dt} = k\cdot c\cdot c_{cat}
donde C_{cat} representa la concentración de catalizador en kg de catalizador por kg de mezcla de reacción.
Ejemplo 1
Producción de una titanio silicalita 1 de acuerdo con la presente invención.
El procedimiento descrito para el ejemplo comparativo 1 se repitió con la excepción de que las cantidades de los compuestos de partida fueron usadas de tal manera que, referidas a los compuestos de partida, la relación molar de N a Si fue 0,17 y la de H_{2}O a Si fue 13,3. La relación molar de Si a Ti de 35 se mantuvo.
Este método de síntesis dio como resultado un consumo de hidróxido de tetra-n-propilamonio (en disolución al 40%) de 1,6 kg por kg de TS-1, un rendimiento de 110 g de TS-1 por kg de gel de síntesis y un coeficiente de actividad del catalizador resultante de 31,6 min^{-1} después de 12 horas de cristalización.
Esta comparación ya muestra que con un método que usa un 50% menos del costoso hidróxido de tetra-n-propilamonio, el rendimiento de catalizador por kg de gel de síntesis puede ser más del doble y aún así, al contrario que las expectativas de la técnica anterior, puede alcanzarse un considerable aumento en la actividad catalítica del catalizador resultante.
Ejemplos 2 y 3
Se repitió el ejemplo 1 con las relaciones de alimentación fijadas en la Tabla 1. Asimismo, las propiedades del producto resultante se muestran en la Tabla 1.
Ejemplos comparativos 2 a 4
Se repitió el experimento comparativo 1 con las relaciones de alimentación como se establecen en la Tabla 1. Asimismo, las propiedades del producto de las muestras de titanio silicalita 1 resultantes se resumen en la Tabla 1.
La relación molar de Si a Ti, referida a los compuestos de partida, se mantuvo constante en 35 en todos los experimentos.
TABLA 1
1
La comparación entre los ejemplos según la presente invención y los ejemplos comparativos muestra que la correlación entre la relación de nitrógeno a silicio en los compuestos de partida y el tamaño de los cristales primarios refleja la progresión descrita en la técnica anterior. Los experimentos muestran que un tamaño de cristal primario óptimo de entre 0,1 y 0,2 \mum se alcanza con una relación de N a Si de 28 o superior.
Sin embargo, en contraste con las predicciones de la técnica anterior, una menor relación molar de N a Si no conduce a una reducción en la actividad catalítica; al contrario, la incorporación incrementada de titanio en la estructura de cristal en los ejemplos de acuerdo con la presente invención compensa la influencia negativa de los tamaños de cristal primario sobre la actividad catalítica.
La comparación con la síntesis del catalizador EUROTS-1 (ejemplo comparativo 1) muestra que se puede producir un catalizador con actividad incrementada por el método de acuerdo con la invención, por lo que en comparación con la técnica anterior el método conduce a un consumo marcadamente reducido de los materiales de partida caros tales como el hidróxido de tetra-n-propilamonio y a un rendimiento ostensiblemente incrementado de titanio silicalita por kg de gel de síntesis y por lo tanto la eficacia económica del método de síntesis también ha podido ser mejorada.
Ejemplo 4
Se repitió el ejemplo 1, aunque los cristales de titanio silicalita no fueron separados por centrifugación sino por filtración. La suspensión de cristales básica (pH = 12,5) se hizo pasar a través de un filtro nutsch con un filtro de cinturón azul. No quedó ningún sólido sobre la placa.
Ejemplos 5 y 6
Se repitió el ejemplo 4, por el cual el valor del pH de la suspensión de cristal fue reducido al valor fijado en la Tabla 2 mediante la adición de ácido clorhídrico antes de la filtración. En ambos casos fue posible separar la titanio silicalita por medio de un filtro nutsch con un filtro de cinturón azul sin que el producto atravesase la placa.
Como en el ejemplo comparativo 1, la titanio silicalita fue lavada, secada a lo largo de la noche a 120ºC y calcinada en aire a 550ºC durante 5 horas en un horno mufla. A continuación se analizó el contenido en titanio del producto, cualitativamente para los compuestos de titanio no pertenecientes a la estructura y se analizó su actividad como se ha descrito anteriormente. Asimismo, los resultados se muestran en la Tabla 2.
TABLA 2
2
El contenido de compuestos de titanio extrarred fue estimado de forma cualitativa a partir de la intensidad de las bandas de RD-UV-Vis entre 250 y 300 nm. El producto del ejemplo 6 tenía un mayor contenido de compuestos de titanio extrarred que el producto del ejemplo 5. Como muestra la comparación de los coeficientes de actividad de los ejemplos 5 y 6 con el del ejemplo 1, la reducción en el valor del pH de la suspensión de cristales tiene una influencia insignificante sobre la actividad del catalizador.

Claims (11)

1. Método para la producción de una zeolita que contiene titanio, por el que se forma un gel de síntesis al combinar e hidrolizar un compuesto de silicio hidrolizable, un compuesto de titanio hidrolizable y un compuesto básico de amonio cuaternario en un medio acuoso, en cantidades tales que, referido a los compuestos de partida, la relación molar de Si/Ti es mayor que o igual a 30, la relación molar de H_{2}O/Si es de 10 a 20 y la de N/Si es de 0,12 hasta menos que 0,20, y a continuación el gel de síntesis es cristalizado a una temperatura de 150ºC a 220ºC durante un periodo de menos de 3 días.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación molar de N/Si es de 0,12 hasta menos que a 0,17.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación molar de H_{2}O/Si es de 12 a 17.
4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el compuesto de silicio hidrolizable es un ortosilicato de tetraalquilo, preferiblemente ortosilicato de tetraetilo, y el compuesto de titanio hidrolizable es un ortotitanato de tetraalquilo, preferiblemente ortotitanato de tetraetilo.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la hidrólisis de los compuestos hidrolizables de titanio y de silicio viene seguida de la eliminación por destilación de los alcoholes resultantes y, opcionalmente, el volumen de alcohol eliminado por destilación es sustituido al menos en parte por la adición de agua a la mezcla de reacción.
6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el compuesto de amonio cuaternario es un hidróxido de tetraalquilamonio, preferiblemente hidróxido de tetra-n-propilamonio.
7. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el valor del pH de la suspensión de cristales procedente de la etapa de cristalización es ajustado a un valor de 7 a 10, preferiblemente de 7 a 8,5.
8. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la zeolita que contiene titanio es separada, secada y calcinada.
9. Zeolita que contiene titanio, obtenible por un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes con un tamaño de cristal primario de 0,2 a 2,0 \mum.
10. Método para la epoxidación de olefinas, haciendo reaccionar olefinas con peróxido de hidrógeno acuoso en un disolvente miscible con agua en presencia de una zeolita que contiene titanio como catalizador de acuerdo con la reivindicación 9 ó que es obtenible mediante el método de acuerdo con la reivindicación 8.
11. Uso de una zeolita que contiene titanio de acuerdo con la reivindicación 9 o que es obtenible mediante el método de acuerdo con la reivindicación 8, como catalizador para la epoxidación de olefinas con peróxido de hidrógeno.
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