JPH0570114A - 結晶性アルミノホスフエート組成物の合成 - Google Patents

結晶性アルミノホスフエート組成物の合成

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JPH0570114A
JPH0570114A JP3248543A JP24854391A JPH0570114A JP H0570114 A JPH0570114 A JP H0570114A JP 3248543 A JP3248543 A JP 3248543A JP 24854391 A JP24854391 A JP 24854391A JP H0570114 A JPH0570114 A JP H0570114A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】10オングストロームより大きい細孔の大きさ
を有する多孔性の結晶性アルミノホスフェート組成物の
合成に関する。 【構成】アルミニウム、燐そして任意に珪素及び/又は
少なくとも1種の金属例えばホウ素の源を含む混合物か
ら製造する。混合物は、さらに0.01−0.025の
モル比の第四級窒素化合物及びアミンの混合物よりなる
指向剤を含む。 【効果】得られた生成物は、アミン指向剤のみから製造
された組成物よりも高い安定性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、10オングストローム
より大きい細孔の大きさを有する多孔性の結晶性アルミ
ノホスフェート組成物の合成に関する。
【0001】
【従来の技術】1989年3月9日に公開されたPCT
公開第WO89/01912号は、ジプロピルアミン、
ジイソプロピルアミン、テトラプロピルアンモニウムヒ
ドロオキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロオキシ
ド、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、トリブチ
ルアミン、アルキルアンモニウム及びアルキルホスホニ
ウム化合物及びこれらの混合物を含む構造指向(dir
ecting)剤を含む混合物を形成することから大き
な細孔の結晶性アルミノホスフェート組成物を製造する
ことを開示している。もし構造指向剤が、非常に限定さ
れたモル比の範囲内の少なくとも1種の第四級窒素化合
物及び少なくとも1種のアミンの混合物であるように選
ばれるならば、得られるアルミノホスフェート組成物の
熱安定性が改善されることが見出された。
【0002】
【発明の概要】従って、本発明は、110℃に加熱後明
細書の表1Aに示される線を有するX線回折パターンを
有する多孔性アルミノホスフェート組成物を合成する方
法において、酸化アルミニウム、酸化燐の源並びに少な
くとも1種の第四級窒素化合物及び少なくとも1種のア
ミンを0.01−0.025に及ぶ全第四級窒素化合物
対全アミンのモル比で含む指向剤(DA)を含み、さら
にモル比で下記の範囲、即ちP/Al
0.5−1.25、HO/All 10−10
0、DA/Al0.2−1.5の組成を有する水
性反応混合物を形成し、そして混合物を結晶化して該ア
ルミノホスフェート組成物を形成することよりなる方法
に関する。
【0003】用語「アルミノホスフェート」は、アルミ
ニウム及び燐に加えて、珪素(シリコアルミノホスフェ
ートと呼ばれる)及び/又は他の金属(メタロアルミノ
ホスフェート又はメタロシリコアルミノホスフェートと
呼ばれる)をそれらの結晶格子に含む物質を含むために
ここで用いられる。
【0004】本発明の方法から得られるアルミノホスフ
ェート組成物は、たとえ110℃で加熱された後でも、
下記の値を含む特徴的なX−線回折パターンを示す。
【0005】
【表1A】
【0006】さらに好ましくは以下の値を示す。
【0007】
【表1B】
【0008】より好ましくは以下の値を示す。
【0009】
【表1C】
【0010】上記のX−線回折データは、銅K−アルフ
ァ放射を用いて従来のX−線システムにより集められ
た。シータがBraggの角度である度2シータで表示
されるピークの位置は、2シータをスキャニングするこ
とにより決定された。オングストローム単位(A)で測
定される面間間隔d、そしてバックグラウンドを減ずる
ことを含むI。が最強の線の強度の100分の1であ
る、線の相対強度I/I。が、誘導された。相対強度
は、記号vs=非常に強い(75−100%)、s=強
い(50−74%)、m=中程度(25−49%)及び
w=弱い(0−24%)により与えられる。
【0011】表1A、1B及び1CのX−線回折線は、
18員環の大きさの大きい細孔のウインドウを示す、組
成物の結晶骨格位相を明らかにする。細孔は、直径が少
なくとも10オングストローム、そして代表的には直径
が12−13オングストロームである。本発明の組成物
のX−線パターンが13.6−13.3オングストロー
ムでd−面間隔値を欠き、最強のd−面間隔に関して顕
著な強度を有することに注目する必要がある。もしこの
範囲のd−面間隔値が、本発明の組成物のサンプルに現
われるならば、それは不純物により、そして弱い相対強
度を有するだろう。
【0012】有機指向剤の除去後、そして無水の状態
で、本発明の方法により合成されるアルミノホスフェー
ト組成物は、追加の金属が存在しないとして、以下の組
成即ちAl:xP(但しxは0.5−1.
5である)、又はもし珪素も存在しているとして以下の
組成即ちAl:xP:ySiO(但しx
は0.5−1.5であり、yは0.01−0.5であ
る)を有する。しかし、もし追加の金属が存在するなら
ば、組成物は、以下の組成即ち(AlO 1−x
(PO 1−y:(MO m−4x+y(但し、
MはSi+4とともに或る非アルミニウム、非燐、非珪
素元素及びこれらの組合せからなる群から選ばれる原子
価m(加重平均)の1種以上の元素であり、x及びyは
関係z=y−x+(4+m)(x+y)(但しzは−1
より大きくそして+1より小さい数である)を満足する
数である)を有する。zが0より大きいとき、メタロア
ルミノホスフェートは、酸性触媒としての潜在的な用途
を有する陽イオン交換体として主として行動するだろ
う。zが0より小さいとき、メタロアルミノホスフェー
トは、塩基性触媒としての潜在的な用途を有する陰イオ
ン交換体として主として行動するだろう。一般に、アル
ミニウム及び燐の原子の数は、非アルミニウム、非燐元
素プラス全ての珪素の原子の数より大きく、即ちAl+
P>Mである。好ましくは、Mが珪素を含むとき、Mに
対する珪素/他の元素の比は、0.0005から0.5
以下である。一つの態様では、Mはホウ素単独又は珪素
及びホウ素である。
【0013】元素Mは、+2−+6の酸化数及び0.1
5−0.73の範囲のイオン「半径比」を有し、但しM
の酸化数が+2のとき、元素Mの半径比は、0.52−
0.62でなければならない。
【0014】用語「半径比」は、元素Mの結晶イオン半
径対酸素陰イオンO−2の結晶イオン半径の比として定
義される。半径比=(元素Mの結晶イオン半径)/(O
−2の結晶イオン半径)。
【0015】元素の結晶イオン半径は、「CRC Ha
ndbook of Chemi−stry and
Physics」61版、CRC Press、In
c.1980、F−216及びF−217ページに記載
されている。半径比を決めるのに、同じ方法により測定
されたM原子及び酸素陰イオン(O−2)の結晶イオン
半径を使用する必要がある。本発明で有用な元素Mの例
(本発明を限定するものではない)は、次のものを含
む。
【0016】
【表2】
【0017】本発明のMとして含まれない元素の例(本
発明を限定するものではない)は、次のものを含む。
【0018】
【表3】
【0019】合成されたとき、一般に、結晶性組成物
は、構造上のアルミニウム、燐及び元素Mよりなり、1
より小さいが0より大きくそして通常0.001−0.
99の範囲内にあるM/(アルミニウムプラス燐)原子
比を示すだろう。これら物質の燐/アルミニウム原子比
は、合成したとき0.01−100.0に変化すること
が分かった。
【0020】本発明の方法は、酸化アルミニウム、酸化
燐そして任意に二酸化珪素の源並びに少なくとも1種の
第四級窒素化合物及び少なくとも1種のアミンを0.0
1−0.025に及ぶ全第四級窒素化合物対全アミンの
モル比で含む指向剤(DA)並びに水を含み、さらにモ
ル比で下記の範囲、即ち の組成を有する反応混合物ヒドロゲルを形成し、そして
所望の結晶性組成物の結晶が形成されるまで混合物を維
持することよりなる。
【0021】反応混合物が元素Mを含むとき、混合物
は、下記の範囲、即ち のモル組成を有する。
【0022】本発明の方法で用いられる組合せた有機指
向剤のアミンは、モノ−、ジ−、トリ−又はポリアミン
である。特に好ましいアミンは、アルキル基が1−5個
の炭素原子を有するアルキルアミンを含む。アミンの例
は、ジ−n−プロピルアミン、ジ−イソプロピルアミ
ン、ジ−n−ペンチルアミン、ジ−イソペンチルアミ
ン、ジ−ネオペンチルアミン、トリブチルアミン、トリ
ペンチルアミン及びトリアルカノールアミン類例えばト
リエタノールアミン及びトリ−イソプロパノールアミン
を含む。
【0023】本発明の有機指向剤で用いられる第四級窒
素化合物は、式R(但し、Rは1−20個の
炭素原子のアルキル、1−20個の炭素原子のヘテロア
ルキル、アリール、ヘテロアリール、3−6個の炭素原
子のシクロアルキル、3−6個の炭素原子のシクロヘテ
ロアルキル又はそれらの組合せであり、Xは陰イオン
(例えばフルオリド、クロリド、ブロミド、ヨーダイ
ド、ヒドロキシド、アセテート、スルフェート、カルボ
キシレートなど)である)を有するアンモニウム化合物
を含む。好ましい第四級窒素化合物は、上記の式(但
し、Rは1−4個の炭素原子のアルキルであり、Xはハ
ライド又はヒドロキシドである)の化合物を含む。これ
ら第四級窒素化合物は、陽イオンがテトラメチルアンモ
ニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ−n−プロ
ピルアンモニウム及びテトラ−n−ブチルアンモニウム
よりなる群から選ばれるものを含む。
【0024】第四級窒素化合物対アミンのモル比は、
0.01−0.025、好ましくはMがないときは0.
01−0.015そしてMが存在するときは0.01−
0.020、さらに好ましくはMがないときは0.01
2−0.014そしてMが存在するときは0.015−
0.018に及ぶ。本発明は、それが、純粋なアミン指
向剤から製造される結晶性組成物に伴う不安定性を避け
つつ、少ない量の高価な第四級窒素化合物を用いて前記
の安定な結晶性組成物を製造することに特に有用であ
る。
【0025】本発明の合成は、反応混合物が少なくとも
0.01%、好ましくは0.10%そしてさらに好まし
くは1%(全重量に基づく)の種結晶例えば生成結晶の
構造を有するものを含むとき、都合が良い。
【0026】反応条件は、反応混合物を1−80時間1
00℃から160℃以下の温度に加熱することを含む。
より好ましい温度範囲は、130−150℃であり、温
度における時間は、10−30時間である。もし温度が
160℃より高いと、生成組成物は、表1A、1B及び
1CのX−線回折パターンを有する所望の大きな細孔の
組成物を減少させるだろう。同様に、もし比P
Alが1.25より大きいならば、特に温度が1
60℃より高いとき、生成組成物は、所望の大きな細孔
の物質を減少させるだろう。
【0027】所望のアルミノホスフェートよりなる固体
の生成組成物は、全体を室温に冷却し、濾過しそして水
洗することにより反応媒体から採取される。
【0028】本発明の方法により合成される結晶性アル
ミノホスフェート組成物は、クラッキング、ヒドロクラ
ッキング、リホーミング、脱ロウ、不均化、アルキル
化、異性化及び酸化を含む種々の化学反応のための触媒
成分としての有用性を示す。
【0029】例えば、水素化成分を含む本発明の組成物
よりなる触媒を用いて、リホーミング原料は、50−5
50℃の温度、445−3550kPa(50−500
psig)好ましくは790−7620kPa(100
−300psig)の圧力、0.1−10好ましくは1
−4の液空間速度及び1−10好ましくは3−5の水素
対炭化水素モル比を用いてリホーミングされる。
【0030】本発明組成物よりなる触媒は、又水素化成
分例えば白金を設けられたとき、正パラフィンのヒドロ
異性化に使用される。ヒドロ異性化は、水素対炭化水素
モル比が1−10であるように水素を用いて、0.1−
10好ましくは0.5−4の液空間速度で、250−4
50℃好ましくは300−425℃の温度で行われる。
さらに、触媒は、0−550℃の温度を用いて、オレフ
ィン又は芳香族の異性化に使用できる。
【0031】本発明の組成物よりなる触媒は、又軽油の
流動点を低下させるために使用できる。この方法は、
0.1−5の液空間速度及び300−425℃の温度で
行われる。
【0032】金属例えば白金を含む本発明の組成物より
なる触媒を使用して達成できる他の反応は、水素化−脱
水素化反応及び脱硫反応、オレフィン重合(オリゴマー
化)及び他の有機化合物転化例えばアルコール(例えば
メタノール)の炭化水素への転化を含む。
【0033】多くの触媒の場合と同じく、或る有機転化
法で用いられる温度及び他の条件に抵抗する他の物質を
本発明で製造したアルミノホスフェートに配合すること
が、望ましい。これらマトリックス物質は、活性及び不
活性物質及び合成又は天然ゼオライト並びに無機物質例
えば粘土、シリカ及び/又は金属酸化物例えばアルミナ
を含む。後者は、シリカ及び金属酸化物の混合物を含
む、天然のものか、又はゼラチン状沈殿物、ゾル又はゲ
ルの形である。活性である、本発明のアルミノホスフェ
ートと関連する即ちそれと組み合わされた物質の使用
は、或る転化法で触媒の転化及び/又は選択性を高め
る。不活性物質は、好適には或る方法で転化の量をコン
トロールする希釈剤として働き、生成物は、速度又は反
応をコントロールする他の手段を用いることなく、経済
的且つ順序良く得られる。しばしば、結晶性触媒物質
は、天然の粘土例えばベントナイト及びカオリンに配合
されてきている。これらの物質即ち粘土、酸化物など
は、一部、触媒の結合剤として機能する。石油精製で
は、触媒はしばしば激しい処理にかけられ、それは、処
理中に問題を生ずる粉末状の物質に触媒を破壊しがちで
あるため、良好な破砕強さを有する触媒を提供するのが
望まれる。
【0034】本発明の合成されたアルミノホスフェート
と複合される天然の粘土は、サブベントナイト、並びに
Dixie、McNamee、Georgia及びFl
o−rida粘土を含むモンモリロナイト及びカオリン
類、又は主な鉱物成分がハロイサイト、カオリナイト、
ディクカイト、ナクライト又はオーキサイトである他の
ものを含む。これら粘土は、採掘されたままの原料の状
態で、又は初めか焼、酸処理又は化学的変性にかけられ
て使用できる。
【0035】前記の物質に加えて、本発明で合成された
結晶は、多孔性のマトリックス物質例えばシリカ−アル
ミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリ
カ−トリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア並び
に三元組成物例えばシリカ−アルミナ−トリア、シリカ
−アルミナ−ジルコニア、シリカ−アルミナ−マグネシ
ア及びシリカ−マグネシア−ジルコニアと複合化でき
る。マトリックスは、コゲルの形にできる。これらの成
分の混合物は、又使用できる。
【0036】細砕した結晶性物質及びマトリックスの相
対的割合は、広く変化し、結晶性物質の含量は、複合体
の1−90重量%さらに普通には2−50重量%に及
ぶ。
【0037】
【実施例】本発明は、以下の実施例及び図によりさらに
詳しく記載されるだろう。
【0038】実施例 1 6.47gのAl(シュードベマイト)を18g
のHOと混合し、次に10gのHOにより希釈され
た10.8gの85重量%HPOに加えた。得られ
たスラリーを2時間室温で混合した。0.285gのテ
トラメチルアンモニウムヒドロオキシド(25重量%)
を4.74gのジ−n−プロピルアミンに加えた。この
有機混合物をアルミノホスフェートゲルに加え、次に2
時間室温で混合した。ゲルをテフロン張りオートクレー
ブに入れ、142℃で4時間結晶化した。代表的なX−
線回折パターン(表4の実験Kから)を図1に示す。
【0039】上記の方法を繰返したが、異なるアミン及
び第四級窒素化合物を置換することにより指向剤(D
A)の組成を変えた。第四級窒素化合物対アミンのモル
比も又変えた。これらの実験は、表4に要約され、0.
0125より低い第四級窒素化合物対アミンの比が母液
中の生成物の分解を防ぐのに十分でないことを示す。
【0040】実施例 2 表4の実験Kの生成物を4日間100℃で電子レンジで
加熱した。図2に示されたX−線回折パターンは、痕跡
のAlPO −8を示した。対照的に、指向剤として単
一のアミンを利用した比較実験Aの結晶性組成物は、1
00℃で4時間後未発見の固体に分解した。複合有機系
である実験Cからの生成物は、又4時間100℃で加熱
され、痕跡のAlPOも又観察された。
【0041】実施例 3 シリコアルミノホスフェート組成物を、216mlのH
Oを74.64gのシュードベマイトに加え攪拌する
ことにより製造した。得られた混合物を次に120ml
のHO及び129.6gのHPOの混合物に加え
た。3.42gのテトラメチルアンモニウムヒドロオキ
シド(TMAOH)(24重量%)を56.88gのジ
−n−プロピルアミン(DPA)に加えて、0.17の
第四級窒素化合物対アミンのモル比を有する指向剤混合
物を形成する。指向剤混合物は、次に加えられ、得られ
た混合物を1.5時間攪拌した。33.7gのくん蒸S
iOを次いで加えて濃いゲルを形成し、それを4時間
142℃に加熱して表1AのX−線回折パターンを有す
るシリコアルミノホスフェート組成物を得た。
【0042】
【表4】
【0043】実施例 4 実験M−Vを以下のやり方で行った。シュードベマイト
/HOスラリーを、滑らかな粘度を有するゲルを得る
まで、0−5時間25−100℃で水性燐源、HPO
(85重量%)と混合した。アミン及び第四級窒素化
合物を表5で示した割合で混合し、次いでAl
/HOスラリーに加え、室温で0−5時間攪
拌した。ホウ素を酸化ホウ素として、(1)シュードベ
マイト、(2)ゲルの加熱直前又は(3)半分シュード
ベマイトにそして半分ゲルの加熱直前に加えた。任意
に、シリカを、ゲルの加熱直前にコロイド状シリカ、く
ん蒸シリカ又は沈降シリカとして加えた。ゲルを次に1
−500時間130−150℃でオートクレーブ中で結
晶化し、得られた生成物のX−線回折パターンを得た。
【0044】実験M−Vの要約は、表5に示されてい
る。データは、BによりAlを完全に置換
すること(実験P)は、固体生成物を生成することに失
敗したことを示す。Bにより60モル%Al
を置換すること(実験V)は、濃い相の物質を生じ
た。図3は、実験Qからの生成物の固相11B NMR
スペクトルを示す。ホウ素の大部分は、−0.97pp
mの11B NMRシフトと四面体的に配位している。
BAPO−5は、Appleyardら、Zeolit
es、6、428、1986により−1.1ppmの
11B NMRシフトを有し、それは、四面体的に配位
したホウ素が実験Qのメタロアルミニウムホスフェート
の枠組み内に位置することを示す。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】か焼なしの合成されたままの、実験Kの生成物
のX−線粉末回折パターンである。
【図2】4日間100℃で加熱後の実験Kの生成物のX
−線粉末回折パターンである。
【図3】酸化珪素の源及び酸化ホウ素の源を含む形成混
合物から製造されたメタロアルミニウムホスフェートの
11B NMRスペクトルを表わす。
【表5】

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】110℃に加熱後明細書の表1Aに示され
    る線を有するX線回折パターンを有する多孔性アルミノ
    ホスフェート組成物を合成する方法において、酸化アル
    ミニウム、酸化燐の源並びに少なくとも1種の第四級窒
    素化合物及び少なくとも1種のアミンを0.01−0.
    025に及ぶ全第四級窒素化合物対全アミンのモル比で
    含む指向剤(DA)を含み、さらにモル比で下記の範
    囲、即ちP/Al 0.5−1.25、H
    O/Al 10−100、DA/Al
    0.2−1.5の組成を有する水性反応混合物を形成
    し、そして混合物を結晶化して該アルミノホスフェート
    組成物を形成することよりなる方法。
  2. 【請求項2】該混合物が、下記の組成の範囲、即ちP
    /Al 0.9−1.1、HO/Al
    20−80、DA/Al 0.2−0.8を
    有し、第四級窒素化合物対アミンのモル比が0.010
    −0.015に及ぶ請求項1の方法。
  3. 【請求項3】該混合物が、下記の組成の範囲、即ちP
    /Al 0.9−1.1、HO/Al
    30−60、DA/Al 0.3−0.7を
    有し、第四級窒素化合物対アミンのモル比が0.012
    −0.014に及ぶ請求項1の方法。
  4. 【請求項4】反応混合物が、又混合物のSiO/Al
    比が1以下になるようにシリカの源を含む請求項
    1−3の何れか一つの項の方法。
  5. 【請求項5】該反応混合物が、又珪素のみ以外の少なく
    とも1種の金属Mを混合物のM/Alが0.01
    −0.4であるように含む請求項1の方法。
  6. 【請求項6】該混合物が、下記の組成の範囲、即ちM/
    Al 0.01−0.2、P/Al
    0.9−1.1、HO/Al 30−8
    0、DA/Al 0.9−1.1を有し、全第四
    級窒素化合物対全アミンの該モル比が0.010−0.
    020に及ぶ請求項5の方法。
  7. 【請求項7】該混合物が、下記の組成の範囲、即ちM/
    Al 0.01−0.1、P/Al
    0.9−1.1、HO/Al 35−6
    0、DA/Al 0.9−1.1を有し、第四級
    窒素化合物対アミンの該モル比が0.015−0.01
    8に及ぶ請求項5の方法。
  8. 【請求項8】該X線回折パターンが、表1Bに示される
    線を有する請求項1−7の何れか一つの項の方法。
  9. 【請求項9】該X線回折パターンが、表1Cに示される
    線を有する請求項1−8の何れか一つの項の方法。
  10. 【請求項10】該アミンが、モノ−、ジ−、トリ−又は
    ポリアミンからなる群から選ばれ、該第四級窒素化合物
    が、式R(但し、Rは1−20個の炭素原子
    のアルキル、1−20個の炭素原子のヘテロアルキル、
    アリール、ヘテロアリール、3−6個の炭素原子のシク
    ロアルキル、3−6個の炭素原子のシクロヘテロアルキ
    ル又はそれらの組合せであり、Xは陰イオンである)を
    有するアンモニウム化合物である請求項1−9の何れか
    一つの項の方法。
  11. 【請求項11】該アミンが、アルキルが1−5個の炭素
    原子のアルキルであるアルキルアミン及びトリアルカノ
    ールアミンからなる群から選ばれ、該第四級窒素化合物
    が、式R(但し、Rは1−4個の炭素原子の
    アルキルであり、Xはハライド又はヒドロキシドであ
    る)を有するアンモニウム化合物である請求項10の方
    法。
  12. 【請求項12】該アミンが、ジ−n−プロピルアミン、
    ジ−イソプロピルアミン、ジ−n−ベンチルアミン、ジ
    −イソペンチルアミン、ジ−ネオペンチルアミン、トリ
    −n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ
    エタノールアミン及びトリ−イソプロパノールアミンか
    らなる群から選ばれ、該第四級窒素化合物が、テトラメ
    チルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ
    プロピルアンモニウム及びテトラブチルアンモニウムか
    らなる群から選ばれる請求項11の方法。
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