JPH07138015A - シリカ微小球状粒子およびその製造方法 - Google Patents

シリカ微小球状粒子およびその製造方法

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JPH07138015A
JPH07138015A JP5168573A JP16857393A JPH07138015A JP H07138015 A JPH07138015 A JP H07138015A JP 5168573 A JP5168573 A JP 5168573A JP 16857393 A JP16857393 A JP 16857393A JP H07138015 A JPH07138015 A JP H07138015A
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silica
fine spherical
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silica fine
boron
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JP5168573A
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Susumu Fujii
進 藤井
Kazuo Takeuchi
一夫 竹内
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Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動床で使用される触媒担体、流動調節剤、
希釈剤などに好適な、耐摩耗性、流動性に優れた比表面
積および細孔容積の小さいリンおよび/またはホウ素を
含有するシリカ微小球状粒子およびその製造方法の提
供。 【構成】 下記a)〜e)の性状を有するリンおよび/
またはホウ素を含有するシリカ微小球状粒子。 a)比表面積 ;50m2/g以下、 b)細孔容積 ;0.3ml/g以下、 c)耐摩耗性 ;2.0wt%/15hr、 d)嵩比重 ;0.6〜1.3g/ml、 e)平均粒子径;10〜150μm。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリカ微小球状粒子お
よびその製造方法に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性に
優れた、流動床用の触媒担体、流動調節剤、希釈剤など
としての用途に適したシリカ微小球状粒子およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来、流動床用触媒担体や希
釈剤などに使用されるシリカ微小球状粒子は、比表面積
が大きくて細孔容積の大きいものが種々提案されてい
る。例えば、特開昭63−16049には、流動床用触
媒担体として比表面積が30〜800m2/gであり、
細孔容積が0.3〜2.0ml/gであり、粒径が20
〜500μmの球状シリカゲルが記載されており、この
ような球状シリカゲルはケイ酸アルカリ水溶液を酸と混
合して得られる活性シリカゾルを気体媒体又は水不溶性
有機媒体中に噴霧し、次いで得られる球状シリカヒドロ
ゲルを乾燥して製造することが開示されている。また、
特公平3−23211には、触媒担体等に有用な大細孔
径のシリカゲルの製法として、多孔性シリカにリン酸を
含浸し、加熱処理後、アンモニア水、強有機塩基水溶液
又は希薄塩酸にて洗浄処理する方法が記載されている。
しかし、比表面積および細孔容積が小さくて、耐摩耗性
に優れた流動床用触媒担体や希釈剤などに適したシリカ
微小球状粒子については見当らない。
【0003】
【発明の目的】本発明は、流動床で使用される触媒担
体、流動調節剤、希釈剤などに好適な、耐摩耗性、流動
性に優れた比表面積および細孔容積の小さいリンおよび
/またはホウ素を含有するシリカ微小球状粒子およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【構成】本発明に係る微小球状粒子は流動床で希釈剤な
どとして使用されるのに適した下記のa)〜e)の性状
を有することを特徴とする。 a)比表面積 ;50m2/g以下、好ましくは30m2
/g以下、 b)細孔容積 ;0.3ml/g以下、好ましくは0.
2ml/g以下、 c)耐摩耗性 ;2.0wt%/15hr以下、好まし
くは1.0wt%/15hr以下、 d)嵩比重 ;0.6〜1.3g/ml、好ましくは
0.9〜1.2g/ml、 e)平均粒子径;10〜150μm、好ましくは30〜
80μm。 該シリカ微小球状粒子の比表面積が、50m2/gより
も大きく、また、細孔容積が0.3ml/gよりも大き
い場合には、シリカ自体が活性となるため希釈剤などの
用途には不適当となり、また、耐摩耗性が2.0wt%
/15hrより大きい場合には、流動床で使用中に粒子
の粉化が起きるので好ましくない。また、流動床で良好
な流動状態を保つためには嵩比重が0.6〜1.3g/
mlの範囲にあり、平均粒子径が10〜150μmの範
囲であることが必要である。本発明に係るシリカ微小球
状粒子は、リンおよび/またはホウ素を酸化物として3
〜20wt%、好ましくは5〜15wt%含有する。リ
ンおよび/またはホウ素の含有量が3wt%より少ない
場合は、シリカ微小球状粒子の耐摩耗性が悪くなり、比
表面積が大きくなる傾向にある。また、20wt%より
も多くなると、噴霧乾燥して微小球状粒子とした際に形
状が悪くなり、流動床で使用される微小球状粒子として
好ましくない。
【0005】本発明での比表面積(m2/g)は、BE
T法により測定された値であり、細孔容積(ml/g)
は、窒素ガス吸着法により測定した値である。耐摩耗性
(wt%/15hr)は、ACC法(英国特許7374
29号記載の方法)により、流動開始後5〜20hrの
間の15hrの間に摩耗した割合を示す。嵩比重(C,
B,D,g/ml)は、メスシリンダー法により測定し
た値であり、平均粒子径はふるいにより測定した値であ
る。
【0006】前述の性状を有するシリカ微小球状粒子
は、流動床用の触媒担体や希釈剤などに使用して好適で
あるが、これらの用途に限定されるものではない。
【0007】次に製造方法について説明する。本発明に
係るシリカ微小球状粒子の製造方法は、(i)シリカヒ
ドロゲル、(ii)シリカヒドロゾルと(iii)リンおよ
び/またはホウ素化合物、とを混合し、得られた混合物
を噴霧乾燥して微小球状粒子とし、この微小球状粒子を
500℃以上の温度で焼成することを特徴とする。シリ
カヒドロゲルとシリカヒドロゾルの混合比(ゲル/ゾ
ル)は、SiO2として10/90〜50/50(重量
比)であることが望ましい。シリカヒドロゲルの割合が
10/90(重量比)より少ない場合には、噴霧乾燥し
て得られる微小球状粒子の形状が悪くなり、耐摩耗性も
悪くなる。また、シリカヒドロゲルの割合が50/50
(重量比)よりも多い場合には、得られる微小球状粒子
の嵩比重が小さくなり、細孔容積が大きくなり、また、
形状も悪くなる。好ましいシリカヒドロゲルとシリカヒ
ドロゾルの混合比(ゲル/ゾル)は、20/80〜50
/50(重量比)の範囲である。
【0008】本発明で使用されるシリカヒドロゲルは、
通常のシリカヒドロゲルが使用可能であり、例えば、水
硝子水溶液と硫酸とを反応させる方法、あるいはシリカ
ヒドロゾルに硝酸などの酸を添加してpHを酸性領域に
した後に、アンモニア水を加えてゲル化する方法などに
より調製される。特に後者の方法はアルカリ金属などの
不純物が含まれないので好ましい。
【0009】また、シリカヒドロゾルとしては、市販さ
れている水を分散媒とするシリカゾルが使用可能であ
る。特にシリカコロイド粒子の平均粒子径が20nm以
下、好ましくは4〜15nmのシリカヒドロゾルは、得
られる微小球状粒子の耐摩耗性の面から好ましい。シリ
カヒドロゾルとしては、カタロイド−S〔触媒化成工業
(株):商品名〕などを挙げることができ、アルカリが
触媒毒となるような反応に使用する場合にはシリカヒド
ロゾル中のアルカリの含有量がNa2Oとして、固形分
基準で1.0wt%以下のものが好ましい。
【0010】リン化合物としては、リン酸、リン酸アン
モニウム、リン酸水素アンモニウムなどが挙げられ、ホ
ウ素化合物としては、ホウ酸、酸化ホウ素、メタホウ酸
アンモニウム、四ホウ酸アンモニウムなどが挙げられ
る。
【0011】本発明では、シリカヒドロゲル、シリカヒ
ドロゾルとリンおよび/またはホウ素化合物の混合は、
通常の方法で混合され、添加順序は問わない。なお、リ
ンおよび/またはホウ素化合物は、そのまま、あるい
は、水溶液の状態で使用される。
【0012】得られた混合物は、必要に応じて加熱濃縮
し、酸化物として濃度15〜30wt%の範囲に調節し
た後、噴霧乾燥して微小球状粒子とする。該微小球状粒
子は500℃以上、好ましくは500〜1000℃、更
に好ましくは600〜850℃の温度で0.5〜10時
間焼成される。
【0013】本発明のシリカ微小球状粒子は、リンおよ
び/またはホウ素を含有するために比較的低い温度での
焼成でも、比表面積を低下させることができるので、比
表面積を小さくするために1000℃程度の高温で焼成
する必要はなく、安価に製造することができ、耐摩耗
性、流動性に優れている。このため、流動床用の触媒担
体や希釈剤として好適である。
【0014】
【実施例】以下に実施例を示す。 実施例1 内容積300リットルのスチームジャケット付きタンク
に、シリカコロイド粒子の平均粒子径が17nmのシリ
カゾル〔カタロイドS−20L、SiO2濃度、20重
量%、触媒化成工業(株)製〕50kgを張込み、これ
にイオン交換水16.7kgを加えてSiO2濃度を1
5重量%に調製した。このシリカゾルに63%硝酸2.
1kgを撹拌しながら添加した。この時のpHは1.0
であった。更に、撹拌しながら15重量%アンモニア水
を4.3kg添加してSiO2濃度10.9重量%のシ
リカヒドロゲルスラリーを調製した。この時のpHは
9.9であった。これを90℃に加温し撹拌しながら1
0時間熟成を行った。次いで、シリカゾル(カタロイド
S−20L)200kgを前記シリカヒドロゲルスラリ
ーに加えて混合した。シリカヒドロゲルとシリカゾルの
重量比は、20/80であった。更に該スラリーにホウ
酸結晶(H3BO323濃度56.39重量%)7.
1kgを加え、よく撹拌しながら100℃に加温し、ホ
ウ酸結晶を完全に溶解した。この時の該スラリーの固形
分濃度は18.1重量%であった。該スラリーの加温を
続けて固形分濃度23.5重量%まで濃縮した後、噴霧
乾燥を行った。次いで、噴霧乾燥品を850℃で2時間
焼成を行いシリカ微小球状粒子Aを得た。表1および表
2にシリカ微小球状粒子Aの組成と性状を示す。
【0015】実施例2 コロイダルシリカの平均粒子径が5nmであるカタロイ
ドSI−550〔触媒化成工業(株)製品〕300kg
にイオン交換水を加え、濃度が10重量%となるように
希釈した。この希釈ゾルを予め水素型に再生された50
リットルの陽イオン交換樹脂〔ダイヤイオンSK−11
3、三菱化成(株)製品〕層を通過させ、脱ナトリウム
シリカゾル580kgを調製した。一方、80リットル
のスチームジャケット付きタンクに、前述の脱ナトリウ
ムシリカゾル10.2kgを張込み、63%硝酸0.1
5kgを撹拌しながら添加した。この時のゾルのpHは
0.8であった。更に撹拌しながら15重量%アンモニ
ア水を0.4kg添加して、pH9.4でSiO2濃度
9.3重量%のシリカヒドロゲルスラリーを調製した。
該ヒドロゲルスラリーを90℃に加温し8時間撹拌熟成
を行った。次いで、これに前述の脱ナトリウムシリカゾ
ル41kgを加えた。シリカのゲル/ゾル比は20/8
0であった。更に該スラリーにホウ酸結晶(H3BO3
23濃度56.39重量%)0.71kgを加え、よ
く撹拌しながら100℃に加温し、ホウ酸結晶を完全に
溶解した。この時の固形分濃度は9.5重量%であっ
た。該スラリーの加温を続けて固形分濃度20.0重量
%まで濃縮した後、噴霧乾燥を行い、次いで、噴霧乾燥
品を750℃で2時間焼成を行いシリカ微小球状粒子B
を得た。表1および表2にシリカ微小球状粒子Bの組成
と性状を示す。
【0016】実施例3〜6 実施例2において、ホウ酸結晶の添加量を変えた以外
は、実施例2と同様の方法で表1、表2に示すシリカ微
小球状粒子、C,D,E,Fを調製した。
【0017】実施例7 実施例2に準ずる方法で調製したシリカヒドロゲルとシ
リカゾルの重量比が30/70のスラリー(シリカ濃度
9.7重量%)100kgを150リットルのスチーム
ジャケット付きタンクに張込み、次いで85%リン酸水
溶液(H3PO425濃度61.54重量%)1.06
kgを加え、よく撹拌しながら100℃に加温して固形
分濃度19.7重量%まで濃縮した。このスラリーを噴
霧乾燥し、次いで、750℃で2時間焼成を行いシリカ
微小球状粒子Gを得た。表1および表2にシリカ微小球
状粒子Gの組成と性状を示す。
【0018】実施例8 実施例2で調製した脱ナトリウムシリカゾル35.7k
gを100リットルのスチームジャケット付きSUSタ
ンクに張込み、63%硝酸0.52kgを撹拌しながら
添加し、15重量%アンモニア水を1.4kg添加して
シリカヒドロゲルスラリーを調製した。この時のヒドロ
ゲルスラリーのpHは9.5であった。このスラリーを
90℃に加温し8時間撹拌熟成を行った。次いでこれに
脱ナトリウムシリカゾル35.7kgを加えて混合し、
シリカヒドロゲルとシリカゾルの重量比が50/50の
シリカヒドロゲルスラリーとした。更に該スラリーにホ
ウ酸結晶(H3BO323濃度56.39重量%)
1.54kgを加え、よく撹拌しながら100℃に加温
し、ホウ酸結晶を完全に溶解した後、100℃に保ちな
がら固形分濃度17重量%まで濃縮した。次いで、該ス
ラリーの噴霧乾燥を行い、噴霧乾燥品を650℃で2時
間焼成を行いシリカ微小球状粒子Hを得た。表1および
表2にシリカ微小球状粒子Hの組成と性状を示す。
【0019】実施例9 実施例1に準ずる方法でシリカヒドロゲルとシリカゾル
の重量比が20/80のスラリーを調製し、このスラリ
ーにホウ酸結晶と85%リン酸水溶液を酸化物としてそ
れぞれ7.0重量%となるようにそれぞれ添加し、よく
撹拌しながら、100℃に加温して、溶解、混合を十分
に行った。次いで固形分濃度27重量%まで加熱して濃
縮したスラリーを噴霧乾燥した。次いで噴霧乾燥品を7
50℃で2時間焼成を行いシリカ微小球状粒子Iを得
た。表1および表2にシリカ微小球状粒子Iの組成と性
状を示す。
【0020】比較例1 内容積100リットルのスチームジャケット付きタンク
に、シリカコロイド粒子の平均粒子径が17nmのシリ
カゾル〔カタロイドS−20L)50kgを張込み、こ
れにイオン交換水を加えてシリカ濃度を15重量%に調
製した。このシリカゾルに63重量%硝酸2.1kgを
撹拌しながら添加した。更に、撹拌しながら15重量%
アンモニア水を4.3kg添加してシリカ濃度10.9
重量%のシリカヒドロゲルスラリーを調製した。このシ
リカヒドロゲルスラリーのpHは9.9であった。この
シリカヒドロゲルスラリーを90℃に加温し、撹拌しな
がら10時間熟成を行った。熟成後に該スラリーを濾過
し、イオン交換水を用いて洗浄し硝安を除去して、シリ
カヒドロゲルスラリーを得た。その後、このシリカヒド
ロゲルスラリーの濃縮を行い、シリカ濃度23重量%に
調製した後、噴霧乾燥を行い、次いで噴霧乾燥品を85
0℃で2時間焼成してシリカ微小球状粒子Jを得た。表
1および表2にシリカ微小球状粒子Jの組成と性状を示
す。
【0021】比較例2 50リットルのスチームジャケット付きSUSタンクに
実施例2で調製した脱ナトリウムシリカゾル30kgを
張込み、このゾルにホウ酸結晶(H3BO323濃度
56.39重量%)0.22kgを加え、100℃に加
温・撹拌してホウ酸結晶を完全に溶解した後、更に加温
を続けて固形分濃度20重量%まで濃縮してスラリーと
した。このスラリーの噴霧乾燥を行い、噴霧乾燥品を7
50℃で2時間焼成を行い、シリカ微小球状粒子Kを得
た。表1および表2にシリカ微小球状粒子Kの組成と性
状を示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】 *1 耐摩耗性は、試料を20時間流動させ、最初の5
時間を除く15時間の間に摩耗により生じた微粉末の量
を測定し、次式により求めた。 *2 顕微鏡で観察した結果 ○…良好 △…やや良好 ×…不良
【0024】
【効果】実施例の表2から分かるように、本発明のシリ
カ微小球状粒子は、耐摩耗性が良く、粒子形状が良好で
あり、しかも比表面積、細孔容積が小さいため脂肪族、
芳香族化合物の酸化反応やアンモオキシネーション、オ
キシクロリネーションなどの種々の触媒反応に対して不
活性であるため、流動調節剤、希釈剤などに使用して好
適である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記a)〜e)の性状を有するリンおよ
    び/またはホウ素を含有するシリカ微小球状粒子。 a)比表面積 ;50m2/g以下、 b)細孔容積 ;0.3ml/g以下、 c)耐摩耗性 ;2.0wt%/15hr、 d)嵩比重 ;0.6〜1.3g/ml、 e)平均粒子径;10〜150μm。
  2. 【請求項2】 リンおよび/またはホウ素の含有量が酸
    化物として3〜20wt%であることを特徴とする請求
    項1記載のシリカ微小球状粒子。
  3. 【請求項3】 (i)シリカヒドロゲル、(ii)シリカ
    ヒドロゾルと(iii)リンおよび/またはホウ素化合
    物、とを混合し、得られた混合物を噴霧乾燥して微小球
    状粒子とし、この微小球状粒子を500℃以上の温度で
    焼成することを特徴とする請求項1または2記載のシリ
    カ微小球状粒子の製造方法。
  4. 【請求項4】 シリカヒドロゲルとシリカヒドロゾルの
    混合比(ゲル/ゾル)が、SiO2として10/90〜
    50/50(重量比)であることを特徴とする請求項3
    記載のシリカ微小球状粒子の製造方法。
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