JPH08337415A - 実質的にシリカのみから成るゼオライトベータとその製造方法 - Google Patents
実質的にシリカのみから成るゼオライトベータとその製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 ゼオライトベータの形態を有するが、実
質的にアルミナを含まないモレキュラーシーブを、2第
4アンモニウム化合物型剤の存在下での水熱結晶化によ
り、高い収率で酸化ケイ素供給源から製造する。型剤は
ジアミン例えば4,4′−トリメチレンビス(N−ベン
ジルピペリジン)から誘導することができる。 【効果】 高い結晶度を有する実質的にシリカのみから
成るゼオライトベータが効率的に作れる。
質的にアルミナを含まないモレキュラーシーブを、2第
4アンモニウム化合物型剤の存在下での水熱結晶化によ
り、高い収率で酸化ケイ素供給源から製造する。型剤は
ジアミン例えば4,4′−トリメチレンビス(N−ベン
ジルピペリジン)から誘導することができる。 【効果】 高い結晶度を有する実質的にシリカのみから
成るゼオライトベータが効率的に作れる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は骨組構造に実質的に
シリカのみを有するゼオライトベータを合成する方法に
関する。2第4アンモニウム化合物(diquater
nary ammonium)化合物を、そのような合
成における型剤(templatingagent)と
して使用する。
シリカのみを有するゼオライトベータを合成する方法に
関する。2第4アンモニウム化合物(diquater
nary ammonium)化合物を、そのような合
成における型剤(templatingagent)と
して使用する。
【0002】
【従来の技術】大きな12員環空隙を含む3次元細孔系
を有する唯一の高シリカゼオライトであるゼオライトベ
ータは、有効な触媒特性を有することが知られているモ
レキュラーシーブである。そのような物質を製造するた
めの合成法は、大部分の場合、ゼオライトの格子骨組に
シリカとアルミナの両方を含むゼオライトベータを生じ
る。たとえば、米国特許第3,308,069号明細書
(Wadlingerら)には、シリカ:アルミナのモ
ル比5〜200を有するゼオライトベータが記載されて
いる。1988年に研究者のあるグループは、「ゼオラ
イトベータの石英質結晶を効率的に合成することは非常
に難しい」と述べている(Perez−Parient
eら、Zeolites8,46〜53(198
8))。より最近、総シリカゼオライトベータを得る方
法が開示された。約800以上のシリカ/アルミナ比と
約80%以上の結晶度とを有する実質的にシリカのみか
ら成るベータゼオライトが米国特許第5,301,53
4号明細書(Fajulaら)で特許請求されている。
このゼオライトは構造化剤(structuring
agent)を含む未加工ゼオライトの酸浸出から成る
脱アルミニウム法によって製造されたものである。しか
し、ある種の条件下では、脱アルミニウムはゼオライト
の結晶度を低下させ、骨組空孔または欠陥を発生させる
ことがある。そのような変化は、ゼオライトベータ生成
物に対して意図する用途によっては、いつでも望ましい
とは言えないであろう。水熱条件下で、型剤としてジベ
ンジルジメチルアンモニウム陽イオンを用いることによ
っても、総シリカのゼオライトベータが合成されている
(van der Waal,J.Chem.So
c.,Chem.Commum.1241−1242
(1994))。しかし、我々の立場では、この方法は
シリカのみから成るゼオライトベータの収率が低く(お
そらく、使用される特定型剤の熱的不安定性による)、
満足できるものではない。
を有する唯一の高シリカゼオライトであるゼオライトベ
ータは、有効な触媒特性を有することが知られているモ
レキュラーシーブである。そのような物質を製造するた
めの合成法は、大部分の場合、ゼオライトの格子骨組に
シリカとアルミナの両方を含むゼオライトベータを生じ
る。たとえば、米国特許第3,308,069号明細書
(Wadlingerら)には、シリカ:アルミナのモ
ル比5〜200を有するゼオライトベータが記載されて
いる。1988年に研究者のあるグループは、「ゼオラ
イトベータの石英質結晶を効率的に合成することは非常
に難しい」と述べている(Perez−Parient
eら、Zeolites8,46〜53(198
8))。より最近、総シリカゼオライトベータを得る方
法が開示された。約800以上のシリカ/アルミナ比と
約80%以上の結晶度とを有する実質的にシリカのみか
ら成るベータゼオライトが米国特許第5,301,53
4号明細書(Fajulaら)で特許請求されている。
このゼオライトは構造化剤(structuring
agent)を含む未加工ゼオライトの酸浸出から成る
脱アルミニウム法によって製造されたものである。しか
し、ある種の条件下では、脱アルミニウムはゼオライト
の結晶度を低下させ、骨組空孔または欠陥を発生させる
ことがある。そのような変化は、ゼオライトベータ生成
物に対して意図する用途によっては、いつでも望ましい
とは言えないであろう。水熱条件下で、型剤としてジベ
ンジルジメチルアンモニウム陽イオンを用いることによ
っても、総シリカのゼオライトベータが合成されている
(van der Waal,J.Chem.So
c.,Chem.Commum.1241−1242
(1994))。しかし、我々の立場では、この方法は
シリカのみから成るゼオライトベータの収率が低く(お
そらく、使用される特定型剤の熱的不安定性による)、
満足できるものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高い結晶度を有する実
質的にシリカのみから成るゼオライトベータを製造する
もっと効率的な方法の開発が大いに望ましい、と考えら
れる。
質的にシリカのみから成るゼオライトベータを製造する
もっと効率的な方法の開発が大いに望ましい、と考えら
れる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的にシリ
カのみから成るゼオライトベータの製造方法を提供す
る。この方法は、(a)酸化ケイ素供給源、水、および
2第4アンモニウム化合物から成る反応混合物であっ
て、前記化合物において、各窒素原子が少なくとも一つ
のベンジル基を有し、また、窒素原子が少なくとも7個
しかし11個を越えない原子によって分離されるよう
に、窒素原子が有機成分によって結合されている反応混
合物を生成させ、(b)前記反応混合物を、少なくとも
100℃の温度に、実質的にシリカのみから成るゼオラ
イトベータと型剤とから成る合成されたままのゼオライ
トの結晶が形成されるまで保持し、(c)前記結晶を採
取する、工程から成る。ゼオライトベータの大きな収率
が得られる。好ましい実施態様において、生成物の結晶
度は、従来から行われているX線分析法で決定した場
合、少なくとも80%で、90%よりも大きくすること
ができ、あるいは100%にすることさえもできる。こ
のシリカから成るゼオライトベータは実質的に欠陥およ
び骨組空孔を含まない。このような好ましい結果は、通
常、ベータ構造を有する高シリカゼオライトの製造に伴
う困難を考えると、予想外のものである。
カのみから成るゼオライトベータの製造方法を提供す
る。この方法は、(a)酸化ケイ素供給源、水、および
2第4アンモニウム化合物から成る反応混合物であっ
て、前記化合物において、各窒素原子が少なくとも一つ
のベンジル基を有し、また、窒素原子が少なくとも7個
しかし11個を越えない原子によって分離されるよう
に、窒素原子が有機成分によって結合されている反応混
合物を生成させ、(b)前記反応混合物を、少なくとも
100℃の温度に、実質的にシリカのみから成るゼオラ
イトベータと型剤とから成る合成されたままのゼオライ
トの結晶が形成されるまで保持し、(c)前記結晶を採
取する、工程から成る。ゼオライトベータの大きな収率
が得られる。好ましい実施態様において、生成物の結晶
度は、従来から行われているX線分析法で決定した場
合、少なくとも80%で、90%よりも大きくすること
ができ、あるいは100%にすることさえもできる。こ
のシリカから成るゼオライトベータは実質的に欠陥およ
び骨組空孔を含まない。このような好ましい結果は、通
常、ベータ構造を有する高シリカゼオライトの製造に伴
う困難を考えると、予想外のものである。
【0005】
【発明の実施の形態】ここでの発見によれば、実質的に
シリカのみから成るゼオライトベータの水熱合成は特定
タイプの型剤を用いた場合にのみ首尾良く達成されると
考えられる。特定タイプの型剤というのは、各窒素原子
が少なくとも一つのベンジル基を有し、また、窒素原子
が少なくとも7個(より好ましくは少なくとも8個)し
かし11個を越えない(より好ましくは10個を越えな
い)原子によって分離されるように、窒素原子が有機成
分によって結合されている2第4アンモニウム化合物で
ある。この有機成分は好ましくは炭化水素の性質を有
し、脂肪族および芳香族セグメントを含むことができ
る。好ましくは、各窒素原子は脂環式の5〜7員環もっ
とも好ましくはピペリジニル基に含まれる。好ましく
は、各窒素原子は、ベンジル基および有機結合成分のほ
かに、少なくとも一つのC1 〜C5 アルキル基(もっと
も好ましくは、メチルまたはエチル)を有する。型剤は
水溶性であるのが好ましい。一つの好ましい実施態様に
おいて、2第4アンモニウム化合物は、化学式、化3
シリカのみから成るゼオライトベータの水熱合成は特定
タイプの型剤を用いた場合にのみ首尾良く達成されると
考えられる。特定タイプの型剤というのは、各窒素原子
が少なくとも一つのベンジル基を有し、また、窒素原子
が少なくとも7個(より好ましくは少なくとも8個)し
かし11個を越えない(より好ましくは10個を越えな
い)原子によって分離されるように、窒素原子が有機成
分によって結合されている2第4アンモニウム化合物で
ある。この有機成分は好ましくは炭化水素の性質を有
し、脂肪族および芳香族セグメントを含むことができ
る。好ましくは、各窒素原子は脂環式の5〜7員環もっ
とも好ましくはピペリジニル基に含まれる。好ましく
は、各窒素原子は、ベンジル基および有機結合成分のほ
かに、少なくとも一つのC1 〜C5 アルキル基(もっと
も好ましくは、メチルまたはエチル)を有する。型剤は
水溶性であるのが好ましい。一つの好ましい実施態様に
おいて、2第4アンモニウム化合物は、化学式、化3
【化3】 を有し、この式において、R1 とR2 は同じであるかま
たは異なっていて、メチルまたはエチルであり、a、
b、d、およびeは同じであるかまたは異なっていて、
それぞれ1〜3の整数であり、a+b=3〜5、d+e
=3〜5、c=2〜4で、Xは実質的にシリカのみから
成るゼオライトベータの形成に有害でない陰イオンであ
る。
たは異なっていて、メチルまたはエチルであり、a、
b、d、およびeは同じであるかまたは異なっていて、
それぞれ1〜3の整数であり、a+b=3〜5、d+e
=3〜5、c=2〜4で、Xは実質的にシリカのみから
成るゼオライトベータの形成に有害でない陰イオンであ
る。
【0006】本発明の方法で有効な好ましい型剤は、
4,4′−トリメチレンビス(N−ベンジルピペリジ
ン)類のメチルアンモニウム塩である。これらの塩は一
般的分子構造形、化4
4,4′−トリメチレンビス(N−ベンジルピペリジ
ン)類のメチルアンモニウム塩である。これらの塩は一
般的分子構造形、化4
【化4】 を有し、ここで、Xは所望の実質的にシリカのみから成
るゼオライトベータの形成に有害でない陰イオンであ
る。したがって、この陰イオンは、ハロゲン化物(たと
えば、F、Cl、Br、I)、水酸化物、酢酸塩、硫酸
塩、カルボン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、その他と
することができ、水酸化物が特に好ましい。この陰イオ
ンが水酸化物でない場合、鉱化剤(mineraliz
ing agent)として添加塩基その他を使用し
て、酸化ケイ素供給源からのSi−O−Siボンドを含
む所望の3次元モレキュラーシーブケイ酸塩構造の形成
が促進されるようにするのが望ましい。適当な型剤は、
第4アンモニウム化合物の生成に普通に用いられる方法
により、容易に入手できるジアミン出発原料から製造す
ることができる。たとえば、4,4′−トリメチレンビ
ス(N−ベンジルピペリジン)の2第4アンモニウム化
合物化(diquaternization)は少なく
とも2当量のハロゲン化メチルとの反応によって達成で
きる。必要であれば、再結晶その他による精製のあと、
適当なイオン交換樹脂を用いて、2ハロゲン化物塩をイ
オン交換して対応する2水酸化物塩にすることができ
る。本明細書における「型剤」という言葉の使用は、本
発明の方法が作用する機構を限定する意図で用いるもの
ではない。実際、その機構は十分には解明されていない
からである。
るゼオライトベータの形成に有害でない陰イオンであ
る。したがって、この陰イオンは、ハロゲン化物(たと
えば、F、Cl、Br、I)、水酸化物、酢酸塩、硫酸
塩、カルボン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、その他と
することができ、水酸化物が特に好ましい。この陰イオ
ンが水酸化物でない場合、鉱化剤(mineraliz
ing agent)として添加塩基その他を使用し
て、酸化ケイ素供給源からのSi−O−Siボンドを含
む所望の3次元モレキュラーシーブケイ酸塩構造の形成
が促進されるようにするのが望ましい。適当な型剤は、
第4アンモニウム化合物の生成に普通に用いられる方法
により、容易に入手できるジアミン出発原料から製造す
ることができる。たとえば、4,4′−トリメチレンビ
ス(N−ベンジルピペリジン)の2第4アンモニウム化
合物化(diquaternization)は少なく
とも2当量のハロゲン化メチルとの反応によって達成で
きる。必要であれば、再結晶その他による精製のあと、
適当なイオン交換樹脂を用いて、2ハロゲン化物塩をイ
オン交換して対応する2水酸化物塩にすることができ
る。本明細書における「型剤」という言葉の使用は、本
発明の方法が作用する機構を限定する意図で用いるもの
ではない。実際、その機構は十分には解明されていない
からである。
【0007】本明細書で用いる「実質的にシリカのみか
ら成る」という言葉は、ゼオライトが非常に大きなSi
O2 /Al2 O3 モル比、好ましくは750よりも大き
なSiO2 /Al2 O3 モル比(より好ましくは、10
00よりも大きく、もっとも好ましくは無限大に近い)
を有することを意味する。本発明の方法によれば、検出
可能な量のAl2 O3 を有しない(すなわち、100p
pmAlよりも低濃度)ゼオライトベータの製造が可能
である。このモレキュラーシーブの格子骨組はケイ酸塩
のみから成る。
ら成る」という言葉は、ゼオライトが非常に大きなSi
O2 /Al2 O3 モル比、好ましくは750よりも大き
なSiO2 /Al2 O3 モル比(より好ましくは、10
00よりも大きく、もっとも好ましくは無限大に近い)
を有することを意味する。本発明の方法によれば、検出
可能な量のAl2 O3 を有しない(すなわち、100p
pmAlよりも低濃度)ゼオライトベータの製造が可能
である。このモレキュラーシーブの格子骨組はケイ酸塩
のみから成る。
【0008】型剤を水の存在下で酸化ケイ素の供給源と
接触させて、実質的にシリカのみから成るゼオライトベ
ータを生成させる。適当な酸化ケイ素の活性供給源はゼ
オライト製造業者には周知であり、たとえば、ケイ酸
塩、シリカヒドロゲル(沈殿シリカ)、ヒュームドシリ
カ、ケイ酸、コロイドシリカ、テトラアルキルシリケー
ト、シリカ前駆物質(たとえば米国特許第4,983,
275号明細書に記載されているので、参照された
い)、および水酸化シリカである。テトラアルキルシリ
ケートたとえばテトラエチルオルトシリケートその他の
使用が特に有効である。
接触させて、実質的にシリカのみから成るゼオライトベ
ータを生成させる。適当な酸化ケイ素の活性供給源はゼ
オライト製造業者には周知であり、たとえば、ケイ酸
塩、シリカヒドロゲル(沈殿シリカ)、ヒュームドシリ
カ、ケイ酸、コロイドシリカ、テトラアルキルシリケー
ト、シリカ前駆物質(たとえば米国特許第4,983,
275号明細書に記載されているので、参照された
い)、および水酸化シリカである。テトラアルキルシリ
ケートたとえばテトラエチルオルトシリケートその他の
使用が特に有効である。
【0009】必要であれば、本発明の方法は、酸化ケイ
素供給源のほかに、a+4の酸化状態を有する他の非ア
ルミニウム元素たとえばチタン、スズ、およびゲルマニ
ウムの供給源を用いて実施することができる。
素供給源のほかに、a+4の酸化状態を有する他の非ア
ルミニウム元素たとえばチタン、スズ、およびゲルマニ
ウムの供給源を用いて実施することができる。
【0010】2第4アンモニウム化合物が適当な塩基性
度(好ましくは、pH10〜14)の達成に十分な量の
水酸化物の形(すなわち、X=OH)で反応混合物に供
給される場合、この反応混合物は添加成分として水と酸
化ケイ素供給源とを含むだけで良い。pHを10よりも
大きくする必要がある場合、水酸化物の代替供給源また
は同等の塩基たとえば水酸化アンモニウムまたはアルカ
リ金属水酸化物をそのために好適に使用することができ
る。
度(好ましくは、pH10〜14)の達成に十分な量の
水酸化物の形(すなわち、X=OH)で反応混合物に供
給される場合、この反応混合物は添加成分として水と酸
化ケイ素供給源とを含むだけで良い。pHを10よりも
大きくする必要がある場合、水酸化物の代替供給源また
は同等の塩基たとえば水酸化アンモニウムまたはアルカ
リ金属水酸化物をそのために好適に使用することができ
る。
【0011】本発明の方法は、実質的にアルミナを含ま
ないゼオライトベータすなわちシリカ対アルミナモル比
が無限大の生成物を製造するのに適している。「実質的
にアルミナを含まない」および「実質的にシリカのみか
ら成る」という言葉を使用するのは、実際には、ゼオラ
イトベータ合成のために完全にアルミナを含まない反応
混合物を作るのは非常に難しいからである。特に、市販
のシリカ供給源を使用する場合、多かれ少なかれ、アル
ミニウムはほとんどいつでも存在する。実質的にシリカ
のみから成るゼオライトベータが製造できる水熱反応混
合物は、実質的にアルミナを含まないとみなすことがで
きる。この用法では、アルミニウムが反応混合物にたと
えばアルミナまたはアルミン酸塩反応物質として意図的
には添加されないということ、またアルミニウムは他の
反応物質に含まれる汚染物としての程度しか存在しない
ということを意味する。
ないゼオライトベータすなわちシリカ対アルミナモル比
が無限大の生成物を製造するのに適している。「実質的
にアルミナを含まない」および「実質的にシリカのみか
ら成る」という言葉を使用するのは、実際には、ゼオラ
イトベータ合成のために完全にアルミナを含まない反応
混合物を作るのは非常に難しいからである。特に、市販
のシリカ供給源を使用する場合、多かれ少なかれ、アル
ミニウムはほとんどいつでも存在する。実質的にシリカ
のみから成るゼオライトベータが製造できる水熱反応混
合物は、実質的にアルミナを含まないとみなすことがで
きる。この用法では、アルミニウムが反応混合物にたと
えばアルミナまたはアルミン酸塩反応物質として意図的
には添加されないということ、またアルミニウムは他の
反応物質に含まれる汚染物としての程度しか存在しない
ということを意味する。
【0012】本発明により実質的にシリカのみから成る
ゼオライトベータを製造する場合、反応混合物は結晶が
形成されるまで高温に保持される。酸化ケイ素供給源と
してテトラアルキルシリケートを使用する場合、加水分
解の結果生成されるアルコールをまず除去するのが有効
でありうる。水熱結晶化工程中の温度は一般に100〜
235℃好ましくは約120〜160℃の範囲に保たれ
る。結晶化の時間は一般に1日よりも長く、好ましくは
3〜50日である。一般に、反応物質使用量の観点から
もっとも有効なのは、結晶の収率が最大になるまで、ま
たはそれ以上の結晶の生成速度が実用にならないほど遅
くなるときまで、反応混合物の加熱を継続することであ
る。
ゼオライトベータを製造する場合、反応混合物は結晶が
形成されるまで高温に保持される。酸化ケイ素供給源と
してテトラアルキルシリケートを使用する場合、加水分
解の結果生成されるアルコールをまず除去するのが有効
でありうる。水熱結晶化工程中の温度は一般に100〜
235℃好ましくは約120〜160℃の範囲に保たれ
る。結晶化の時間は一般に1日よりも長く、好ましくは
3〜50日である。一般に、反応物質使用量の観点から
もっとも有効なのは、結晶の収率が最大になるまで、ま
たはそれ以上の結晶の生成速度が実用にならないほど遅
くなるときまで、反応混合物の加熱を継続することであ
る。
【0013】通常、水熱結晶化は圧力下で実施され、ま
た通常、オートクレーブその他の適当な反応容器内で反
応混合物が自己発生(autogenous)圧力を受
けるように実施される。反応混合物は、結晶化中に攪拌
するかまたは他の方法でかきまぜることができ、あるい
は静置したままにすることができる。
た通常、オートクレーブその他の適当な反応容器内で反
応混合物が自己発生(autogenous)圧力を受
けるように実施される。反応混合物は、結晶化中に攪拌
するかまたは他の方法でかきまぜることができ、あるい
は静置したままにすることができる。
【0014】水熱結晶化工程中に、結晶は反応混合物か
ら自発的に核生成させることができる。また、反応混合
物に結晶による種付けを行い、結晶化の開始と促進を行
うことができ、かつ望ましくない結晶相の形成を最小限
におさえることができる。種結晶を使用する場合、一般
に、酸化ケイ素供給源の0.1〜10wt%の量の種結
晶を添加する。
ら自発的に核生成させることができる。また、反応混合
物に結晶による種付けを行い、結晶化の開始と促進を行
うことができ、かつ望ましくない結晶相の形成を最小限
におさえることができる。種結晶を使用する場合、一般
に、酸化ケイ素供給源の0.1〜10wt%の量の種結
晶を添加する。
【0015】反応混合物中に存在する成分の相対量は、
好ましくは、この混合物が下記の表1に示す範囲内のモ
ル比組成を有するように調節される。
好ましくは、この混合物が下記の表1に示す範囲内のモ
ル比組成を有するように調節される。
【0016】
【表1】 一般的範囲 好ましい範囲 SiO2 /Al2 O3 >750 >1000 DQ/SiO2 0.1−10 0.5−2.0 OH/SiO2 0.05−20 1−4 H2 O/SiO2 5−200 10−100
【0017】ここで、DQは2第4アンモニウム化合物
型剤である。OH(水酸化物)は全部または一部を他の
適当な鉱化剤で置換えることができる。
型剤である。OH(水酸化物)は全部または一部を他の
適当な鉱化剤で置換えることができる。
【0018】反応混合物に使用する各成分は、一つ以上
の個々の物質によって供給することができ、またこれら
の物質は任意の順序で混合あるいはかきまぜることがで
きる。反応混合物は回分的または連続的に製造すること
ができる。型剤(template)は水分含浸法(w
etness impregnation techn
ique)によって導入することができる。この方法で
は、固体(ゼラチン状の沈殿およびゲルを含む)状の酸
化ケイ素供給源に、この酸化ケイ素供給源の細孔容積を
満たすのに有効な量の型剤水溶液を含浸させる。そのあ
と、含浸酸化ケイ素供給源に水熱結晶化処理が行われ
る。以下で例として述べる溶液水熱法も有効に使用でき
る。
の個々の物質によって供給することができ、またこれら
の物質は任意の順序で混合あるいはかきまぜることがで
きる。反応混合物は回分的または連続的に製造すること
ができる。型剤(template)は水分含浸法(w
etness impregnation techn
ique)によって導入することができる。この方法で
は、固体(ゼラチン状の沈殿およびゲルを含む)状の酸
化ケイ素供給源に、この酸化ケイ素供給源の細孔容積を
満たすのに有効な量の型剤水溶液を含浸させる。そのあ
と、含浸酸化ケイ素供給源に水熱結晶化処理が行われ
る。以下で例として述べる溶液水熱法も有効に使用でき
る。
【0019】結晶が形成されたら、合成されたままの固
体ゼオライトは、通常の機械的分離法たとえばろ過、デ
カンテーション、または遠心分離によって反応混合物か
ら分離される。結晶は適当な溶剤たとえば水によって洗
浄してから適度の温度(たとえば、90〜150℃)で
8〜24時間乾燥して、合成したままのゼオライト結晶
を得ることができる。この乾燥工程は大気圧または減圧
下で実施することができる。
体ゼオライトは、通常の機械的分離法たとえばろ過、デ
カンテーション、または遠心分離によって反応混合物か
ら分離される。結晶は適当な溶剤たとえば水によって洗
浄してから適度の温度(たとえば、90〜150℃)で
8〜24時間乾燥して、合成したままのゼオライト結晶
を得ることができる。この乾燥工程は大気圧または減圧
下で実施することができる。
【0020】合成されたままのゼオライト結晶の厳密な
構造特性は未知である。このシリカのみから成るゼオラ
イトベータは最小のイオン交換特性を示し、また、Al
O4 - 4面体が基本骨組成分として存在しないので、明
らかに、たとえばアルミノケイ酸塩ゼオライトの場合の
ように陽イオンを供給して負のイオン原子価を相殺する
目的のために型剤が必要であるということはない。しか
し、理論上想定できるのは、2第4アンモニウム化合物
の主要な機能は、他の格子型たとえばケイ酸塩に優先し
てゼオライトベータ格子型内にSiO4 4面体を配置す
ることを助ける型となるような(template−l
ike)物質を供給することである、ということであ
る。
構造特性は未知である。このシリカのみから成るゼオラ
イトベータは最小のイオン交換特性を示し、また、Al
O4 - 4面体が基本骨組成分として存在しないので、明
らかに、たとえばアルミノケイ酸塩ゼオライトの場合の
ように陽イオンを供給して負のイオン原子価を相殺する
目的のために型剤が必要であるということはない。しか
し、理論上想定できるのは、2第4アンモニウム化合物
の主要な機能は、他の格子型たとえばケイ酸塩に優先し
てゼオライトベータ格子型内にSiO4 4面体を配置す
ることを助ける型となるような(template−l
ike)物質を供給することである、ということであ
る。
【0021】合成されたままのゼオライト結晶は、型剤
と酸化ケイ素(シリカ)との組合せから成り、酸化ケイ
素は共有酸素原子によって主として4面体配置で結合さ
れて、ゼオライトベータの形態を有する架橋3次元結晶
構造を形成する。合成されたままのゼオライト結晶の好
ましい一般式は、無水状態では、(0.5〜2)DQ:
SiO2 :(0〜0.001)Al2 O3 と表現するこ
とができるであろう。ここで、DQは2第4アンモニウ
ム化合物型剤である。
と酸化ケイ素(シリカ)との組合せから成り、酸化ケイ
素は共有酸素原子によって主として4面体配置で結合さ
れて、ゼオライトベータの形態を有する架橋3次元結晶
構造を形成する。合成されたままのゼオライト結晶の好
ましい一般式は、無水状態では、(0.5〜2)DQ:
SiO2 :(0〜0.001)Al2 O3 と表現するこ
とができるであろう。ここで、DQは2第4アンモニウ
ム化合物型剤である。
【0022】合成されたままのゼオライト結晶は、必要
であれば、空気その他の酸素含有ガスまたは不活性ガス
中で200℃(より好ましくは、少なくとも400℃)
〜900℃の温度で加熱することにより、か焼して、型
剤を除去することができる。
であれば、空気その他の酸素含有ガスまたは不活性ガス
中で200℃(より好ましくは、少なくとも400℃)
〜900℃の温度で加熱することにより、か焼して、型
剤を除去することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法によって得られる実質的に
シリカのみから成るゼオライトベータは、均質で実質的
に無欠陥の細孔構造を有し、この細孔構造がこの組成物
に寸法および形状選択性のモレキュラーシーブ特性を与
える。したがって、この実質的にシリカのみから成るゼ
オライトベータは異なる寸法と形状の分子を分離するの
に有効である。さらに、本発明の生成物は疎水性/親有
機性の特性を有し、この特性は水またはガスから有機物
質を効率的に吸収するのに使用することができる。この
シリカのみから成るゼオライトベータが有意の程度のイ
オン交換能力を有しないという事実は、このゼオライト
ベータを吸着剤として使用すべき場合に有利となりう
る。このシリカのみから成るゼオライトベータは触媒活
性を有する金属たとえば遷移金属に対する担体または支
持体として使用することができる。たとえば、このシリ
カのみから成るゼオライトベータに貴金属たとえばパラ
ジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、その他を含浸さ
せて、水素化、脱水素、または酸化触媒として有効な物
質を作ることができる。
シリカのみから成るゼオライトベータは、均質で実質的
に無欠陥の細孔構造を有し、この細孔構造がこの組成物
に寸法および形状選択性のモレキュラーシーブ特性を与
える。したがって、この実質的にシリカのみから成るゼ
オライトベータは異なる寸法と形状の分子を分離するの
に有効である。さらに、本発明の生成物は疎水性/親有
機性の特性を有し、この特性は水またはガスから有機物
質を効率的に吸収するのに使用することができる。この
シリカのみから成るゼオライトベータが有意の程度のイ
オン交換能力を有しないという事実は、このゼオライト
ベータを吸着剤として使用すべき場合に有利となりう
る。このシリカのみから成るゼオライトベータは触媒活
性を有する金属たとえば遷移金属に対する担体または支
持体として使用することができる。たとえば、このシリ
カのみから成るゼオライトベータに貴金属たとえばパラ
ジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、その他を含浸さ
せて、水素化、脱水素、または酸化触媒として有効な物
質を作ることができる。
【0024】米国特許第5,310,534号明細書に
記載の脱アルミニウム法で得られる合成ゼオライトと異
なり、本発明の方法によって合成されるモレキュラーシ
ーブは実質的にブレーンステッド酸部位を含まない。
記載の脱アルミニウム法で得られる合成ゼオライトと異
なり、本発明の方法によって合成されるモレキュラーシ
ーブは実質的にブレーンステッド酸部位を含まない。
【0025】
【課題を解決するための手段2】本発明の方法に従って
製造されるゼオライトを、特定の最終用途でゼオライト
がさらされうる条件に対して耐性のある物質にとり込む
のが好ましいと考えられる。そのようなマトリックス物
質の例としては、合成または天然産出物質たとえば無機
物質(たとえば、クレー、シリカ、および金属酸化物)
がある。無機物質は天然産出のものまたはゼラチン状沈
殿物もしくはゲルの形のものとすることができ、たとえ
ばシリカと金属酸化物との混合物とすることができる。
天然産出のクレーをこのゼオライトと配合することがで
き、たとえばモンモリロナイトおよびカオリン類と配合
することができる。これらのクレーは採掘されたままの
未加工状態で使用することができ、あるいは活性を高め
るためにまずか焼、酸処理、または化学的改質を行って
から使用することができる。ゼオライト成分と無機酸化
物ゲルマトリックスとの相対的比率は、広い範囲で変え
ることができ、無水状態の場合、ゼオライト含有率を、
乾燥配合物の5〜80wt%もっと普通には10〜70
wt%とすることができる。マトリックス自身が触媒特
性を有することができる(たとえば、マトリックスは酸
部位(acidic site)を与えることができ
る)。
製造されるゼオライトを、特定の最終用途でゼオライト
がさらされうる条件に対して耐性のある物質にとり込む
のが好ましいと考えられる。そのようなマトリックス物
質の例としては、合成または天然産出物質たとえば無機
物質(たとえば、クレー、シリカ、および金属酸化物)
がある。無機物質は天然産出のものまたはゼラチン状沈
殿物もしくはゲルの形のものとすることができ、たとえ
ばシリカと金属酸化物との混合物とすることができる。
天然産出のクレーをこのゼオライトと配合することがで
き、たとえばモンモリロナイトおよびカオリン類と配合
することができる。これらのクレーは採掘されたままの
未加工状態で使用することができ、あるいは活性を高め
るためにまずか焼、酸処理、または化学的改質を行って
から使用することができる。ゼオライト成分と無機酸化
物ゲルマトリックスとの相対的比率は、広い範囲で変え
ることができ、無水状態の場合、ゼオライト含有率を、
乾燥配合物の5〜80wt%もっと普通には10〜70
wt%とすることができる。マトリックス自身が触媒特
性を有することができる(たとえば、マトリックスは酸
部位(acidic site)を与えることができ
る)。
【0026】この実質的にシリカのみから成るゼオライ
トベータは、前述の物質のほかに、多孔質マトリックス
物質たとえばシリカ、チタニア、マグネシア、アルミ
ナ、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、ならびに3元組成物たとえばシリカ−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、およびシリカ−マグネシア
−ジルコニアと配合することができる。このマトリック
スはコゲル(cogel)の形にすることができる。こ
れらの成分の混合物も使用できる。ゼオライトベータと
無機酸化物マトリックスとの相対的比率は広い範囲で変
えることができ、ゼオライトベータ含有率を、配合物の
約1〜90wt%普通は約2〜約50wt%とすること
ができる。
トベータは、前述の物質のほかに、多孔質マトリックス
物質たとえばシリカ、チタニア、マグネシア、アルミ
ナ、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、ならびに3元組成物たとえばシリカ−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、およびシリカ−マグネシア
−ジルコニアと配合することができる。このマトリック
スはコゲル(cogel)の形にすることができる。こ
れらの成分の混合物も使用できる。ゼオライトベータと
無機酸化物マトリックスとの相対的比率は広い範囲で変
えることができ、ゼオライトベータ含有率を、配合物の
約1〜90wt%普通は約2〜約50wt%とすること
ができる。
【0027】
【実施例】例 4,4′−トリメチレンビス(N−ベンジル−N−メチ
ルピペリジン)2水酸化物(DQと略称する)の0.3
0Nの水溶液30mlに、連続的な攪拌を加えながら、
テトラエチルオルシリケート15g(0.072mo
l)を、滴下させることにより、15分間かけて加え
た。次に、生成された透明溶液にゆっくりとDQの1N
水溶液63ml(全部で0.072mol DQ)を加
えてから、この透明溶液を、室温でさらに3時間攪拌し
た。60℃で1時間の加熱を行っている間、加水分解に
より生成されるアルコールを、溶液に窒素を穏やかに通
気する(sparge)ことによって除去した。pH1
1.5を有する最終透明水溶液をテフロン内張りパル反
応器に装入し、ふたをして、一晩熟成させてから、静置
条件下で、12日間、135℃で加熱した。無色の結晶
性生成物をろ過によって採取し、水で十分に洗浄してか
ら、120℃で乾燥させた。
ルピペリジン)2水酸化物(DQと略称する)の0.3
0Nの水溶液30mlに、連続的な攪拌を加えながら、
テトラエチルオルシリケート15g(0.072mo
l)を、滴下させることにより、15分間かけて加え
た。次に、生成された透明溶液にゆっくりとDQの1N
水溶液63ml(全部で0.072mol DQ)を加
えてから、この透明溶液を、室温でさらに3時間攪拌し
た。60℃で1時間の加熱を行っている間、加水分解に
より生成されるアルコールを、溶液に窒素を穏やかに通
気する(sparge)ことによって除去した。pH1
1.5を有する最終透明水溶液をテフロン内張りパル反
応器に装入し、ふたをして、一晩熟成させてから、静置
条件下で、12日間、135℃で加熱した。無色の結晶
性生成物をろ過によって採取し、水で十分に洗浄してか
ら、120℃で乾燥させた。
【0028】合成されたままの物質の粉末X線回折(X
RD)分析はゼオライトベータに特有のスペクトルを示
した。熱分析(温度700℃まで)においては、重量が
40%減少し、これは型剤の減少に帰される。か焼され
たこの物質の元素分析により、40wt%Siと<10
0ppmAlとの存在が示され、実質的にシリカのみか
ら成るゼオライトベータが得られたことが確認された。
か焼されたこの物質によるP/Po=0.5(25℃)
でのいくつかの試験分子の気相吸着により、この実質的
シリカのみから成るゼオライトベータは、H−ベータゼ
オライト(アルミナを含む)に関して文献に報告されて
いる有効気孔率(void volume)と同程度の
有効気孔率を有することが示された(表2)。
RD)分析はゼオライトベータに特有のスペクトルを示
した。熱分析(温度700℃まで)においては、重量が
40%減少し、これは型剤の減少に帰される。か焼され
たこの物質の元素分析により、40wt%Siと<10
0ppmAlとの存在が示され、実質的にシリカのみか
ら成るゼオライトベータが得られたことが確認された。
か焼されたこの物質によるP/Po=0.5(25℃)
でのいくつかの試験分子の気相吸着により、この実質的
シリカのみから成るゼオライトベータは、H−ベータゼ
オライト(アルミナを含む)に関して文献に報告されて
いる有効気孔率(void volume)と同程度の
有効気孔率を有することが示された(表2)。
【0029】
【表2】 気孔率(ml/g) 試 料 n−ヘキサン m−キシレン シリカのみから成る 0.270 0.260 ゼオライトベータ(本発明) H−ゼオライトベータ1 0.29 0.291 Szostak,Handbook of Molecular Sieve s ,Van Nostrand Reinhold,New York,199 2、p.97.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジー ザジャセック アメリカ合衆国 ペンシルベニア 19333 デボンクロブリー ロード 669
Claims (20)
- 【請求項1】 実質的にシリカのみから成るゼオライト
ベータを製造する方法であって、 (a)酸化ケイ素供給源、水、および2第4アンモニウ
ム化合物から成る反応混合物であって、前記化合物にお
いて、各窒素原子が少なくとも一つのベンジル基を有
し、また、窒素原子が少なくとも7個しかし11個を越
えない原子によって分離されるように、窒素原子が有機
成分によって連結されている反応混合物を生成させ、 (b)前記反応混合物を、少なくとも100℃の温度
に、実質的にシリカのみから成るゼオライトベータと2
第4アンモニウム化合物とから成る合成されたままのゼ
オライトの結晶が形成されるまで保持し、 (c)前記結晶を採取する、ことから成ることを特徴と
する方法。 - 【請求項2】 酸化ケイ素供給源が、ケイ酸塩、シリカ
ヒドロゲル、ケイ酸、コロイドシリカ、テトラアルキル
オルトシリケート、シリカ前駆物質、および水酸化シリ
カから成るグループから選択される請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】 反応混合物がDQ:SiO2 =0.1:
1〜10:1の範囲にあるモル比の組成を有し、DQが
2第4アンモニウム化合物である、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】 工程(c)のあとに、採取結晶を水で洗
浄する追加工程を含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 2第4アンモニウム化合物が陰イオンと
して水酸化物を含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 工程(c)のあとに、採取結晶をか焼す
る追加工程を含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 2第4アンモニウム化合物の各窒素原子
が脂環式の5〜7員環に含まれる請求項1に記載の方
法。 - 【請求項8】 各窒素原子がベンジル基と有機成分との
ほかにC1 〜C5 アルキル基を有する請求項1に記載の
方法。 - 【請求項9】 窒素原子が少なくとも8個しかし10個
を越えない原子によって分離されるように、有機成分に
よって窒素原子が連結される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 2第4アンモニウム化合物の各窒素原
子が脂環式の5〜7員環に含まれ、かつベンジル基と有
機成分とのほかにC1 〜C5 アルキル基を有し、またこ
れらの窒素原子が少なくとも8個しかし10個を越えな
い原子によって分離される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 実質的にシリカのみから成るゼオライ
トベータを製造する方法であって、酸化ケイ素供給源、
水、および2第4アンモニウム化合物から成る反応混合
物であって、前記化合物において、各窒素原子がベンジ
ル基とC1 〜C5 アルキル基とを有し、かつ各窒素原子
が脂環式の5〜7員環に含まれ、またこれらの窒素原子
が少なくとも8個しかし10個を越えない原子によって
分離されている反応混合物を製造し、 前記反応混合物が下記の範囲のモル比組成を有し、 SiO2 /Al2 O3 >1000 DQ/SiO2 0.5−2.0 OH/SiO2 1−4 H2 O/SiO2 10−100 ここで、DQは2第4アンモニウム化合物であり、 前記反応混合物を、120〜160℃の温度に、実質的
にシリカのみから成るゼオライトベータと2第4アンモ
ニウム化合物とから成る合成されたままのゼオライトの
結晶が形成されるまで保持し、 前記結晶を採取する、ことから成ることを特徴とする方
法。 - 【請求項12】 酸化ケイ素の供給源がテトラアルキル
シリケートである請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 2第4アンモニウム化合物が化学式、
化1 【化1】 を有し、この式において、R1 とR2 が同じであるかま
たは異なっていて、メチルまたはエチルであり、a、
b、d、およびeが同じであるかまたは異なっていて、
それぞれ1〜3の整数であって、a+b=3〜5、d+
e=3〜5、c=2〜4であり、Xが陰イオンで、実質
的にシリカのみから成る前記ゼオライトベータの形成に
有害でない、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 R1 とR2 がメチルであり、a、b、
d、およびeが2、cが3である請求項13に記載の方
法。 - 【請求項15】 Xが水酸化物である請求項13に記載
の方法。 - 【請求項16】 実質的にシリカのみから成るゼオライ
トベータと2第4アンモニウム化合物とから成り、前記
化合物において、各窒素原子が少なくとも一つのベンジ
ル基を有し、また窒素原子が少なくとも7個しかし11
個を越えない原子によって分離されるように、窒素原子
が有機成分によって連結されることを特徴とする合成さ
れたままのゼオライト。 - 【請求項17】 2第4アンモニウム化合物の各窒素原
子が脂環式の5〜7環に含まれる請求項16に記載の合
成されたままのゼオライト。 - 【請求項18】 各窒素原子がベンジル基のほかにC1
〜C5 アルキル基を有する請求項16に記載の合成され
たままのゼオライト。 - 【請求項19】 実質的にシリカのみから成るゼオライ
トベータと2第4アンモニウム化合物とのモル比が1:
0.5〜1:2である請求項16に記載の合成されたま
まのゼオライト。 - 【請求項20】 実質的にシリカのみから成るゼオライ
トベータと2第4アンモニウム化合物から成り、前記化
合物が化学式、化2 【化2】 を有し、この式において、R1 とR2 が同じあるかまた
は異なっていて、メチルまたはエチルであり、a、b、
d、およびeが同じであるかまたは異なっていて、それ
ぞれ1〜3の整数であって、a+b=3〜5、d+e=
3〜5、c=2〜4であり、Xが陰イオンで、実質的に
シリカのみから成る前記ゼオライトベータの形成に有害
でないことを特徴とする合成されたままのゼオライト。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/473,394 US5554356A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Method of making essentially silicic zeolite beta |
| US08/473394 | 1995-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08337415A true JPH08337415A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=23879344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152946A Pending JPH08337415A (ja) | 1995-06-07 | 1996-05-27 | 実質的にシリカのみから成るゼオライトベータとその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5554356A (ja) |
| EP (1) | EP0747324A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08337415A (ja) |
| CA (1) | CA2177754A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO1997029991A1 (es) * | 1996-02-16 | 1997-08-21 | Consejo Superior Investigaciones Cientificas | PROCEDIMIENTO DE PREPARACION DE ZEOLITA BETA CONTENIENDO Ti, Y SIN Al |
| JP3839565B2 (ja) * | 1997-01-20 | 2006-11-01 | 日本碍子株式会社 | 高シリカ珪酸塩系分子篩の合成方法 |
| DE69826768T2 (de) * | 1997-07-02 | 2006-03-09 | Tosoh Corp., Shinnanyo | Adsorbens für Kohlenwasserstoff und Katalysator zur Abgasreinigung |
| US5968473A (en) | 1998-12-18 | 1999-10-19 | Uop Llc | Stannosilicate molecular sieves |
| US6316683B1 (en) * | 1999-06-07 | 2001-11-13 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Protecting catalytic activity of a SAPO molecular sieve |
| US6632417B2 (en) * | 2000-03-07 | 2003-10-14 | Chevron U.S.A. Inc. | Process for preparing zeolites |
| US6596256B1 (en) * | 2000-08-28 | 2003-07-22 | The Boc Group, Inc. | Synthesis of low silicon sodium X zeolite |
| ES2279105T3 (es) * | 2002-03-15 | 2007-08-16 | Exxonmobil Chemical Patents, Inc. | Chabacita rica en silice, su sintesis y su utilizacion en la conversion de compuestos oxigenados en olefinas. |
| US20060194279A1 (en) * | 2003-07-09 | 2006-08-31 | Fujio Mizukami | Protein-refolding material |
| US7400549B2 (en) * | 2005-04-28 | 2008-07-15 | Micron Technology, Inc. | Memory block reallocation in a flash memory device |
| CN101311116B (zh) * | 2007-05-24 | 2010-11-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种纳米纯硅β沸石的合成方法 |
| TWI434806B (zh) | 2009-04-01 | 2014-04-21 | Formosan Union Chemical Corp | Synthesis of Small Grain Total Silicon Beta Zeolite |
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|---|---|---|---|---|
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| US4061724A (en) * | 1975-09-22 | 1977-12-06 | Union Carbide Corporation | Crystalline silica |
| US4508837A (en) * | 1982-09-28 | 1985-04-02 | Chevron Research Company | Zeolite SSZ-16 |
| US4642226A (en) * | 1984-04-16 | 1987-02-10 | Mobil Oil Corporation | Process for the preparation of zeolite Beta using dibenzyldimethylammonium ions and the product produced |
| US4554145A (en) * | 1984-04-16 | 1985-11-19 | Mobil Oil Corporation | Preparation of crystalline silicate zeolite Beta |
| US4539193A (en) * | 1984-05-23 | 1985-09-03 | Mobil Oil Corporation | Synthesis of crystalline silicate ZSM-12 |
| US4923690A (en) * | 1984-06-11 | 1990-05-08 | Mobil Oil Corporation | Method for producing highly siliceous zeolites |
| NZ215987A (en) * | 1985-05-14 | 1989-07-27 | Mobil Oil Corp | Manufacture of zeolite |
| US4910006A (en) * | 1988-03-23 | 1990-03-20 | Chevron Research Company | Zeolite SSZ-26 |
| US5106801A (en) * | 1988-10-20 | 1992-04-21 | Chevron Research And Technology Company | Zeolite SSZ-31 |
| FR2669618B1 (fr) * | 1990-11-26 | 1993-05-07 | Elf Aquitaine | Procede de desalumination des zeolithes synthetiques a larges pores, catalyseurs et adsorbants organophiles selectifs renfermant les zeolithes desaluminees obtenues selon le procede et zeolithe beta essentiellement silicique. |
| US5164169A (en) * | 1991-06-14 | 1992-11-17 | Mobil Oil Corporation | Zeolite Beta |
| AU642817B2 (en) * | 1991-06-14 | 1993-10-28 | Mobil Oil Corporation | A method of synthesizing zeolite beta |
| US5200168A (en) * | 1992-01-31 | 1993-04-06 | Mobil Oil Corp. | Process for the dealumination of zeolite Beta |
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| US5374747A (en) * | 1993-12-23 | 1994-12-20 | Arco Chemical Technology, L.P. | Epoxidation process and catalyst therefore |
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- 1996-06-05 EP EP96304130A patent/EP0747324A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0747324A1 (en) | 1996-12-11 |
| CA2177754A1 (en) | 1996-12-08 |
| US5554356A (en) | 1996-09-10 |
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