JPS60186414A - 結晶性アルミノシリケートゼオライト - Google Patents

結晶性アルミノシリケートゼオライト

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規結晶性アルミノシリケートゼオライト組成
物に関し、特にバラ−ジアルキル置換ベンゼンを選択的
に製造する触媒として著効を示す新規結晶性アルミノシ
リゲートゼオライト組成物に関する。
米国特許第3126422号、第3413374号、第
3598878号、第3598879号及び第3607
961号は種々の触媒上におけるトルエンの気相不均化
反応を開示している。これらの方法において得られるキ
シレンは平衡の組成、すなわち大体バラキシレン24%
、メタキシレン54X及びオルソキシレン2296の組
成を示ス。
キシレン異性体のうちメタキシレンが最も需要が低く、
合成繊維の製造における中間生成物であるテレフタル酸
の製造においてはバラキシレンが特に価値がある。一般
に平衡濃度のバラキシレンを含有するキシレン異性体の
混合物(場合によってはエチルベンゼンを含む)は従来
費用のかかるスーパー分留及び多段階冷却によって分離
されて来た。
本発明者は種々の原料を満足すべき選択率でバラジアル
キルベンゼンに転化する能力がある触媒として有用なゼ
オライト組成物を発見した。本発明によれば、その組成
物はα=2〜5000の活性を有し、キシレン吸着能力
がゼオライ)100#aす1gより大きく、前記吸着能
力の30%までのオルソキシレン吸着時間ば10分以上
である(前記吸着能力及び吸着時間は4.5±0.8m
mHg″″t’120℃で測定したものである)結晶性
アルミノシリケートゼオライトから成る。多くの場合、
前記ゼオライトは5i(hlAIltOs比が12〜3
000で制御指数が1〜12である。
前述の条件を満たし、所望する選択率の転化に参与する
ことができる組成物は下記に示した様ないろいろな条件
で実用化される。すなわち第1の条件はゼオライトの結
晶サ9− イズであり、ゼオライトの少くとも一部は0.5〜20
ミクロン、好ましくは1〜6ミクロンのサイズの結晶と
して存在する。
第2の条件としてこの組成物はコーキングすることによ
って、特に未コーキング組成物の15〜75重量%、好
ましくは20〜40重量%の量でコークスを組成物上に
析出させた場合にその特性を発揮する。
第3の条件として、前述の活性及び吸着特性は1種以上
の還元しにくい酸化物、特にアンチモン、リン、ボロン
、ウラニウム、1グネシウム、亜鉛及び/又はカルシウ
ムなどの酸化物(それぞれゼオライトの2〜30重量%
)と緊密に結合したゼオライトについて備わるものであ
る。
好ましい実施態様はゼオライトを0.25〜25重量%
のリン酸化物及びマグネシウム酸化物と結合させたもの
であり、そのうちリン酸化物の量は好ましくは0,7〜
15重量10− %であり、マグネシウム酸化物の量は好筐しくけ1〜1
5重量えである。
第4の条件として、前述の特性はゼオライトの結晶構造
の内部において無定形シリカをゼオライトの重量に対し
て0.1−10重量%、好1しくに2〜io重量%の量
で含有することζこよって達成される。ゼオライトの結
晶構造の内 。
部に入れられる無定形シリカとしてはシリコーン、シロ
キサンまたはポリシラン、またはそのモノメチル、クロ
ロ、またはフロロ誘導体のようなゼオライトの穴に入る
ことができるケイ累化合物の分解生成物がある。特に有
用なケイ累化合物は一般式5iR1R2Rslk (R
I及びR2は水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、ア
ミノ、メトキシまたはエトキシであり、R8は水素、フ
ッ素、塩素、メチルまたはアξ)であり、R4は水素筐
たはフッ素である)を有するものであり、他の有用なケ
イ累化合物としてはシラン、ジメチルシラン、ジクロロ
シラン、メチルシランまたは四フッ化ケイ累がある。
第5の条件として、所望する特性は結晶構造の内部に存
在しないシリカによって付与される。本発明によればゼ
オライトの外側表面はゼオライトの重量に対して0.5
〜30重量%の量のシリカのコーティングを有する。こ
のシリカはゼオライトの穴に入ることができないシリコ
ーン化合物の分解生成物であり、たとえばシリコーン化
合物は一般式C(RI)(Rt)Si03n (R1及
びR2はフッ素、ヒドロキシ、アルキル、アラルキルま
たはアルカリールまたはフロロアルキルを示し、R1及
びR7は同一でも違っていても良いが、水素でも良いの
はR8たけてあり、nは10〜1000であり、R,ま
たはR1の炭素原子数は1〜10である)を有する。シ
リコーン化合物は好1しくに500〜20,000、さ
らに好ましくは1000〜10,000の分子量を有す
る。特に有効な化合物としてはジメチルシリコーン、ジ
エチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、メチル
水素シリコーン、エチル水素シリコーン、フェニル水素
シリコーン、メチルエチルシリコーン、フェニルエチル
シリコーン、ジフェニルシリコーン、メチルトリフルオ
ロプロピルシリコーン、エチルトリフルオロプロピルシ
リコーン、ポリジメチルシリコーン、テトラクロロフェ
ニルメチルシリコーン、テトラクロロフェニルエチルシ
リコーン、テトラクロロフェニル水素シリコーン、テト
ラクロロフェニルフェニルシリコーン、メチルビニルシ
リコーン及びエチルビニルシリコーンがある。
本発明の組成物で使用される好ましいゼオライトはゼオ
ライトZSM−5、ZSM−11、ZsM−12、Zf
lM−35またはZSM−38であり、これらは通常水
素カチオンが存在する形態で使用するのが好ましい。好
ましい触=13− 媒は活性がα−5〜200であるゼオライトを使用する
ものである。
触媒は必ずしもゼオライトだけから構成されるものであ
る必要はなく、前述のゼオライトと結合剤たとえば天然
または合成耐火性酸化物との複合体から成るものでも艮
い。
適当な天然酸化物としてはモンモリロナイトまたはカオ
リン粘土などがあり、適当な合成酸化物としてはシリカ
、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、ドリア、ベリリ
ア及び/又はチタニアなどがある。結合剤を使用する場
合、その使用量は組成物の重量に対して1〜99重量%
、好ましくは20〜95重量%、最も好ましくは30〜
40重量%である。
前記組成物は1〜4個の炭素原子数のアルキル基を有す
るp−ジアルキル置換ベンゼンを選択的に製造する触媒
として特に利用でき、1〜4個の炭素原子数のアルキル
置換14− 基ヲ有スるモノアルキル置換ベンゼン、C2〜CI5オ
レフインまたはC3〜C44パラフインまたはこれらの
混合物などの炭化水素先駆体を転化条件下で前記組成物
触媒と接触させることによってp−ジアルキル置換ベン
ゼンを選択的に製造できる。
本発明によれば前記結晶性アルミノシリケートは(1)
α=約2〜約5000の活性を有し、(2)キシレン吸
着能力がゼオライト100g当り1gより大きく、(3
) 120℃でキシレンの圧力が4.5±0.8mm水
銀の状態で測定した場合、吸着能力の303161で0
−キシレンを吸着するのニ必要な時間が10分より長い
ものである。
α値は高活性シリカ−アルミナクラッキング触媒に関す
る触媒の相対的活性を示す。ここで使用するα値はn−
ヘキサンを約1000″Fで転化することによって測定
したものである。n〜ヘキサンの転化率が10〜60X
になるように、またゼオライトの単位容積当りの転化速
度が一定になるようにを開速度を変えて転化態様を変え
、1000″Flこおける基準活性に調整したシリカ−
アルミナ触媒の場合と比較した。触媒の触媒活性はこの
基準(すなわちシリカ−アルミナ基準触媒の場合)の倍
数として表わされる。このシリカ−アルミナ基準触媒は
約10重量%のAA、Q3を含有し、残余はsio、で
ある。前述のように修正したこのα値の足義及びそれを
測定する方法は[the Jourrrtbl ofC
atalysis j (第■巻、第278〜287頁
1966)にさらに詳しく記載されている。
炭化水素吸着能力及び吸着速度の測定は簡便には熱的に
均衡させて重量的に行われる。p−ジアルキル置換ベン
ゼンを望み通りに選択的に製造させるためには、キシレ
ン(パラ−、メタ−、オルソ−またはこれらの混合物の
いずれでも良いが、バラ−キシレンは120℃でキシレ
ン圧力が4.5±0.8rttm水銀の状態で測定して
ゼオライ)100.g当り少くとも1gを吸着させるの
に最も短期間内で平衡に達するのでバラ−キシレンが好
ましい)の平衡吸着能力が必要とされ、前記吸着能力の
30Xまでオルソ−キシレンを吸着するのに要する時間
が10分より大きいこと(温度及び圧力が前述と同じ条
件で〕が必要とされる。
p−ジアルキルベンゼンの製造に対して非常に高い選択
性を示すゼオライトは全キシレン吸着能力の3ONの量
まで0−キシレンを吸着するのに1000分1でまたは
それ以上の非常に長い時間を要することが発見された。
これらの物質の場合、より低い吸着量、たとえば、吸着
能力の5%、10%または20Xまで吸着するのに要す
る時間を測定して、下記の様に倍数Fをかけることによ
って30%までの吸着時間を予測することが簡便である
。たとえば596までの吸着時間の値から30%までの
吸着時間を予測する一11= 式は下記の様である。
t(1B=F X to、os Lo−s : 30X’Eでの吸着時間tαo、:5先
までの吸着時間 F :倍数 5 36 10 9 20 2.2 ゼオライトの結晶サイズを測定するのには従来のスキャ
ニング電子顕微鏡を使用でき、ある結晶の最低の結晶の
大きさを大きさの基準とする。本発明で使用される結晶
性アルミノシリケートゼオライトの大部分は約0.5ミ
ク四ンより大きい結晶サイズを有することを特徴とする
。p−シア18− ルキルベンゼンを所望の込択率で製造する場合、このよ
うな結晶サイズを有するゼオライトの量が重要な影響を
示す。
一般にこのような結晶サイズを有するゼオライトの量は
大部分の量で、すなわち使用するゼオライトの全体景の
50重量96を越える量、好ましくは100N童丸1で
の童で存在する。
本発明の結晶性アルミノシリケートゼオライトの選択に
はスキャニング電子顕微鏡が有用であることの他に、炭
化水素吸着能力及び吸着速度を測定することが有用であ
る。
このような測定は熱的に均衡にしてN量的lこ行うのが
簡便である。
炭化水素の分解に帰因する一般にコークスと呼ばれてい
る炭素質コーティングの触媒上における析出は、一般に
トルエンのメチル化などの反応中に触媒の存在下で高温
条件下で起こる。一般に触媒の予備コーキングは所望す
る反応におい℃最初未コークス化触媒を使用し、七の間
コークスを触媒の光面上に析出させ、しかる後高温で酸
素含有雰囲気にさらして周期的に再生することによって
コークス堆積量を前述の約15〜約75重量%の範囲内
に調節することによって達成される。
ここに記載した組成物を触媒として使用することによる
利点の1つは再生が容易なことである。すなわち予備コ
ーキングした触媒を所望する反応にある時間使用してさ
らに使用することが不経済になるとこう1で触媒の活性
が降下した場合、その老化した触媒は一般に400〜7
00℃の範囲内の温度で酸素含有雰囲気、たとえは空気
中で過剰のコークスを燃焼によって除去することによっ
て容易に再生することができる。これによって触媒はコ
ークスが実質的に無くなり、触媒を予備コーキング工程
にかける必要が生じて来る。あるいは燃焼再生工程中コ
ークスを一部だけ除去し又、その量を15〜75重蓋%
の範囲内に調節し又も良い。このように再生した触媒は
しかる後所望するp−キシレンを選択的に製造するのに
使用できる。
好ましい実施態様においては、結晶性アルミノシリケー
トゼオライトを使用前に予備コーキングして触媒全1量
に対して少くとも約1重貸先、一般に約2〜約40重量
先のコークスを析出させて調整しておいても艮い。ゼオ
ライトを実質的に純粋な形またはシリカなどのコークス
形成量の少ない結合剤と組合わして使用する場合すこけ
、コークスの析出重量光は一般に2〜10重量先で貸先
。ゼオライトをアルミナなどのコークス形成量の商い結
合剤と組合わして使用する場合ζこは、コークス含有量
は触媒全重量の約10〜40iIjk%である。予備コ
ーキングは触媒をトルエンなどの炭化水素原料と苛酷度
の尚い条件で接触させるか、あるいは水素/炭化水素の
モル比を低くして所望量のコーク21− スが析出するのに光分な時間接触させることによって行
うことができる。
このようなゼオライトの予備調整は、還元しにくい酸化
物、たとえばアンチモン、リン、ボロン、マグネシウム
、ウラニウム、亜鉛及び/又はカルシウムなどの酸化物
を少量、一般に約2〜約30重量ち、ゼオライトと組合
わせることによっても適当lこ行うことができる。所望
する酸化物とゼオライトとの結合は導入する元素の適当
な化合物の溶液にゼオライトを接触させ、しかる後乾燥
させ、焼成してその化合物を酸化物の形態に転化させる
ことによって容易に行うことができる。
このような予備調整においては還元しくこくぃ酸化物と
し’CIJン及びマグネシウムの酸化物を同時に存在さ
せるのが好ましい。触媒の製造(トルエンの不均化反応
に特に効果的な触媒の製造)は2段階で行われ、アルカ
リ金属の実質22− 的に無い、すなわちアルカリ金属含有率が約1.5重量
%以下で、好1しくは最初から存在する固有のカチオン
の少くとも1部を水素と置換させたゼオライトの結晶を
リン官有化合物と1ず接触させる。
リン含有化合物の代懺例としてはPXs、 RPX、、
R,PX、R,P、 X3PO,(XO,)PO,(X
□)3P、 R,P=O,R3P=S、RPO2、pp
s、、RP(0)(OX)2、RP(S)C8X”h、
R,P(0)OX、R2P(B)EXlRPCOX)t
、RP(SX)2、ROP(QX)2、HP;P(SX
)2、(RE)2PSP(SR)を及び(RO)2P 
0P(OR)tC式中Rはアルキル基またはフェニル基
などのアリール基であり、Xは水素、R1たはハロゲン
化物)で表わされるグループの誘導体がある。これらの
化合物としては第1 RPH,、第2R2PH及び第3
 R8Pフォスフイン類、たとえばブチルフォスフイン
;第3フォスフイン酸化物R,PO,たとえば酸化トリ
ブチルフォスフイン、第3フオスフイン硫化物R5Pg
、第1RP(の(OX)2及び第2 R,P (0)0
.Yフォスフオン酸類たとえばベンゼンフォスフオン酸
;その対応するRP(S)(SX)を及びB、p<5)
sxのようなイオウ誘導体、フォスフオン酸のエステル
類たとえばジエチルフォスフ第4− ト(RO)、P(
0)H。
ジアルキルアルキルフオスフオネー) (RO)、P 
(0)R及びアルキルジアルキルフォスフイネ−ト(7
i!Q)F (0)R2:亜フォスフイン酸R2POX
またとえばジエチル亜フォスフイン酸、第1 (7i!
 O) P (OX )2、第2 (RO)、POX 
及び第3(RO)、P フォスファイト類:及びそのエ
ステル、たとえばモノプロピルエステル、アルキルジア
ルキルフォスフイナイト(RO)PR,及びジアルキル
アルキルフオスフオナイト(RO)、PRエステル類が
ある。これらに対応するイオウ誘導体、たとえば(R8
)、P (S)H%(R8)t−P(S)R1(R8)
P(S)R,、R,FSX、CBS )P(SX )t
、(R8)tPSX、(RE )s P、(RE)PR
,及び(R8)2PRがある。フォスファイトエステル
類の例としてはトリメチルフォスファイト、トリエチル
フォスファイト、ジイソプロピルフォスファイト、ブチ
ルフォスファイト;及びピロフォスファイトたとえばテ
トラエチルピロフォスファイトがある。前記化合物中の
アルキル基は1〜4個の炭素原子を有する。
他の適当なリン含有化合物としてはリンハロゲン化物、
たとえばリン三塩化物、臭化物及びヨウ化物、アルキル
フオスフオジクロリダイト(RO)Pct3.、ジアル
キルフオスフオクロリダイト(RO)2PX、ジアルキ
ルフォスフイノクロリダイトR2PCB、 アルキルア
ルキルフォスフォノクロリデート(RO) <R)P<
0)Cll 、ジアルキルフォスフイノクロリゾ−) 
R,P (0)C1;及びRPCO)C1tがある。
使用し得るこれらに対応するイオウ誘導体としては25
− (RE)Pct;2、(R8)、PX、(R8) (R
)P(S)C1; 及びR,P(S)C1tがある。
好ましいリン含有化合物としてはジフェニルフォスフイ
ンクロライド、トリメチルフォスファイト及び三塩化リ
ン、リン酸、フェニルフォスフインオキシクロライド、
トリメチルフォスフェート、ジフェニル亜フォスフイン
酸、ジフェニルフォスフイン酸、ジエチルクロロチオフ
ォスフェート、メチル酸フォスフェート及び他のアルコ
ール−p、o。
反応生成物がある。
ゼオライトとリン含有化合物との反応はゼオライトをこ
れらのリン含有化合物と接触させることfこよって行わ
れる。
リン含有化合物処理剤が液体である場合曇こは、この化
合物はゼオライトと接触させる時に溶媒中の溶液で良い
。処理剤とゼオライトと曇こ対して比較的不活性である
溶媒なら、いずれの溶媒を使用し又も良い。適当な溶媒
としては水及26− び脂肪族、芳香族またはアルコール性液体がある。リン
含有化合物がたとえばトリメチルフォスファイトまたは
液体三塩化リンである場合lこは、n−オクタンのよう
な炭化水素溶媒が使用される。リン含有化合物は溶媒を
使用しないで、すなわち化合物単独で使用しても良い。
リン含有化合物が気相である場合には、たとえばガス状
三塩化リンを使用する場合には、それ単独で使用しても
良く、あるいはリン含有化合物及びゼオライトに対して
比較的不活性な希釈ガスたとえば空気lたは蟹累と混合
して使用しても良く、または有機溶媒たとえばオクタン
またはトルエンと一緒に使用しても良い。
ゼオライトをリン含有化合物と反応させる前にゼオライ
トを乾燥させても艮い。乾燥は空気の存在下で行うこと
ができる。高温を使用しても良い。しかしながら温度は
ゼオライトの結晶構造が破壊しない程度でなければなら
ない。
リン含有組成物を製造後使用する前に加熱することも好
ましい。加熱は酸素、たとえば空気の存在下で行うこと
ができる。加熱は約150℃の温度で行うことができる
。しかしながらより高い温度、すなわち約500℃まで
の温度が好ましい。加熱は一般lこ1〜5時間行われる
が、24時間またはそれ以上延長しても良い。約100
0℃の温度ではゼオライトの結晶構造は劣下する傾向が
ある。高温で空気中で加熱後、リンは酸化物の形態で存
在する。
ゼオライトに混入するリン酸化物の量は少くとも約0.
25重量貸先ある。しかしながら、ゼオライト中のリン
酸化物の量は特に結合剤、たとえば35重量貸先アルミ
ナと組合わせる場合には少くとも約2重量%であるのが
好ましい。リン酸化物の量は存在する結合剤の種類及び
量に応じて約25重貴兄以上でも良い。好ましくはゼオ
ライトに加えられるリン酸化物の量は約0.7〜約15
重量先である。
リン元素またはリン含有化合物と反応させることによっ
てゼオライトζこ混入されるリン酸化物の量はいくつか
のファクターによって左右される。これらのファクター
のうちの1つは反応時間、すなわちゼオライトとリン含
有源とを互いに接触した状態に保つ時間である。他の全
てのファクターが等しい場合、反応時間が長ければ長い
ほど、より多量のリンがゼオライトに混入される。ゼオ
ライトに混入されるリンの童を左右する他のファクター
としては反応温度、反応混合物中の処理剤の濃度、リン
含有化合物と反応させる前のゼオライトの乾燥程度、ゼ
オライトと処理剤との反応後のゼオライトの乾燥条件、
及びゼオライトに混入される結合剤の種類及び量がある
リン酸化物を含有するゼオライトはしかる後さらにマグ
ネシウムの適当な化合物と接触させることによって酸化
マグオ・シウムと組合わされろ。マグネシウム含有化合
物の代29− 表的な例としては酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム
、安息香酸マグネシウム、プロピオン酸マグネシウム、
2−エチルカプロン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム
、ギ酸マグネシウム、マグネシウムオキシレート、マグ
ネシウムアミド、臭化マグネシウム、水素化マグネシウ
ム、乳酸マグネシウム、ラウリン酸マグネシウム、オレ
イン酸マグネシウム、バルミチン酸マグネシウム、マグ
ネシウムオキシレート、ステアリン酸マグネシウム及び
硫化マグネシウムがある。
ゼオライトとマグネシウム化合物との反応はゼオライト
をこのような化合物と接触させることによって行われる
処理剤であるこのマグネシウム化合物が液体である場合
は、ゼオライトとの接触を行う時、この化合物は溶媒中
の溶液で良い。マグネシウム化合物及びゼオライトに対
して比較的不活性である溶媒であればいずれの溶媒も使
用し得る。
適当な溶媒としては水、脂肪族、芳香族またはアルコー
ル性液体などがある。処理剤であるマグネシウム化合物
は溶媒を使用しないでも、すなわちマグネシウム化合物
単体でも使用し得る。この処理剤が気相である場合には
、これを単味で使用しても良く、処理剤及びゼオライト
に対して比較的不活性な希釈ガス、たとえばヘリウムま
たは窒素と混合して使用しても良く、有機溶媒、たとえ
ばオクタンまたはトルエンとともに使用しても良い。
マグネシウム化合物を含浸させた組成物を製造後使用す
る前に加熱することは好筐しい。加熱は酸素、たとえは
空気の存在下で行うことかできる。加熱は約150℃の
温度で行うことができる。しかしながら、より高い温度
、すなわち約500℃1での温度が好ましい。加熱は一
般に1〜5時間行われるが、24時間逢たはそれ以上延
長しても良い。加熱温度を約500℃より高くすること
も可能だが、一般に必要でない。約1000℃の温度で
はゼオライトの結晶構造は劣下する傾向がある。空気中
で高温で加熱後は、マグネシウムは酸化物の形態で存在
する。
焼成した酸化リン含有ゼオライト中に混入される酸化マ
グネシウムの量は少くとも約0.25重量%である。し
かしながら、ゼオライト中の酸化マグネシウムの量は、
特に結合剤、たとえば35重量%のアルミナと組み合わ
せる場合には少くとも約1重量%であるのが好ましい。
酸化マグネシウムの量は存在する結合剤の種類及び量に
応じて約25重量%以上でも良い。好ましくはゼオライ
トに加えられる酸化マグネシウムの量は約1〜約15重
量%である。
処理溶液と反応させ、しかる後窒気中で焼成させること
によってゼオライトに混入される酸化マグネシウムの計
はいくつかのファクターによって左右される。これらの
ファクターのうちの1つは反応時間、すなわちゼオライ
トとマグネシウム含有源とを互いに接触した状態に保つ
時間である。他の全てのファクターが等しい場合、反応
時間が長ければ長いほどより多量の酸化マグネシウムが
ゼオライトに混入される。ゼオライトに混入される酸化
マグネシウムの量を左右する他のファクターとしては反
応温度、反応混合物中の処理剤の濃度、処理剤と反応さ
せる前のゼオライトの乾燥程度、ゼオライトと処理剤と
の反応後のゼオライトの乾燥条件、及びゼオライトに混
入される結合剤の種類及び量がある。
酸化リン含有ゼオライトをマグネシウム処理剤と接触さ
せた後、その得られた複合体を酸化リン含有ゼオライト
の製造の場合と同様に乾燥し、加熱する。
トルエンのp−キシレンへの選択的不均化反応において
特に有用性をゼする本発明の組成物触媒では結晶性ゼオ
ライトの結晶構造の内部に非結晶質シリカを少くとも約
0.1重量%、一般に2〜10重量%の範囲の量で分散
させている。
このような組成物は前述のシリカ/アルミナ比及び制御
 ゛指数を有する結晶性アルミノシリケートゼオライト
の穴にケイ素含有化合物、一般にシラン、を吸着させる
ことによって適当に製造されることがわかった。使用す
るケイ素化合物の分子の大きさは結晶性アルミノシリケ
ートゼオライトの穴に容易に吸着できるものである。結
晶性アルミノシリケートの穴の中に吸着されたケイ素化
合物は塩基触媒的加水分解たとえばアンモニア水溶液と
接触させるか、あるいはルイス酸またはブレーンステズ
酸の存在下における酸触媒的加水分解たとえに塩酸水溶
液と接触させることによって触媒的に加水分解され、し
かる後約300〜約700℃の温度で空気中で焼成して
、結晶性アルミノシリケートゼオライトの穴の内部で非
結晶質シリカを生成する。
好ましい製造法においては、アルカリ金属の実質的に無
い、すなわちアルカリ金属の含有率が約1.5重量%よ
り低い形態で、最初から存在する固有のカチオ/の少く
とも一部を水素と置換させた形態のゼオライトの結晶を
その穴の中に容易に吸着することができるような分子の
大きさを有するケイ素含有化合物と接触させる。一般に
使用されるケイ素含有化合物は下記の一般式 %式% (l<、及びR2は水素、フッ素、塩素、メチル、エチ
ル、アミン、メトキシまたはエトキシであり、R1は水
素、フッ素、塩素、メチル、アミノまたはメトキシであ
り、R4は水素またはフッ素である)ヲ肩するシランで
ある。他の適当なケイ素含有化合物としてはジシロキサ
ン、トリシロキサン及びそれより高級なデカシロキサン
までのシロキサyなどのシロキサン及びジシラン、トリ
7ラン及びそれより高級なデカシランまでのポリシラン
がある。ケイ素原子が1個より多くないメチル、クロロ
またはフロロ置換基を有する前記シロキサン及びポリシ
ランの誘導体全使用しても良い。
使用するケイ素化合物はゼオライトと接触する条件下で
液体または気体のいずれの形態をしていても良い。ゼオ
ライトの穴は必ずとは言わないまでも液体または気体ケ
イ素化合物で飽和されるのが好ましい。し〃)る後ケイ
素化合物は前述の様に触媒的に加水分解して、たとえは
吸着したケイ素化合物を有するゼオライtf適当な酸ま
たは塩基と充分な時間接触させて所望する加水分解を行
って水素を発生させる。その結果得られる生成換金しか
る後酸素含有雰囲気たとえば空気中で約300〜約70
0℃の温度で1〜24時間焼成させて結晶構造の内部に
シリカを含有させた結晶性アルミノシリケートゼオライ
ト組成物を生成する。
ゼオライトに混入されるシリカの量はいくつかのファク
ターによって左右される。これらのファクターのうちの
1つはゼオライトとケイ素含有源とを互いに接触した状
態ζこ保つ時間である。他の全てのファクターを等しく
した場合、接触時間が長ければ長いほど、より多量のシ
リカがゼオライトに混入される。ゼオライトに混入され
るシリカの量を左右する他のファクターとしては温度、
接触媒体中の処理剤の濃度、処理剤と接触させる前のゼ
オライトの乾燥程度、処理剤と接触させた後のゼオライ
トの加水分解及び焼成の条件、及びゼオライトに混入さ
れる結合剤の量及び種類がある。
さらに好筐しい実施態様では、ゼオライトは七の外側の
表面上にシリカのコーティングを析出させている。シリ
カ37− の最終的位置ζこついてはいくつかのファクターが影響
を及ぼすと考えられているがこのようなコーティングは
ゼオライトの外側の表面を広範囲に実質的に完全に被覆
している。
シリカのコーティングはゼオライトをその穴に入り込む
ことができない分子の大きさを有するシリコーン化合物
と探触させ、しかる後I!累金含有雰囲気とえば空気中
で、シリカの酸化が行われる前にシリコーン化合物が蒸
発してしまうようなことがない速度で300℃よりは高
い温度で七オライドの結晶構造をこ悪影響を及ぼす温度
よりは低い温度着こ加熱することによってゼオライトの
表面上に析出させる。
シリカのコーティングを形成させるのに使用されるシリ
コーン化合物は下記の一般式 (式中R,は水素、フッ素、水酸基、アルキル、アラル
キル、アルカリールまたはフロロアルキルであり、R2
はR1と同じ基から選択されるが、水素であることはな
く、nは少くとも10、一般に10〜1000の整数で
ある)を封する。炭化水素置換基は一般に1〜10個の
炭素原子を■し、好ましくはメチルまたはエチル基であ
る。このシリコーン化合物の分子量は一般に約500〜
約20.000、好ましくは1000〜i o、o o
 oである。
このシリコーン化合物の代表例としてはジメチルシリコ
ーン、ジエチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン
、メチル水素シリコーン、エチル水素シリコーン、フェ
ニル水素シリコーン、メチルエチルシリコーン、フェニ
ルエチルシリコーン、ジフェニルシリコーン、メチルト
リノロロプロビルシリコーン、エチルトリフロロプロピ
ルシリコーン、ポリジメチルシリコーン、テトラクロロ
フェニルメチルシリコーン、テトラクロロフェニルエチ
ルシリコーン、テトラクロロフェニル水素シリコーン、
テトラクロロフェニルフェニルシリコーン、メチルビニ
ルシリコーン及ヒエチルビニルシリコーンカする。
タトえばn−へキサン、ペンタン、ヘプタノ、ベンゼン
、トルエン、クロロホルム、四塩化炭素などの適当な溶
媒に溶解したケイ素化合物を約り0℃〜約100℃の温
度で光分な時間前述のゼオライトと接触させてその上に
最終的に所望する童のシリコーンを析出させる。接触時
間は一般に0.2〜5時間であり、その間混合物は望ま
しくは蒸発させる。その結果残るものをしかる後酸素含
有雰囲気、好ましくは空気中で、0.2〜b 温度で、ゼオライトの結晶構造に悪影響を及ぼす温度よ
りは低い温度に加熱して焼成する。一般にこの焼成温度
は600℃より低く、好ましくは350〜550℃であ
る。
焼成温度に通常1〜24時間保つことによって約0.5
〜約30重量%、好ましくは約1〜15重量%のシリカ
を含有するシリカのコーティングされたゼオライトが得
られる。
ゼオライトX1ゼオライトY、ZSM−4、ファウジャ
サイト、モルデナイト、フェリエライト及びオフレタイ
トなどのゼオライトは前述の活性及び吸着特性を#たす
ものであり、本発明の範囲内のものである。特に好まし
いものはシリカ/アルミナ比が少くとも約12で、制御
指数が1〜12であるゼオライトである。これらのゼオ
ライトは商業的に望ましい収率で脂肪族炭化水素を芳香
族炭化水素に転化させる働きがあり、一般に芳香族炭化
水素を含む転化反応において非常に効果的である。これ
らのゼオライトはアルミナ含有率が非常に低い、すなわ
ちシリカ/アルミナ比が高いけれども(シリカ/アルミ
ナ比が30を越えるような場合でも)、非常に活性であ
る。触媒的活性は一般に41− 骨組のアルミニウム原子及びこれらのアルミニウム原子
に結合したカチオンtこよるものであることを考えると
この事実は驚くべきことである。これらのゼオライトは
他のX型及びA型などのゼオライトの骨組を崩壊させる
ような高温における蒸気の存在にもかかわらず、長時間
結晶性を保つ。
さらに炭素質析出物が生成した場合ζこけ通常の温度よ
り高い温度で燃焼させ工除去することによって活性を回
復することができる。多くの場合におい℃この種のゼオ
ライトはコークスを生成する性質が非常に低く、1つの
燃焼再生工程と次の再生工程との間で長時間流すことが
できる。
この樵のゼオライトの結晶構造の重要な特性は約5オン
グストロームより大きい穴の大きさを有し、酸素原子の
10員項によって規定されるような大きさの穴の窓を有
することによって結晶の自由空間への出入りを制御する
ことである。これらの環は結晶性アルミノシリケートの
アニオ42− ンの骨m+影形成る四面体の通常の配置によって形成さ
れるものであり、酸素原子自体は四面体の中心における
ケイ素またはアルミニウム原子をこ結合している。簡単
に言えば本発明の方法lこおいて有用な好ましいタイプ
のゼオライトはシリカ/アルミナモル比が少くとも約1
2であり、結晶の自由空間への接近を制限する構造を有
するものである。 ゛ここで言うシリカ/アルミナ比は
従来の分析法によって測定されるものである。この比は
ゼオライトの結晶の硬いアニオンの骨組における比にで
きるだけ近いものを示すものであり、結合剤中のアルミ
ニウムや溝穴中のカチオンlたは他の形態をしたアルミ
ニウムを算入しない値である。
シリカ/アルミナ比が少くとも12であるゼオライトが
使用し得るものであるが、シリカ/アルミナ比が少くと
も約30であるゼオライトを使用することが好ましい。
このようなゼオライトは活性化径内部結晶の吸着能力が
水に対してまりもn−へキサンに対して大きくなり、疎
水性の特性を示す。この疎水性の特性は本発明において
有益であると考えられている。
本発明において有用なこの種のゼオライトはn−ヘキサ
ンを自由に吸着し、約5オングストロームより大きい穴
の大きさを有する。さらlここの構造はある値より大き
な分子の接近を制限するものでなければならない。この
ような大きな分子の接近を制限する性質があるかどうか
については結晶構造を知ることによって判断することが
場合によっては可能である。たとえば結晶中の穴の窓だ
けが酸素原子の8員環によって形成されるものであるな
らば、n−ヘキサンより大きな断面を有する分子の接近
は制限され、そのようなゼオライトは望ましいタイプの
ものではない。穴が過度に収縮したり、閉塞したりする
ことによって時々効果が無くなることもあるが、10員
環の窓が一般に好ましい。
有効なゼオライトとして知られているTMAオフレタイ
トのような収縮構造を有するものもあるが、一般に12
員猿では望ましい転化を行うのに光分な制限を付与しな
い。また穴が塞がれたり他の原因によって有効な構造と
なる場合もある。
ゼオライトが所望する制御特性8有するかどうかを結晶
構造から判断するよりも、下記の手順に従って等しい量
のn−ヘキサン及び3−メチルペンタンの混合物を大気
圧下で1gまたはそれ以下の少量の触媒サンプル上を連
続的ζこ流すことによって「制御指数」を簡便に測定す
ることが可能である。ペレットまたは押出成形物の形状
のゼオライトサンプルを粗い砂の程度の粒子サイズまで
粉砕し、ガラス管に詰める。テストする前にゼオライ)
%1000?の空気の流れで少くとも15分間処理する
。このゼオライトをしかる後ヘリウムで清掃し、温度を
5507〜950?に45− 調整し、全体の転化率を10〜603%とする。炭化水
素の混合物をヘリウムで希釈してヘリウム/全炭化水素
のモル比を4:1にして、液体時間空間速度をIにして
(すなわち単位時間当りのゼオライトの単位容積当りの
液体炭化水素の容積を1とする)ゼオライト上に流す。
20分間流した後、流出物のサンプルを採取し、分析(
最も簡便にはガスクロマトグラフによって)して2種の
炭化水素のそれぞれの成分の変化しないで残っている量
を測定する。
「制御指数」は下記の様に算出される。
制御指数は2種の炭化水素のタラツキング速度定数の比
にほぼ近い。本発明において適当なゼオライトは制御指
数が1〜12のものである。いくつかの代表的なゼオラ
イトについての制御指数(Cosa tταint I
ndex)の値を下記46− に示す。
ZSM−58,3 ZSM−118,7 ZSM−122 ZSM−382 ZSM−354,5 TMAオフレタイト 3.7 ベータ 0.6 ZS過f−40,5 H−ゼオロン 0.4 REV 0.4 無定形シリカ−アルミナ 0.6 エリオナイト 38 前記制御指数の値はゼオライトを特徴づけるものである
が、これらの値はその測定及び計算ζこおいて採用する
いくつかの変数因子の蓄積した結果であることを理解す
べきである。従っであるゼオライトの場合、前述の55
0〜950Tの温度範囲内で温度を適当に選択し、前述
の10〜60%の転化率の範囲内で転化率を適当に選択
することによって、制御指数の値を1〜12の範囲内に
変えることができる。同様に他にゼオライトの結晶サイ
ズ、穴を塞ぐ汚染物の存在、ゼオライHこ結合される結
合剤などの因子も制御指数に影響を及ぼす。従ってここ
で使用する制御指数は望ましい特性のゼオライトを固定
する場合の非常に有用な手段ではあるが、その値を算定
するに際してのいろいろな変数因子の存在を考慮すべき
である。しかしながらいずれにせよ、前述の550〜9
50Tの範囲の温度奢こおいて、望ましいゼオライトの
制御指数の値は1〜12の範囲でなければならない。
これらのタイプのゼオライトの例としてはZSM−5、
ZSM−11、ZSM−12、ZSM−35、ZSM−
38及び他の類似物質がある。ZSM−5については米
国特許第3.702,886号に記載され、特許請求さ
れているのでその記載を参考としてここに引用する。
ZFIM−11については米国特許第3.709.97
9号に記載され、特許請求されているのでその記載を参
考としてここに引用する。
ZSM−12fこついては米国特許第3,832.44
9号に詳しく記載され、特許請求されているのでその記
載を参考としてここに引用する。
ZEIM−38は酸化物のモル比で懺わして、無水物の
状態で下記の様憂こ表わすことができる。
(0,3〜2.5)R,O”、CO〜0.8 ) M2
O: A40S ’ 、> 88@Ox上式中Rは2−
(ヒドロキシアルキル)トリアルキルアン49− モニウム化合物から誘導される有機窒素含有カチオンで
あり、Mはアルカリ金属カチオンであり、X線粉末回折
パターンによって特徴づけられる。
好ましい合成形態としてはこのゼオライトは酸化物のモ
ル比で表わして、無水物の状態で下記の様に表わすこと
ができる。
(04〜2.5)R,O:(0〜0.6 ) M、 O
: A120. : X S io。
上式中Rは2−(ヒドロキシアルキル)トリアルキルア
ンモニウム化合物(アルキル基はメチル、エチルまたは
これらの組合わせである)から誘導される有機窒素含有
カチオンであり、Mはアルカリ金属、特にナトリウムで
あり、Xは8〜約50である。
合成ZSM−38ゼオライトは一定の顕著な結晶構造を
有し、そのX線回折パターンを下記の表1に示す。この
X線回折パターンは天然のフェリエライトの回折パター
ンと50− 類似しており、主な違いは天然のフェリエライトでは1
1.33Aではっきりしたiを示すことである。
表 1 d(i)I/I0 9.8±0.20強 9.1±0.19中 8.0±0.16弱 7.1 ±0.14 中 6.7±0.14中 6.0 士0.12 弱 4.37±0.09 弱 4.23±0.09弱 4.01±0.08 最強 3.81±0.08 最強 3.69 ±0.07 中 3.57±0.07 最強 3.51士0.07 最強 3.34±0.07中 3.17±0.06強 3.08±0.06 中 3.00±0.06弱 2.92士0.06 中 2.73±0.06弱 2.66±0.05弱 2.60±0.05弱 2.49±0.05弱 ZSM−38のさらに別の特徴はその吸着能力であり、
アンモニアで交換した形態のものを焼成することによっ
て得られる水素型の天然フェリエライトと比較した場合
2−メチルペンタンの吸着能力が高い(n−ヘキサン/
2−メチルペンタンの比によって表わされるn−へキサ
ンの吸着)ことである。ZSM−38(600℃で焼成
後)のn−ヘキサン/2−メチルペンタンの吸着比は1
0より低いのに対し、天然フェリエライトの場合のこの
比の値は10より笑賀的lこ高く、たとえば34または
それ以上にもなる。
ゼオライトZSA(−38はアルカリ金属酸化物(好l
しくは酸化す) IJウム)、有機鼠累含有醒化物、ア
ルミニウムの酸化物、ケイ累の酸化物及び水を含有する
溶液を調製することζこよって適当に製造することがで
き、この溶液は酸化物のモル比で表わして下記の範囲の
組成を有する。
R+十M+ 0.2〜1.0 0.3〜0.90H/5
in2 0.05〜0.5 0.07〜α49H2O1
0H41〜500 100〜250S SO!/Alt
Os 8−8〜200 12〜60上式中Rは2−(ヒ
ドロキシアルキル)トリアルキルアンモニウム化合物か
ら訪導される有機窒素含有カチオンであ53− リ、Mはアルカリ金属イオンであり、この混合物をゼオ
ライトの結晶が生成するまで保つ。OR−の量は有機塩
基のものは含ませないで、無機のアルカリからのOH−
だけの量を示す。生成した結晶を液体から分離して回収
する。代表的な反応条件は前記反応混合物を約90〜約
400℃の温度で約6時間から約100日加熱すること
から成る。さらに好ましい温度範囲は約150〜約40
0℃であり、この範囲の温度における加熱時間は約6時
間から約80日である。
このゲル粒子の温度は結晶が生成するまで行われる。得
られた固体生成物は全体を室温まで冷却し、濾過し、水
洗することによって反応媒体から分離回収される。この
結晶性生成物はしかる後たとえば230?で約8〜24
時間乾燥される。
ZSM−35は酸化物のモル比で表わして、無水物の状
54− 態で下記の様に表わすことができる。
(0,3””2−5 ) Rt Q : (0□ 0.
8 )J/20: A4Qs : ) 85zQ2上式
中Rはエチレンジアミンまたはピロリジンから誘導され
る有機窒素含有カチオンであり、Mはアルカリ金属カチ
オンであり、X線粉末回折パターンによって特徴づけら
れる。
好ましい合成形態としてはこのゼオライトは酸化物のモ
ル比で表わして、無水物の状態で下記の様ζこ表わすこ
とができる。
(0,4〜2.5)R,0:CO〜0.6)M、O:A
11tO,:X5iO。
上式中Rはエチレンジアミンまたはピロリジンから誘導
される有機窒素含有カチオンであり、Mはアルカリ金属
、特にナトリウムであり、Xは8〜約50である。
合成!;5M−35ゼオライトは一定の顕著な結晶構造
を有し、そのX線回折パターンを下記の表2に示す。こ
のX線回折パターンは天然のフェリエライトの回折パタ
ーンと類似しており、主な違いは天然のフェリエライト
では11.33 Aではつきりしだ線を示すことぐらい
である。
ZFIM−35のいくつかの個々のサンプルを詳しく検
査すると、11.3〜11.51において非常に弱い線
を示すが、この非常に弱い線はしかしながらZSM−3
5についての意味のある線ではない。
表 2 9.6 ±0.20 最強−最大強 7.10±0・15中 6.98±0.14中 6.64士0.14 中 5.78±0.12弱 5.68±0.12弱 4.97±0.10弱 4.58±0.09 弱 3.99±0.08強 3.94±0.08 中強 3.85±0.08中 3.78±0.08 強 3.74±0.08 弱 3.66±0.07 中 3.54±0.07 最強 3.48±0.07 最強 3.39±0.07 弱 3.32±0.07 中弱 3.14±0.06 中弱 2.90±0.06弱 2.85±0.06弱 2.71±0.05 弱 2.65±0.05弱 2.62±0.05弱 2.58±0.05 弱 2.54±0.05 弱 2.48±0.05弱 57− ZSM−35のさらに別の特徴はその吸着能力であり、
アンモニアで交換した形態のものを焼成することによっ
て得られる水素型の天然フェリエライトと比較した場合
2−メチルペンタンの吸着能力が高い(%−ヘキサン/
2−メチルペンタンの比によって表わされるn−ヘキサ
ンの吸着)ことである。ZSM−35(600℃で焼成
後)のn−へキサン/2−メチルペンタンの吸着比は1
0より低いのに対し、天然フェリエライトの場合のこの
比の値は10よりかなり高く、たとえば34またはそれ
以上にもなる。
ゼオライトI!5M−35はアルカリ金属酸化物(好ま
しくは酸化ナトリウム)、有機窒素含有酸化物、アルミ
ニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び水を含有する溶液
を調製することによって適当に製造することができ、こ
の溶液は酸化物のモル比で表わし又下記の範囲の組成を
有する。
58− R+ 一般的範囲 好ましい範囲 R”十M” 0.2〜1.0 0.3〜0.90H/S
to、 0.05〜0.5 αo7〜α49H,010
H41〜500 100〜25O8io2/A1203
8.8〜2oo12〜6゜上式中Rはピルリジンまたは
エチレンジアミンから誘導される有機窒素含有カチオン
であり、Mはアルカリ金属イオンであり、この混合物を
ゼオライトの結晶か生成する1で保つ。OH−の量は有
機塩基から由来するものは含筐せないで、無機のアルカ
リからのOH−だけの童を示す。生成した結晶を液体か
ら分離して回収する。代表的な反応条件は前記反応混合
物を約90〜約400Cの温度で約6時間から約100
日加熱することから成る。さらに好ましい温度範囲は約
150〜約4001:であり、この範囲の温度における
加熱時間は約6時間から約80日である。
このゲル粒子の温度は結晶が生成するまで行われる。得
られた固体生成物は全体を室温まで冷却し、濾過し、水
洗することにまって反応媒体から分離回収される。この
結晶生成物はしかる後たとえば230下で約8〜24時
間乾燥される。
前記ゼオライトは有機カチオンの存在下で製造する場合
には触媒的に不活性である。これは恐らく、結晶内部の
自由空間が製造溶液からの有機カチオンによって占領さ
れているためである。これらは不活性雰囲気中でたとえ
ば1000″Fで1時間加熱し、しかる後アンモニウム
塩で塩基交換し、しかる後空気中で1000″Fで焼成
することによって活性化させることができる。製造溶液
中に有機カチオンが存在することはこのタイプのゼオラ
イトの製造の絶対的必須要件ではないが、これらのカチ
オンが存在することはこの特別なタイプのゼオライトの
製造に有利に働く。
さらに一般的にはこのタイプの触媒をアンモニウム塩で
塩基交換し、しかる後空気中で約1000″Fで約15
0〜約24時間焼成することlこよってこのタイプの触
媒を活性化することが望ましい。
天然ゼオライトを場合ζこよってはいろいろな活性化手
順及び他の処理手段、たとえば塩基交換、蒸気処理、ア
ルミナ抽出及び焼成等を組合わせてこのタイプのゼオラ
イト触媒に転化しても良い。このように処理できる天然
鉱物としてはフェリエライト、プリューステライト、ス
チルバイト、ダチアルダイト、エピスチルバイト、ホー
ランダイト及びクリノプチロライトなどがある。好まし
い結晶性アルミノシリケートとしてはzsu−s、ZS
M−11、ZSM−12、ZSM−38及びZSM−3
5などかあり、ZSM−5が特に好ましい。
本発明の好ましい実施態様では、ゼオライトは乾燥した
61− 水素の形態で約1.6El/α3より実質的lこ低くな
い結晶骨格密度を有するものが選択される。これら3つ
の基準を全く満たすゼオライトはガソリン沸点範囲の炭
化水素生成物の製造を最大にする傾向があるので最も好
ましいものであることが発見された。すなわち本発明の
好ましいゼオライトは前述の制御指数が約1〜約12で
あり、シリカ/アルミナ比が少くとも約12であり、乾
燥結晶密度が約1.6!l/an”以上である。公知の
構造の乾燥密度はW、M。
Meier 著の「ゼオライト構造(Zeolite 
P;trwct−wra)Jに関する記事の第19頁に
示されているように、1000立方オングストローム当
りのケイ素及びアルミニウムの合計原子数から算出でき
る。この記事はその内容がここlこも引用されており、
the 5ociety of Chem−icai 
Industryによって1968年ロンドンで発行さ
れた=Procttedings of the Co
ntgrence on62− Mo1ecular 5ieves ’に載っている。
結晶構造が不明である場合には結晶骨格密度は従来の比
重びんζこよる方法によって測定できる。たとえば乾燥
した水素型ゼオライトをその結晶によって吸着されない
有機溶媒中に浸漬することによって測定できる。この種
のゼオライトの特異な活性及び安定性は結晶のアニオン
骨格密度が約1.6 ji /cm”以上であるという
事と密接な関連がある。このようζこ密度が高いという
ことは結晶内の自由空間が比較的少量であるということ
と関連があり、より安定な構造が得られる。しかしなが
ら、この自由空間は触媒的活性の場として重要である。
いくつかの代表的なゼオライトの結晶の骨組密度は下記
の様である。
ゼオライト 空隙の容積 骨格密度 フェリエライト 0.28cc/ce 1.76g/c
Qモルデナイト 、28 1.7 Z、S+M−5,−11,291,79ダチアルダイト
 −321,72 L 、32 1.61 クリノプチロライト 、34 1.71ラウモンタイト
 、34 1.77 zsu−+Cオメガ) 、38 1.65ホーランダイ
ト 、39 1.69 P 、41 1.57 オフレタイト 、40 1.55 レビナイト 、40 1.54 エリオナイト 、35 1.51 グメリナイト 、44 1.46 チヤバザイト 、47 1.45 A 、5 1.3 Y 、48 1.27 アルカリ金属の形態で合成した場合、一般にアンモニウ
ムイオン交換によって中間の形態としてアンモニウムの
形態にし、しかる抜上のアンモニウム形態を焼成して水
素形態にすることによって簡便に水素型に転化すること
かできる。水素型の他の最初から存在する固有のアルカ
リ金属を約1.5重量%より低い値まで減少させた他の
形態のゼオライトを使用しても良い。すなわちゼオライ
トの固有のアルカリ金属を他の周期律表の第1B〜■族
の適当なイオン、たとえばニッケル、銅、亜鉛、パラジ
ウム、カルシウムまたは希土類金属などでイオン交換し
ても良い。
所望する転化反応を行う場合、前記結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトラこの反応で使用する温度及び他の条
件に耐久性のある別の母体材料に混入することが望まし
い。
このような母体材料としては粘土、シリカ及び/又は金
属酸化物などの合成または天然物質並びlこ無機材料な
どがある。これらは天然の1まか、シリカ及び金属酸化
物の混合65− 物を含むゼラチン状沈殿物またはゲルがある。ゼオライ
トと複合できる天然粘土としてはモンモリロナイト及び
カオリン類があり、これらの類にはディキシ−(Dir
、1tt)、マクナミーージョージアCMcNamtt
e−Georgia)及びフロリダ(Fl oridα
)粘土等として知られるカオリン及びサブベントナイト
があり、その主要鉱物成分はノ・ロイサイト、カオリナ
イト、ディツカイト、ナクライトまたはアノ−キサイド
である。このような粘土は採鉱したtまの状態で使用し
ても良く、あるいは焼成、酸処理または化学的変性を施
して使用しても良い。
前記物質の他に本発明のゼオライトは多孔性母体材料、
たとえばアルミナ、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−チタニア並びに三成分系のシリカ−
アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、シ
リカーア66− ルミナーマグネシア及びシリカ−マグネシア−ジルコニ
ア等と複合させ又も良い。母体材料は共ゲルの形態でも
良い。
ゼオライト成分と無機酸化物ゲル母体との相対的量比は
広範囲で変わり、ゼオライトの含有率は複合体の重量の
約1〜約99重量%、通常約5〜約80重量%である。
本発明の組成物及びその利用は下記の実施例によってさ
らに具体的に説明されるが、本発明はそれらに限定され
るものではない。同側6.7.11.12.16〜19
.22.23.37.38.68.72.73及び81
は比較例である。
例 L Qブランドのケイ酸ナトリウム42,2ボンドを水52
8ボンドと混合した。その結果得られる溶液を溶gi、
Aと称する。市販の硫酸アルミニウム[ATo (5o
4) a・14H,0〕1.35ボンド、市販のNaC
1115,84ポンド及びH,5o4(96,5重量%
n2so4) 3.52ポンドを水72.2ボンドと混
合した。その結果得られる溶液を溶液Bと称する。水2
.6ポンドを撹拌器を備えたオートクレーブに入れた。
溶液A及び溶液Bをノズルの中で同時に混合してオート
クレーブにスプレーした。その結果得られるゲルをオー
トクレーブの中で周囲の温度で1時間混合した。) I
J −n−プロピルアミン2.84ボンド及び臭化n−
プロピル2.44ポンドをオートクレーブの中身に加え
た。この混合物を320下で撹拌しながら反応させた。
320下で12時間後、オートクレーブの中身を検査し
たところ、得られた固体生成物はX線回折による分析の
結果100%ZSM−5であることがわかった。320
″Fにおける全反応時間すなわち28.7時間後、オー
トクレーブの中身を冷却した。その結果得られる固体生
成物をPrimafloc C−7(重硫酸ポリアンモ
ニウム) 3500 ppmを含有する脱イオン水でデ
カンテーションによって洗浄し、デカンテーションした
水が塩化物を含まなくなるまで洗浄を続けた。しかる後
固体生成物を濾過し、250?で乾燥した。
乾燥して濾過した固体生成物500gを窒素中で100
0下で3時間焼成した。その焼成した生成物444gを
lNNH4No、溶yz 220 ccと周囲の温度で
1時間混合した。その混合物を真空濾過した。このイオ
ン交換操作を繰返した。しかる後固体生成物を水177
6ccで洗浄し、250下で乾燥した。このようにして
得られる最終生成物のナトリウム含有率はaO1先より
少なかった。
この結果得られる触媒は1〜2ミクロンの結晶サイズを
有し、α−162の活性度で、p−キシレン吸着能力が
6.5重量%てあり、前記吸着能力の3096−Eでの
O−キシレン吸着時間が92分であった。後者の測定は
両方とも120℃で行った。p−キシレンの吸着の場合
、炭化水素69− の分圧は5.1龍水銀であった。0−キシレン吸着時間
の測定の場合、炭化水素分圧は3.8酊水銀であった。
例 え トルエンを例1の触媒上ζこ1022”Fで390 p
sigで重量時間空間速度を50にして水素/炭化水素
比を6にして通した。トルエンの転化率は20.1重量
%であり、p−キシレンの収率はキシレンの%として3
0′Xであった。
例 a 例1の触媒をトルエンを使用して、640℃で5時間、
重量時間空間速度を504こし、1気圧で処理して触媒
上Iこ約4重量%のコークスを析出させた。このように
処理した触媒ハ120℃で5.1.水銀のp−キシレン
分圧でゼオライト100g当り6.1 flのp−キシ
レンを吸着した。120℃で0−キシレン分圧が3.8
龍水銀の状態で、キシレン吸着能力の30九までを吸着
させるのlこ要する時間は6000−フO− 分であった。この触媒のα値は281であった。
約4N量%のコークスを含有する触媒を550℃で60
0 p8iQの圧力で重量時間空間速度が40で水素/
炭化水素のモル比が10の条件でトルエンと抜用(させ
た。この液体生成物は80.7重量%のトルエン(転化
率19.3%)及び9.6重量%のキシレン及びベンゼ
ンを含有した。キシレンの留分はp−キシレンが82%
であった。
例 屯 例1の触媒3gを、水4ccに酢酸マグネシウム四水和
物1.02 gを含む溶液と接触させた。その結果得ら
れるスラリーを24時間蒸発乾固させ、しかる後空気中
で1000下で10時間焼成させて、6重量%のMQO
を含有するHzSM−5生成物を得た。この触媒は12
0℃で0−キシレン分圧が5.1闘水銀の条件でゼオラ
イト100g尚りp −−IPシレン6.3 gヲ吸着
した。120℃でO−キシレン分圧が3.8yntnH
gの条件で0−キシレンをキシレン吸着能力の30Xま
で吸着させるのに要する吸着時間が583分であり、こ
の触媒のα値は129であった。
例 h 例4の触媒を、550℃で、圧力が60 psigで、
重量時間空間速度が40で、水素/炭化水素比が4の条
件でトルエンと接触させた。トルエンの転化率は29.
4%であり、液体生成物はキシレンを15.3重量%を
含有し、キシレンのうち53先はバラ異性体であった。
例 G 約0.03 ミクロンの結晶サイズを有するHzSM−
5tr:下記の様に調製した。
α)溶液の調整 ケイ酸塩溶液 Qブランドのケイ酸ナトリウム 90.9ポンドH,0
52,6ボンド Daxad27分散剤 118g (懸濁剤と組合わした重合した 置換ベンゼノイドアルキルス ルホン酸のナトリウム塩) 酸溶液 Alt C8O<)s ・XH2O(分子量=595)
 1430,9HvSO+ 3440g NaC14890i H,054ボンド 追加固形分 NaC128409 臭化n−プロピル 2390.9 メチルエチルグトン 4590.9 73− 追加液体成分 HzO1180g b)手順 前記ケイ酸塩溶液及び酸溶液を混合ノズル中で混合して
ゲルを形成し、予め1180pのH,Oを入れた30ガ
ロン入りオートクレーブに入れた。このゲルを撹拌し、
NaCl128409を加えて完全に混合した。しかる
後撹拌を止め、有機物の溶液をゲルの頂部に層として加
えた。オートクレーブをしかる後蜜閉して撹拌しないで
約220?ζこ加熱し、そこで14〜15時間保って有
機物と予備反応させた。予備反応期間の終りに撹拌を開
始して結晶化期間が始まった。
約75〜80時間後温度を320下まで高め、そこで約
3時間保って完全に結晶化させた。過剰分すなわち未反
応の有機物を除去し、オートクレーブの中身を冷却して
取出した。この生成物をX線回折によって分析したとこ
ろ、1OO−’T4− %ZSM−5の結晶であることがわかった。充分に洗浄
した結晶生成物を化学的に分析したところ下記の様であ
った。
Alto、2.21 1.0 8in、 94.9 72.8 Nα 0.81 − Na20 0.82 N O,672,48 C8,235,6 完全に洗浄し、約250下で乾燥した後、ゼオライトを
下記の工程に従って触媒的形態に変えた。
α)周囲の温度から1000’F1で5”F/分の加熱
速度で加熱し、大気圧で10007で100%N、の雰
囲気中で3時間予備焼成する工程。
b)乾燥ゼオライト11当りイオン交換溶液5ccを使
用して室温でI N NH4No、で1時間イオン交換
する工程。
c) 4倍の水で洗浄する工程。
d)工程(b)及び工程(6)を繰返して空気中で25
0下で乾燥する工程 前記イオン交換したゼオライトを分析したところ、α0
1重量%のす) IJウムを含有し、α値が162であ
ることがワカッタ。O−キシレンの吸着能力は5.6重
量%であり、前記吸着能力の30%まで吸着させるのに
要するO−キシレン吸着時間は1.3分より短かった。
後者の測定は両方とも120℃で炭化水素の分圧が約3
.8龍Hgの条件で行った。
例 7 1気圧、1112″F1重量時間空間速度(WHSV)
50の条件下でトルエンを例6の微結晶性H2SM−5
触媒上に通した。トルエンの転化率は15重量%であり
、p−キシレンの収率は25%であった。すなわちp−
キシレンの通常の平衡濃度であった。
例 & 例6と同様に製造した触媒をアルミナと組合わせてゼオ
ライト65重量%及びアルミナ35重量%から成る押出
し成形し次触媒を製造した。この触媒をいろいろな条件
下でトルエンの不均化反応φこ使用し、再生した後、8
85〜970”F、WESV=5〜6.3、圧力=45
0 psig、水素/炭化水素比−0,5の条件下でト
ルエンをこの触媒上に38日間通した。
コークスの析出量は触媒100g当り459であった。
p−キシレン吸着能力はp−キシレンの分圧が5・1t
tnxHgの状態で測定してゼオライ)100g当り2
gであり、キシレンの吸着能力の30%まで吸着させる
のζこ要するO−キシレンの吸着時間は2900分であ
った(この測定はO7フー ーキシレンの分圧か38mmHyの状態で行った)。こ
の触媒はα値が20であった。970?、450 ps
ig、WH8V=6.3、水素/炭化水素比=0.5の
条件下でトルエンを触媒上に通した。トルエンの転化率
は37重量%であ”)、p−キシレンの収率はキシレン
留分のうちの43y6であった。
例 a 硫酸マグネシウム6水a物0.3 、@を水2.2 f
nlに入れて鉤裂した溶液に例1の触媒3gを加えるこ
とによって触媒を製造した。このスラリーを先金に混合
し、空気中で3″F/分の速度で10007まで加熱し
、しかる後1000″F′で10時間焼成した。この触
媒は120℃でp−キシレンの圧力が5.1mtttH
gの条件でゼオライト100.g当りp−キシレン5.
2yを吸着した。120℃でO−キシレンの圧力が3.
8wHgの条件でキシレン吸着能力の30九までを吸7
8− 着するのに要する時間は2600分であった。この触媒
はα値が36であった。
例 lα 1022”F、600psig、水素/炭化水素比=4
及びWH8V=10の条件下でトルエンを例9の触媒上
に通した。
例 IL 例6に記載したタイプのHzSM−5触媒のサンプル5
gをガラス円板を備えたカラス管に入れた。ジメチルシ
ランを40Cr−/分の速度でHzSM−5の床に通し
た。15分後、HzSM−5はジメチルシラン0.60
 gを吸着した。
その結果得られた触媒を15Xアンモニア水200cc
に入れてシランな加水分解させた。水素が急速に発生し
た。1時間後、その得られた生成物を濾過し、1℃/分
の速度で538℃否で加熱し、この温度に6時間保って
焼成した。
前記手+11fflを合計3回繰返して、このように添
加したシリカを5重量%含有するシリカ充填HzSM−
5を得た。
この触媒は120℃で0−キシレン圧力が38mmHy
の条件でゼオライ)100.g当りO−キシレン4.1
gを吸着した。吸着能力の30Xtでを吸着させるのζ
こ要する時間は2.7分であり、この触媒のα値は75
であった。
例 12.。
1112?、1気圧、WIiSV=40、水素/炭化水
素比=2の条件下で例11の触媒上にトルエンを通した
。トルエンの転化率は2重量当であり、3のうちキシレ
ン留分中のp−キシレンの収率は62′)6であった。
トルエンの転化率をより実用に適した値、たちえば20
5)6にし、fc場合にはp−キシレンの選択率は27
Xに過ぎず、実質的に平衡濃度と同じであった。この事
実は吸着能力の30先までの吸着時間が2.7分である
という値が低すぎることを示している。
例 1a 0.03ミクロンの結晶サイズを有する12.9のNH
,−:l’1M−5を水40rnlにオルンホウ酸5.
359を入れた溶液に80℃の温度で懸濁させた。90
℃で1晩(16,5時間)放置した後、中身を30x5
0龍の結晶化用容器ζこ入れ、110℃の炉の中lこ入
れた。均一の乾燥粉末が得られる萱で中身をしばしば撹
拌した。温度を200′c’ffiで徐々に高め、1〜
2時間放置した。これをしかる後50(lの炉に移し、
空気中で同じ開放している結晶化用容器中で17.5時
間保った。酸化物として存在するホウ素の理論量は4.
06重量96Bであった。この粉末を薄板状にプレスし
、粉砕し、14〜20メツシユの大きさにふるいかけし
た。
この触媒は120℃でp−キシレンの圧力力55−1v
xHの条件で3.1 I!のp−キシレンを吸着した。
100℃で〇81− −キシレンの圧力が3.8wHgの条件で吸着能力の3
0.Xlでの吸着に要する時間は270分であり、この
触媒のα値は3.8であった。
例 14゜ 1112”F、1気圧、WH8V=4.5の条件下でト
ルエンを59の触媒上に通した。トルエンの転化率は1
1.9重量当であり、キシレン留分中のp−キシレンの
収率は84%であった。
例 1h 例6に記載したタイプのゼオライト10gをアンチモン
トリメチラートロ、5g及びp−キシレン75ccと混
合した。
このスラリーを蟹素ガス上で17時間還流した。得られ
たこの固体をしかる後トルエン109ccで洗浄し、し
かる後メタノール100ccで洗浄し、さらにn−ヘキ
サン100印で洗浄した。この生成物を空気乾燥し、し
かる後10082− ℃の真空炉の中に3時間入れた。しかる後1000?で
空気中で10時間焼成した。得られた生成物は24重社
%のアンチモンを含有した。
この触媒は120℃でp−キシレンの圧力が5.1 v
rvr H9の条件下でゼオライ)100.g当り3.
5gのp−キシレンを吸着した。120℃でO−キシレ
ンの圧力力3.8 ymHf、/の条件下で、キシレン
の吸着能力の3oxiでの吸着時間が89分であった。
Cの触媒のα値は8であった。
例 1a 水20cc4こウラニウムジオキサイトシナイトレート
6水オロ物5gを入れた溶液にlogのアンモニウム型
ZSM−5を懸濁させた。このスラリーを73℃まで加
熱し、−晩放置した。フラスコの中身の全てを結晶化用
容器に入れ、130℃の炉に入れた。この触媒を30分
毎に撹拌した。
約2時間後、触媒は乾燥した状態をこなった。これをし
かる後500℃の炉の中ζこ入れ、−晩放置させた。焼
成した触媒の最終的重量は12.17 gであった。こ
の触媒は120℃でキシレンの圧力が4.5±0.8m
mHgの状態でキシレンの吸着能力がゼオライ)100
g当り6.3gであった。
120℃で圧力が3.8 mmの+件で吸着能力の30
5)6までO−キシレンを吸着させるのに要する時間は
4.8分であった。
この触媒はα値が83であった。
例 17 1022”F、1気圧、WH8V=3.5の条件で例1
6の触媒上にトルエンを流した。トルエンの転化率は4
6重量%であり、p−キシレンの収率はキシレン留分の
24%であった。
例 1& 11.6gの酢酸マグネシウム4水和物を25−の水を
こ溶解した。この溶液にアンモニウム型ZSM−5ゼオ
ライト結晶のイペレットlogを加え友。数分浸漬した
後、過剰分の液体を除去し、保存しておいた。この触媒
をしかる後炉の中に入れ、水を除去した。冷却後、この
乾燥した触媒を保存しておいて残りの酢酸マグネシウム
溶液に再び入れた。過剰分の液体を除去し、湿った触媒
を炉の中に入れ、乾燥させた。全ての液体が触媒によっ
て吸収されるまでこの手順を繰返した。最後に、この触
媒を500℃の炉の中ζこ一晩入れた。最終的lこ得ら
れる触媒のMkはl 1.56.9であった。この触媒
は120℃でキシレン圧力が4.5士0.8vtrHg
の条件でゼオライト100g当り4.2yのキシレンを
吸着した。120℃で圧力が3−BmmH9の条件で前
記吸着能力の30X’FEでO−キシレンを吸着するの
に要する時間は7.5分であった。この触媒はα値が2
1であった。
例 1a 1022″F、 1気圧、WESV=3.5の条件でト
ルエン85− を例18の触媒上に通した。トルエンの転化率は12重
量%であり、p−キシレンの収率はキシレン留分の25
%であった。
例 2α 硝酸亜鉛6水和物7.28gを水201!II7!に溶
解した溶液に10yのアンモニウム型ZSM−5を加え
た。この懸濁液を約90℃まで加熱し、1晩放置した。
フラスコの中身の全てをしかる後結晶化用容器に入れ、
約130℃の炉に入れた。約2時間後、この触媒を50
0℃の炉の中に入れ、約8時間放置した。焼成後の触媒
の最終的重量は11.21gであった。この触媒は12
0℃でキシレンの圧力が45士α8 mll Hgの条
件でゼオライト100g当り49gのキシレンを吸着し
た。120℃で圧力が3.8myxHgの条件で前記吸
着能力の3096までO−キシレンを吸着するのIc9
する時間は38分であった。この触媒はα値が504で
あ86一 つた。
例 2L 1022?、1気圧、WH8V=3.5の条件でトルエ
ンを例20の触媒上に通した。トルエンの転化率は20
重量%であ’)、p−キシレンの収率はキシレンの留分
の28丸であった。
例 22 水25−ζこ硝酸カルシウム6水和物12.9 gを入
れた溶液に10gの酸型ZSM−5を懸濁させた。この
スラIJ−を88℃に加熱し、1晩放置した。しかる後
その中身の全てを結晶化用容器に入れ、100〜130
℃の炉の中に入れた。約4時間後、温度を200℃ζこ
扁め約2時間加熱した。この触媒をしかる後500℃の
炉の中に1晩入れた。
焼成後、触媒の最終的重量は12.80 、!/であっ
た。この触媒は120℃でキシレンの圧力が4.5±9
.8MxHgの条件でゼオライ)100g当りキシレン
1.2 flを吸着した。
120℃で圧力が3.8玉の条件で前記吸着能力の3o
316tで0−キシレンを吸着するのに要する時間は1
16分であった。この触媒のα値は0.9であった。
例 2a 1022″F′、1気圧、WH8V=3.5の条件でト
ルエンを例22の触媒上に通した。トルエンの転化率は
0.4重量%であり、キシレン留分中のp−キシレンの
収率は67丸であった。
例 24 水25−に酢酸マグネシウム4水和物11.69を入れ
た溶液にアンモニウム型ZSM−5粉末10gを加えた
。この懸濁液を95℃に加熱し、1晩保った。フラスコ
の中身の全てを結晶化用容器に入れ、56℃の炉の中に
入れた。
温度をしかる後100〜120℃に高めた。このスラI
J −を触媒が乾燥した外観を呈するまでしばしば撹拌
した。温度をしかる後200℃に高め、約1時間保った
。この触媒をしかる後500℃の炉の中に1晩入れた。
触媒の最終的重量は11.37 gであった。120℃
でキシレンの圧力が4.5±0−8wHgの条件でこの
触媒はゼオライト100g当り44.9のキシレンを吸
着した。120℃で圧力が3.8’1nlliH9の条
件で前記吸着能力の30%1でO−キシレンを吸着する
のに要する時間は655分であった。この触媒のα値は
24であった。
例 2h 1022’F、1気圧、WH8V=4.5の条件でトル
エンを例24の触媒上に通した。トルエンの転化率は1
6重量%であり、キシレン留分中のp−キシレンの収率
は59であった。
例 2a 89− アンモニウムZSM−51g当り0.22.9のオルソ
ホウ酸を使用して例13と同じ手順に従ってホウ素含有
ZSM−5触媒を調製した。最終的に得られた触媒は酸
化物として存在するホウ素3.34重量%を含有した。
WH8V=2.6,400℃の条件下でプロピレンを前
記触媒上lこ通した。転化率は9496であった。得ら
れた芳香族(253i1iX )は31%のキシレンを
含有した。キシレン留分中のp−キシレン含有率は56
%であった。
例 27 HzSM−5(r)サンプルを1 gf)HzSM−5
当り0.439のsb、o、の割合でsb、o、試薬と
混合した。プレスし、8/14メツシユのふるいにかけ
た後、その約1gを直径が14〜18酩で長さが15〜
20ののミクロガラス反応器に入れた。触媒床に4〜6
IIl肩の加熱器具を設けた。
触媒を5に/分の流速の窒素中で1時間525℃に加熱
−90= し、窒素中で500〜525℃で3時間保ち、しかる後
空気中(50cc/分)で0.5時間保った。その結果
書られる触媒けsb、o、を30%含有した。
例 2& 例27に従って調製しfc3056Sb20./HzS
M−5のサンプルを垂直型流れ反応器に入れ、400℃
でWH8V=3.0の条件でプロピレンを触媒上に通し
た。プロピレンの転化率は90.3.96であった。主
成分としてベンゼン、トルエン、キシレン及びエチルト
ルエンを富有する芳香族が14.8%の選択率で得られ
た。最も多い留分(343%)ij。
キシレンであり、そのうちバラ異性体が91Xであった
例 2a 選択的トルエン不均化反応に例27の30%Sb、O,
/HzSM−5の別のサンプルを使用した。550℃、
1気圧、WH8V−1,0の条件で垂直型固定床流れ反
応器中でトルエンを触媒上に通した。6時間流した後ト
ルエンの転化率は20先であった。生成物はベンゼン及
びキシレンであった。キシレン留分中のバラ異性体は8
1九であった。
例 3α 19(DHzSAI−5当り0.33 fl(DSb、
O,を使用して例27の手順に従つ′″C8b、O,−
ZSM−5の別のサンプルを調製した。その結果書られ
るPBi媒は25九のSb、Ollを含有した。
例 3L 水気圧、550℃、IWH8Vの条件でトルエンを不均
化反応にかけてベンゼン及びキシレンを得るのに例30
で製造した触媒を使用した。6時間流した後、トルエン
の転化fa9.5%であった。キシレン留分はp−キシ
レンを83X含有した。
120℃でp−キシレンの圧力が5.lmmHgの条件
でゼオライト100g当りp−キシレン1.39.9を
吸着した。
120℃、0−キシレン圧力=3.8vmHjiの条件
下でキシレン吸着能力の3096’Eで吸着するのζc
pする時間<tos)は300分を越えた。
例 3z 400℃、1気圧、WH8V=4の条件下で例1の触媒
を1ブテンと接触させた。その結果書られる液体生成物
は供給原料の重量の89九であり、13.4重量光のキ
シレン及び3.9:重量3’6のエチルベンゼンを含有
した。キシレン留分け37%のp−キシレンを含有し、
エチルトルエン留分は43%のp−エチルトルエンを含
有した。これらのバラ異性体の平衡値はそれぞれ24%
及び32九である。
例 3a 400℃、重量時間空間速度=10.1気圧の条件下で
例1の触媒をドデカンと接触させた。液体生成物は供給
原93− 料の重量の41重量%に相当し、キシレン12.6重量
光及びエチルトルエン4.31童九を含有した。そのう
ちキシレン留分は6396のp−キシレンを含有し、エ
チルトルエン留分け58%のp−エチルトルエンを含有
した。
例 34 この例は例1の触媒を例3と同様にトルエンで予備処理
して約4重置方のコークスを析出させたものを使用して
p−ジエチルベンゼンを製造する場合を示している。モ
ル比が1=2のベンゼン及びエチレンの混合物(新鮮な
原料)をベンゼン及びエチルベンゼンを含有する再循慎
流と混合し、825〜850”Fの温度で、300 p
sigの圧力で、WH8V=2<触媒1ポンド当り単位
時間当りのエチレンのボンド数)の条件で触媒上に通し
た。反応器の流出物を蒸留して反応器に循環されるベン
ゼン、エチルベンゼン及び未反応エチレンから成る上部
留分(循環流)及び所望す94− る生成物、p−ジエチルベンゼンを含有する下部留分を
得た。
触媒とともt?:l得られる所望するパラジアルキル芳
香族の選択率は原料及び操作条件に依存する。トルエン
の不均化反応において得られるキシレン中のp−キシレ
ンの含有率はトルエンの転化率が低い場合に最も高い。
さらに本発明の触媒は非常に特異な現象を示すことが発
見された。すなワチ任意のトルエン転化率ζこおいてp
−キシレンの選択率は400〜700℃の範囲で温度が
上昇すればするほど増加することがわかった。
触媒の違いによるパラ異性体の選択率の差を比較するた
めには、トルエンの供給速度を調節して同一の操作温度
←たとえば550℃)、向−のトルエン転化率←たとえ
ば20%)で比較を行うのが望ましい。バラ異性体の選
択率はこれらの条件から直接に、または他の実際の操作
条件から外挿法によって測定することができる。
前記基準条件下(550℃でトルエンの転化率20%)
tこおけるパラキシレンの選択率(キシレン合計量中の
p−キシレンの%)及び0−キシレンの吸着時間#a−
s (120℃において吸着能力の30%まで吸着する
のに要する時間)を下記の表3に示す。
表 3 例6 <1.3 24 0 11 2.7 27 3.7 16 4.8 25 1.3 18 7.5 24 0 20 38 28 5.4 1 92 39 20 22 116 as 1s 13 270 48 32 5 583 69 59 24 655 53 38 92600 45 28 82900 69 59 36000 80 73 畳トルエンから、550℃、トルエン転化率20Xの条
件で。
24%p−キシレンは平衡濃度の値であり、従つ℃特別
な選択性は生じていない。
=97− 4m 選択率ファクター= 前記データは添付図面にグラフで示しており、吸着能力
の30Xtで0−キシレンを吸着するのに要する時間に
対してp−キシレンの選択率ファクターをプロットして
いる。
この図を参照することによって前記0−キシレンの吸着
時間が10分より長い触媒はp−キシレンの選択性があ
ることが容易にわかる。
例 3a Qブランドケイ酸ナトリウA42.2ポンドを水52.
8ボンドと混合した。その結果得られる溶液を溶液Aと
称する。
市販’DRrl17” ミニ’) ム(Alz (Jo
n)s ・14 HtO) 1−35ボンド、市販f)
NaC115,84ボンド及びH,804(96,06
重量%H2s0.) 3.52ポンドを水72.2ボン
ド98− と混合した。その結果得られる溶液を溶液Bと称する。
溶液A及び溶液Bをノズルの中で同時に混合し、かいの
ついた撹拌器を備えたオートクレーブの中に噴霧した。
トリーn−プロピルアミン2.84ポンド及び臭化n−
プロピル2.44ポンドをオートクレーブの中背ζこ加
えた。その混合物を121 rpmで撹拌しながら31
6″Fで反応させた。
316″Fで14.1時間後固体生成物をX線回析で分
析し九ところ、S s Q 1 /AA’t Os比が
70であるZsM−5が100%であることがわかった
前記ZSM−5のサンプル10gを1NNH,Cl溶液
500dと接触させた。3回のイオン交換工程を行い、
第1回目は100℃で2時間、第2回目は室温で18時
間、第3回目は100℃で3時間行った。イオン交換し
た生成物をしかる後1℃/分の速度で1000T箇で焼
成し、その温度lこ10時間保った。その結果得られる
H2SM−5は1〜2ミクロンの結晶サイズを有した。
このゼオライトのp−キシレン吸着能力は6重j!iX
であり、前記吸着能力の30%萱で0−キシレンを吸着
するのに要する時間は116分であった。後者の測定は
両刀とも120℃で行い、p−キシレンの吸着の場合、
炭化水素の分圧は5−1mm#pであり、0−キシレン
の吸着の場合、炭化水素分圧は3.811I H9であ
った。
例 3G 1気圧、約400〜650℃、WH5V=5〜100の
条件下でトルエンを例35の大きな結晶のHzSM−5
触媒上に通した。反応条件及び結果(重量光で示す)を
下記の表4に示す。
前記結果から生成するキシレン合計量においてp−キシ
レンは熱力学的平衡濃度より多い量で選択的に生成する
ことがわかる。400〜650℃の温度範囲にお℃・て
温度を高めるに従ってp−キシレンの選択率が実質的に
高することかわかる。
例 37 約0.03 ミクロンの結晶サイズを有するHzSM−
5を下記の様に調製した。
A)溶液の調製 グイ酸塩溶液 Qブランドのケイ酸ナトリウム 90.9ポンドH!0
 52.6ボント。
Dazad 27 (分散剤) 11851酸溶液 A1.x (SOJ s・Xff、眞分子量=595)
 1430gH,So、 3440g NaC1j 4890 fl H,054ボンド 追加固形分 NaC12840ji 臭臭化−プロピル 2390g メチルエチルケトン 4590g 追加液体成分 HtO1180# B)手順 前記ケイ酸塩溶液及び酸溶液を混合ノズル中で混合し℃
ゲルを形成し、予め1180gのH,0を入れ*30ガ
ロン入りオートクレーブに入れた。このゲルを撹拌し、
NaC12840flを加えて完全lこ混合した。しか
る後撹拌を止め、有機物の溶液をゲルの頂部に層として
加えた。
オートクレーブをしかる後密閉して撹拌しないで約22
0下に加熱し、そこで14〜15時間保って有機物と予
備反応させた。予備反応期間の終りに9 Orpmで撹
拌を開始して最初の結晶化期間が始まった。約75〜8
0時間後、温度を320’lで高め、そこで約3時間保
って完全に結晶化させた。過剰分すなわち未反応の有機
物を除去し、オートクレーブの中身を冷却して取出した
。この生成物をX線回折によって分析したところ、基準
のサンプルに基いて100100XZSの結晶であるこ
とがわかった。充分lこ洗浄した結晶生成物を化学的に
分析したと0ろ下記の様であった。
104S− 重量% モル比 AA、Q、 2.21 1.0 Sin、 94.9 72.8 Na O,81− Na、OO,82 N O,672,48 08,235,6 完全Eこ洗浄し、約250?で乾燥した後、ゼオライト
を下記の工程に従って触媒的形態に変えた。
α)周囲の温度から1000″F′まで57/分の加熱
速度で加熱し、大気圧で10007で100,957V
、の雰囲気中で3時間予備焼成する工程。
b)乾燥ゼオライト1g当りイオン交換溶液C,1# 
NH,No、)5ccを使用して室温で1時間イオン交
換する工程。
c) 4倍の水で洗浄する工程。
d)工程<b)及び工程(6)を繰返して空気中で25
0’Fで105− 乾燥する工程。
前記イオン交換したゼオライトを分析したところ、(L
OI重量%のナトリウムを含有した。O−キシレンの吸
着能力は5.6重量%であり、前記吸着能力の30%ま
で吸着させるのlご要するO−キシレン吸着時間は1.
3分より短かった。
後者の測定は両方とも120℃で炭化水素の分圧が約3
.8−rnlJの条件で行った。
例 3& 例37の微晶質HzSM−5触媒上lこ1気圧で600
〜650℃の温度でWH8V=20〜1000条件下で
トルエンを通した。反応条件及び重量%で示した結果を
下記の表5に示す。
前記結果から全キシレン留分中のp−キシレンの量ハ本
質的に熱力学的平衡濃度であることがわかる。
トルエンの転化率が10%の場合、大きな結晶を使用し
た場合にはp−キシレンの選択率は48光であるのに対
し、小さな結晶を使用した場合にはp−キシレンの選択
率は27%であった。
例 3a 例35の大きな結晶のHzSM−5触媒のサンプルを1
気圧の蒸気中で560℃で2時間蒸気処理した。
例 4α 例39の大きな結晶OHzSM−5触媒上に1気圧、6
50℃、WH8V=20の条件下でトルエンを流した。
その反応条件及び結果を下記の表6に示す。
この表6からも大きな結晶のHzSM−5を使用した場
合にはp−キシレンの量はその平衡濃度より実質的lこ
かなり高くなり、5〜6時間流した後は100%にも近
ずく。
例 4L 例39の大きな結晶のHzSM−5触媒上に、1気圧、
約650℃、WH8V=10の条件下でトルエンを水素
とともに水素/炭化水素モル比を2にして供給した。そ
の反応条件及び結果を下記の974こ示す。
光6及び表7を比較すれば、水素が存在すると全体の圧
力が1気圧でも触媒の老化速度を著しく減少させ、触媒
の有効寿命をかなり延ばし、再生の必要性の度合が減少
することがわかる。
例 4z 例39の結晶サイズの大きなHzSM−5触媒上に、約
625℃、WH8V=20、圧力=375 psigの
条件で、水素/炭化水素のモル比を6をこして水素を存
在させてトルエンを流した。
最初の転化率は24.8重量%であり、p−キシレンの
選択率(キシレン留分中の%として)は45丸であった
14日後転化率は21%になり、p−キシレンの選択率
は82Xとなった。
転化率の減少は1日当り12316であり、老化速度が
緩であることがわかる。またこの期間中p−キシレンの
選択率(キシレン留分中のX)は毎日2996増加する
ことがわかる。
例 4a 3ミクロンまでの大きさの双晶約10316及び5〜1
0ミクロンの大きさの多結晶球約9056から成るZS
M−5の8.5gを空気中で1000’Fで5時間加熱
し、しかる後INNH,C1溶液500−を使用してそ
れぞれ15.3時間、3.8時間及び30時間の3回イ
オン交換して触媒を製造した。この物質をしかる後10
00?で空気中で10時間焼成した。その結果書られる
触媒はp−キシレン吸着能力が62重量%であり、前記
吸着能力の30九までO−キシレンを吸着するのに要す
る時間は43分であった。この測定は両方とも120℃
で行った。p−キシレンの吸着の場合炭化水素の分圧は
5.1+o+Hgであった。O−キシレンの吸着時間測
定の場合、炭化水素分圧は3.8xtnHgであつた。
この触媒上に600℃、WH8V=50.1気圧の条件
下でトルエンを通した。トルエンの転化率は10.6重
量%であった。この生成物はベンゼン5.1重量%、ト
ルエン89.4重量%及びキシレン5.5m13’6を
含有した。前記キシレン留分中、p−キシレンは35.
2%であった。
例 44゜ Qブランドケイ酸ナトリウム42.2ボンドを水52.
8ポンドと混合した。その結果書られる溶液を溶液Aと
称する。
市販の硫酸アルミニウム(AltC8O,)、・14H
,o) 1.35ポンド、市販のNaC1l 5.84
ボンド及びH,SO,(9a5重量%nt s 04 
) 3゜52ポンドを水72.2ポンドと混合した。
その結果書られる溶液を溶液Bと称する。水26ボンド
をせん断撹拌器を備えたオートクレーブに入れた。溶液
A及び溶液Bをノズルの中で同時lこ混合してオートク
レーブに一11← スプレーした。その結果書られるゲルをオートクレーブ
の中で9 Orpmで周囲の温度で1時間混合し&)I
J−s−プロピルアミン2.84ポンド及び臭化ループ
ロピル2.44ボンドをオートクレーブの中身に加えた
。この混合物を90 rprnで撹拌しなから320”
Fで反応させた。320下で20時間後、オートクレー
ブの中身を検査したところ、固体生成物はX@回折の結
果10010096ZSであることがわかった。320
″Fで合計28.7時間反応させた後、オートクレーブ
の中身を冷却した。その結果書られる固体生成物を脱イ
オン水及び3500ppm Primafloc C−
7CRohm & NaC8)でC1−が無くなるまで
デカンテーションで洗浄した。しかる後固体生成物を濾
過し、250Tで乾燥した。
その乾燥生成物500gをN、中で1000″Fで3時
間焼成した。
115− 焼成した生成物444gをlNNH4No、溶液222
0ωと周囲の温度で1時間混合した。この混合物を真空
濾過した。このイオン交換操作を繰返した。濾過したも
のを水1776ccで洗浄し、固体生成物を250″F
で乾燥した。
最終生成物のナトリウム含有率は0.0INより少なか
った。
この結果得られた触媒は4〜2ミクロンの結晶サイズを
有し、p−キシレン吸着能力が655重量%あり、前記
吸着能力の30先までO−キシレンを吸着するのに要す
る時間は92分であった。これらの測定は両方とも12
0℃で行い、p−キシレンの吸着の場合炭化水素分圧が
5.1vttHgであり、O−キシレンの吸着時間測定
の場合炭化水素分圧が3.8mmHgであった。
例 4a 400℃、WH8V=4.1気圧の条件下で例44の触
媒を1−ブテンと接触させた。原料の重量の89%であ
る液体生成物はキシレン13.4重量%及びエチルトル
エン3.9重量%を含有した。前記キシレン留分中p−
キシレンは37′)6であり、前記エチルトルエン留分
中p−エチルトルエンは43%であった。これらのバラ
異性体の平衡濃度はそれぞれ24X及び32Xである。
例 托 400℃、WH8V=10.1気圧の条件下で例44の
触媒をドデカンと接触させた。原料の重量の41先であ
る液体生成物はキシレン12.6重量%及びエチルトル
エン4.4重量%を含有した。前記キシレン留分中p−
キシレンは63%であり、前記エチルトルエン留分中p
−エチルトルエンは58%であった。
例 47 55℃、WH8V=50、圧力375 psig、及び
水素/炭化水素モル比=6の条件下で例44の触媒をト
ルエンと接触させた。転化したトルエン20重量%を含
有する液体生成物はベンゼンの他ζこキシレン12.1
 NiXを含[L。
前記キシレン留分中p−キシレンは30%であった。
例 4& 640℃、WH8V=50.1気圧の条件下で例44の
触媒をトルエンで5時間処理した。この処理の後、前記
触媒は約4重貸先のコークスを含有した。この処理した
触媒を、550℃、圧力=600psig、WH8V=
40、水素/炭化水素モル比=10の榮件下でトルエン
と接触させた。液体生成物はトルエン80゜7重量%(
転化率19.3%)及びベンゼンの他にキシレン9.6
重量%を含有した。前記キシレン留分中p−キシレンは
82.96であった。
例 4a 例44の触媒3gを、水4ce中に酢酸マグネシウム4
水和物1.02gを入れた溶液と接触させた。その結果
得られ118− るスラリーを24時間以上蒸発させて乾燥させ、しかる
後空気中で10007で10時間焼成してM(70を6
重量%含有するHzSM−5を得た。
例 5α 550℃、圧力=600psig、WH8V=40、水
素/炭化水素モル比=4の条件下で例49の触媒をトル
エンと接触させた。トルエンの転化率は29.4Xであ
った。得られた液体生成物はキシレン15.033重量
%含有し、そのうちパラ異性体は53丸であった。
例 5L この例は例15の場合と同様にトルエンで予備処理し又
約4重量%のコークスを析出させた例44の触媒を使用
してp−ジエチルベンゼンを製造する場合乞示す。モル
比が1=2のベンゼン及びエチレンの混合物(新鮮な原
料)をベンゼン及びエチルベンゼンを含有する循環流と
混Bし、119− その混合物を、触媒1ポンド当り単位時間当りエチレン
1ボンド当りlこ基づくWH8V=2、圧力=300 
psig。
温度=825〜850’Fの条件下で、触媒上に通した
。反応器流出物を蒸留して反応器再循環する未反応エチ
レン、エチルベンゼン及びベンゼンから成る頂部留分(
循環流)及び所望する生成物であるp−ジエチルベンゼ
ンを含有する下部留分を得た。
例 52 0.02〜0.05ミクロンの結晶サイズのHzSM−
5を5gガラス板を備えたガラス管に入れた。H!;5
M−5の床にジメチルシランを40cc/分の速度で通
した。15分後、H2SM−5はジメチルシラン0.6
0 gを吸着した。
この生成物を15Xアンモニア水200ccに加えてシ
ランを加水分解した。水素が急激lこ発生した。1時間
後、この生成物を渥過し、538℃まで1℃/分の速度
で加熱焼成し、この温度に6時間保った。前記手順を合
計3回繰返し、シリカを5重量%含ませてシリカ充填H
zSM−5を得た。
例 5a 結晶サイズが帆02〜0.05 ミクロンのHzSM−
5の代わりに結晶サイズが1〜2ミクロンのHzSM−
5を使用して例52と同様lこシリカ変性HzfiM−
5触媒を製造した。
600℃、WH8V=20の条件下でトルエン5.2重
量部を前記触媒0.13重量部と接触させた。ガスクロ
マトグラフィーで検査したところ、キシレン生成物中p
−キシレンの含有量は79″)6であった。この値は同
じ反応条件で、シリカで変性しないHzSM−5を使用
して得られるキシレン含有率30%よりかなり高い。
例 54 n−ヘキサン40江にフェニルメチルシリコーン(分子
量1686)1.41’を溶解した溶液に1〜2ミクロ
ンの結晶サイズを有するME、ZSM−5を4g加えた
。このNH4ZSM−5は結合剤としてアルミナを35
先含有した。
この混合物を回転蒸発器を使用して2時間にわたつ℃徐
々ζこ蒸発させた。この残留物を空気中で1℃/分の速
度で538℃tこ加熱焼成し、しかる後この温度で7時
間保って、144重量%シリカを含有するシリカ変性H
2SM−5を得た。
例 5& n−ヘキサン40Ceζこフェニルメチルシリコーン(
分子量1686 ) 0.739を溶解した溶液に1〜
2ミクロンの結晶サイズを有するNH4ZSM−5を4
g加え九この混合物を回転蒸発器を使用して%時間にわ
たって蒸発させた。
この残留物を空気中で1℃/分の速度で538℃に加熱
焼成し、しかる後この温度で7時間保って、7.5重量
%のシ122− リカを含有するシリカ変性H2!1M−5を得た。
例 5a n−ヘキサン4kにメチル水素シリコーン(分子量30
87)0.32gを溶解した溶液に1〜2ミクロンの結
晶サイズを有するNH,ZSM−5を4g加えた。回転
蒸発器を使用し℃この混合物を蒸発させた。その残留物
を空気中で1℃/分の速度で538℃に加熱焼成し、こ
の温度に7時間保って7.5重量%のシリカを含有する
シリカ変性H1lEIM−5を得た。
例 57 n−へキサン40ccにジメチルシリコーン(分子量4
385)0.40pを溶解した溶液に1〜2ミクロンの
結晶サイズを有するNH,ZSM−54gを加えた。回
転蒸発器を使用し又この混合物を%時間にわたって蒸発
させた。その残留物を空気中で1℃/分の速度で538
℃まで加熱焼123− 成し、この温度に7時間保って7.5重量%のシリカを
含有するシリカ変性HzSM−5を得た。
例 5& 例57のよ恒こ製造したシリカ変性HzSM−5を14
〜30メツシユにペレット化し、水素/炭化水素のモル
比を2をこして水素を流して大気圧下でトルエンの不均
化反応lこ使用した。反応は550〜600℃、WH5
V=8〜22の条件下で行った。その結果を下記の表8
ζこ示す。
前記データかられかるように、同−転化率及び温度ζこ
おいてp−キシレンの選択率はシリカで変性後かなり高
くなり、その選択率は空気中で540℃で炭素質析出物
を燃焼させることζこよって触媒を再生した後もかなり
高かった。
例 59゜ 例55のようζこ製造したシリカ変性HzSM−5を1
4〜30メツシユにペレット化し、水素/炭化水素のモ
ル比を2にして水素を流して大気圧下でトルエンの不均
化反応に使用した。反応は550℃、WH8V=6〜2
5の条件下で行った。その結果を下記の表9に示す。
126− 125− 127− 前記結果かられかるように、シリカ変性1111SM−
5触媒は充分に再生し得るものであり(540℃で空気
中で)、同一の転化率及び温度において変性しない触媒
と比較した場合p−キシレンの選択率はかなり高いこと
がわかる。
例 6α 例55と同じような態様で製造した1、9重量当のシリ
カを含有するシリカ変性HzSM−5触媒を水素/炭化
水素のモル比を2にして水素を流して大気圧下でトルエ
ンの不均化反応に使用した。反応は550℃、WH8V
=5〜20の条件下で行った。その結果を下記の表10
に示す。
19!Q− 表 10 78 7 20 550 68 12 10 550 54 19 5 550 例 6L 例56のように製造したシリカ変性HzSM−5を使用
して例60のようにトルエンの不均化反応を行った。そ
の結果を下記の表11に示す。
表 11 80 11 20 550 66 20 10 550 53 28 5 550 例 62゜ 例54のよう−こ製造したシリカ変性HzSM−5触媒
を使用してトルエンの不均化反応を行った。反応は50
0℃、600 psigの条件で行った。水素/炭化水
素モル比fd2であり、WH8Vは7であった。18日
間の操作中トルエンの転化率は38%から35.%にわ
ずかに減少したが、キシレン留分中のp−キシレンの量
は5896から70%に増加した。
例 6a −13α− 129− 例55のように製造したシリカ変性H2SM−5の存在
で、トルエンのメタノールによるアルキル化を行った。
14〜30メツシユにペレット化した触媒を使用して、
トルエン/メタノールのモル比を4とした。水素/炭化
水素のモル比が2となるようEこ水素を流して、400
〜550℃、大気圧、WH8V=10の条件下で反応を
行った。下記のi12に示した結果はp−キシレンの選
択率がかなり高いことを表わしている。
131− 表 12 88 84 10 550 91 60 10 550 94 44 10 450 95 86 10 400 例64 下記の反応剤を使用してZSM−5結晶を調製した。
ケイ酸塩溶液 Qブランドケイ酸ナトリウム 42.2ポンド(Nαt
o/5iO2=8.8 ) 水 52.8ボンド 酸溶液 硫酸アルミニウム 612g 硫酸 1600.!i’ 塩化ナトリウム 7191 水 72.2ポンド 有機物 トリーn−プロピルアミン 1290g臭化ループロピ
ル 1□10g 前記ケイ酸塩溶液及び酸溶液をノズルで混合してゼラチ
ン状沈殿物を生成し、撹拌器を備えた30ガロン入りオ
ートクレーブに入れた。ゲル化が完了したら前記有機物
を加え撹拌しながら温度を315℃に高めた。121τ
pmで17時間撹拌しながら前記反応混合物を315下
に保った。
この時点で生成物をX線回折で分析したところ、ZSM
−5であることがわかった。この生成物をしかる後可溶
性塩が無くなるまで洗浄し、乾燥した。生成物を分析し
たところ、モル比で表わして下記の様であった。
AToOs 1−0 8iO274,4 NatOO,8i N 2.26 C21,9 このように調製したZSM−5を空気中で870℃で予
備焼成し、しかる後5NNH4CI溶液を使用して(ゼ
オライト1g当り15m/)100℃でそれぞれ16時
間及び4時間の2回アンモニウム交換し、r過し、塩化
物が無くなるまで洗浄して空気中で乾燥した。
その結果得られるアンモニウム型ZSM−5を空気中で
1℃/分の速贋で538℃に加熱し、しかる後538℃
で10時間保って焼成して水素型に転化した。
このように調製したHzSM−5の5g上にトルエン(
1715g)及びメタノール(426Ji’)の混合物
(モル比=1.4/1)を550℃、WESV=5の条
件下で85時間流した。触媒の活性は最初トルエンの転
化率が70重〜134− 量%であったのが、85時間後には0になった。触媒の
重量はコークスの析出によって77え増加した。
コークスが析出した触媒の一部を空気中で550℃で1
晩再生した。この再生した約30重貴兄のコークスを含
有する触媒0.8g上に490℃、WIP;V=11.
5の条件下でトルエン及びメタノールの14=1モル比
の混合物を流すことによってトルエンのメタノールによ
るアルキル化を行った。トルエンの転化率は60yAで
あり、キシレン留分中のパラ/メタ/オルソの比は50
/33/17であった。
例 6a 例64で使用した後、触媒を空気中で550℃で16時
間再生した。この再生した約30重貴兄のコークスを含
有する触媒o、s、p上ζこ490℃、WH8V=18
の条件下でトルエン及びメタノールの1.4 : 1モ
ル比の混合物を流すことによってトルエンのメタノール
lこよるアルキル化を行っ−13シー た。トルエンの転化率は49チであり、キシレン留分中
のパラ/メタ/オルソの比は52/82/16であった
例66 5重量%のHzSM−5及び95重量%のシリカゲルを
混合して触媒を製造した。
550℃、WH8V=250の条件下でトルエン及びメ
タノールの1:10モル比の混合物をこの触媒上に流し
た。
メタノールの転化率は11重量%であった。芳香族生成
物中のキシレンの含有率は50重量%であった。32.
5時間後、コークスの析出のためにかなり脱活性し、ト
ルエンの転化率は約1チでp−キシレンの選択率は10
0%であった。
例67 HzSM−5押出し成形物(65重i1′チのHzSM
−5及び85重量%のAA、 O,結合剤を含有)5重
量%及びシリカゲル95重量%を混合して触媒を調製し
た。
この触媒上に550℃、WH8V=241の条件下でト
ルエン及びメタノール1:1のモル比の混合物を流した
。メタノールの転化率はio重量%であり、芳香族生成
物中のキシレン含有率は100重量%であった。45時
間後、コークスの析出のために触媒はかなり脱活性し、
トルエンの転化率は約1%で、p−キシレンの選択率は
100%テアった。
例68 米国特許第8751506号の例1のように製造した6
5重量%のHzSM−5及び35重量%のアルミナを含
有する押出し成形触媒の固定床上でトルエンをメチルア
ルコールとトルエン/メチルアルコール=2:10モル
比で接触させた。反応器の入口温度は870°Fで反応
器の圧力は1気圧に保った。全体の原料のWIiSVは
4であった。その結果得られる液体生成物の組成は下記
の様であった。
トルエン 59.6 キシレン 29.7 p−キシレン/全キシレン 24.5 m−キシレン/全キシレン 52,6 0−キシレン/全キシレン 22.9 ベンゼン 3・2 Co 6.2 Co+1.1 その他 ・2 操作後の触媒上のコークス量(%) 8.6前記結果か
られかる様に、触媒上に析出したコークスの量、すなわ
ち86重量%はp−キシレンを選択的に製造するのには
不充分であり、パラ/メタ/オルソキシレンの濃138
− 変化は実質的に平衡濃度と同じであった。
例69〜71 例68で使用したのと同じ押出し成形触媒をアルキル化
する前に予備コークス化した。反応剤及び反応条件は前
記例と同じであった。その結果得られた液体生成物の組
成は下記の様であった。
例 69 70 71 触媒上のコークス量 80 26 27トルエン 72
.9 72.4 72.8キシレン 20.7 20.
6 19.8p−キシレン/全キシレン 87.8 8
0.0 80.7m−キシレン/全キシレン 42.8
 48.6 48.10−キシレン/全キシレフ 19
.9 21.4 21.2ベンゼン 、2 .5 .4 C,5,65,96,4 Co +、5 .5 .5 その他 、1 .1 .1 139− 前記結果かられかるように、触媒上に所定の範囲の量の
コークスが析出している場合には、得られるp−キシレ
ンは平衡濃度より高くなり、1.Op−キシレンは選択
的に製造される。
例72〜80 例64のように製造したH2SM−5触媒を使用し、ト
ルエン/メチルアルコールの2:1モル比の混合物を使
用してトルエンのメチル化を行った。反応器の入口温度
を870°F1圧力を大気圧、WH8Vを4にした。例
72で使用した触媒は予備コーキングをしなかったが、
残りの例は予備コーキングして下記の表に示すように触
媒上に種々の量のコークスを析出させた。それぞれの場
合に得られる液体生成物の組成を下記の表18に示す。
前記結果かられかるように、p−キシレンを選択的に製
造するためには触媒上に最低約15重量%のコークスを
析出させる必要がある。すなわち例73の結果かられか
るように触媒上に8重量%のコークスを析出させてもパ
ラ/メタ/オルソキシレンの濃度は実質的に平衡濃度と
同じである。
例81 この例はリン及びマグネシウムで変性しなかったHzS
M−5触媒の存在下におけるトルエンの不均化反応を示
すものである。
65重量%の酸型ZSM−5及び35重量%のアルミナ
を含有する触媒を下記の様に製造した。
ケイ酸ナトリウム(Qブランド−8in、 2.8.9
重(1重%。
Nα、0 8.9重量%、Ht062.2重量%)84
40ポンド及び水586ガロンを混合することによって
ケイ酸ナトリウム溶液を調製した。重合した置換ベンゼ
ノイドアルキルスルホン酸のナトリウム塩と不活性無機
懸濁剤(Da Z a d27)とを組合わした分散剤
24ポンドを加えた後、その溶液を約55°Fに冷却し
た。水602ガロンに硫酸アルミニウム(17−2Al
bOs ) 805ボンド、硫酸(98%)788ポン
ド及び塩化ナトリウム877ポンドを溶解して酸性明ば
ん溶液を調製した。これらの溶液を混合ノズル中でゲル
化し、撹拌器を備えたオートクレーブに入れた。この混
合操作中塩化ナトリウム1200ポンドをゲルに加え、
容器中で充分に混合した。その結果得られるゲルを充分
に撹拌し、閉じた容器中で200°Fに加熱した。
撹拌を弱めた後、トリーn−プロピルアミン568ボン
ド、臭化n−プロピル488ポンド及びメチルエチルケ
トン940ポンドを混合することによって調製した有機
溶液をゲルに加えた。この混合物を200〜210°F
の温度で14時間反応させた。この期間の終りに撹拌を
強め、生成物の結晶性がX線回折によって測定して少く
とも65チZSM−5となるまでこれらの条件を保った
。しかる後結晶化が完了するまで温度を820″Fに高
めた。残存する有機物をオートクレーブから蒸散させ、
生成物のスラリーを冷却した。
重硫酸ポリアンモニウム凝集剤を使用してデカンテーシ
ョンによって洗浄しtう洗浄した生成物はす) IJウ
ム含有率が1チより少<、濾過して乾燥した。乾燥した
ゼオライトの重量は約2800ボンドでありも 乾燥生成物をα−アルミナ1水和物及び水と混合しく焼
いた状態でゼオライ) 65 %、アルミナ結合剤85
チ)、しかる後押出し成形して粒子密度が<0.98g
/cr−で圧潰強度が>20ボンド/インチの1716
インチのサイズのペレットを得た。
144− 乾燥した後、このペレットを窒素(TOO〜10100
0scF中で1000°Fで3時間焼成し、冷却した周
囲の空気を触媒床に5時間通した。このペレットをしか
る後周囲の温度で1時間アンモニウム交換した(脱イオ
ン水約800ガロン中に硝酸アンモニウム240ポンド
を溶解したものを使用)。このイオン交換操作を繰返し
、ペレットを洗浄して乾燥した。イオン交換したペレッ
トのナトリウム含有率は0.05重1より少なかった。
乾燥したペレットを窒素−空気混合物(空気10〜12
J)チ;窒素90〜87.5%)中で1000°Fで6
時間焼成して、窒素単独中で冷却した。
この触媒6.0g上にWH8V=8.5〜8.6.45
0〜600℃の条件下でトルエンを流すことによってト
ルエンの不均化反応を行った。その反応条件及び結果を
下記の表14に示す。
145− 前記結果かられかるように、変性しない触媒ではパラ異
性体が通常の平衡濃度、すなわちキシレン留分巾約24
重量%であるキシレン生成物が得られた。
例82 水10ゴに85%ll5PO481/を入れた溶液に室
温で1晩放置したHzSM−5押出し成形物11を加え
た。沢過し、120℃で8時間乾燥した後、500℃で
3時間焼成してリン変性ZSM−5を11.5.!i’
生成した。
11の前記リン変性ZSM−5を、室温で1晩放置した
水20rrLlに酢酸マグネシウム4水和物25gを溶
解した溶液に加えた。r過して120℃で乾燥した後、
500℃で8時間焼成してマグネシウム−リン−変性Z
SM−5を10゜6g生成した。分析の結果、リンの濃
度は9.2重量%であり、マグネシウムの濃度は3.0
重量%であった。
例83 例82の触媒5g上にWH8V=8.5(全触媒に対し
て)、600℃の条件下でトルエンを流した。トルエン
の転化率は24%であり、全キシレン中p−キシレンの
濃度は98.2チであった。
例84 例82の触媒5I上にWH8V=0.5(全触媒に対し
て)、550℃の条件下でトルエンを流した。トルエン
の転化率は82.iであり、全キシレン中p−キシレン
の濃度は91.2チであった。
例85 85 % Hs P 04を’I、!iT使用した以外
は例82と同じ製造手順を繰返した。最終的に得られた
触媒は10.111であった。分析の結果、リンの濃度
は7.4重量%であり、マグネシウムの濃度は4.2重
量%であった。
例86 −1.48− 例85の触媒5g上にWH8V=8.5 (全触媒に対
して)、600℃の条件下でトルエンを流した。トルエ
ンの転化率は27.2%であり、全キシレン中のp−キ
シレンの濃度は96.6%であった。
いろいろな温度及び空間速度で上記操作を繰返したら、
下記の様な結果が得られた。
500 0.5 B2 85 400 0.16 21.9 90.6800 0.0
8 8 88.2 250 0.08 4.8 92.8 200 0.08 2.2 95.7 例87 水12m1に85%HsPOt B gを入れた溶液に
室温で1晩放置したHzSM−5押出し成形物10gを
加えた。時々撹149− 拌しながら180℃で水を蒸発させ、しかる後200℃
で2時間乾燥させた。500℃で焼成後11.2.!i
+を得た。分析の結果リンの含有率は7゜5重量%であ
った。
水2QmiにMg(□ACL・4&Oを11g入れた溶
液に室温で1晩放置した前記リン変性ZSM−5押出し
成形物10gを加えた。この混合物を蒸発して乾燥させ
、しかる後200℃に加熱した。しかる後500℃で2
時間焼成してマグネシウム−リン−変性ZSM−5を1
1.8.9得た。分析の結果、リンの濃度は5.4重量
%であり、マグネシウムの濃度は8.5重量%であった
例88 例87の触媒5g上にWH8V=8.5 (全触媒に対
して)、600℃の条件下でトルエンを流した。トルエ
ンの転化率は18.2%であり、全キシレン中のp−キ
シレンの濃度は、 85.5%であった。
例89 例87の触媒5g上にWH8V=0.4.550’Cの
条件下でトルエンを流した。トルエンの転化率は30.
6%であり、全キシレン中p−キシレンの濃度は40%
であった。
例90 例82の全体の製造手順を繰返してマグネシウム−リン
ー変性ZSM−5触媒を製造した。分析したところ、リ
ンの濃度は1000重量%であり、マグネシウムの濃度
は4.7重量%であつtも 例91 例90の触媒5g上に、vrmsv=s、5(全触媒に
対して)、600℃の条件下でトルエンを流した。トル
エンの転化率は21.8 %であり、全キシレン中のp
−キシレンの濃度は65.2%であった。
例92 例90の触媒5g上に、WH8V=0.4(全触媒に対
して)、550℃の条件下でトルエンを流した。トルエ
ンの転化率は・85.’lであり、全キシレン中p−キ
シレンの濃度は88.4%であった。
前記結果かられかるように変性ゼオライト触媒を使用し
た場合にはキシレン生成物中のパラ異性体の選択率は高
かった。それに対し同じ反応条件下で変性しない触媒を
使用した場合にはp−キシレンの濃度は平衡濃度の24
%であった。
152− 手続補正書(方式) 昭和60年2月15日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1事件の表示 昭和60年特許願第5989号 2発明の名称 結晶性アルミノシリケートゼオライト組成物3補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 名称(740) モービル・オイル・コーポレーション
4、代理人 07 住所 東京都港区赤坂1丁目1番18号赤坂大成ビル(
電話582−7161)願書に添付の手書き明細書 はない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)α=2〜5000である活性を有し、キシレン吸
    着能力がゼオライl−100,g当りIIより大きく、
    前記吸着能力の30%までのオルンキシレン吸着時間が
    10分より長い(前記吸着能力及び成層時間は120℃
    で4.5±0.8MHgで測定)結晶性アルミノシリケ
    ートゼオライト組成“物。 (2)前記ゼオライトが12〜30000840./A
    l2O5比及び1〜120制御指数を有する特許請求の
    範囲第1項記載の組成物。 (3) 前記ゼオライトの少くとも一部が0.5〜20
    ミクロンの大きさの結晶として存在する特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の組成物。 (4)前記ゼオライトの結晶サイズが1〜6ミクロンで
    ある特許請求の範囲第3項記載の組成物。 (5) コーキングしていない触媒の重量をこ対して1
    5〜75重量%の重でコークスを析出させている特許請
    求の範囲第1〜第4項のいずれかに記載の組成物。 (6)前記コークスの量がコーキングしていない触媒の
    重量lこ対して20〜40重JiXである特許請求の範
    囲第5項に記載の組成物。 (7) 前記活性及び吸着特性を備えたゼオライトが1
    種以上の還元しにくい酸化物をゼオライトのML量に対
    してそれぞれ2〜30%の量で緊密に結合させている特
    許請求の範囲第1〜第4項のいずれかに記載の組成物。 (8〕 前記酸化物がアンチモン、リン、ボロン、ウラ
    ニウム、マグネシウム、亜鉛及び/又はカルシウムの酸
    化物から成る特許請求の範囲第7項記載の組成物。 (9)前記ゼオライトがそれぞれ0.25〜25 TL
    量九のリンの酸化物及びマグネシウムの酸化物と結合し
    ている特許請求の範囲第7項または第8項に記載の組成
    物。 (至)前記リン酸化物のN23%が0.7〜15であり
    、前記マグネシウム酸化物の重量%が1〜15である特
    許請求の範囲第9項記載の組成物。 (n)ゼオライトの内部結晶構造ζこはゼオライトの重
    量に対して0.1〜10%の無定形シリカが添加して含
    すれている特許請求の範囲第1〜第4項のいずれかに記
    載の組成物。 (12)前記シリカの重量先が2〜10である特許請求
    の範囲第11項記載の組成物。 Q3)前記シリカがゼオライトの穴に入ることができる
    ケイ素化合物の分解生成物である特許請求の範囲第11
    項または第12項に記載の組成物。 04)前記ケイ素化合物がシリコーン、シロキサンまた
    はポリシランまたにこれらのモノメチル、クロロ−また
    けフロロ−訪導体である特許請求の範囲第13項記載の
    組成物。 (15)前記ケイ素化合物が式5iRIR1R,R4(
    式中R1及びR7は水素、7ツ累、塩素、メチル、エチ
    ル、アミン、メトキシまたはエトキシであり、R3は水
    素、フッ素、塩素、メチルまたはアミノであり、R4は
    水素またはフッ素である)を有する特許請求の範囲第1
    3項記載の組成物。 (ト)前記ケイ素化合物がシラン、ジメチルシラン、ジ
    クロロシラン、メチルシランまたけ四フッ化ケイ素であ
    る特許請求の範囲第13項記載の組成物。 C17)ゼオライトの外側表面がゼオライトの重量に対
    して0.5〜30重量%の量でシリカのコーティングを
    有する特許請求の範囲第1〜第4項のいずれかに記載の
    組成物。 (]8)前記シリカがゼオライトの穴に入ることができ
    ないシリコーン化合物の分解生成物である特許請求の範
    囲第17項記載の組成物。 (ト))前記シリコーン化合物が式+(Rt ) (R
    2)SiO÷7(式中R,及びR2はフッ素、水酸基、
    アルキル、アラルキル、アルカリールまたはフロロアル
    キルを示し、同一またけ異種でも良いが、水素でも良い
    のはR1だけであり、nは10〜1000であり、R1
    またはR2中の炭素原子数は1−10である)を有する
    特許請求の範囲第18項記載の組成物。 ■■前記シリコーン化合物が500〜20,000.好
    ましくは1000〜10.000の分子量を有する特許
    請求の範囲第18項または第19項ζこ記載の組成物。 Qυ前記シリコーン化合物がジメチルシリコーン、ジエ
    チルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、メチル水
    素シリコーン、エチル水素シリコーン、フェニル水素シ
    リコ−5− ン、メチルエチルシリコーン、フェニルエチルシリコー
    ン、ジフェニルシリコーン、メチルトリフロロプロピル
    シリコーン、エチルトリフロロプロピルシリコーン、ポ
    リジメチルシリコーン、テトラクロロフェニルメチルシ
    リコーン、テトラクロロフェニルエチルシリコーン、テ
    トラクロロフェニル水素シリコーン、テトラクロロフェ
    ニルフェニルシリコーン、メチルビニルシリコーン及ヒ
    /又ハエチルビニルシリコーンである特許請求の範囲第
    18〜第20項のいずれかに記載の組成物。 (22)前記ゼオライトがゼオライトZsM−5、ZS
    M−11、ZSM−12、IHJM−35−EたはZS
    M−38である特許請求の範囲第1〜第21項のいずれ
    かに記載の組成物。 (23)前記ゼオライトが水素カチオンを有する特許請
    求の範囲第1〜第21項のいずれかに記載の組成物。 6− (24)前記ゼオライトがα−5〜200の活性を有す
    る特許請求の範囲第1〜第23項のいずれかに記載の組
    成物。 (25)ゼオライト結合剤との複合体から成る特許請求
    の範囲第1〜第24項のいずれかに記載の組成物。 c26)前記結合剤が天然産耐火性酸化物貰たけ合成耐
    火性酸化物である特許請求の範囲第25項記載の組成物
    。 (27)前記天然産酸化物がモンモリロナイトまたはカ
    オリン粘土であり、前記合成酸化物がシリカ、アルミナ
    、マグネシア、ジルコニア、ドリア、ベリリア及び/又
    はチクニアである特許請求の範囲第26項記載の組成物
    。 (28)前記結合剤が1〜99N、量先、好葦しくは2
    0〜95重量%で存在する特許請求の範囲第25〜27
    項のいずれかに記載の組成物。 (29)前記結合剤が30〜40重量%で存在する特許
    請求の範囲第28項記載の組成物。
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