PL205903B1 - Sposób wytwarzania zeolitu zawierającego tytan oraz dający się otrzymać tym sposobem zeolit - Google Patents
Sposób wytwarzania zeolitu zawierającego tytan oraz dający się otrzymać tym sposobem zeolitInfo
- Publication number
- PL205903B1 PL205903B1 PL360357A PL36035701A PL205903B1 PL 205903 B1 PL205903 B1 PL 205903B1 PL 360357 A PL360357 A PL 360357A PL 36035701 A PL36035701 A PL 36035701A PL 205903 B1 PL205903 B1 PL 205903B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- titanium
- range
- molar ratio
- containing zeolite
- compound
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 64
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 28
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 25
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 14
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 14
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 titanium (IV) alkoxide Chemical class 0.000 claims description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 150000005622 tetraalkylammonium hydroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 32
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 28
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 16
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] Chemical compound [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 2
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- VZDYWEUILIUIDF-UHFFFAOYSA-J cerium(4+);disulfate Chemical compound [Ce+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O VZDYWEUILIUIDF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910000355 cerium(IV) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 1
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
- C01B39/06—Preparation of isomorphous zeolites characterised by measures to replace the aluminium or silicon atoms in the lattice framework by atoms of other elements, i.e. by direct or secondary synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D301/00—Preparation of oxiranes
- C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
- C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
- C07D301/12—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with hydrogen peroxide or inorganic peroxides or peracids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/89—Silicates, aluminosilicates or borosilicates of titanium, zirconium or hafnium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B37/00—Compounds having molecular sieve properties but not having base-exchange properties
- C01B37/005—Silicates, i.e. so-called metallosilicalites or metallozeosilites
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Epoxy Compounds (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania zeolitu zawierającego tytan oraz dającego się otrzymać tym sposobem zeolitu. Zeolit według wynalazku znajduje zastosowanie jako katalizator w licznych reakcja chemicznych.
Z dokumentu patentowego US-A 4410501 znany jest sposób wytwarzania silikalitu tytanu, a takż e zastosowanie silikalitu tytanu jako katalizatora w szeregu reakcji, mię dzy innymi w reakcjach utleniania. W dokumencie tym opisano dwa odmienne sposoby postępowania. Z jednej strony, opisano tam tworzenie żelu syntezowego z zastosowaniem jako związku wyjściowego, na przykład, zdolnego do hydrolizy związku krzemu, takiego jak ortokrzemian tetraetylu, a z drugiej, alternatywnie, zastosowanie jako źródła krzemu koloidalnego ditlenku krzemu. Pierwsza wersja opisana jest w przykładzie 1 dokumentu patentowego US-A 4410501. I tak, ortokrzemian tetraetylu i wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy (TPAOH) stosuje się we wzajemnym stosunku molowym wynoszącym 0,45, co odpowiada także korzystnemu zakresowi stosunków molowych związku amoniowego do związku krzemu, jaki stwierdzono w ogólnej części opisu. Wspólny dla obu wersji sposobu postępowania, według opisu zawartego w dokumencie patentowym US-A 4410501, jest długi czas reakcji w etapie hydrotermalnym wynoszący co najmniej sześć dni.
W dokumencie patentowym EP-A 0 838 431 opisano sposób wytwarzania zeolitów zawierają cych tytan z zastosowaniem jako związków wyjściowych ortokrzemianu tetraalkilu i alkoksylanu tytanu(IV), przy czym kluczową cechę znamienną tego sposobu stanowi to, że mieszaninę reakcyjną poddaje się reakcji w autoklawie, w warunkach hydrotermalnych, z pominięciem oddestylowywania alkoholi tworzących się w trakcie hydrolizy. Liczne grupy badaczy w przemyśle i na uniwersytetach poszukiwały metody optymalizacji syntezy silikalitu tytanu, tak pod względem aktywności wytwarzanego katalizatora, jak i wydajności samej metody, to znaczy skrócenia etapu hydrotermalnego, polepszenia wydajności itd., z przyjęciem, jako punktu wyjścia, wskazówek podanych w dokumencie patentowym US-A 4410501.
I tak, w Applied Catalysis A: General, 92, 93 - 111 (1992) A.J.H.P. van der Pol i J.H.C. van Hooff opisali swoje badania nad wpływem rodzaju źródła SiO2, czasu krystalizacji, warunków krystalizacji i wielkości stosunków ilościowych związek amoniowy/krzem i krzem/tytan, na syntezę silikalitu tytanu i na aktywność wytworzonego katalizatora. W eksperymentach tych, badaniu poddano zarówno samą podstawową metodę, w której jako związek wyjściowy stosuje się ortokrzemian tetraetylu, jak i jej wariant, zgodnie z którym jako związku wyjściowego używa się koloidalnego ditlenku krzemu. Już samo porównanie obu tych sposobów postępowania pokazuje, że w metodzie estrowej, z użyciem ortokrzemianu tetraetylu, należy przyjmować wyższy wzajemny stosunek ilościowy amonu do Si. Pod tym względem, jest to zgodne ze wskazówkami podanymi w dokumencie patentowym US-A 4410501, w którym, podobnie, w wariancie ortokrzemianowym stosuje się znacznie wyższy stosunek amonu do krzemu. Także, ujawniono tam, że niezależnie od przyjętego sposobu postępowania, do wyprodukowania katalizatora wystarcza dwudniowa krystalizacja. Dalej, w publikacji tej podano, że silikalit tytanu wytworzony przy użyciu ortokrzemianu wykazuje poziom aktywności katalitycznej znacząco wyższy od poziomu uzyskiwanego w przypadku katalizatorów wytworzonych przy użyciu koloidalnego ditlenku krzemu. Istotna część omawianej publikacji dotyczy problemu, jakie należałoby dobrać warunki przeprowadzania reakcji, zwłaszcza stosunki ilościowe związków wyjściowych, aby otrzymać w katalizatorze możliwie najmniejsze pierwotne krystality. W szczególności, przebadano wpływ wzajemnego stosunku ilościowego związku amoniowego do krzemu w związkach wyjściowych na wielkość krystalitów. Ustalono, że stosunek molowy związku amoniowego do krzemu powinien wynosić co najmniej 0,22 i, korzystnie, dla otrzymania pożądanej wielkości pierwotnych krystalitów, powinien mieścić się w zakresie od 0,3 do 0,35. W przeciwieństwie do tego, wielkość wzajemnego stosunku ilościowego Si do Ti nie wywiera w rzeczywistości żadnego wpływu na wielkość krystalitów silikalitu tytanu.
Wyniki te zostały potwierdzone rezultatami dalszych badań, które przeprowadzili van der Pol, Verduyn i van Hooff [Applied Catalysis A: General, 92, 113 - 130 (1992)]. Badaniu poddano aktywność rozmaitych katalizatorów opartych na silikalicie tytanu, wykazywaną w trakcie hydroksylowania fenolu. Ustalono, że aktywność ta jest funkcją wielkości krystalitów i zwiększa się w miarę zmniejszania ich rozmiarów. Z kolei, wielkość krystalitów zależy od wzajemnego stosunku ilościowego amonu do krzemu, przy czym stosunek wynoszący 0,35 prowadzi do otrzymania krystalitów o wielkości 0,2 μm, co zapewnia uzyskanie największej aktywności katalizatora. Przy wyższych wartościach wzajemnych stosunków ilościowych amonu do krzemu, mieszczących się w zakresie od 0,53 do 0,78, otrzymuje się
PL 205 903 B1 znacznie większe krystality i uzyskuje mniejszą aktywność katalizatora. Podobnie, niższa wartość tego stosunku, poniżej 0,22, prowadzi do otrzymywania krystalitów większych i, tak samo, do spadku aktywności.
Następnie, wyniki wspomnianych badań pokazują, że w przebadanym zakresie wzajemnych stosunków ilościowych związku amoniowego do krzemu, stosunek włączonego tytanu pozostaje praktycznie stały, przy stałym stosunku krzemu do związku tytanu w kompozycji wyjściowej.
Badania te doprowadziły do opracowania standardowej syntezy katalizatora opartego na silikalicie tytanu, któremu nadano nazwę katalizator EUROTS-1 a którego syntezę ujawnili J.A. Martens i in. w: Applied Catalysis A: General, 99, 71 - 84 (1993)]. W syntezie EUROTS-1, łączy się ze sobą ortokrzemian tetraetylu, etanolan tytanu(IV) i wodorotlenek tetrapropyloamoniowy w stosunku molowym Si do Ti wynoszącym 35, amonu do Si 0,36 i H2O do SiO2 28,2, z następującą po tym hydrolizą i czterodniową krystalizacją w temperaturze 175°C. Tym niemniej jednak, wbrew temu bardzo wyczerpującemu i szczegółowemu przebadaniu parametrów wpływających na syntezę i aktywność katalizatorów opartych na silikalicie tytanu i opracowaniu wysoce aktywnego standardowego katalizatora, jak wyżej opisano, ciągle jeszcze występuje w przemyśle zapotrzebowanie na bardziej wydajny i bardziej opłacalny sposób syntetyzowania katalizatora opartego na silikalicie tytanu, a także, jeżeli to możliwe, na zwiększenie aktywności takiego katalizatora, zwłaszcza w reakcjach epoksydowania olefin.
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest opracowanie i oddanie do dyspozycji wydajniejszego i ekonomicznie bardziej efektywnego sposobu wytwarzania zeolitów zawierają cych tytan, bez naruszania aktywności katalitycznej tak otrzymywanego zeolitu. Kolejnym przedmiotem jest otrzymanie zeolitu zawierającego tytan o polepszonej aktywności, przeznaczonego do epoksydowania olefin przy użyciu nadtlenku wodoru.
Cel ten został osiągnięty dzięki opracowaniu sposobu wytwarzania zeolitu zawierającego tytan.
Przedmiotem wynalazku jest sposób polegający na tym, że tworzy się żel syntezowy za pomocą połączenia i poddania hydrolizie w środowisku wodnym zdolnego do hydrolizy związku krzemu, zdolnego do hydrolizy związku tytanu i zasadowego czwartorzędowego związku amoniowego, przy czym dla związków wyjściowych stosunek molowy Si/Ti jest większy lub równy 30, stosunek molowy H2O/Si mieści się w zakresie od 10 do 20 a stosunek molowy N/Si mieści się w zakresie od 0,12 do mniej niż 0,20, po czym żel syntezowy poddaje się krystalizacji w temperaturze w zakresie od 150°C do 220°C, w czasie krótszym od 3 dni, i dzię ki wytworzeniu zawierają cego tytan zeolitu dają cego się otrzyma ć tym sposobem.
Według niniejszego wynalazku, zdolny do hydrolizy związek krzemu i zdolny do hydrolizy związek tytanu wpierw poddaje się, w obecności wody, hydrolizie dokonywanej z udziałem zasadowego czwartorzędowego związku amoniowego. Kluczową cechę znamienną stanowi tu poddanie reakcji związków wyjściowych użytych w specyficznych wzajemnych stosunkach molowych. W przypadku związków wyjściowych, wzajemny stosunek molowy Si do Ti może się wahać w szerokim zakresie, z tym, że musi on być > 30. W przeciwieństwie do tego, stosunek molowy N do Si w związku wyjściowym musi być otrzymywany w wąskim zakresie, od 0,12 do < 0,20.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że aczkolwiek w tym zakresie stosunków molowych N do Si wielkość krystalitów zwiększa się znacząco w porównaniu z ich wielkością uzyskiwaną w przypadku stosunku wynoszącego 0,35 [traktowanego jako optymalny według wskazówek podanych przez A. van der Pola i J.H.C. van Hooffa (w cytowanym miejscu)], to jednak aktywność katalityczna wykazywana w reakcji epoksydacji propylenu przy użyciu nadtlenku wodoru zwiększa się w tym wąskim przedziale, w przeciwieństwie do danych ustalonych przez van der Pola i Van Hooffa. Bez wiązania się z jakąkolwiek konkretną teorią w tym względzie, przypuszcza się, że efekt taki uzyskuje się w wyniku włączenia (w omawianym zakresie stosunków molowych N do Si, przy stałym stosunku Si do Ti) proporcjonalnie większej ilości tytanu do struktury krystalicznej zeolitu. Towarzyszący temu wzrost aktywności wyrównuje z nadwyżką utratę aktywności wynikającą ze zwiększenia się rozmiarów pierwotnych krystalitów. Wynik taki jest tym bardziej zadziwiający, że van der Pol i van Hooff (w cytowanym miejscu) wykazali, że przy stosunku N do Si wynoszącym 0,22 i więcej, jeżeli stosunek Si do Ti w związkach wyjściowych pozostaje stały, wtedy ilość tytanu włączanego do zeolitu utrzymuje się na stałym poziomie i w zasadzie nie zależy od stosunku N do Si.
Zgodnie z korzystną postacią wykonania szczególnie dobre wyniki, jeśli chodzi o aktywność katalityczną wykazywaną w reakcjach epoksydacji, uzyskuje się przy stosunku molowym N do Si w związkach wyjściowych mieszczącym się w zakresie od 0,12 do mniej niż 0,17, a zwłaszcza w zakresie od 0,12 do mniej niż 0,17, korzystniej w zakresie od 0,12 do 0,16.
PL 205 903 B1
Zgodnie z wynalazkiem korzystnie stosunek molowy H2O/Si się mieści się w zakresie od 12 do 17. Szczególnie korzystnie, stosunek molowy H2O do Si w żelu syntezowym przed syntezą hydrotermalną (to znaczy po możliwym, co najmniej częściowym, zastąpieniu przez wodę azeotropu woda-alkohol, ewentualnie oddestylowanego po hydrolizie) ustalony zostaje w zakresie od 15 do 42, korzystnie w zakresie od 15 do 35. Z zaskoczeniem stwierdzono, ż e pomimo tej tak bardzo małej ilości wody, nie ulega naruszeniu ani sam proces, ani aktywność katalityczna wytwarzanego produktu. W przeciwieństwie do tego, odkryto, że zachowanie stosunku molowego wody do Si mieszczącego się w powyższym zakresie, wraz ze stosunkiem molowym związku amoniowego do Si według wynalazku w kompozycji wyjściowej, zapewnia uzyskanie aktywnego katalizatora. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy mogłoby być wysokie stężenie czwartorzędowego związku amoniowego obecnego w żelu syntezowym, pomimo znacznie zmniejszonej ilości związku amoniowego w związku wyjściowym, a to w wyniku podobnie małej ilości wody.
Dalsza korzyść odnoszona z niewielkiej ilości wody polega na znacznym wzroście (w porównaniu z dotychczasowym stanem techniki) wydajności zeolitu zawierającego tytan na kg żelu syntezowego, dzięki czemu ogólna metoda staje się wydajniejsza i bardziej opłacalna.
Kryształy wytwarzane po przeprowadzeniu etapu hydrotermalnego mają pierwotną wielkość mieszczącą się w zakresie od 0,2 do 2,0 μm, korzystnie w zakresie od 0,3 do 1,5 μm. Wyodrębnia się je z ługu macierzystego za pomocą sączenia, wirowania lub dekantacji, po czym przemywa odpowiednią cieczą przemywającą, korzystnie wodą. Następnie kryształy poddaje się, ewentualnie, suszeniu i prażeniu w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 400°C do 1000°C, korzystnie w zakresie od 500°C do 750°C, w celu usunięcia matrycy.
Szczególnie korzystne, jako zdolne do hydrolizy związki krzemu i tytanu stosowane w sposobie według wynalazku, stosuje się ortokrzemiany tetraalkilowe i alkoksylany tytanu(IV), przy czym korzystnie grupa alkilowa jest wybrana, spośród grupy metylowej, grupy etylowej, grupy propylowej i grupy butylowej. Najkorzystniejszymi związkami wyjściowymi są: ortokrzemian tetraetylu i etanolan tytanu(IV). Korzystnie, w sposobie według wynalazku hydrolizę zdolnych do hydrolizy związków tytanu i krzemu podtrzymuje się oddestylowywaniem powstających alkoholi, przy czym, ewentualnie, objętość usuniętego za pomocą destylacji alkoholu zastępuje się, co najmniej częściowo, dodaniem do mieszaniny reakcyjnej wody.
Czwartorzędowy związek amoniowy jest związkiem matrycowym, określającym strukturę krystaliczną przez absorpcję w sieci przestrzennej kryształu produktu podczas krystalizacji.
Zgodnie z korzystną postacią wykonania wynalazku do wytworzenia silikalitu tytanu 1 (struktura MFI) stosuje się związki tetraalkiloamoniowe, takie jak wodorotlenek tetraalkiloamoniowy, w szczególności wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy. Do wytwarzania silikalitu tytanu 2 (struktura MEL) korzystnie używa się wodorotlenku tetra-n-butyloamoniowego, a do wytworzenia tytano-e-zeolitu (struktura krystaliczna BEA) wodorotlenku tetraetyloamoniowego. Korzystnie, czwartorzędowy związek amoniowy stosuje się w postaci roztworu wodnego.
Korzystnie wartość pH zawiesiny krystalicznej utworzonej w etapie krystalizacji doprowadza się do wartości mieszczącej się w zakresie od 7 do 10, korzystnie w zakresie od 7 do 8,5.
Zgodnie z jeszcze kolejną postacią wykonania otrzymany zgodnie ze sposobem według wynalazku zawierający tytan zeolit wyodrębnia się, suszy i praży.
Wartość pH dla zolu syntezowego wynosi >9, korzystnie >11, przy czym konieczną dla omawianej syntezy wartość pH zapewnia zasadowo reagujący czwartorzędowy związek amoniowy.
Temperaturę, w której wytwarza się zol syntezowy, można dobrać spośród temperatur mieszczących się w szerokim zakresie, ale, korzystnie, mieszaninę zdolnego do hydrolizy związku krzemu i zdolnego do hydrolizy związku tytanu oziębia się do temperatury mieszczącej się w zakresie od 0° do 10°C, korzystnie w zakresie od 0°C do 5°C, po czym dopiero wkrapla się do niej wodny roztwór zasadowego czwartorzędowego związku amonowego oziębiony do tej samej temperatury.
Zgodnie ze sposobem wykonania wynalazku, ortokrzemian tetraetylu i etanolan tytanu(IV) ogrzewa się do temperatury 35°C jeszcze przed przeprowadzeniem hydrolizy i miesza w tej temperaturze w ciągu 30 minut w celu uzyskania skompleksowania tych dwu substancji (prekondensacja).
Jednakże, prekondensacja nie wywiera godnego zanotowania wpływu na katalityczne właściwości produktu końcowego.
Zgodnie z jeszcze inną korzystną postacią wykonania wynalazku, gdy jako źródło krzemu i tytanu wykorzystuje się, odpowiednio, ortokrzemiany tetraalkilowe lub alkoksylany tytanu(IV), wtedy alkohol produkowany w trakcie hydrolizy oddestylowuje się w postaci wodnego azeotropu. W niektórych
PL 205 903 B1 przypadkach może okazać się celowe zastąpienie objętości mieszaniny azeotropowej alkoholu i wody, usuniętej z mieszaniny reakcyjnej za pomocą destylacji, co najmniej częściowo przez wodę w celu uniknięcia tworzenia się stałego żelu lub powstawania osadów na ścianach podczas zachodzenia krystalizacji.
Następnie, zol syntezowy, ewentualnie po dodatkowo wprowadzonym okresie dojrzewania, poddaje się krystalizacji pod ciśnieniem autogennym, w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 150°C do 220°C, korzystnie w zakresie od 170°C do 190°C (synteza hydrotermalna). Dla wyszczególnionych warunków prowadzenia procesu sposobem według wynalazku, czas krystalizacji wynosi mniej niż 3 dni, korzystnie mniej niż 24 godziny, szczególnie korzystnie najwyżej 12 godzin.
Zgodnie z korzystnym sposobem wykonania niniejszego wynalazku, zawiesinę kryształów zobojętnia się po przeprowadzeniu etapu hydrotermalnego, a przed wydzieleniem kryształów. Zawiesina kryształów powstała po zakończeniu krystalizacji wykonanej sposobem według wynalazku ma odczyn alkaliczny, spowodowany nadmiarem zasadowej czwartorzędowej soli amoniowej i na ogół wykazuje pH ponad 12. Jeżeli wartość pH zawiesiny zredukuje się do poziomu mieszczącego się w zakresie od 7 do 10, korzystnie w zakresie od 7 do 8,5, zaobserwuje się większą aglomerację pierwotnych krystalitów. Zjawisko to polepsza w znacznym stopniu przesączalność zawiesiny, dzięki czemu wydzielenia kryształów dokonać można przy użyciu typowych filtrów membranowych, bez konieczności przebijania produktu i w typowym czasie sączenia. Ten korzystny sposób wykonania wynalazku może jeszcze bardziej zwiększyć wydajność sposobu według wynalazku.
Wartość pH zawiesiny kryształów można obniżyć albo za pomocą dodania po zakończeniu etapu hydrotermalnego kwasu, takiego jak, na przykład, kwas wybrany z grupy kwasów nieorganicznych lub kwasów organicznych, albo za pomocą przeprowadzenia krystalizacji w temperaturze podwyższonej, na przykład w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 200°C do 220°C. W tym ostatnim przypadku, czwartorzędowy związek amoniowy, na przykład wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy, ulega rozkładowi termicznemu ze zużyciem jonów wodorotlenkowych. Kwasami korzystnymi w tym przypadku są: kwas chlorowodorowy i kwas octowy.
Niższa wartość pH zawiesiny kryształów powoduje, że krzemiany i tytaniany w niej rozpuszczone wytrącają się co najmniej częściowo, tak, że wyodrębniony zeolit zawierający tytan zawiera niewielką ilość związków tytanu, które nie są włączone do sieci przestrzennej. Jednakże, nie zauważono jakiegokolwiek ujemnego wpływu tego faktu na aktywność wytworzonego katalizatora.
Przedmiot wynalazku stanowi również zawierający tytan zeolit, dający się wytworzyć sposobem według wynalazku, w którym wielkość pierwotnych krystalitów mieści się w zakresie od 0,2 do 2,0 um.
Takie krystaliczne zeolity zawierające tytan otrzymane sposobem według wynalazku otrzymuje się w postaci proszku. W celu zastosowania ich jako katalizatorów reakcji utleniania, można je, ewentualnie, przekształcić w formy użytkowe o odpowiedniej postaci, (takiej jak, na przykład, mikropeletki, kuleczki, tabletki, cylinderki pełne, cylinderki puste lub formy o strukturze plastra miodu), z wykorzystaniem zwykłych sposobów postępowania stosowanych do nadawania kształtu katalizatorom w proszku, takich jak, na przykład, peletyzacja, suszenie rozpyłowe, peletyzacja rozpyłowa lub wytłaczanie.
Wytworzony sposobem według wynalazku zeolit zawierający tytan można stosować jako katalizator reakcji utleniania prowadzonej przy użyciu H2O2. W szczególności, zeolit zawierający tytan według wynalazku można stosować jako katalizator w procesie epoksydowania olefin z udziałem uwodnionego nadtlenku wodoru, w środowisku rozpuszczalnika mieszającego się z wodą.
Sposób według wynalazku odznacza się tą zaletą, że z powodu niskiej wartości wzajemnego stosunku ilościowego amonu do krzemu w odniesieniu do ilości wytworzonego zeolitu, w porównaniu z rozwiązaniami z dotychczasowego stanu techniki, potrzeba tu użycia znacznie mniejszej ilości czwartorzędowego związku amoniowego, który jest surowcem najkosztowniejszym ze wszystkich używanych tu związków wyjściowych. Fakt ten w znacznym stopniu przyczynia się do polepszenia opłacalności procesu wytwórczego. Następnie, wydajność produktu w przeliczeniu na masę żelu syntezowego można zwiększyć, jeżeli tylko stosunek molowy H2O do Si w odniesieniu do związków wyjściowych da się utrzymać w wyznaczonym zakresie. Nieoczekiwanie stwierdzono, że w przeciwieństwie do wskazówek z dotychczasowego stanu techniki, aktywność katalizatora nie ulega naruszeniu w wyniku wspomnianych kroków zmierzających do zoptymalizowania ekonomiki metody, ale przeciwnie, otrzymuje się w ten sposób produkt nowy, charakteryzujący się, pomimo większych rozmiarów pierwotnego krystalitu, aktywnością polepszoną w porównaniu z aktywnościami uzyskiwanymi w dotychczasowym stanie techniki.
PL 205 903 B1
Wielkość pierwotnych krystalitów zeolitu zawierającego tytan, wytwarzanych sposobem według wynalazku mieści się w zakresie od 0,2 do 2,0 μm, korzystnie w zakresie od 0,3 do 1,5 μm, podczas gdy zgodnie z dotychczasowym stanem techniki, jako optymalna pod względem aktywności katalitycznej opisywana jest wielkość krystalitów mieszcząca się w zakresie od 0,1 do 0,2 μm.
Poniżej dla bliższego zilustrowania i objaśnienia wynalazku zamieszczono przykłady wykonania wynalazku oraz przykłady porównawcze.
P r z y k ł a d porównawczy 1
Wytwarzanie EUROTS-1
EUROTS-1 wytwarzano z uwzględnieniem instrukcji podanych przez Martensa i in. w: Applied Catalysis A: General, 99, 10 71 - 84 (1993). Ortokrzemian tetraetylu umieszczono w 10-litrowym autoklawie utrzymywanym w atmosferze azotu. Przy mieszaniu wprowadzono etanolan tytanu(IV) i po zakończeniu dodawania powstałą mieszaninę oziębiono do temperatury około 1,0°C. Następnie, we wspomnianej temperaturze, w ciągu około 5 godzin, przy mieszaniu, wprowadzono, przy użyciu pompy przewodowej, 40% wag. roztwór wodorotlenku tetra-n-propyloamoniowego i wodę dejonizowaną. Ilości substratów były tak dobrane, że stosunek molowy SiO2 do TiO2 wynosił 35, stosunek molowy N do Si wynosił 0,36 i stosunek molowy H2O do SiO2 wynosił 28,2. Aczkolwiek początkowo roztwór reakcyjny stał się mleczno-mętny, to jednak utworzone substancje stałe rozpuściły się całkowicie po późniejszym dodaniu wodorotlenku tetra-n-propyloamoniowego.
W celu doprowadzenia hydrolizy do końca i oddestylowania utworzonego etanolu, mieszaninę reakcyjną ogrzano wpierw do temperatury w przybliżeniu 80°C, a następnie do maksymalnie 95°C, w ciągu około 3 godzin. Oddestylowany w ten sposób azeotrop etanol-woda zastąpiono taką samą objętością wody podwójnie dejonizowanej. Następnie zol syntezowy ogrzano do temperatury 175°C i utrzymywano w tej temperaturze w ciągu 12 godzin. Po schłodzeniu otrzymanej tak zawiesiny silikalitu tytanu, powstałą substancję stałą wyodrębniono, za pomocą wirowania, z silnie zasadowego ługu macierzystego, ciągle jeszcze zawierającego wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy, po czym przemyto i wysuszono przez noc w temperaturze 120°C, a następnie ostatecznie wyprażono w atmosferze powietrza, w temperaturze 550°C, w ciągu 5 godzin, w piecu muflowym. W ten sposób zużywa się 2,9 kg 40% wag. roztworu wodorotlenku tetra-n-propyloamoniowego na kg TS-1 i uzyskuje się wydajność 50 g TS-1 na kg żelu syntezowego, o współczynniku aktywności wynoszącym 22 min-1.
Współczynnik aktywności oznaczono w sposób następujący.
W autoklawie laboratoryjnym z regulacją termostatyczną, wyposażonym w mieszadło aeracyjne, w temperaturze 40°C, w atmosferze propylenu, umieszczono 1,0 g wytworzonego w przykładzie porównawczym 1 katalizatora będącego silikalitem tytanu, w 300 ml metanolu, i rozpuszczalnik nasycono propylenem pod nadciśnieniem 3 x 105 Pa (3 bar). Następnie dodano, w jednej porcji, 13,1 g 30% wag. uwodnionego nadtlenku wodoru, po czym otrzymaną tak mieszaninę reakcyjną utrzymywano w temperaturze 40°C, pod ciśnieniem 3 x 105 Pa (3 bar), przy czym dopełniano, poprzez regulator ciśnienia, zawartość propylenu, w celu wyrównania ubytku powstającego w wyniku zużycia go w reakcji. Próbki pobierano w regularnych odstępach czasu poprzez filtr i zawartość nadtlenku wodoru w mieszaninie reakcyjnej oznaczano metodą miareczkowania redoksymetrycznego przy użyciu roztworu siarczanu ceru(IV). Sporządzono wykres ln(c/c0) w funkcji czasu t, przy czym c oznacza stężenie H2O2 zmierzone w czasie t, a c0 oznacza stężenie H2O2 obliczone na początku reakcji, z otrzymaniem linii prostej. Współczynnik aktywności wyznaczono z gradientu prostej przy pomocy równania:
dc — = k c c .
cat dt w którym ccat oznacza stężenie katalizatora w kg katalizatora na kg mieszaniny reakcyjnej.
P r z y k ł a d 1
Wytwarzanie silikalitu tytanu sposobem według niniejszego wynalazku
Powtórzono sposób postępowania opisany w przykładzie porównawczym 1, z tą różnicą, że związki wyjściowe użyto w takich ilościach, że w odniesieniu do związków wyjściowych stosunek molowy N do Si wynosił 0,17 i stosunek molowy H2O do Si wynosił 13,3. Utrzymywano stosunek molowy Si do Ti wynoszący 35. Taka metoda syntezy prowadziła do zużycia wodorotlenku tetra-n-propyloamoniowego (40% roztwór) na poziomie 1,6 kg na kg TS-1, osiągnięcia wydajności 110 g TS-1 na kg żelu syntezowego i uzyskania współczynnika aktywności wytworzonego katalizatora wynoszącego
PL 205 903 B1
31,6 min-1 po 12-godzinnej krystalizacji. Już to porównanie pokazuje, że dzięki sposobowi, w którym zużywa się o 50% mniej kosztownego wodorotlenku tetra-n-propyloamoniowego, wydajność katalizatora na kg żelu syntezowego może być ponad dwa razy większa oraz, że (w przeciwieństwie do przewidywań poprzedniego stanu techniki) można osiągnąć znaczący wzrost aktywności katalitycznej wytworzonego katalizatora.
P r z y k ł a d y 2 i 3
Powtórzono sposób postępowania opisany w przykładzie 1 z przyjęciem wzajemnych stosunków ilościowych między surowcami przedstawionych w poniższej tabeli 1. Właściwości wytworzonych produktów wyszczególniono również w poniższej tabeli 1.
P r z y k ł a d y porównawcze 2 do 4
Powtórzono eksperyment porównawczy z przyjęciem wzajemnych stosunków ilościowych między surowcami podanych w poniższej tabeli 1. Właściwości próbek wytworzonego silikalitu tytanu 1 podsumowano również w poniższej tabeli 1.
We wszystkich eksperymentach utrzymywano stały, wynoszący 35, stosunek molowy Si do Ti w odniesieniu do związków wyjściowych.
T a b e l a 1
| Wzajemny stosunek ilościowy surowców | Właściwości wytworzonego silikalitu tytanu 1 | ||||
| Przykład | H2O/Si (mol/mol) | N/Si (mol/mol) | % wag. TiO2 | Wielkość krystalitu (μιτι) | Aktywność katalityczna (min-1) |
| Por. 1 | 28,2 | 0,36 | 2,4 | 0,1-0,2 | 22,1 |
| Por. 2 | 16,8 | 0,10 | 3,0 | 1,0-4,0 | 22,1 |
| Por. 3 | 16,8 | 0,08 | 2,8 | 2-3 | 25,2 |
| Por. 4 | 9,3 | 0,22 | 2,8 | 0,2 | 22,2 |
| 1 | 13,3 | 0,17 | 3,2 | 0,4 | 31,6 |
| 2 | 16,9 | 0,12 | 3,2 | 0,5-1,5 | 34,4 |
| 3 | 16,8 | 0,15 | 3,3 | 0,5 | 32,1 |
W powyższej tabeli 1 użyto następującego oznaczenia skrótowego: Por. = Przykład porównawczy
Porównanie dwóch przykładów według niniejszego wynalazku z przykładami porównawczymi pokazuje, że korelacja między stosunkiem azotu do krzemu w związkach wyjściowych i rozmiary pierwotnych krystalitów odzwierciedlają postęp opisywany w dotychczasowym stanie techniki. Wyniki eksperymentów pokazują, że optymalną wielkość pierwotnych krystalitów, mieszczącą się w zakresie od 0,1 do 0,2 μm uzyskuje się przy stosunku N do Si wynoszącym 28 lub wyższym. Jednakże, w przeciwieństwie do przewidywań z dotychczasowego stanu techniki, niższy stosunek molowy N do Si nie doprowadza do zmniejszenia aktywności katalitycznej; przeciwnie, zwiększone włączenie tytanu do sieci przestrzennej kryształu w przykładach według niniejszego wynalazku wyrównuje z nadwyżką ujemny wpływ zwiększonego rozmiaru pierwotnych krystalitów na aktywność katalityczną. Porównanie z syntezą katalizatora EUROTS-1 (przykład porównawczy 1) unaocznia, że sposobem według wynalazku można wytwarzać katalizator o zwiększonej aktywności, przy czym w porównaniu ze sposobem z dotychczasowego stanu techniki, opisywany tu sposób prowadzi do znacznego zmniejszenia zużycia drogich związków wyjściowych, takich jak wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy oraz do znacznego podwyższenia wydajności krzemianu tytanu na kg żelu syntezowego. Dlatego też, można w ten sposób poprawić opłacalność metody syntezy.
P r z y k ł a d 4
Powtórzono sposób postępowania opisany w powyższym przykładzie 1, przy czym kryształy krzemianu tytanu wyodrębniono nie za pomocą wirowania, ale sączenia. Zasadową (pH = 12,5) zawiesinę przepuszczono przez nuczę z filtrem blue belt. Na nuczy nie pozostała żadna ilość substancji stałej.
PL 205 903 B1
P r z y k ł a d y 5 i 6
Powtórzono sposób postępowania opisany w powyższym przykładzie 4, przy czym wartość pH zawiesiny kryształów obniżono, za pomocą dodania kwasu chlorowodorowego przed sączeniem, do wartości uwidocznionych w poniższej tabeli 2. W obu przypadkach silikalit tytanu można było wyodrębnić przy użyciu nuczy w filtrem blue belt, bez potrzeby przebijania produktu. Tak jak w przykładzie porównawczym 1, krzemian tytanu przemyto, wysuszono przez noc w temperaturze 120°C i wyprażono, w atmosferze powietrza, w temperaturze 550°C, w ciągu 5 godzin, w piecu muflowym. Następnie, otrzymany tak produkt poddano analizie ilościowej pod względem zawartości tytanu, analizie jakościowej pod względem obecności związków tytanu nie znajdujących się w sieci przestrzennej i analizie pod względem aktywności katalitycznej produktu, sposobem powyżej opisanym. Otrzymane wyniki zamieszczono również w poniższej tabeli 2.
T a b e l a 2
| Przykład | Właściwości produktu | |||
| pH zawiesiny | Zawartość tytanu (% wag. TiO2) | Zawartość Ti nie znajdującego się w sieci przestrzennej | Współczynnik aktywności (min-1) | |
| 5 | 8,5 | 3,2 | + | 29,2 |
| 6 | 7 | 3,5 | +++ | 30,9 |
Zawartość związków tytanu nie znajdujących się w sieci przestrzennej oznaczono jakościowo na podstawie intensywności wiązek promieniowania DR-UV-Vis między 250 a 300 nm. Produkt z przykładu 6 wykazywał większą zawartość związków tytanu nie znajdujących się w sieci przestrzennej niż produkt z przykładu 5. Jak to wykazuje porównanie współczynników aktywności z przykładu 5 i 6 z przykładem 1, obniżenie wartości pH zawiesiny kryształów wywiera tylko nieistotny wpływ na aktywność katalizatora.
Claims (15)
1. Sposób wytwarzania zeolitu zawierającego tytan, znamienny tym, że tworzy się żel syntezowy za pomocą połączenia i poddania hydrolizie w środowisku wodnym zdolnego do hydrolizy związku krzemu, zdolnego do hydrolizy związku tytanu i zasadowego czwartorzędowego związku amoniowego, przy czym dla związków wyjściowych stosunek molowy Si/Ti jest większy lub równy 30, stosunek molowy H2O/Si mieści się w zakresie od 10 do 20;
a stosunek molowy N/Si mieści się w zakresie od 0,12 do mniej niż 0,20, po czym żel syntezowy poddaje się krystalizacji w temperaturze w zakresie od 150°C do 220°C, w czasie krótszym od 3 dni.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy N/Si mieści się w zakresie od 0,12 do mniej niż 0,17.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy H2O/Si mieści się w zakresie od 12 do 17.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że jako zdolny do hydrolizy związek krzemu stosuje się ortokrzemian tetraalkilowy, korzystnie ortokrzemian tetraetylu, a jako zdolny do hydrolizy związek tytanu stosuje się alkoksylan tytanu(IV), korzystnie etanolan tytanu(IV).
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że hydrolizę zdolnych do hydrolizy związków tytanu i krzemu podtrzymuje się oddestylowywaniem powstających alkoholi, przy czym, ewentualnie, objętość usuniętego przez destylację alkoholu zastępuje się, co najmniej częściowo, dodaniem wody do mieszaniny reakcyjnej.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 5, znamienny tym, że jako czwartorzędowy związek amoniowy stosuje się wodorotlenek tetraalkiloamoniowy, korzystnie wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako czwartorzędowy związek amoniowy stosuje się wodorotlenek tetraalkiloamoniowy, korzystnie wodorotlenek tetra-n-propyloamoniowy .
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 5 albo 7, znamienny tym, że wartość pH zawiesiny krystalicznej w etapie krystalizacji doprowadza się do wartości mieszczącej się w zakresie od 7 do 10, korzystnie w zakresie od 7 do 8,5.
PL 205 903 B1
9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, ż e wartość pH zawiesiny krystalicznej w etapie krystalizacji doprowadza się do wartości mieszczącej się w zakresie od 7 do 10, korzystnie w zakresie od 7 do 8,5.
10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wartość pH zawiesiny krystalicznej w etapie krystalizacji doprowadza się do wartości mieszczącej się w zakresie od 7 do 10, korzystnie w zakresie od 7 do 8,5.
11. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 5 albo 7 albo 9 albo 10, znamienny tym, że zeolit zawierający tytan wyodrębnia się, suszy i praży.
12. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że zeolit zawierający tytan wyodrębnia się, suszy i praży.
13. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że zeolit zawierający tytan wyodrębnia się, suszy i praży.
14. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zeolit zawierający tytan wyodrębnia się, suszy i praży.
15. Zeolit zawierający tytan, dający się wytworzyć sposobem jak określony w którymkolwiek z zastrz. 1 - 14, znamienny tym, że wielkość pierwotnych krystalitów mieści się w zakresie od 0,2 do 2,0 μm.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00104324A EP1129991A1 (de) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Verfahren zur Herstellung eines titanhaltigen Zeolithen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL360357A1 PL360357A1 (pl) | 2004-09-06 |
| PL205903B1 true PL205903B1 (pl) | 2010-06-30 |
Family
ID=8168002
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL360357A PL205903B1 (pl) | 2000-03-02 | 2001-02-24 | Sposób wytwarzania zeolitu zawierającego tytan oraz dający się otrzymać tym sposobem zeolit |
| PL384744A PL203222B1 (pl) | 2000-03-02 | 2001-02-24 | Sposób epoksydowania związków olefinowych oraz zastosowanie zeolitu zawierającego tytan |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384744A PL203222B1 (pl) | 2000-03-02 | 2001-02-24 | Sposób epoksydowania związków olefinowych oraz zastosowanie zeolitu zawierającego tytan |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6841144B2 (pl) |
| EP (2) | EP1129991A1 (pl) |
| JP (1) | JP4778183B2 (pl) |
| KR (1) | KR100758142B1 (pl) |
| CN (1) | CN1280192C (pl) |
| AR (1) | AR027599A1 (pl) |
| AT (1) | ATE248770T1 (pl) |
| AU (1) | AU3549501A (pl) |
| BR (1) | BR0108826B1 (pl) |
| CA (1) | CA2399192C (pl) |
| DE (1) | DE60100708T2 (pl) |
| ES (1) | ES2204834T3 (pl) |
| MX (1) | MXPA02008413A (pl) |
| MY (1) | MY128020A (pl) |
| NO (1) | NO20023950D0 (pl) |
| PL (2) | PL205903B1 (pl) |
| RU (1) | RU2256613C2 (pl) |
| WO (1) | WO2001064581A1 (pl) |
| ZA (1) | ZA200206952B (pl) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6884743B2 (en) * | 2002-09-16 | 2005-04-26 | Basf Aktiengesellschaft | Catalyst for epoxidation reactions |
| KR100604138B1 (ko) * | 2004-07-05 | 2006-07-25 | 요업기술원 | 티타늄 실리카라이트계 제올라이트의 제조방법 |
| BRPI0608355B1 (pt) | 2005-02-17 | 2016-05-24 | Monsanto Technology Llc | processo para oxidação de ácido n-(fosfonometil) iminodiacético ou seu sal e catalisador de oxidação |
| US7786318B2 (en) * | 2005-04-12 | 2010-08-31 | Lyondell Chemical Technology, L.P. | Catalyst preparation |
| US7837977B2 (en) * | 2005-09-13 | 2010-11-23 | Chevron U.S.A. Inc. | Preparation of titanosilicate zeolite TS-1 |
| AU2007217054A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Monsanto Technology Llc | Transition metal-containing catalysts and processes for their preparation and use as fuel cell catalysts |
| ITMI20072342A1 (it) * | 2007-12-14 | 2009-06-15 | Polimeri Europa Spa | Processo per preparare zeoliti ts-1 |
| EP2103604A1 (de) | 2008-03-17 | 2009-09-23 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur Herstellung von Epichlorhydrin |
| EP2149570A1 (en) * | 2008-08-01 | 2010-02-03 | Hexion Specialty Chemicals Research Belgium S.A. | Process for the manufacture of epichlorohydrin using hydrogen peroxide and a manganese komplex |
| EP2149569A1 (en) | 2008-08-01 | 2010-02-03 | Hexion Specialty Chemicals Research Belgium S.A. | Process for the manufacture of a 1,2-Epoxide |
| JP2010159245A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-07-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 酸化化合物の製造方法 |
| EP2504098B1 (en) * | 2009-11-27 | 2016-07-06 | Basf Se | Process for the preparation of a titanium zeolite catalyst |
| CN102441430B (zh) * | 2010-10-11 | 2013-06-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种催化剂及其制备方法和环氧化烯烃的方法 |
| FR2987046B1 (fr) * | 2012-02-17 | 2014-03-21 | Rhodia Operations | Procede d'hydroxylation de composes aromatiques, catalyseur d'hydroxylation et son procede de preparation |
| BR112015007388A2 (pt) | 2012-10-05 | 2018-05-22 | Basf Se | processo para a produção de um material zeol1tico tendo uma estrutura de framework compreendendo y02, material zeolítico e uso de um material zeolítico. |
| CN104692409B (zh) * | 2015-03-03 | 2017-03-01 | 曲阜师范大学 | 一种合成钛硅分子筛的方法 |
| EP3438101A1 (en) | 2017-08-01 | 2019-02-06 | Evonik Degussa GmbH | Process for the epoxidation of propene |
| CN114534779B (zh) * | 2022-01-28 | 2024-03-15 | 江西农业大学 | 一种大尺寸球形钛硅沸石催化剂及其制备方法和应用 |
| CN118270801A (zh) * | 2022-12-30 | 2024-07-02 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种钛硅分子筛及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1127311B (it) * | 1979-12-21 | 1986-05-21 | Anic Spa | Materiale sintetico,cristallino,poroso costituito da ossidi di silicio e titanio,metodo per la sua preparazione e suoi usi |
| JPS60127217A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-06 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | チタノシリケ−トゼオライトの製造方法 |
| JPS61501981A (ja) * | 1984-04-26 | 1986-09-11 | ユニオン カ−バイド コ−ポレ−シヨン | チタン−シリケ−ト組成物 |
| DE3880369T2 (de) * | 1987-05-22 | 1993-08-05 | Rhone Poulenc Chimie | Zeolithe mit mfi-struktur auf der basis von kieselsaeure und titanoxid und verfahren zu deren synthese. |
| DK717188A (da) | 1987-12-29 | 1989-06-30 | Mobil Oil Corp | Titanosilicat samt anvendelse af dette ved fremstilling af aromatiske carbonhydrider |
| IT1216500B (it) * | 1988-03-23 | 1990-03-08 | Eniricerche S P A Milano Enich | Procedimento per la preparazione di materiali sintetici cristallini porosi costituiti da ossidi di silicio e titanio. |
| DE4419195A1 (de) * | 1993-07-12 | 1995-01-19 | Degussa | Strukturierter Katalysator, bestehend aus mikroporösen Oxiden von Silicium, Aluminium und Titan |
| DE69426907T2 (de) * | 1993-08-11 | 2001-09-27 | Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. | Titanosilikate Katalysatorteilchen |
| US5453511A (en) * | 1993-12-23 | 1995-09-26 | Arco Chemical Technology, L.P. | Bis-piperidinium compounds |
| US5354875A (en) * | 1993-12-23 | 1994-10-11 | Uop | Epoxidation of olefins using a titania-supported titanosilicate |
| RU2140819C1 (ru) * | 1993-12-23 | 1999-11-10 | Арко Кемикал Текнолоджи, Л.П. | Титансодержащий цеолит, способ его получения (варианты), способ эпоксидирования олефинов и дичетвертичное аммониевое соединение для получения титансодержащего цеолита |
| FR2715647B1 (fr) * | 1994-01-28 | 1996-04-05 | Elf Aquitaine | Procédé d'obtention de zéolithes contenant du titane. |
| DE69507702T2 (de) * | 1994-07-26 | 1999-08-26 | Indena S.P.A. | Semisynthetisch taxal derivate mit antitumor wirkung |
| US5885546A (en) | 1994-12-09 | 1999-03-23 | Council Of Scientific & Industrial Research | Process for the preparation of titanium silicates |
| US5597076A (en) | 1994-12-30 | 1997-01-28 | Kershner; Robert | Grain separator |
| JP3697737B2 (ja) * | 1995-03-14 | 2005-09-21 | 東ソー株式会社 | 合成ゼオライト物質 |
| WO1996040598A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-19 | The Nutrasweet Company | Stable suspension of hydrocolloids and superplasticizer |
| ES2167626T3 (es) | 1996-02-22 | 2002-05-16 | Enichem Spa | Materiales compuestos a base de silice y zeolita en forma esferica y procedimiento para su preparacion. |
| DE19607577A1 (de) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Basf Ag | Netzkatalysator auf Basis von Titan- oder Vanadiumzeolithen und inerten Netzgeweben zur Beschleunigung von Oxidationsreaktionen |
| DE19623611A1 (de) | 1996-06-13 | 1997-12-18 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Epoxiden aus Olefinen und Wasserstoffperoxid |
| DE19623972A1 (de) * | 1996-06-15 | 1997-12-18 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von titanhaltigen Molekularsieben |
| US5919430A (en) | 1996-06-19 | 1999-07-06 | Degussa Aktiengesellschaft | Preparation of crystalline microporous and mesoporous metal silicates, products produced thereby and use thereof |
| US5688484A (en) * | 1996-07-29 | 1997-11-18 | Arco Chemical Technology, L.P. | Non-hydrothermal method of making a titanium-containing zeolite |
| US6054112A (en) * | 1996-10-25 | 2000-04-25 | Degussa-Huls Ag | Process for the preparation of titanium containing molecular sieves |
| DE19644348A1 (de) * | 1996-10-25 | 1998-04-30 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von titanhaltigen Molekularsieben |
| JP3174829B2 (ja) * | 1997-05-30 | 2001-06-11 | 経済産業省産業技術総合研究所長 | 多孔性チタノシリケート及びその製造方法 |
| DE19731627A1 (de) | 1997-07-23 | 1999-01-28 | Degussa | Granulate, enthaltend Titansilikalit-l |
| IT1295267B1 (it) | 1997-10-03 | 1999-05-04 | Enichem Spa | Processo per preparare zeoliti legate |
| BE1011578A3 (fr) | 1997-11-27 | 1999-11-09 | Solvay | Catalyseur d'epoxydation, son utilisation et procede d'epoxydation en presence de ce catalyseur. |
| ES2289809T3 (es) | 1998-04-08 | 2008-02-01 | Basf Aktiengesellschaft | Metodo para producur un cuerpo conformado utilizando un sol de oxido de metal, el cuerpo conformado, el uso de este en la produccion de un oxido de alqueno. |
| CN1132699C (zh) * | 1999-12-24 | 2003-12-31 | 中国石油化工集团公司 | 一种钛硅分子筛及其制备方法 |
-
2000
- 2000-03-02 EP EP00104324A patent/EP1129991A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-02-24 AT AT01907561T patent/ATE248770T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-02-24 WO PCT/EP2001/002118 patent/WO2001064581A1/en not_active Ceased
- 2001-02-24 BR BRPI0108826-2A patent/BR0108826B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-02-24 CA CA002399192A patent/CA2399192C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-24 US US10/220,577 patent/US6841144B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-24 DE DE60100708T patent/DE60100708T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-24 CN CNB018058280A patent/CN1280192C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-24 JP JP2001563432A patent/JP4778183B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-24 PL PL360357A patent/PL205903B1/pl unknown
- 2001-02-24 AU AU35495/01A patent/AU3549501A/en not_active Abandoned
- 2001-02-24 PL PL384744A patent/PL203222B1/pl unknown
- 2001-02-24 RU RU2002124705/15A patent/RU2256613C2/ru active
- 2001-02-24 EP EP01907561A patent/EP1259461B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-24 MX MXPA02008413A patent/MXPA02008413A/es unknown
- 2001-02-24 KR KR1020027011417A patent/KR100758142B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-24 ES ES01907561T patent/ES2204834T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-01 MY MYPI20010960A patent/MY128020A/en unknown
- 2001-03-02 AR ARP010101002A patent/AR027599A1/es unknown
-
2002
- 2002-08-20 NO NO20023950A patent/NO20023950D0/no not_active Application Discontinuation
- 2002-08-29 ZA ZA200206952A patent/ZA200206952B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030103894A1 (en) | 2003-06-05 |
| DE60100708D1 (de) | 2003-10-09 |
| JP2004517019A (ja) | 2004-06-10 |
| ZA200206952B (en) | 2003-12-01 |
| PL203222B1 (pl) | 2009-09-30 |
| ES2204834T3 (es) | 2004-05-01 |
| EP1259461A1 (en) | 2002-11-27 |
| DE60100708T2 (de) | 2004-07-08 |
| US6841144B2 (en) | 2005-01-11 |
| WO2001064581A1 (en) | 2001-09-07 |
| ATE248770T1 (de) | 2003-09-15 |
| MY128020A (en) | 2007-01-31 |
| CN1422236A (zh) | 2003-06-04 |
| RU2002124705A (ru) | 2004-03-10 |
| CN1280192C (zh) | 2006-10-18 |
| CA2399192A1 (en) | 2001-09-07 |
| KR20020092372A (ko) | 2002-12-11 |
| BR0108826A (pt) | 2002-12-10 |
| BR0108826B1 (pt) | 2011-01-25 |
| CA2399192C (en) | 2008-10-07 |
| PL360357A1 (pl) | 2004-09-06 |
| RU2256613C2 (ru) | 2005-07-20 |
| JP4778183B2 (ja) | 2011-09-21 |
| NO20023950L (no) | 2002-08-20 |
| MXPA02008413A (es) | 2002-12-13 |
| NO20023950D0 (no) | 2002-08-20 |
| AR027599A1 (es) | 2003-04-02 |
| EP1129991A1 (de) | 2001-09-05 |
| EP1259461B1 (en) | 2003-09-03 |
| KR100758142B1 (ko) | 2007-09-13 |
| AU3549501A (en) | 2001-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL205903B1 (pl) | Sposób wytwarzania zeolitu zawierającego tytan oraz dający się otrzymać tym sposobem zeolit | |
| Wu et al. | A novel titanosilicate with MWW structure: III. Highly efficient and selective production of glycidol through epoxidation of allyl alcohol with H2O2 | |
| US20010055562A1 (en) | Process for preparing crystalline microporous and mesoporous metal silicates, products obtainable by said process and their use | |
| CN103539149B (zh) | 一种钛硅分子筛的改性方法 | |
| US5474754A (en) | Preparation of an aluminosilicotitanate isomorphous with zeolite beta | |
| US5688484A (en) | Non-hydrothermal method of making a titanium-containing zeolite | |
| US6627175B2 (en) | Process for the manufacture of a crystalline solid | |
| CN112742470B (zh) | 核壳结构钛硅材料及其制备方法和大分子酮类氨肟化反应生产酮肟的方法 | |
| US6387349B1 (en) | Process for the microwave induced preparation of crystalline microporous titanium silicalite | |
| JPH07300312A (ja) | メソポアチタノシリケートおよびその合成方法 | |
| CN112744838A (zh) | 钛硅分子筛及其制备方法和大分子酮类氨肟化反应生产酮肟的方法 | |
| EP1261551B1 (en) | Method for the production of a titanium-containing zeolite | |
| EP0838431B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von titanhaltigen Molekularsieben | |
| JPH07267630A (ja) | チタン含有ゼオライトを得る方法 | |
| EP1386885A1 (en) | Process for preparing microporous crystalline titanium silicate | |
| WO1998035910A1 (en) | Metal molecular sieve catalysts | |
| Tuel | Crystallization of titanium silicalite-1 from gels containing hexanediamine and tetrapropylammonium bromide | |
| CN117923508A (zh) | 一种提高mfi结构钛硅分子筛的骨架钛含量的制备方法 | |
| CN101519214A (zh) | 一种具有介孔和微孔结构的钛硅材料的合成方法 |