PL243065B1 - Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie - Google Patents

Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie Download PDF

Info

Publication number
PL243065B1
PL243065B1 PL437458A PL43745821A PL243065B1 PL 243065 B1 PL243065 B1 PL 243065B1 PL 437458 A PL437458 A PL 437458A PL 43745821 A PL43745821 A PL 43745821A PL 243065 B1 PL243065 B1 PL 243065B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
catalyst
hours
pinene
carried out
deionized water
Prior art date
Application number
PL437458A
Other languages
English (en)
Other versions
PL437458A1 (pl
Inventor
Agnieszka Wróblewska
Jadwiga Tołpa
Piotr Miądlicki
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL437458A priority Critical patent/PL243065B1/pl
Publication of PL437458A1 publication Critical patent/PL437458A1/pl
Publication of PL243065B1 publication Critical patent/PL243065B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego MtS-1, polegający na modyfikacji sposobu otrzymywania katalizatora TS-1 obejmującego następujące czynności: wprowadzenie wody dejonizowanej, bromku heksadecylotrimetyloamoniowego, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-krzemianu tetraetylu do reaktora, mieszanie całości za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 40°C przez 5 godzin, a następnie dodanie wody dejonizowanej, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-tytanianu tetrabutylu oraz alkoholu izopropylowego i mieszanie całości w temperaturze 40°C przez 24 godziny, poddanie otrzymanego żelu krystalizacji w temperaturze 170°C, odfiltrowanie katalizatora, przemycie i suszenie, na końcu kalcynowanie go przez 6 godzin, charakteryzuje się tym, że bromek heksadecylotrimetyloamoniowy dodaje się do żelu krystalizacyjnego przy stosunku molowym bromku heksadecylotrimetyloamoniowego do wodorotlenku tetrapropyloaniowego wynoszącym 1:3. Proces krystalizacji prowadzi się przez 48 godzin, zaś po odfiltrowaniu katalizator przemywa się wodą dejonizowaną, suszy w temperaturze 100°C przez 24 godzin i poddaje kalcynacji w temperaturze 550°C. Proces prowadzi się bez etapu aktywacji polegającego na przemywaniu roztworem octanu amonu w podwyższonej temperaturze oraz ponownej kalcynacji. Zgłoszenie, ponadto, obejmuje też zastosowanie katalizatora do utleniania α-pinenu, które charakteryzuje się tym, że katalizator MTS-1 stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,025 – 1,5% wagowych, proces prowadzi się w temperaturze 110 - 140°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, a do reaktora szklanego wprowadza się w pierwszej kolejności α-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie. Sposób otrzymywania według wynalazku polega na modyfikacji znanego sposobu otrzymywania katalizatora TS-1.
W publikacji A. Thangaraja i współpracowników (Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titanium-silicalite zeolites, Appl. Catal. 57 (1990) L1-L3) opisana jest metoda syntezy katalizatora TS-1. Polega ona na tym, że do szklanego reaktora o pojemności 250 cm3 wprowadza się wodę dejonizowaną w ilości 12,587 g, a także 30,779 g o-krzemianu tetraetylu (TEOS) oraz 17,117 g alkoholu izopropylowego (IPA I), po czym całość dokładnie miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 50°C przez 15 min. Później do tak otrzymanej mieszaniny dodaje się 10,878 g wodorotlenku tetrapropyloamoniowego (TPAOH I) i całość miesza się w temperaturze 50°C przez 30 min. Następnie do otrzymanego żelu dodaje się 3,779 g alkoholu izopropylowego (IPA II) oraz 2,553 g o-tytanianu tetrabutylu (TBOT) i zawartość reaktora miesza się w temperaturze 50°C przez 1 godzinę. W ostatnim etapie otrzymywania żelu krystalizacyjnego dodaje się jeszcze do niego 30,137 g wody dejonizowanej i 43,595 g wodorotlenku tetrapropyloamoniowego (TPAOH II), po czym całość dokładnie miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 80°C przez 24 godziny. Krystalizację otrzymanego żelu krystalizacyjnego prowadzi się w autoklawie z wkładką teflonową w temperaturze 170°C i przez 168 godzin. Po krystalizacji i ochłodzeniu autoklawu, katalizator filtruje się, przemywa wodą dejonizowaną i suszy w temperaturze 100°C przez 24 godziny. Otrzymany materiał kalcynuje się w temperaturze 550°C przez 6 godzin. Kolejnym etapem w metodzie otrzymywania katalizatora jest jego aktywacja za pomocą przemywania roztworem octanu amonu w podwyższonej temperaturze oraz ponowna kalcynacja.
Z publikacji Zuo, Y., Zhang, T., Liu, M., Ji, Y., Song, C., & Guo, X. (2018). Mesoporous/Microporous Titanium Silicalite with Controllable Pore Diameter for Cyclohexene Epoxidation. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(2), 512-520 znana jest metoda otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego MTS-1 przy zastosowaniu bromku heksadecylotrimetyloamoniowego (CTAB) jako templatu. Jako źródło krzemu zastosowano o-krzemianu tetraetylu (TEOS), a jako źródło tytanu o-tytanianu tetrabutylu (TBOT). Metoda syntezy polegała na zmieszaniu najpierw w kolbie TEOS (17,7 ml), CTAB (0-5,83 g), TPAOH (25 wt %, 7,15 g) i wody (25,9 ml), a następnie przeprowadzeniu hydrolizy w temperaturze 40°C przez 5 h. Następnie do kolby dodano roztwór TBOT (0,68 ml), alkoholu izopropylowego (6,5 ml), TPAOH (25% wag. 5,84 g) i wody. Skład molowy żelu był następujący: n(SiO2) :n(TiO2):n(TPAOH):n(CTAB):n(H2O) = 1:0,025:0,2:(0-0,20):27. W trzecim etapie otrzymany żel został przeniesiony do autoklawu wyposażonego we wkładkę teflonową i poddany krystalizacji w warunkach statycznych w temperaturze 170°C przez 72 h. Osad oddzielono przez odwirowanie, przemywano etanolem, suszono w 80°C przez całą noc i kalcynowano w 540°C przez 6 h.
W publikacji Zhu, Y., Hua, Z., Zhou, X., Song, Y., Gong, Y., Zhou, J., ... & Shi, J. (2013). CTAB-templated mesoporous TS-1 zeolites as active catalysts in a desulfurization process: The decreased hydrophobicity is more favourable in thiophene oxidation. RSC Advances, 3(13), 4193-4198 opisano katalizatory MTS-1, które zostały otrzymane bezpośrednią, hydrotermalną metodą przy użyciu bromku heksadecylotrimetylo-amoniowego (CTAB) jako templatu i w obecności etanolu. Synteza MTS-1 tą metodą opiera się na opóźnionej hydrolizie alkoholanu tytanu w alkoholu izopropylowym w obniżonej temperaturze, aby uniknąć tworzenia TiO2. Następnie prowadzi się w podwyższonych temperaturach starzenie otrzymanego żelu.
W publikacji Gao, X., Zhou, Y., Feng, L., Tian, F., Liu, X., Xu, J., & Li, Y. (2019). Direct low-temperature hydrothermal synthesis of uniform Pd nanoparticles encapsulated mesoporous TS-1 and its excellent catalytic capability. Microporous and Mesoporous Materials, 283, 82-87 opisano syntezę Pd/MTS-1. Pd/MTS-1 został otrzymany z żelu o następującym składzie: SiO2: 0,2 TPAOH: 0,016 TO2: 0,065 CTAB: 0,88 IPA: 8,7 ETOH: 143H2O: 00042 [Pd(NH2CH2CH2NH2)2]Cl2. W metodzie tej 7,82 g TEOS zostało rozpuszczone w 17,5 g wody dejonizowanej, po czym całość była mieszana przez 30 min. Później dodano do tej mieszaniny 6,24 g roztworu TPAOH. Po mieszaniu w 40°C przez 2 h, do mieszaniny ochłodzonej do temperatury 5°C dodano 0,2 g TBOT rozpuszczonego w 2 g IPA, jednocześnie stosując intensywne mieszanie aż stanie się ona klarowna. W międzyczasie przygotowano roztwór [Pd(NH2CH2CH2NH2)2]Cl2 przez rozpuszczenie 0,032 g PdCl2 w 0,2 ml etylenodiaminy i 2 ml H2O. Otrzymana mieszanina była następnie dodawana kroplami do wcześniej przygotowanej mieszaniny. Następnie mieszaninę poddawano starzeniu w 90°C przez 24 h, a następnie zmieszano z roztworem CTAB (0.9 g CTAB rozpuszcza się w 75 g wody dejonizowanej) w temperaturze 80°C. Po mieszaniu przez 6 h, otrzymana biała mieszanina została przeniesiona do naczynia teflonowego, dodano do niej 15 ml etanolu i prowadzono krystalizację hydrotermalną w temperaturze 100°C przez 192 h. Po krystalizacji produkt odwirowano, przemywano wodą i etanolem, suszono przez całą noc w temperaturze 100°C, a potem kalcynowano w atmosferze powietrza w 550°C przez 8 .
W zgłoszeniu patentowym P435 576 opisano sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego, polegający na modyfikacji sposobu otrzymywania katalizatora TS-1. Sposób obejmował następujące czynności: wprowadzenie wody dejonizowanej, o-krzemianu tetraetylu oraz alkoholu izopropylowego do reaktora, mieszanie całości za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 50°C przez 15 min, a następnie dodanie wodorotlenku tetrapropyloamoniowego i mieszanie otrzymanego żelu w temperaturze 50°C przez 30 minut, dodanie alkoholu izopropylowego oraz o-tytanianu tetrabutylu do żelu i mieszanie go w temperaturze 50°C przez 1 godzinę, następnie dodanie wody dejonizowanej i wodorotlenku tetrapropyloamoniowego i dalsze mieszanie żelu za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 80°C przez 24 godziny, poddanie otrzymanego żelu krystalizacji, w temperaturze 170°C przez 168 godzin, odfiltrowanie katalizatora, przemycie wodą dejonizowaną i suszenie w temperaturze 100°C przez 24 godzin, na końcu kalcynowanie go w temperaturze 550°C przez 6 godzin. Istota tego wynalazku było to, że do mieszaniny wody dejonizowanej, o-krzemianu tetraetylu oraz alkoholu izopropylowego i wodorotlenku tetrapropyloamoniowego dodawano jeszcze bromek heksadecylotrimetyloamoniowy, przy czym stosunek molowy bromku heksadecylotrimetyloamoniowego do wodorotlenku tetrapropyloamoniowego wynosi 5:1. Proces prowadzono bez etapu aktywacji polegającego na przemywaniu katalizatora roztworem octanu amonu w podwyższonej temperaturze oraz bez ponownej kalcynacji. Jako produkt otrzymano katalizator tytanowo-silikatowy MTS-1, który zastosowano w procesie utleniania α-pinenu. Proces ten prowadzono przy zawartości katalizatora MTS-1 w mieszaninie reakcyjnej w zakresie 0,025-1,5% wag., w temperaturze 110-140°C i w czasie reakcji od 15 minut do 24 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano w pierwszej kolejności α-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadzano tlen przez bełkotkę.
W zgłoszeniu patentowym P. 424690 opisano sposób utleniania α-pinenu w obecności katalizatora, pod ciśnieniem atmosferycznym, w atmosferze powietrza, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę, w którym stosowano katalizator TS-1 (katalizator o takiej samej strukturze co ZSM-5, ale zawierający w swoim składzie tytan) o zawartości tytanu od 3,08 do 9,92% wag., w ilości od 0,25 do 10% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym proces prowadzono w temperaturze 60-40°C i w czasie od 0,25 do 72 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano w pierwszej kolejności α-pinen, a później katalizator. Głównym produktem reakcji był tlenek α-pinenu, oprócz niego w większych ilościach tworzyły się: werbenol, werbenon, karweol, myrtenol, myrtenal i aldehyd kamfoleinowy.
W zgłoszeniu patentowym P. 235283 opisano proces utlenienia α-pinenu w obecności katalizatora TS-1 za pomocą tlenu cząsteczkowego. W procesie tym głównym produktem reakcji przy dłuższych czasach reakcji był werbenol. Katalizatory TS-1 otrzymano metodą hydrotermalną opisaną przez A. Thangaraja i współpracowników (Direct catalytic hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide over titanium-silicalite zeolites, Appl. Catal. 57 (1990) L1-L3). Otrzymano 4 katalizatory TS-1 o następującej zawartości tytanu: TS-1 40:1 o zawartości tytanu 3,08% wag, TS-1 30:1 o zawartości tytanu 3,39% wag., TS-1 20:1 o zawartości tytanu 5,42% wag. i TS-1 10:1 o zawartości tytanu 9,92% wag. Przy czym najbardziej aktywny w procesie utleniania α-pinenu okazał się katalizator TS-1 20:1 o zawartości tytanu 5,42% wag. Utlenianie w obecności katalizatora TS-1 prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym i z intensywnością mieszania 500 obr/minutę. Katalizator TS-1 stosowano w ilości 1% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym proces prowadzono w atmosferze tlenu, który był podawany z butli z szybkością 20 ml/min. Proces utleniania przebiegał w temperaturze 80°C i w czasie od 3 do 24 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano najpierw α-pinen, a później katalizator.
W zgłoszeniu patentowym P. 430504 opisano sposób utleniania α-pinenu w obecności katalizatora TS-1 o zawartości tytanu 5,42% wag., pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę i za pomocą tlenu podawanego z butli przez bełkotkę szklaną bezpośrednio pod powierzchnie roztworu reakcyjnego. Katalizator TS-1 stosowano w ilości od 1,1% wag. do 5% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym tlen podawano z szybkością 40 ml/min. Proces prowadzono w temperaturze 75-100°C i w czasie reakcji od 6 do 48 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano w pierwszej kolejności α-pinen, a później katalizator, natomiast na końcu rozpoczynano podawanie tlenu z butli przez bełkotkę szklaną. W opisywanym sposobie utleniania α-pinenu przy dłuższych czasach reakcji (24 h i 48 h) możliwe było otrzymanie wysokich selektywności przemiany do werbenonu (38% mol i 43% mol), przy jednocześnie wysokiej konwersji α-pinenu (90% mol i 99% mol).
W zgłoszeniu patentowym P. 430505 opisano sposób utleniania α-pinenu w obecności katalizatora TS-1 o zawartości tytanu 5,42% wag., pod ciśnieniem atmosferycznym, z intensywnością mieszania 500 obr/minutę i za pomocą tlenu podawanego z butli przez bełkotkę szklaną bezpośrednio pod powierzchnie roztworu reakcyjnego. Katalizator TS-1 stosowano w ilości od 0,1% wag. do 0,99% wag. w mieszaninie reakcyjnej, przy czym tlen podawano z szybkością 40 ml/min. Proces prowadzono w temperaturze 75°C i w czasie od 1 do 6 godzin. Do reaktora szklanego wprowadzano w pierwszej kolejności α-pinen, a później katalizator, natomiast na końcu rozpoczynano podawanie tlenu z butli przez bełkotkę szklaną.
Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego MTS-1, według wynalazku, polegający na modyfikacji sposobu otrzymywania katalizatora TS-1 obejmującego następujące czynności: wprowadzenie wody dejonizowanej, bromku heksadecylotrimetyloamoniowego, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-krzemianu tetraetylu do reaktora, mieszanie całości za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 40°C przez 5 godzin, a następnie dodanie wody dejonizowanej, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-tytanianu tetrabutylu oraz alkoholu izopropylowego i mieszanie całości w temperaturze 40°C przez 24 godziny, poddanie otrzymanego żelu krystalizacji w temperaturze 170°C, odfiltrowanie katalizatora, przemycie i suszenie, na końcu kalcynowanie go przez 6 godzin, charakteryzuje się tym, że bromek heksadecylotrimetyloamoniowy dodaje się do żelu krystalizacyjnego przy stosunku molowym bromku heksadecylotrimetyloamoniowego do wodorotlenku tetrapropyloaniowego wynoszącym 1:3. Proces krystalizacji prowadzi się przez 48 godzin, zaś po odfiltrowaniu katalizator przemywa się wodą dejonizowaną, suszy w temperaturze 100°C przez 24 godzin i poddaje kalcynacji w temperaturze 550°C. Proces prowadzi się bez etapu aktywacji polegającego na przemywaniu roztworem octanu amonu w podwyższonej temperaturze oraz ponownej kalcynacji.
Zastosowanie katalizatora według zastrz. 1 do utleniania α-pinenu, charakteryzuje się tym, że katalizator MTS-1 stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,025-1,5% wagowych, proces prowadzi się w temperaturze 110-140°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, a do reaktora szklanego wprowadza się w pierwszej kolejności α-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę.
Zaletą sposobu według wynalazku jest wytworzenie mezoporowatej struktury w materiale TS-1 dzięki zastosowaniu bromku heksadecylotrimetyloamoniowego w mieszaninie z wodorotlenkiem tetrapropyloamoniowym jako tempalatów. Zwiększyło to jego aktywność w reakcjach z udziałem dużych cząsteczek organicznych i umożliwiło zrezygnowanie z etapu aktywacji otrzymanego katalizatora - okazał się wystarczająco wysoko aktywny bez aktywacji octanem amonu.
Zastosowanie katalizatora MTS-1 w porównaniu do katalizatora TS-1 stosowanego dotychczas pozwoliło w najkorzystniejszych warunkach znacząco skrócić czas prowadzenia syntez z 6 h do 2 h oraz zmniejszyć ilość stosowanego katalizatora z 1% wag. do 0,25% wag. Zastosowanie katalizatora MTS-1 w wymienionych wyżej najkorzystniejszych warunkach pozwoliło zwiększyć selektywność przemiany do tlenku α-pinenu z 29% mol (katalizator TS-1) do 31% mol (katalizator MTS-1). Podobnie wzrosła selektywność przemiany do verbenolu z 15 do 22% mol. Tlenek α-pinenu jest cennym surowcem dla przemysłu polimerowego, natomiast werbenon i werbenol oraz myrtenal i myrtenol są bardzo cennymi związkami dla przemysłu kosmetycznego, perfumeryjnego i dla medycyny. W porównaniu do katalizatora MTS-1 opisanego w zgłoszeniu patentowym P435 576, mimo znaczącego obniżenia zwartości Ti (z 6,156% wag. do 3,219% wag,) aktywności katalizatorów były bardzo zbliżone. Tytan stanowi centrum aktywne katalizatora, a nasze wyniki pokazują, że już zawartość Ti około 3% wag., jest wystarczająca do efektywnego przeprowadzenia procesu utleniania alfa-pinenu.
Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy otrzymywania katalizatora MTS-1, natomiast fig. 2 przedstawia widmo XRD katalizatora MTS-1.
Przykład 1
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody opisanej przez Y. Zuo i współpracowników (Zuo, Y., Zhang, T., Liu, M., Ji, Y., Song, C., & Guo, X. (2018). Mesoporous/Microporous Titanium Silicalite with Controllable Pore Diameter for Cyclohexene Epoxidation. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(2), 512-520).
Do szklanego reaktora o pojemności 250 cm3 wprowadzano wodę dejonizowaną w ilości 50,208 g, a także 4,383 g bromku heksadecylotrimetyloamoniowego (CTAB), 17,857 g wodorotlenku tetrapropyloamoniowego (TPAOH) oraz 33,000 g o-krzemianu tetraetylu (TEOS) po czym całość dokładnie mieszano za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 40°C przez 5 godzin, przy czym stosunek molowy bromku heksadecylotrimetyloamoniowego do wodorotlenku tetrapropyloamoniowego wynosi 1:3. Później do tak otrzymanej mieszaniny dodawano wodę dejonizowaną w ilości 23,026 g, 14,622 g wodorotlenku tetrapropyloamoniowego (TPAOH), 1,362 g o-tytanianu tetrabutylu (TBOT) oraz 10,297 g alkoholu izopropylowego (IPA) i całość mieszano w temperaturze 40°C przez 24 godziny. Krystalizację otrzymanego żelu krystalizacyjnego prowadzono w autoklawie z wkładką teflonową w temperaturze 170°C i przez 48 godzin. Po krystalizacji i ochłodzeniu autoklawu, katalizator filtrowano, przemywano wodą dejonizowaną i suszono w temperaturze 100°C przez 24 godziny. Na koniec otrzymany materiał kalcynowano w temperaturze 550°C przez 6 godzin.
Badania wykonane metodą XRF pokazały, że otrzymany katalizator MTS-1 zawierał: 0,343% Al, 42,407% Si, 0,044% Ca, 3,219% Ti, 0,011% V, 0% Cr, 0,017% Fe, 0,001% Zn, 0,024% Rh, 0,067% Ag.
Przykład 2
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania α-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 50 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,817 g α-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,051 g katalizatora MTS-1, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 110°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 26% mol, werbenol 16% mol, werbenon 23% mol, myrtenal 4% mol, myrtenol 3% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 9% mol.
Przykład 3
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania α-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 50 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,856 g α-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,050 g katalizatora MTS-1, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,5% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 140°C, w czasie 1 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 30% mol, werbenol 19% mol, werbenon 14% mol, myrtenal 3% mol, myrtenol 5% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 16% mol.
Przykład 4
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania α-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 50 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,826 g α-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,0023 g katalizatora MTS-1, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,025% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 130°C, w czasie 2 h, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Mieszaninę poreakcyjną oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 15% mol, werbenol 20% mol, werbenon 15% mol, myrtenal 3% mol, myrtenol 3% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 41% mol.
Przykład 5
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano go do utleniania α-pinenu.
Proces prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 50 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 9,834 g α-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,1525 g katalizatora MTS-1, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 1,5% wag.
Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. W badanych warunkach uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 18% mol, werbenol 20% mol, werbenon 13% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 3% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 34% mol.
Przykład 6
Katalizator MTS-1 został zsyntezowany jak w przykładzie pierwszym i zastosowano do utleniania α-pinenu.
Badania wpływu czasu w zakresie 15 minut do 24 h prowadzono w reaktorze szklanym o pojemności 50 cm3, który był zaopatrzony w chłodnicę zwrotną, mieszadło magnetyczne z funkcją grzejną oraz sterownik temperatury (±1°C), a także bełkotkę szklaną do podawania tlenu. Do reaktora wprowadzano 24,529 g α-pinenu (98% Aldrich) oraz 0,063 g katalizatora MTS-1, którego zawartość w mieszaninie reakcyjnej wynosiła 0,25% wag. Reakcję prowadzono w temperaturze 130°C, przy przepływie tlenu 40 ml/min. i przy szybkości mieszania 500 obr./min. Pobieraną próbkę mieszaniny poreakcyjnej oddzielano od katalizatora na wirówce laboratoryjnej. Następnie, w celu przygotowania próbki do analizy ilościowej, mieszaninę poreakcyjną w ilości około 0,250 g rozcieńczano w 0,750 g acetonu. Analizę jakościową i ilościową mieszanin poreakcyjnych wykonywano metodą chromatografii gazowej (GC) aparatem FOCUS firmy Thermo z kolumną RTX-1701, wyposażonym w detektor płomieniowo-jonizacyjny. Warunki prowadzenia analiz były następujące: izotermicznie w temp. 50°C przez 2 minuty, wzrost temperatury z szybkością 6°C/min do 120°C, izotermicznie w temp. 120°C przez 4 minuty, następnie wzrost temperatury z szybkością 15°C/min do 240°C, temperatura dozownika 200°C, a przepływ gazu nośnego 1,2 ml/min. Analiza ilościowa prowadzona była z wykorzystaniem metody normalizacji wewnętrznej. Dla każdej z przeprowadzonych syntez sporządzono bilans masowy, uwzględniający takie funkcje procesu jak: konwersja α-pinenu oraz selektywności odpowiednich produktów. Dla czasu reakcji 15 minut uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 21% mol, werbenol 13% mol, werbenon 16% mol, myrtenal 3% mol, myrtenol 3% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 2% mol.
Dla czasu reakcji 2 h (najkorzystniejszy czas) uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 30% mol, werbenol 19% mol, werbenon 10% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 5% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 19% mol.
Dla czasu reakcji 24 h uzyskano następujące wartości selektywności głównych produktów: tlenek α-pinenu 0% mol, werbenol 3% mol, werbenon 22% mol, myrtenal 2% mol, myrtenol 6% mol, a konwersja α-pinenu wyniosła 55% mol.

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego MtS-1, polegający na modyfikacji sposobu otrzymywania katalizatora TS-1 obejmującego następujące czynności: wprowadzenie wody dejonizowanej, bromku heksadecylotrimetyloamoniowego, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-krzemianu tetraetylu do reaktora, mieszanie całości za pomocą mieszadła mechanicznego w temperaturze 40°C przez 5 godzin, a następnie dodanie wody dejonizowanej, wodorotlenku tetrapropyloamoniowego, o-tytanianu tetrabutylu oraz alkoholu izopropylowego i mieszanie całości w temperaturze 40°C przez 24 godziny, poddanie otrzymanego żelu krystalizacji w temperaturze 170°C, odfiltrowanie katalizatora, przemycie i suszenie, na końcu kalcynowanie go przez 6 godzin, znamienny tym, że bromek heksadecylotrimetyloamoniowy dodaje się do żelu krystalizacyjnego przy stosunku molowym bromku heksadecylotrimetyloamoniowego do wodorotlenku tetrapropyloaniowego wynoszącym 1:3, proces krystalizacji prowadzi się przez 48 godzin, zaś po odfiltrowaniu katalizator przemywa się wodą dejonizowaną, suszy w temperaturze 100°C przez 24 godzin i poddaje kalcynacji w temperaturze 550°C, przy czym proces prowadzi się bez etapu aktywacji polegającego na przemywaniu roztworem octanu amonu w podwyższonej temperaturze oraz ponownej kalcynacji.
2. Zastosowanie katalizatora według zastrz. 1 do utleniania α-pinenu, znamienne tym, że katalizator MTS-1 stosuje się w mieszaninie reakcyjnej w ilości 0,025-1,5% wagowych, proces prowadzi się w temperaturze 110-140°C, w czasie od 15 minut do 24 godzin, a do reaktora szklanego wprowadza się w pierwszej kolejności α-pinen, później katalizator, na samym końcu doprowadza się tlen przez bełkotkę.
PL437458A 2021-03-30 2021-03-30 Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie PL243065B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437458A PL243065B1 (pl) 2021-03-30 2021-03-30 Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437458A PL243065B1 (pl) 2021-03-30 2021-03-30 Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL437458A1 PL437458A1 (pl) 2022-10-03
PL243065B1 true PL243065B1 (pl) 2023-06-12

Family

ID=83724364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL437458A PL243065B1 (pl) 2021-03-30 2021-03-30 Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243065B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL437458A1 (pl) 2022-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5859265A (en) Oxidation catalyst, its preparation and oxidation using the oxidation catalyst
Bai et al. Intermediate-crystallization promoted catalytic activity of titanosilicate zeolites
US6106797A (en) Gauze catalyst based on titanium or vanadium zeolites and inert gauze fabrics for accelerating oxidation reactions
KR100339284B1 (ko) 결정성티탄함유분자체촉매,그제조방법및그분자를이용한올레핀에폭시화방법
TWI628146B (zh) Preparation method and application of titanium-containing cerium oxide material with high thermal stability
Wu et al. A novel titanosilicate with MWW structure: III. Highly efficient and selective production of glycidol through epoxidation of allyl alcohol with H2O2
CA2327765A1 (en) Production of a shaped body
RU2140819C1 (ru) Титансодержащий цеолит, способ его получения (варианты), способ эпоксидирования олефинов и дичетвертичное аммониевое соединение для получения титансодержащего цеолита
Eimer et al. Mesoporous titanosilicates synthesized from TS-1 precursors with enhanced catalytic activity in the α-pinene selective oxidation
KR20030043979A (ko) 결정성 mww형 티타노실리케이트, 그 제조 방법 및 에폭사이드의 제조를 위한 그의 용도
CA2621400A1 (en) Preparation of titanosilicate zeolite ts-1
US6476275B2 (en) Process for the catalytic selective oxidation of a hydrocarbon compound in presence of mesoporous zeolite
WO1994002245A1 (en) Catalysts and their use in oxidation of satured hydrocarbons
JP2013518796A (ja) チタン−mwwゼオライトの製造方法
RO113812B1 (ro) Catalizatori pentru oxidare, procedeu de obtinere si de utilizare a acestora
US20090234145A1 (en) Method and catalysts for the epoxidation of olefinic compounds in the presence of oxygen
Zhang et al. High efficient synthesis of methyl ethyl ketone oxime from ammoximation of methyl ethyl ketone over TS-1 in a ceramic membrane reactor
KR20020048431A (ko) 산화물 및 그의 제조법
WO1997024286A1 (en) Synthetic crystalline material comprising oxides of silicon and titanium
US5744619A (en) Titanovanadosilicalites as epoxidation catalysts for olefins
PL243065B1 (pl) Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie
MXPA02008412A (es) Metodo para la produccion de zeolita que contiene titanio.
JP7745771B2 (ja) チタンシリコン分子篩、ナノゴールド担持チタンシリコン分子篩触媒、並びに、その製造方法及び使用
PL243584B1 (pl) Sposób otrzymywania katalizatora tytanowo-silikatowego i jego zastosowanie
RU2424978C2 (ru) Содержащая смешанный оксид кремния и титана дисперсия для получения титаносодержащих цеолитов