WO1991004226A1 - Synthese de zeolithes aluminosilicate a structure faujasite - Google Patents

Synthese de zeolithes aluminosilicate a structure faujasite Download PDF

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WO1991004226A1
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zeolite
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crystallization
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François Delprato
Jean-Louis Guth
Frédérique Hoffner
Catherine Zivkov
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Societe National Elf Aquitaine
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Societe National Elf Aquitaine
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    • 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
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • 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
    • C01B39/20—Faujasite type, e.g. type X or Y
    • C01B39/205—Faujasite type, e.g. type X or Y using at least one organic template directing agent; Hexagonal faujasite; Intergrowth products of cubic and hexagonal faujasite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S423/00—Chemistry of inorganic compounds
    • Y10S423/21—Faujasite, e.g. X, Y, CZS-3, ECR-4, Z-14HS, VHP-R

Definitions

  • the invention relates to a process for the synthesis of aluminosilicate framework zeolites belonging to the structural family of faujasite. It also relates to the products obtained and their application in adsorption and catalysis.
  • Zeolites are crystallized tectosilicates.
  • the structures are made up of assemblies of TO tetrahedra. forming a three-dimensional framework by pooling the oxygen atoms.
  • T represents tetravalent silicon as well as trivalent aluminum.
  • the aforementioned three-dimensional framework has cavities and channels which have molecular dimensions and accommodate the cations compensating for the charge deficit linked to the presence of trivalent aluminum in the TO tetrahedra. , said cations being generally exchangeable.
  • the composition of the zeolites can be represented by the empirical formula (M, 0, ⁇ 2 ° 3 'x 2 ⁇ Z0 ⁇ I ⁇ dehydrated and calcined state.
  • Z and Y denote respectively tetravalent and trivalent elements of the tetrahedrons TO.
  • M represents an electropositive element of valence n such as an alkali or alkaline earth metal and constitutes the compensation cation and x is a number which can vary from 2 to theoretically infinity in which case the zeolite is silica.
  • Each type of zeolite has a distinct microporous structure. Variation in the dimensions and shapes of micropores from one type to another, causes changes in the adsorbent properties. molecules with certain dimensions and shapes are capable of entering the pores of a particular zeolite. Because of these remarkable characteristics, zeolites are particularly suitable for the purification or separation of gaseous or liquid mixtures such as, for example, the separation of hydrocarbons by selective adsorption.
  • the chemical composition with in particular the nature of the elements present in the TO tetrahedra. and the nature of the exchangeable compensating cations, is also an important factor involved in sélecti ⁇ ness of 1 adsorption and especially in the catalytic properties of these products. They are used as catalysts or catalyst supports in the cracking, reforming and modification of hydrocarbons as well as in the development of numerous molecules.
  • zeolites exist in nature, they are aluminosilicates whose availability and properties do not always meet the requirements of industrial applications. As a result, the search for products with new properties has led to the synthesis of a large variety of zeolites among which may be mentioned zeolite A (US-A-2882243), zeolite X (US-A- 2882244), zeolite Y (US-A-3130007).
  • the zeolites of the structural family of faujasite are characterized by a three-dimensional char ⁇ slope structure which can be described from the assembly of modules called cube-octahedra.
  • Each of these modules consists of 24 tetrahedra containing the elements Si and Al in our case and bridged by oxygen according to the principle described above.
  • the tetrahedra are linked so as to form eight cycles with six tetrahedra and six cycles with four tetrahedra.
  • Each cube-octahedron is connected in tetrahedral coordination, through four cycles with six tetrahedra, to four neighboring cube-octahedra.
  • faujasite is a zeolite with an aluminosilicate frame, the structure of which corresponds to the stacking of three distinct structural planes, ABC corresponding to a structure of cubic symmetry.
  • the general process for the synthesis of aluminosilicate framework zeolites belonging to the struc ⁇ tural family of faujasite consists of hydrothermal crystallization of sodium aluminosilicate gels of particular compositions and containing a structuring agent consisting of a metal cation.
  • such a process consists first of all in producing a reaction mixture having a pH greater than 10 and containing water, a source of tetravalent silicon, a source of trivalent aluminum, a source of hydroxide ions in the form of a strong base, a source of metal cations M, n being the valence of M, so as to obtain an aluminosilicate gel having the desired composition to allow its crystallization into a compound of the structural family of faujasite, then to maintain the gel obtained, directly or after prior drying, at a temperature at most equal to 150 ° C. and under a pressure at least equal to the autogenous pressure of the mixture constituted by said gel for a sufficient time to effect the crystallization of this gel .
  • the invention therefore relates to a process for the preparation of aluminosilicate framework zeolites belonging to the structural family of faujasite and having an Si / Ai ratio greater than 1 and possibly exceeding 3, said method being of the type in which all of the d first a reaction mixture having a pH greater than 10 and containing water, a source of tetravalent silicon, a source of trivalent aluminum, a source of hydroxide ions in the form of a strong base and a structuring agent ST so as to obtain an aluminosilicate gel, having the desired composition to allow its crystallization into a compound of the structural family of faujasite, then the gel obtained is maintained, optionally after prior drying, at a temperature at most equal to 150 ° C.
  • the structuring agent ST consists of at least one compound chosen from alkylene polyoxides corresponding to the formula
  • R and R ′ identical or different, each represent a hydrogen atom or a C 1 to C alkyl radical
  • X denotes a hydrogen atom or a radical -OH
  • m is equal to 2 or 3 and can be different from one motif to another and n is a number ranging from 1 to 12.
  • the quantity of structuring agent ST present in the reaction mixture intended to form the gel is such that the molar ratio ST: Al ranges from 0.1 to 4, said ratio preferably ranging from 0.1 to 2.
  • the ingredients constituting the reaction mixture giving rise to the aluminosilicate gel are used so that said gel has, in terms of molar ratios, the following composition:
  • structuring agents corresponding to the formula given above are such as ethylene glycol methyl ether of formula CH_0CH 2 CH 2 0H, ethylene glycol dimethyl ether of formula CH 3 0CH 2 CH 2 0CH 3 , ethylene glycol of formula HOCH-CH- OH, propylene glycol of formula H0CH 2 CH 2 CH 2 0H, methyl ethers of polyethylene glycols of formula CH., - 0 -CH 2 CH 2 0H —- H and polyethylene glycols of formula OH —- CH 2 CH 2 0— - ; H with n 'ranging from 2 to 9 and in particular tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, hexaethylene glycol ,, heptaethylene glycol, octaethylene
  • silicas in the form of hydrogels, d 1 aerogels or colloidal suspensions, hydrosoluble silicates such as alkaline silicates such as sodium silicate, hydrolysable silicic esters such as tetraalkyl orthosilicates of formula Si (OR). in which R denotes a C 1 -C 6 alkyl such as methyl and ethyl.
  • the silicon source is used in the form of a true aqueous solution, in the case of water-soluble silicates, or else of an aqueous suspension which can be colloidal, in the case of finely divided silicas.
  • Suitable as sources of trivalent aluminum Al aluminum salts such as sulphate, nitrate, chloride, fluoride, acetate, aluminum oxides and hydroxyoxides, aluminates and in particular alkaline aluminatas such as aluminate, sodium, aluminum esters such as the aluminum trialkoxides of formula Al (OR), in which R denotes a C 1 to C alkyl radical such as methyl, ethyl or propyl.
  • the source of hydroxide ions is chosen from strong mineral bases, in particular hydroxides of alkali metals of group IA of the Periodic Classification of the Elements and hydroxides of alkaline earth metals Ca, Sr and Ba, and strong organic bases, in particular quaternary ammonium hydroxides, the preference going to mineral bases in particular to sodium hydroxide NaOH.
  • the reaction mixture intended to form the luminosilicate gel may also contain cations M of at least one metal M, of valence n, other than the metals whose hydroxides are strong bases in overall quantity such as the molar ratio M: A1 either at more equal to 0.4 and preferably at most equal to 0.3.
  • Said cations M are introduced into said reaction mixture in the form of salts such as sulfates, nitrates, chlorides or acetates or alternatively in the form of oxides.
  • the mixing of the ingredients constituting the reaction mixture intended to form the alumino-silicate gel can be carried out in any order.
  • said mixing is carried out by first preparing, at room temperature, a basic aqueous solution containing a strong base, the structuring agent ST and the cations M if they are used, then incorporating into this solution an aqueous solution of the source of trivalent aluminum and an aqueous solution or a suspension, colloidal or not, of the source of tetravalent silicon.
  • the pH of the reaction mixture is preferably close to 13.5.
  • the germs can be produced by grinding a zeolite of the faujasite type, that is to say of the same nature as the crystalline phase to be produced.
  • a zeolite of the faujasite type that is to say of the same nature as the crystalline phase to be produced.
  • it is advantageous to subject the aluminosilicate gel 1, formed from the reaction mixture in a maturing, in a closed chamber at a tempéra ⁇ ture lower than the crystallization temperature for a duration can range from approximately 6 hours to approximately 6 days. Said ripening can be carried out statically or with stirring.
  • the crystallization of the aluminosilicate gel, with or without a germ is carried out by heating the reaction mixture to a temperature at most equal to 150 ° C and preferably ranging from 90 ° C to 120 ° C and under a pressure corresponding to at least at the autogenous pressure of the reaction mixture forming the gel.
  • the duration of the heating required for crystallization depends on the composition of the gel and on the crystallization temperature. station. It is generally between 2 hours and 30 days.
  • the crystals obtained are separated from the crystallization medium by filtration, then washed with water distilled or deionized until the washing water is not very basic, that is to say the pH is less than 9.
  • the washed crystals are then dried in an oven at a temperature between 50 ° C and 100 ° C and preferably around 70 ° C.
  • the zeolite is obtained from the crystals of the precursor by subjecting said crystals to calcination at a temperature above 300 ° C and preferably between 400 ° C and 700 ° C for a time sufficient to remove the structuring agent and the water for hydration of the cations contained in the precursor.
  • the zeolites prepared by the process according to the invention have Si / Ai ratios greater than 1 and possibly exceeding 3 and have a structure of cubic symmetry of the type of that of faujasite.
  • the characterization of the products according to the invention namely the precursors resulting from crystallization and the zeolites proper resulting from the calcination of the precursors, can be done using the following techniques: Electron microscopy: With an electron microscope, the cubic structure products come in forms compatible with cubic symmetry (eg regular octahedra). X-ray diffraction diagram:
  • This diffraction diagram is obtained by means of a diffractometer using the conventional method of powders with Ko (copper) radiation.
  • the estimate of the measurement error ⁇ (d,,,) on d , is calculated, as a function of the absolute error f ⁇ (2 ⁇ ) assigned to the measurement of 2 ⁇ , by the BRAGG relation. In the presence of an internal standard, this error is minimized and commonly taken to be ⁇ 0.05 °.
  • the relative intensity I / Io assigned to each d,. is estimated from the height of the corresponding diffraction peak. We use a symbol scale to characterize this relative intensity as follows:
  • thermograms produced on the product samples make it possible to quantify the number of molecules of structuring agent and the number of water molecules which are contained in a mesh of the structure.
  • the zeolites ' according to the invention of the faujasite type have a cubic structure having a value of the parameter a of the cubic mesh between 2.4 and 2.5 nm, these cubic zeolites can be given the following formula reduced to a mesh (assembly of 192 tetrahedra) q + n + x-
  • Table I represents the X-ray diffraction diagram characteristic of cubic zeolites of the faujasite type after calcination of the products at 500 ° C. for 4 hours.
  • the zeolite precursors which are produced during the crystallization step of the process according to the invention and the calcination of which leads to the zeolites whose formulas have been defined above, are crystalline aluminosilicates having an Si: Al ratio greater than 1 and may exceed 3, which have the cubic structure of the faujasite corresponding to an X-ray diffraction diagram comparable to that given in Table II and which have cavities trapping molecules of structuring ST, which are chosen from polyalkylene oxides whose formula has been defined previously.
  • the zeolites obtained by the process according to the invention can be used in the same types of application as zeolites of similar structure and of comparable or lower Si: Al ratio prepared by neighboring or different methods.
  • the zeolites obtained according to the invention are suitable as an adsorbent for carrying out the selective adsorption of molecules whose dimensions are less than 0.8 nm or, after having been subjected to exchange reactions with various cations, such as catalysts or components of catalysts which can be used in catalytic conversion reactions of organic compounds and in particular of hydrocarbon compounds.
  • various cations such as catalysts or components of catalysts which can be used in catalytic conversion reactions of organic compounds and in particular of hydrocarbon compounds.
  • the protonated form of the zeolite is obtained.
  • This form as well as those resulting from an exchange treatment with rare earth cations such as lanthanum are suitable as acid catalysts for the hydrocracking of petroleum charges.
  • the zeolites can also be subjected to exchange treatments with cations of metals from groups II to VIII of the Periodic Table to form suitable products as catalysts for the conversion of hydrocarbons.
  • the zeolites modified by exchange with cations giving them catalytic properties can be used alone or in the form of composite products resulting from the mixture of these modified zeolites with other catalytically active products and / or with an amorphous matrix such as a silica gel or a mixed gel of silica and another oxide such as magnesia, alumina, titanium oxide, zirconium oxide, said matrix serving to confer, inter alia, better thermal stability to the catalyst.
  • Composite catalysts combining one or more catalytically active zeolites with a matrix based on silica gel or mixed silica gel and another oxide are particularly suitable for operations in a moving bed or in a fluidized bed because they can be easily shaped, for example by drying by spraying an aqueous suspension of the ingredients making them up, into grains having the dimensions required for these operations.
  • An aluminosilicate gel was firstly prepared by operating as follows in a container of suitable capacity, the content of said container being kept under stirring throughout the duration of the operation. 9 parts of water, 0.58 part of sodium hydroxide NaOH were introduced into the container and, after dissolution of the soda, 1.92 part of structuring agent consisting of the methyl ether of a polyoxyethylene glycol of average molecular weight Mn number equal to 350. After complete dissolution, then added to the contents of the container 1 part of sodium aluminate containing 56% Al-.0, and 37% Na-, 0 and slightly heated the reaction mixture to dissolve completely aluminate.
  • POE denotes the structuring agent used.
  • the gel obtained was subjected to ripening at room temperature for 48 hours in a closed container.
  • the dried gel was then placed in an autoclave and kept at 110 ° C. in the latter for 20 days to form a crystallized product.
  • the crystals obtained were separated from the reaction medium by filtration, then washed with distilled water until low basicity (pH less than 9) from the washing waters and finally dried at approximately 60 ° C. in an oven.
  • the dried crystals were then calcined at
  • the crystallized product Before calcination, the crystallized product presents an X-ray diffraction diagram comparable to that given in Table II, said product also having an Si: Al ratio equal to 3.8 and containing in its micropores molecules of water and molecules of structuring agent.
  • the species occluded in the micropores of the zeolite (water and structuring agent) represent 24.7% of the zeolitic precursor.
  • the zeolite formed by calcination of the product crystallized above has an X-ray diffraction diagram comparable to that given in Table I.
  • Example 1 The operation was carried out as indicated in Example 1 with, however, the following variations in the operating conditions preparation of the gel 0.49 part of soda and 3.84 parts of structural agent (same product as in Example 1) m 24 hour retting at 25 ° C. crystallization for 20 days at 110 ° C.
  • Said product has an Si: Al ratio equal to 4.1 and contains in its micropores molecules of water and molecules of the structuring agent used.
  • the species occluded in the micropores of the zeolite before calcination represent 25.4% of the zeolitic precursor.
  • the zeolite formed by calcination of the crystallized precursor product presents an X-ray diffrac ⁇ tion diagram comparable to that given in the table.
  • preparation of the gel 1.1 part of structuring agent consisting of the monomethyl ether of a polyethylene glycol of molecular mass Mn equal to 200. 24 hours curing at 20 ° C. crystallization 12 days at 100 ° C. Before curing, the aluminosilicate gel had the following molar composition relative to 1 mole of Al-O-, 2 3:
  • P0E 2 designates the structuring agent used.
  • the crystallized product Before calcination, the crystallized product presents a comparable X-ray diffraction diagram map to that given in Table II.
  • This product also has an Si: Al ratio of 3.6 and contains water molecules and molecules of the structuring agent used in its micropores.
  • the species occluded in the micropores of the zeolite represent 25.7% of the zeolite precursor.
  • the zeolites formed by calcination of the above precursor product presents an X-ray diffraction diagram comparable to that of Table I.
  • gel preparation 3.3 parts of structuring agent consisting of the monomethyl ether of a polyethylene glycol of molecular mass equal to 300 and
  • the aluminosilicate gel had the following molar composition relative to 1 mole of Al 2 0 3 :
  • the crystallized product Before calcination, the crystallized product presents an X-ray diffraction diagram comparable to that in Table II. Said product also has an Si: l ratio equal to 3.8 and contains water molecules and molecules of the structuring agent used in its micropores. Species occluded in the micropores of the zeolite (H_0 and structuring agent represent 24.5% of the zeolitic precursor.
  • the zeolite formed by calcination of the above precursor product presents an X-ray diffraction diagram comparable to that of Table I.

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Abstract

On prépare un gel d'aluminosilicate renfermant un agent structurant ST et ayant une composition appropriée pour cristalliser en une zéolithe de la famille structurale de la faujasite, puis l'on soumet ledit gel à une cristallistion pour former un précurseur de la zéolithe consistant en ladite zéolithe renfermant l'agent structurant ST dans ses cavités et canaux et l'on produit la zéolithe par calcination dudit précurseur. L'agent structurant ST consiste en au moins un composé choisi parmi les polyoxydes d'alcoylène de formule (I) dans laquelle R et R', identiques ou différents, représentent chacun H ou un radical alcoyle en C1 à C4, X désigne H ou OH, m est égal à 2 ou 3 et peut être différent d'un motif à l'autre et n est un nombre allant de 1 à 12. Les zéolithes obtenues présentent un rapport Si:Al supérieur à 1 et pouvant dépasser 3 et possèdent une symétrie cubique. Ces zéolityes sont utilisables, directement ou après échange de cations, comme adsorbants ou comme composants de catalyseurs.

Description

Synthèse de zéalites alumiosilacate à structure faujasite
L'invention a trait à un procédé de synthèse de zéolithes à charpente aluminosilicate appartenant à la famille structurale de la faujasite. Elle concerne encore les produits obtenus et leur application en adsorption et catalyse.
Les zéolithes sont des tectosilicates cristal¬ lisés. Les structures sont constituées par des assemblages de tétraèdres TO. formant une charpente tridimensionnelle par la mise en commun des atomes d'oxygène. Dans les zéolithes du type aluminosilicate qui sont les plus communes, T représente le silicium tétravalent ainsi que l'aluminium trivalent. La charpente tridimensionnelle précitée présente des cavités et canaux qui possèdent des dimensions moléculaires et accueillent les cations compensant le déficit de charge lié à la présence de l'aluminium trivalent dans les tétraèdres TO. , lesdits cations étant généralement échangeables. D'une manière générale, la composition des zéolithes peut être représentée par la formule brute (M-, 0, ï2°3' x Z02^ ~ I'^tat déshydraté et calciné. Dans cette formule Z et Y désignent respectivement les éléments tétravalents et trivalents des tétraèdres TO. , M repré- sente un élément électropositif de valence n tel qu'un métal alcalin ou alcalinoterreux et constitue le cation de compensation et x est un nombre pouvant varier de 2 à théoriquement l'infini auquel cas la zéolithe est une silice. Chaque type de zéolithe possède une structure microporeuse distincte. La variation des dimensions et formes des micropores d'un type à l'autre, entraîne des changements dans les propriétés adsorbantes. Seules les molécules ayant certaines dimensions et formes sont capables d'entrer dans les pores d'une zéolithe particu¬ lière. En raison de ces caractéristiques remarquables les zéolithes conviennent tout particulièrement pour la purification ou la séparation de mélanges gazeux ou liquides comme, par exemple, la séparation d'hydrocarbures par adsorption sélective.
La composition chimique, avec en particulier la nature des éléments présents dans les tétraèdres TO. et la nature des cations de compensation échangeables, est également un facteur important intervenant dans la sélecti¬ vité de l1adsorption et surtout dans les propriétés catalytiques de ces produits. Ils sont utilisés comme catalyseurs ou supports de catalyseurs dans le craquage, le reformage et la modification d'hydrocarbures ainsi que dans l'élaboration de nombreuses molécules.
De nombreuses zéolithes existent dans la nature, ce sont des aluminosilicates dont les disponibilités et les propriétés ne répondent pas toujours aux exigences des applications industrielles. De ce fait, la recherche de produits ayant des propriétés nouvelles a conduit à la synthèse d'une grande variétés de zéolithes parmi les¬ quelles on peut signaler la zéolithe A (US-A-2882243) , la zéolithe X (US-A-2882244) , la zéolithe Y (US-A-3130007) . Les zéolithes de la famille structurale de la faujasite sont caractérisées par une structure de char¬ pente tridimensionnelle qui peut être décrite à partir de l'assemblage de modules appelés cube-octaèdres. Chacun de ces modules est constitué de 24 tétraèdres contenant les éléments Si et Al dans notre cas et pontés par l'oxygène selon le principe décrit plus haut. Dans le cube-octaèdre, les tétraèdres sont liés de manière à former huit cycles à six tétraèdres et six cycles à quatre tétraèdres.
Chaque cube-octaèdre est relié en coordinance tétraédrique, à travers quatre cycles à six tétraèdres, à quatre cube-octaèdres voisins.
Il est commode, pour montrer les relations qui unissent les différents membres de la famille structurale, de considérer des plans structuraux dans lesquels les cube-octaèdres sont disposés aux sommets d'un réseau plan d'hexagones. Chaque cube-octaèdre est aussi relié à trois voisins dans le plan structural. La quatrième direction de liaison est dirigée alternativement de part et d'autre du plan structural et permet de relier les cube-octaèdres entre plans struc¬ turaux voisins et parallèles.
Tous les solides appartenant à la famille structurale de la faujasite possèdent des canaux intercon¬ nectés d'environ 0,8nm de diamètre. Ainsi la faujasite est une zéolithe à charpente aluminosilicate dont la structure correspond à l'empilement de trois plans structuraux distincts, ABC correspondant à une structure de symétrie cubique.
On peut obtenir, par synthèse à partir d'un gel aluminosilicate des composés de la même structure que la fa jasite.
Le procédé général de synthèse des zéolithes à charpente aluminosilicate appartenant à la famille struc¬ turale de la faujasite consiste en une cristallisation hydrothermale de gels aluminosilicates sodiques de compo¬ sitions particulières et renfermant un agent structurant consistant en un cation métallique. Plus précisément un tel procédé consiste à réaliser tout d'abord un mélange réactionnel ayant un pH supérieur à 10 et renfermant de l'eau, une source de silicium tétravalent, une source d'aluminium trivalent, une source d'ions hydroxydes sous la forme d'une base forte, une source de cations métalliques M , n étant la valence de M, de manière à obtenir un gel aluminosilicate ayant la composition voulue pour permettre sa cristallisation en un composé de la famille structurale de la faujasite, puis à maintenir le gel obtenu, directement ou après m rissement préalable, à une température au plus égale à 150°C et sous une pression au moins égale à la pression autogène du mélange constitué par ledit gel pendant une durée suffi¬ sante pour effectuer la cristallisation de ce gel. Comme indiqué plus haut, un tel procédé ne permet pas de synthétiser des zéolithes à charpente aluminosilicate ayant la structure de symétrie cubique de la faujasite et un rappport Si/Ai supérieur à 3. On a maintenant trouvé que certaines molécules organiques, appartenant à la famille des polyoxydes d'alcoylène ont la propriété d'orienter la cristallisation des gels aluminosilicates vers des zéolithes de la famille structurale de la faujasite caractérisées par des rapports Si/Ai pouvant être supérieurs à 3. Ces molécules apportent un effet stabilisant important, qui permet de diminuer la concentration des ions hydroxydes dans le milieu de synthèse, ce qui a pour effet l'obtention d'un rapport Si/Ai plus élevé et une amélioration substantielle du rendement.
L'invention a donc pour objet un procédé de préparation de zéolithes à charpente aluminosilicate appartenant à la famille structurale de la faujasite et présentant un rapport Si/Ai supérieur à 1 et pouvant dépasser 3 , ledit procédé étant du type dans lequel on réalise tout d'abord un mélange réactionnel ayant un pH supérieur à 10 et renfermant de l'eau, une source de silicium tétravalent, une source d'aluminium trivalent, une source d'ions hydroxydes sous la forme d'une base forte et un agent structurant ST de manière à obtenir un gel aluminosilicate, ayant la composition voulue pour permettre sa cristallisation en un composé de la famille structurale de la faujasite, puis on maintient le gel obtenu, éventuellement après m rissement préalable, à une température au plus égale à 150°C et sous une pression au moins égale à la pression autogène du mélange constitué par ledit gel pendant une durée suffisante pour effectuer la cristallisation de ce gel en un précurseur de la zéolithe consistant en la zéolithe emprisonnant l'agent structurant ST dans ses cavités et l'on soumet ledit précurseur à une calcination pour détruire l'agent struc¬ turant et produire la zéolithe, et il se caractérise en ce que l'agent structurant ST consiste en au moins un composé choisi parmi les polyoxydes d'alcoylène répondant à la formule
R - 0+CmH2,,m-1,X-0- -R'
dans laquelle R et R' , identiques ou différents, repré¬ sentent chacun un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle en C. à C,, X désigne un atome d'hydrogène ou un radical -OH, m est égal à 2 ou 3 et peut être différent d'un motif à l'autre et n est un nombre allant de 1 à 12.
Avantageusement la quantité d'agent structurant ST présente dans le mélange réactionnel destiné à former le gel est telle que le rapport molaire ST : Al aille de 0,1 à 4, ledit rapport allant de préférence de 0,1 à 2. En particulier, les ingrédients constituant le mélange réactionnel donnant naissance au gel aluminosi¬ licate sont utilisés de telle sorte que ledit gel ait, en termes de rapports molaires, la composition suivante :
Intervalles Intervalles avantageux préférés
Si •IV A„l,I' II 2 à 20 4 à 10 OH~ Al III 2 à 12 3 à 10 ST AlIII 0,1 à 4 0,1 à 2 H20 AlIII 40 à 200 50 à 150 Des exemples d'agents structurants répondant à la formule donnée précédemment sont tels que méthyléther d'éthylène glycol de formule CH_0CH2CH20H, diméthyléther d'éthylène glycol de formule CH30CH2CH20CH3 , éthylène glycol de formule HOCH-CH-OH, propylène glycol de formule H0CH2CH2CH20H, méthyl éthers de polyéthylène glycols de formule CH.,-0 -CH2CH20H—-H et polyéthylène glycols de formule OH—-CH2CH20— —;H avec n' allant de 2 à 9 et notamment tétraéthylène glycol, pentaéthylène glycol, hexaéthylène glycol,, heptaéthylène glycol, octaéthylène glycol et mélanges de tels glycols, polypropylène glycols de formule HO—PcH2CH2CH2θl—;H avec n' allant de 2 à 9 et notamment tripropylène glycol, tétrapropylène glycol. L'utilisation d'agents structurants selon l'invention conduit à l'obtention de zéolithes ayant la structure de symétrie cubique de la faujasite.
Parmi les sources de silicium tétravalent Si utilisables dans la préparation du mélange réactionnel, destiné à former le gel aluminosilicate, on peut citer les silices solides finement divisées sous forme d'hydrogels, d1aérogels ou de suspensions colloïdales, les silicates hydrosolubles tels que les silicates alcalins comme le silicate de sodium, les esters siliciques hydrolysables tels que les orthosilicates de tétraalcoyles de formule Si (OR) . dans laquelle R désigne un alcoyle en C. à C. tel que méthyle et éthyle.
La source de silicium est mise en oeuvre sous la forme d'une solution aqueuse vraie, cas des silicates hydrosolubles, ou bien d'une suspension aqueuse qui peut être colloidale, cas des silices finement divisées.
Conviennent comme sources d'aluminium trivalent Al , les sels d'aluminium tels que sulfate, nitrate, chlorure, fluorure, acétate, les oxydes et hydroxyoxydes d'aluminium, les aluminates et notamment les aluminatas alcalins tels que l'aluminate, de sodium, les esters d'aluminium tels que les aluminium trialcoxydes de formule Al (OR) , dans laquelle R désigne un radical alcoyle en C. à C. tel que méthyle, éthyle ou propyle.
La source d'ions hydroxydes est choisie parmi les bases fortes minérales, notamment hydroxydes des métaux alcalins du groupe IA de la Classification Pério¬ dique des Eléments et hydroxydes des métaux alcalino- terreux Ca, Sr et Ba, et les bases fortes organiques, notamment hydroxydes d'ammoniums quaternaires la préfé¬ rence allant aux bases minérales notamment à la soude NaOH.
Le mélange réactionnel destiné à former le gel d' luminosilicate peut encore renfermer des cations M d'au moins un métal M, de valence n, autre que les métaux dont les hydroxydes sont des bases fortes en quantité globale telle que le rapport molaire M :A1 soit au plus égal à 0,4 et de préférence au plus égal à 0,3. Lesdits cations M sont introduits dans ledit mélange réactionnel sous la forme de sels tels que sulfates, nitrates, chlorures ou acétates ou bien encore sous la forme d'oxydes.
Le mélange des ingrédients constituant le mélange réactionnel destiné à former le gel d'alumino¬ silicate peut être réalisé dans un ordre quelconque.
Avantageusement on effectue ledit mélange en préparant tout d'abord, à température ambiante, une solutio aqueuse basique renfermant une base forte, l'agent structurant ST et les cations M s'ils sont utilisés, puis en incorporant à cette solution une solution aqueuse de la source de d'aluminium trivalent et une solution aqueuse ou une suspension, colloïdale ou non, de la source de silicium tétravalent. Le pH du mélange réactionnel, dont la valeur est supérieure à 10, est de préférence proche de 13,5. Avant de procéder à la cristallisation du gel, on peut ajouter au milieu réactionnel destiné à former ledit gel, des germes de cristallisation en quantité allant avanta¬ geusement de 0,1% à 10% en poids du milieu réactionnel.
Les germes peuvent être produits par broyage d'une zéolithe de type faujasite, c'est-à-dire de même nature que la phase cristalline à produire. En l'absence d'ajout de germes, il est avantageux de soumettre le gel d1aluminosilicate, formé à partir du mélange réactionnel, à un mûrissement, dans une enceinte fermée, à une tempéra¬ ture inférieure à la température de cristallisation pendant une durée pouvant aller d'environ 6 heures à environ 6 jours. Ledit mûrissement peut être réalisé en statique ou sous agitation. La cristallisation du gel d' aluminosilicate, avec ou sans germe, s'effectue en chauffant le mélange réactionnel à une température au plus égale à 150°C et de préférence allant de 90°C à 120°C et sous une pression correspondant au moins à la pression autogène du mélange réactionnel formant le gel. La durée du chauffage nécessaire à la cristallisation dépend de la composition du gel et de la température de cristalli- sation. Elle se situe généralement entre 2 heures et 30 jours.
Les cristaux obtenus, désignés par précurseurs de la zéolithe et consistant en la zéolithe emprisonnant l'agent structurant et l'eau d'hydratation des cations dans ses pores et cavités, sont séparés du milieu de cristallisation par filtration, puis lavés à l'eau dis¬ tillée ou désionisée jusqu'à obtenir des eaux de lavage peu basiques, c'est-à-dire dont le pH est inférieur à 9. Les cristaux lavés sont ensuite séchés en étuve à une température comprise entre 50°C et 100°C et de préférence vers 70°C.
La zéolithe est obtenue à partir des cristaux du précurseur en soumettant lesdits cristaux à une calcina- tion, à une température supérieure à 300°C et de préfé¬ rence comprise entre 400°C et 700°C pendant une durée suffisante pour éliminer l'agent structurant et l'eau d'hydratation des cations contenus dans le précurseur.
Comme indiqué précédemment, les zéolithes préparées par le procédé selon l'invention possèdent des rapports Si/Ai supérieurs à 1 et pouvant dépasser 3 et présentent une structure de symétrie cubique du type de celle de la faujasite.
La caractérisation des produits selon l'inven- tion, à savoir les précurseurs issus de la cristallisation et les zéolithes proprement dites résultant de la calcina- tion des précurseurs, peut se faire en utilisant les techniques suivantes : Microscopie électronique : Au microscope électronique, les produits de structure cubique se présentent sous des formes compatibles avec la symétrie cubique (par exemple octaèdres réguliers) . Diagramme de diffraction des rayons X :
Ce diagramme de diffraction est obtenu au moyen d'un diffractomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Ko( du cuivre.
Un étalon interne permet de déterminer précisément les valeurs des angles 2Θ associés aux pics de diffraction. Les différentes distances interréticulaires (d, ,kl, ) caractéristiques de l'échantillon, sont calculées à partir de la relation de BRAGG.
L'estimation de l'erreur de mesure Δ(d, , ,) sur d,, , se calcule, en fonction de l'erreur absolue f^( 2θ) affectée à la mesure de 2Θ, par la relation de BRAGG. En présence d'un étalon interne, cette erreur est minimisée et prise couramment égale à ± 0,05°. L'in¬ tensité relative I/Io affectée à chaque d, . , est estimée à partir de la hauteur du pic de diffraction correspondant. On utilise une échelle de symboles pour caractériser cette intensité relative comme suit :
FF=très forte, F≈forte, mF=moyennement forte, m≈moyenne mf≈moyennement faible, f≈faible, ff≈très faible. Thermogramme :
Les thermogrammes réalisés sur les échantillons de produits permettent de quantifier le nombre de molé¬ cules d'agent structurant et le nombre de molécules d'eau qui sont contenues dans une maille de la structure. RMN du carbone 13 :
La RMN du carbone 13 en polarisation croisée avec rotation à l'angle magique réalisée sur des échantil¬ lons du précurseur permet de confirmer la présence de l'agent structurant dans les cavités du produit. Détermination du rapport Si:Al
Elle peut être réalisée en faisant appel à l'une des techniques suivantes :
- analyse chimique
- RMN du Silicium 29 Les zéolithes' selon l'invention de type faujasite ont une structure cubique présentant une valeur du paramètre a de la maille cubique comprise entre 2,4 et 2,5 nm, on peut donner à ces zéolithes cubiques la formule suivante ramenée à une maille (assemblage de 192 tétraèdres) q+ n+ x-
(v M1) (w M ) ^si0 2 )i92-x (A102)x} ' (zH20) avec dans cette formule M^ désignant un cation q-valent
1 d'un métal du groupe I A de la Classification Périodique des Eléments (q=l) ou d'un métal alcalino-terreux choisi parmi Ca, Sr et Ba (q=2) ou un cation monovalent renfer¬ mant de l'azote (q=l) , notamment ammonium ou ammonium quaternaire, M représentant un cation métallique de valence n autre qu'un cation M." ' x/z, w et v étant des
1 nombres tels que 38 < x ^ 96 , z ^ O selon l'état d'hydratation de la zéolithe (z=0 pour une zéolithe complètement anhydre) ,
0 < v ^ x et 0 ^ w <: x avec qv + wn >, x q n
Le tableau I ci-après représente le diagramme de diffraction des rayons X caractéristique des zéolithes cubiques du type faujasite après calcination des produits à 500°C pendant 4 heures.
Dans la colonne des dh, ,kl, on a donné les valeurs moyennes des distances interréticulaires. Chacune de ces valeurs doit être affectée de l'erreur de mesure f (d,- , ) comprise entre + 0,1 et + 0,004.
Les variations qui peuvent être observées par rapport à ces valeurs moyennes sont essentiellement liées à la nature des cations de compensation et au rapport Si/Ai de la zéolithe. Les mêmes remarques s'appliquent aux intensités relatives I/Io.
TABLEAU I
(10~ λ nm) I/Io
± 0,2 FF F mF
± 0,05 F mF mF ff F ff
+ 0,008 mF f f mf
Figure imgf000013_0001
mF
Les précurseurs de zéolithes qui sont produits lors de l'étape de cristallisation du procédé selon l'invention et dont la calcination conduit aux zéolithes dont les formules ont été définies plus haut, sont des aluminosilicates cristallins présentant un rapport Si:Al supérieur à 1 et pouvant dépasser 3, qui ont la structure cubique de la faujasite correspondant à un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui donné dans le tableau II et qui possèdent des cavités emprisonnant des molécules de structurant ST, qui sont choisies parmi les polyoxydes d'alcoylène dont la formule a été définie précédemment. TABLEAU II
θ (degrés) Λhkl (10"1 nm) I/Io
6,24 14,13 ± 0,2 FF
10,16 8,69 mF
11,93 7,41 mF
15,70 5,64 ± 0,05
18,75 4,72 mF
20,39 4,35 mF
22,84 3,89
23,69 3,75
25,05 3,55
25,94 3,43
27,11 3,286 ± 0,008
27,85 3,200 ff
29,68 3,007
30,77 2,903 mf Les zéolithes obtenues par le procédé selo l'invention sont utilisables dans les mêmes types d'appli¬ cation que les zéolithes de structure similaire et de rapport Si : Al comparable ou inférieur préparées par des méthodes voisines ou différentes.
Ainsi les zéolithes obtenues selon l'invention conviennent comme adsorbant pour effectuer l'adsorption sélective de molécules dont les dimensions sont inférieu¬ res à 0,8 nm ou encore, après avoir été soumises à des réactions d'échange avec des cations divers, comme cataly¬ seurs ou composantes de catalyseurs utilisables dans les réactions de conversion catalytique de composés organiques et notamment de composés hydrocarbonés. Par exemple, par traitement d'échange avec des cations ammonium suivi d'une calcination on obtient la forme protonée de la zéolithe. Cette forme ainsi que celles résultant d'un traitement d'échange avec des cations des terres rares comme le lanthane sont appropriées comme catalyseurs acides pour 1'hydrocraquage des charges pétrolières. Les zéolithes peuvent être également soumises à des traitements d'échange avec des cations de métaux des groupes II à VIII de la Classification Périodique pour former des produits appropriés comme catalyseurs de conversion des hydrocar¬ bures. Pour leurs applications en tant que catalyseurs, les zéolithes modifiées par échange avec des cations leur conférant des propriétés catalytiques peuvent être utili¬ sées seules ou sous la forme de produits composites résultant du mélange de ces zéolithes modifiées avec d'autres produits catalytiquement actifs et/ou avec une matrice amorphe telle qu'un gel de silice ou encore un gel mixte de silice et d'un autre oxyde tel que magnésie, alumine, oxyde de titane, oxyde de zirconium, ladite matrice servant à conférer, entre autres, une meilleure stabilité thermique au catalyseur. Les catalyseurs composites associant une ou plusieurs zéolithes catalytiquement actives à une matrice à base de gel de silice ou de gel mixte de silice et d'un autre oxyde sont particulièrement appropriés pour les opérations en lit mobile ou en lit fluidisé car ils peuvent être façonnés aisément, par exemple par séchage par pulvéri¬ sation d'une suspension aqueuse des ingrédients les composant, en grains ayant les dimensions requises pour ces opérations.
Les exemples suivants sont donnés à titre non limitatif pour illustrer l'invention.
Dans ces exemples, les quantités et pourcentages sont donnés en poids sauf indication contraire. EXEMPLE 1 :
On préparait tout d'abord un gel aluminosilicate en opérant comme suit dans un récipient de capacité appropriée, le contenu dudit récipient étant maintenu sous agitation pendant toute la durée de l'opération. Dans le récipient on introduisait 9 parties d'eau, 0,58 partie de soude NaOH et, après dissolution de la soude, 1,92 partie d'agent structurant consistant en l'éther méthylique d'un polyoxyéthylène glycol de masse moléculaire moyenne en nombre Mn égale à 350. Après dissolution totale, on ajoutait alors au contenu du récipient 1 partie d'aluminate de sodium renfermant 56 % d'Al-.0, et 37 % de Na-,0 et chauffait légèrement le mélange réactionnel pour dissoudre complètement l'aluminate.
Après retour à température ambiante, on intro- duisait alors dans le récipient 8,2 parties d'une suspen¬ sion colloïdale de silice renfermant 40% de Si02 et 60% d'eau.
On obtenait ainsi un gel d1aluminosilicate dont la composition molaire, rapportée à une mole d'Al203 était la suivante :
10 Si02; 1 A1203; 2,4 Na20; 1 "POE350"; 140 H20
L'abréviation "POE, " désigne l'agent structu¬ rant utilisé.
Le gel obtenu était soumis à un mûrissement à température ambiante pendant 48 heures dans un récipient fermé. Le gel ûri était ensuite placé dans un autoclave et maintenu à 110°C dans ce dernier pendant 20 jours pour former un produit cristallisé. Les cristaux obtenus étaient séparés du milieu réactionnel par filtration, puis lavés à l'eau distillée jusqu'à faible basicité (pH inférieur à 9) des eaux de lavage et enfin séchés à environ 60°C dans une étuve. Les cristaux séchés étaient ensuite calcinés à
500°C pendant 4 heures afin d'éliminer les molécules de l'agent structurant utilisé et d'obtenir la zéolithe.
Avant calcination, le produit cristallisé présente un diagramme de diffraction des rayons X co pa- rable à celui donné dans le tableau II, ledit produit présentant en outre un rapport Si : Al égal à 3,8 et renfermant dans ses micropores de molécules d'eau et des molécules d'agent structurant. Les espèces occluses dans les micropores de la zéolithe (eau et agent structurant) représentent 24,7 % du précurseur zéolithique.
La zéolithe formée par calcination du produit cristallisé ci-dessus présente un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui donné dans le tableau I.
La formule trouvée pour cette zéolithe, ramenée à une maille cubique de 192 tétraèdres, s'écrit à l'état anhydre
Figure imgf000017_0001
EXEMPLE 2
On opérait comme indiqué dans l'exemple 1 avec toutefois les variations suivantes des conditions opéra¬ toires préparation du gel 0,49 partie de soude et 3,84 parties d'agent struc¬ turant (même produit que dans l'exemple 1) m rissement 24 heures à 25°C cristallisation 20 jours à 110°C Le gel aluminosilicate, avant mûrissement, avait la composition molaire suivante rapportée à 1 mole d'Al203
10 Si02; 1 A1203; 2,2 Na.-0; 2 "POE350" ; 140 H20 Avant calcination, le produit cristallisé présente un diagramme de diffraction des rayons X compa¬ rable à celui donné dans le tableau II.
Ledit produit présente un rapport Si : Al égal à 4,1 et renferme dans ses micropores des molécules d'eau et des molécules de l'agent structurant utilisé. Les espèces occluses dans les micropores de la zéolithe avant calcina¬ tion (eau et agent structurant) représentent 25,4 % du précurseur zéolithique. La zéolithe formée par calcination du produit précurseur cristallisé présente un diagramme de diffrac¬ tion des rayons X comparable à celui donné dans le tableaul.
La formule trouvée pour cette zéolithe, ramenée à une maille cubique de 192 tétraèdres, s'écrit à l'état anhydre
40,2 Na 38,4-
(S102,153,6 {A102 ] 38 , A
EXEMPLE 3
On opérait comme indiqué dans l'exemple 1 avec toutefois les variations suivantes des conditions opéra¬ toires
. préparation du gel : 1,1 partie d'agent structurant consistant en l'éther monométhylique d'un polyéthylèneglycol de masse moléculaire Mn égal à 200. mûrissement 24 heures à 20°C cristallisation 12 jours à 100°C Avant mûrissement, le gel aluminosilicate avait la composition molaire suivante rapportée à 1 mole d'Al-O-, 2 3 :
10 SiO. ; ι AI2O3 2,4 Na20 ; 1 "POE200" 140 H20
L'abréviation "P0E2 " désigne l'agent structu¬ rant utilisé.
Avant calcination, le produit cristallisé présente un diagramme de diffraction des rayons X compa- rable à celui donné dans le tableau II.
Ce produit présente en outre un rapport Si : Al de 3,6 et renferme dans ses micropores des molécules d'eau et des molécules de l'agent structurant utilisé. Les espèces occluses dans les micropores de la zéolithe (H„0 et agent structurant) représentent 25,7 % du précurseur zéoli- thique.
La zéolithes formée par calcination du produit précurseur ci-dessus présente un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui du tableau I.
La formule trouvée pour cette zéolithe, ramenée à une maille cubique de 192 tétraèdres, s'écrit à l'état anhydre :
43,8 N
Figure imgf000019_0001
EXEMPLE 4 :
On opérait comme indiqué dans l'exemple 1 avec toutefois les variations suivantes des conditions opéra- toires
. préparation du gel : 3,3 parties d'agent structu¬ rant consistant en l'éther monométhylique d'un polyéthylèneglycol de masse moléculaire égale à 300 et
0,53 partie de soude . mûrissement : 24 heures à 30°C . cristallisation : 20 jours à 110°C
Avant mûrissement, le gel d'aluminosilicate avait la composition molaire suivante rapportée à 1 mole d'Al203 :
10 Si02; 2,3 Na20 ; 1 A1203 ; 2 "POE300" ; 140 H20
Avant calcination, le produit cristallisé présente un diagramme de diffraction des rayons X compara- ble à celui tableau II. Ledit produit présente en outre un rapport Si: l égal à 3,8 et contient dans ses micropores des molécules d'eau et des molécules de l'agent structurant utilisé. Les espèces occluses dans les micropores de la zéolithe (H_0 et agent structurant représentent 24,5 % du précurseur zéolithique.
La zéolithe formée par calcination du produit précurseur ci-dessus présente un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui du tableau I.
La formule trouvée pour cette zéolithe, ramenée à une maille cubique de 192 tétraèdres, s'écrit à l'état anhydre :
+ 40,1 42,5 Na (Si02)151/9 (AlO2)40fl

Claims

REVENDICATIONS - Procédé de préparation de zéolithes à charpente aluminosilicate appartenant à la famille structurale de la faujasite et présentant un rapport Si:Al supérieur à 1 et pouvant dépasser 3, ledit procédé étant du type dans lequel on réalise tout d'abord un mélange réactionnel ayant un pH supérieur à 10 et renfermant de l'eau, une source de silicium tétrava- lent, une source d'aluminium trivalent, une source d'ions hydroxydes sous la forme d'une base forte et un agent structurant ST de manière à produire un gel aluminosilicate ayant la composition voulue pour permettre sa cristallisation en un composé de la famille structurale de la faujasite, puis on main- tient le gel obtenu à une température au plus égale à 150°C et sous une pression au moins égale à la pression autogène du mélange constitué par ledit gel pendant une durée suffisante pour effectuer la cristallisation de ce gel en un précurseur de la zéolithe consistant en la zéolithe emprisonnant l'agent structurant ST dans ses cavités et l'on soumet ledit précurseur à une calcination pour détruire ledit agent structurant et produire la zéolithe, et se caractérisant en ce que l'agent structurant ST consiste en au moins un composé choisi parmi les polyoxydes d'alcoylène répondant à la formule
R - o— L-CmH2„m-1- X - 0 j n -R' dans laquelle R et R' , identiques ou différents, représentent chacun un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle en C. à C., X désigne un atome d'hydrogène ou un radical -OH, m est égal à 2 ou 3 et peut être différent d'un motif à l'autre et n est un nombre allant de 1 à 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agent structurant ST dans le mélange réactionnel destiné à former le gel est telle que le rapport molaire ST:A1 III aille de 0,1 à 4 et de préférence de 0,1 à 2.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ingrédients constituant le mélange réact¬ ionnel donnant naissance au gel aluminosilicate sont utilisés en quantités telles que ledit gel ait, en termes de rapports molaires, une composition telle que SiIV : Al111 = 2 à 20, OH~: Al111 = 2 à 12, ST : Al111 ≈ 0,1 à 4 et H20 : Al111 = 40 à 200.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite composition est telle que Si : Al = 4 à 10, OH~: Al111 = 3 à 10, ST:Ali:[I = 0 ,1 à 2 et H20: Al111 = 50 à 150.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carac¬ térisé en ce que l'agent structurant ST consiste en au moins un composé choisi dans le groupe formé par CH3OCH2CH2OH, CH30CH2CH20CH3, HOCH2CH2OH,
HOCH2CH2CH2OH, CH3"0- (CH^H^ j -H, HO- (CH2CH20τ^ H et HO- (CH CH^CH-O-)—;—H avec n1 représentant un nombre allant de 2 à 9. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carac¬ térisé en ce que la source de silicium tétravalent est choisie dans le groupe constitué par les silices finement divisées sous la forme d'hydrogels, d'aéro¬ gels ou de suspensions colloïdales, les silicates hydrosolubles tels que les silicates alcalins comme le silicate de sodium, et les esters siliciques hydrolysables tels que les orthosilicates de tétra- alcoyles de formule Si (OR) . dans laquelle R désigne un radical alcoyle en C, à C.. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, carac¬ térisé en ce que la source d'aluminium trivalent est choisie dans le groupe constitué par les sels d'aluminium, les oxydes et hydroxyoxydes d'aluminium, les aluminates et notamment les aluminates alcalins tels que l'aluminate de sodium, et les esters d'alu¬ minium tels que les aluminium trialcoxydes de formule Al (OR) , dans laquelle R est un radical alcoyle en C. à c4. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caracté¬ risé en ce que la source d'ions hydroxydes est choisie dans le groupe formé par les hydroxydes des métaux alcalins du groupe IA de la Classification Périodique 5 des Eléments, les hydroxydes des métaux alcalino- terreux Ca, Sr et Ba et les bases fortes organiques.
9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, carac¬ térisé en ce que le mélange réactionnel renferme des cations M d'au moins un métal M, de valence n, 10 autre que les métaux dont les hydroxydes sont des bases fortes, en quantité globale telle que le rapport molaire M : Al dans ledit mélange soit au plus égal à 0,4 et de préférence au plus égal à 0,3. 15 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, carac¬ térisé en ce qu'avant de procéder à la cristallisa¬ tion du gel, on ajoute au milieu réactionnel destiné à former ledit gel des germes de cristallisation en quantité allant de 0,1% à 10% en poids dudit milieu 0 réactionnel, lesdits germes de cristallisation étant notamment produits par broyage d'une zéolithe de même nature que la phase cristalline à produire. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'avant de procéder à la cristal- 5 lisation du gel, on soumet ledit gel à un m ris¬ sement, dans une enceinte fermée, à une température inférieure à la température de cristallisation pendant une durée allant d'environ 6 heures à environ 6 jours. 0 12 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la cristallisation du gel aluminosilicate, avec ou sans germe, est réalisée en maintenant ledit gel à une température allant de 90°C à 120°C pendant une durée comprise entre 2 heures et 5 30 jours.
13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la calcination du précurseur de la zéolithe est réalisée à une température supérieure à 300°C et de préférence comprise entre 400°C et 700°C. - Précurseurs de zéolithes à charpente aluminosilicate appartenant à la famille structurale de la faujasite consistant en aluminosilicates ayant un rapport Si: l supérieur à 1 et pouvant dépasser 3 et qui, d'une part, présentent une structure de symétrie cubique comparable à celle de la faujasite et d'autre part, possèdent des cavités ou des canaux emprisonnant des molécules d'au moins un agent structurant ST, carac¬ térisés en ce que l'agent structurant appartient au groupe formé par les polyoxydes d'alcoylène répondant à la formule
- O-fLcmH2_m-l-X - n -R' dans laquelle R et R' , identiques ou différents, représentent chacun un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle en C. à C4, X désigne un atome d'hydrogène ou un radical hydroxyle, m est égal à 2 ou 3 et peut être différent d'un motif à l'autre et n est un nombre allant de 1 à 12. - Précurseurs selon la revendication 14, caractérisés en ce que l'agent structurant ST est choisi dans le groupe formé par CH3OCH2CH2OCH3, CH3OCH2CH2OH,
HOCH2-.CH2.-OH, HOCH2-.CH2-.CH2-OH,' CH3,—0—(- CH2.-CH2-, 0}'—n'—H, HO—(CH λ-,CH Δ0.—n—H et H0-τ-CH 2„.CH 2„CH-,.0H—n;—H avec n1 représentant un nombre allant de 2 à 9. - Précurseurs selon la revendication 14 ou 15, caractérisés en ce qu'ils présentent un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui qui est défini dans le tableau II de la description. - Application des précurseurs selon l'une des revendi¬ cations 14 à 16 à la production, par calcination desdits précurseurs, de zéolithes à charpente alumi¬ nosilicate appartenant à famille structurale de la faujasite et présentant un rapport Si:Al supérieur à 1 et pouvant dépasser 3, et, d'autre part, une structure de symétrie cubique comparable à celle de la faujasite, lesdites zéolithes étant notamment utilisables, directement ou après échange de cations, comme adsorbants ou comme composants de catalyseurs. Application selon la revendication 17, caractérisée en ce que les zéolithes obtenues par calcination des précurseurs présentent une valeur du paramètre a de la maille cubique comprise entre 2,4 et 2,5 nm, ont un diagramme de diffraction des rayons X comparable à celui donné dans le tableau I de la description et répondent à une formule qui, ramenée à une maille de la structure cubique, s'écrit
(v X~ (z H20)
Figure imgf000025_0001
et dans laquelle ÎA - désigne un cation q-valent d'un
1 métal du groupe IA de la Classification Périodique des Eléments (q=l) ou d'un métal alcalinoterreux choisi parmi Ca, Sr et Ba (q=2) ou un cations monova¬ lent azoté (q=l) , M représente un cation d'au moins un métal M de valence n autre qu'un cation M - et x,
1 z, v et w sont des nombres tels que 38 < ^ 96, z > 0 et dépendant de l'état d'hydratation du précurseur,
0 < v _ X et O s< ^ _X avec qv+wn x. q n
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