Brevet FR2792928A1 — publié le 20001103

1i 2792928 La présente invention concerne un procédé de synthèse de zéolites de structure TON, les zéolites obtenues, et leur utilisation comme catalyseur ou comme adsorbant sélectif. Les zéolites de structure TON sont des zéolites connues dont la composition chimique répond à la formule aM2/nO.bAl203.cSiO2 dans laquelle M est un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux, O la séparation de molécules. Différents procédés pour synthétiser lesdites zéolites sont connus. Ces procédés mettent en oeuvre une solution aqueuse d'un dérivé silicié en présence d'un agent structurant qui est une molécule organique autour de laquelle s'organise la porosité du matériau. En général, l'agent structurant est un composé organique azoté, par exemple la pyrrolidine, un sel d'alkylammonium tertiaire ou quaternaire, une amine (par exemple la monoéthanolamine). L'agent structurant peut également être l'éthylène glycol. Dans ces procédés, l'agent structurant est emprisonné dans les pores de la zéolite obtenue, et son élimination impose une calcination qui peut provoquer une dégradation de la zéolite et qui entraîne un surcoût énergétique non négligeable. La présente invention a pour but de proposer un procédé de synthèse de zéolites de structure TON répondant à la formule aK2O.bAl203. cSiO2 dans laquelle 60 c/b sécher le milieu réactionnel pour obtenir la zéolite anhydre. Il est caractérisé en que: 2 2792928 - l'on prépare le gel de cristallisation en mélangeant sous agitation une solution aqueuse A contenant A12(S04)3.14 H20, KOH et de l'eau, avec une solution aqueuse B contenant un sol de silice dans des quantités telles que 0,05 maintenant une agitation. Les cristaux obtenus après le traitement hydrothermal sont constitués par la zéolite dans les pores de laquelle l'eau d'hydratation est emprisonnée. Les cristaux de zéolite sont séparés de manière classique par filtration, puis lavés à l'eau distillée ou désionisée, et finalement séchés. Il est avantageux d'effectuer le séchage à l'air, à une température entre 20 C et 130 C. Pour l'étape de préparation du gel de cristallisation, la température est comprise de préférence entre 20 C et 60 C, la durée est comprise de préférence entre 30 et 60 heures. L'agitation du milieu réactionnel est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse de 1 à 1000 tr/min, de préférence entre 20 et 500 tr/min. Pour l'étape de mûrissement du gel de cristallisation, la température est comprise de préférence entre 20 C et 60 C, la durée est comprise de préférence entre 4 et 36 heures. L'agitation du milieu réactionnel est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse de 1 à 1000 tr/min, de préférence entre 20 et 500 tr/min. Le traitement hydrothermal du gel de cristallisation est effectué de préférence à une température comprise entre 150 C et 180 C, pendant une durée comprise entre 30 et 72 heures. Le milieu réactionnel est maintenu sous agitation au moyen 3 2792928 d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse de 1 à 1000 tr/min, de préférence entre 20 et 500 tr/min. Les zéolites obtenues par le procédé de l'invention sont particulièrement utiles comme catalyseurs pour la transforma- tion d'hydrocarbures ou pour les réactions d'isomérisation (notamment d'hydroisomérisation) d'alcanes longs (C20-C30) en alcanes mono- ou diméthylés correspondants, ou comme La présente invention est illustrée par l'exemple suivant, auquel elle n'est cependant pas limitée. Exemple On a préparé une solution A contenant 0,87 g de sulfate d'aluminium A12(SO4)3. 14H20 (commercialisé par la société Prolabo), 1,96 g de KOH (commercialisé par la société Prolabo) et 44 g d'eau désionisée, que l'on a maintenue sous agitation (50 tr/min) à 25 C pendant 1 heure. Parallèlement, on a préparé une solution B contenant 18 g de sol de silice à 40% en poids de silice (commercialisé sous la dénomination LUDEX AS-40 par la société Dupont de Nemours) et 32 g d'eau désionisée, que l'on a maintenue sous agitation (50 tr/min) à 25 C pendant 1 heure. Ensuite, on a mélangé lentement (en 1 heure) les solutions A et B, et on a laissé mûrir le mélange obtenu pendant 16 heures pour obtenir un gel de cristallisation. Pendant l'étape de mélange et le mûrissement, la température a été maintenue à 25 C et le milieu réactionnel a été maintenu sous agitation à 50 tr/min. Le gel ainsi obtenu a été introduit dans un autoclave fermé, dans lequel il a été maintenu sous pression autogène à une température de 160 C pendant 40 heures sous une agitation de 300 tr/min. A la fin de la cristallisation, le solide a été récupéré, lavé trois fois à l'eau distillée, puis séché à 120 C pendant 12 heures. Les cristaux obtenus après le traitement hydrothermal ont été caractérisés par analyse chimique et par diffraction des rayons X. L'analyse chimique a donné une valeur du rapport atomique Si/Al de 42, pour des teneurs pondérales en silicium et en aluminium respectives de 46% et de 1%. Le 4 2792928 diagramme de diffraction des rayons X est représenté sur la figure 1, sur laquelle l'intensité relative des raies est donnée en ordonnée et l'angle 20 est donné en abscisse. Le tableau 1 ci-dessous indique les raies principales, qui sont5 en accord avec les données publiées par Treacy, Higgins et von Ballmoos dans l'Atlas des Structures des Zéolites, édité par Elsevier. Tableau 1 N 20 d I 1 7.987 11.0609 59.89 ......................................................................... DTD: ...................................................DTD: 2 10 063 8.7830 25.20 3 12 653 6.9902 28.00 ................................................................DTD: 4 16 303 5.4325 25.20 ....................................................-.... -1.........DTD: 20 278 4.3757 97.91 ...........................................................1..DTD: 6 24 221 3.6715 100.00 ......................................................................... DTD: .................................................DTD: 7 24.625 3.6122 64.59 8 25.653 3.4697 43.32 ..............................................DTD: 9 26.664 3.3404 29.20 ................................. _ _.............................DTD: 30 196 2.9572 24.40 ......................................................................... DTD: .......................................DTD: 11 35 525 2.5249 41.88 ......................................................................... DTD: ..................................................DTD: 12 36 907 2.4335 25.20 ......................................................................... DTD: .................DTD: 13 38 085 2.3609 19.20 14 48 668 1......................................................... 8694 17..............65............... 14 48.668 * 1.8694 17.65 2792928 Revendications 1. Procédé de synthèse d'une zéolite de structure TON, consistant à préparer un gel de cristallisation, à soumettre le gel de cristallisation à un traitement hydrothermal, puis à laver et sécher le milieu réactionnel pour obtenir la zéolite anhydre, caractérisé en que: - on prépare le gel de cristallisation en mélangeant sous agitation une solution aqueuse A contenant A12(S04)3.14 H20, KOH et de l'eau, avec une solution aqueuse B contenant un sol de silice dans des quantités telles que 0,05 5 j, en maintenant une agitation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agitation du milieu réactionnel est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse de 1 à 1000 tr/min. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour la préparation du gel de cristallisation, la température est comprise entre 20 C et C, la durée est comprise entre 30 et 60 heures, l'agitation est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse entre 20 et 500 tr/min. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour le mûrissement du gel de cristallisation, la température est comprise entre 20 C et C, la durée est comprise entre 4 et 36 heures, l'agitation 6 2792928 est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse entre 20 et 500 tr/min. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour le traitement hydrothermal du gel de cristallisation, la température est comprise entre 150 C et 180 C, la durée est comprise entre 30 et 72 heures, l'agitation est effectuée au moyen d'un agitateur rotatif tournant à une vitesse entre 20 et 500 tr/min. 6. Zéolite de structure TON répondant à la formule aK2O.bAl203.cSiO2 dans laquelle 60 obtenue par un procédé selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 à la production de zéolites utilisables comme catalyseurs pour la transformation d'hydrocarbures ou pour les réactions d'isomérisation d'alcanes longs (C20-C30) en alcanes mono- ou diméthylés correspondants. 8. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 à la production de zéolites utilisables comme adsorbants sélectifs pour la séparation de molécules.