(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいおよびＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいを含む少なくとも１種の連晶相を含む、アルミノケイ酸塩分子ふるい組成物であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１０〜５０である、アルミノケイ酸塩分子ふるい組成物。
【請求項２】
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１０〜２５である、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項３】
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が５〜９５％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項４】
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が１０〜９０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項５】
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が２０〜８０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項６】
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が３０〜７０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項７】
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が４０〜６０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、請求項１に記載の分子ふるい組成物。
【請求項８】
請求項１に記載のアルミノケイ酸塩分子ふるい組成物を調製する方法であって、
（ａ）以下の成分：
（１）ケイ素酸化物の少なくとも１種の供給源；
（２）アルミニウム酸化物の少なくとも１種の供給源；
（３）カリウム、ならびに、ナトリウムおよびカリウムの組み合わせからなる群から選択される、第１族金属の金属（Ｍ）の少なくとも１種の供給源；
（４）ヒドロキシドイオン；
（５）Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオン（Ｑ）；および
（６）水
を含む反応混合物を調製する工程；ならびに、
（ｂ）前記反応混合物を、前記分子ふるい組成物の結晶を形成するのに十分な結晶化条件にかける工程
を含み、
アルミニウム酸化物及びケイ素酸化物の供給源がＹ−ゼオライトを含み、そして
前記反応混合物は、モル比で以下の組成を含む方法。
【表１】
0006697549.tif 000015
【請求項９】
前記分子ふるい組成物の調製のための前記反応混合物が、モル比で以下の組成を含む、請求項８に記載の方法。
【表２】
0006697549.tif 000016
【請求項１０】
前記結晶化条件が、１２５℃〜２００℃の温度を包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
有機化合物を含む供給原料を転化生成物に転化する方法であって、有機化合物転化条件で、請求項１の分子ふるいの活性形態を含む触媒に前記供給原料を接触させる工程を含む方法。
【請求項１２】
前記有機化合物が有機酸素化物を含み、そして、前記の有機化合物転化方法が前記有機酸素化物をオレフィンを含む生成物に転化する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記有機酸素化物が、メタノール、ジメチルエーテル、またはこれらの組み合わせを含み、前記オレフィンが、エチレン、プロピレン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する方法であって、請求項１記載の分子ふるいを含む触媒に窒素酸化物を含む気体流を接触させることを含む、方法。
【請求項１５】
前記触媒が、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、ＩｒおよびＰｔから選択される遷移金属の１種以上をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記遷移金属が、前記分子ふるいの総重量に基づいて０．１〜１０重量％の量で存在する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＳＳＺ−１０５と称される新規な結晶性分子ふるい（モレキュラーシーブ）、その調製のための方法、ならびに、触媒的および収着性のプロセスにおけるＳＳＺ−１０５の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然および合成の両方の分子ふるい材料は、吸着剤として有用であり、様々なタイプの有機転化反応のための触媒特性を有することが過去に実証されている。ゼオライト、アルミノホスフェート、およびメソポーラス材料などのある種の分子ふるいは、Ｘ線回折によって決定されるような明確な結晶性構造を有する規則正しい多孔質結晶性材料である。結晶性分子ふるい材料内には、多数のチャネルまたは細孔によって相互接続され得る多数の空洞（ｃａｖｉｔｉｅｓ）が存在する。これらの空洞および細孔は、特定の分子ふるい材料内でサイズが均一である。これらの細孔の寸法は、より大きな寸法のものを排除しながら特定の寸法の吸着分子を受容するようなものであるため、これらの材料は「分子ふるい」として知られるようになっており、様々な工業プロセスで利用されている。
【０００３】
多くの異なる結晶性分子ふるいが発見されているが、ガス分離および乾燥、有機転化反応、ならびに他の用途に望ましい特性を有する新しい分子ふるいの必要性が引き続き存在する。新しい分子ふるいは、新規な内部細孔構造を含み、これらのプロセスにおける選択性を高めることができる。
【０００４】
分子ふるいは、ゼオライト命名法に関するＩＵＰＡＣ委員会（ＩＵＰＡＣ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ）の規則に従って、国際ゼオライト協会の構造委員会によって分類される。この分類によれば、構造が確立された骨格（フレームワーク）タイプのゼオライトおよび他の結晶性微多孔質分子ふるいは、３文字コードが割り当てられ、「アトラス・オブ・ゼオライトフレームワークタイプ」（“Ａｔｌａｓ  ｏｆ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  Ｔｙｐｅｓ”）第６改訂版、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ（２００７年）に説明されている。
【０００５】
分子ふるいは、秩序だっていてよいし、無秩序でもあり得る（規則的または不規則的であり得る）。秩序だった分子ふるいは、周期的ビルディングユニット（Ｐｅｒｉｏｄ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｕｎｉｔｓ：ＰｅｒＢＵｓ）と呼ばれる構造的に不変なビルディングユニットから構築され、周期的に３次元で秩序付けて配列される。ＰｅｒＢＵｓから構築された結晶性構造は、３次元全てで周期的な秩序化（順序付け）が達成されれば、エンド−メンバー構造（ｅｎｄ−ｍｅｍｂｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）と呼ばれる。一方、無秩序な構造は、３次元未満の周期的な秩序化を示す。このような無秩序な構造の一つは、２つ以上の骨格タイプからのビルディングユニットが存在する無秩序で平面的な連晶成長（ｉｎｔｅｒｇｒｏｗｔｈ：相互成長）である。そのような連晶成長は、しばしば、それらのエンド−メンバー（末端部）とは著しく異なる触媒特性を有する。例えば、ゼオライトＺＳＭ−３４は、ＥＲＩおよびＯＦＦ骨格タイプの周知の連晶成長であり、個々の成分材料よりも優れたメタノールからオレフィンへの転化性能を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書に開示されるのは、ＥＲＩ骨格タイプの分子ふるいおよびＬＥＶ骨格タイプの分子ふるいの少なくとも１つの連晶相（ｉｎｔｅｒｇｒｏｗｔｈ  ｐｈａｓｅ：相互成長相）を含むＳＳＺ−１０５と呼ばれるユニークな無秩序化アルミノケイ酸塩分子ふるいである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、本明細書中で「分子ふるいＳＳＺ−１０５」または単に「ＳＳＺ−１０５」と称する独特な特性を有する結晶性分子ふるいの新しいファミリーを対象とする。分子ふるいＳＳＺ−１０５は、ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいとＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいの少なくとも１つの連晶相を含む。
【０００８】
そのか焼された形態では、分子ふるいＳＳＺ−１０５は、モル比で以下の成分を含む化学組成を有する：
Ａｌ２Ｏ３：（ｎ）ＳｉＯ２
式中、ｎは１０〜５０の値を有する。
【０００９】
１つの態様では、（ａ）（１）少なくとも１種のケイ素酸化物供給源、（２）少なくとも１種のアルミニウム酸化物供給源と、（３）第１族金属（Ｍ）の少なくとも１種の供給源（Ｍは、カリウムおよびナトリウムとカリウムとの組み合わせからなる群から選択される）；（４）水酸化物イオン；（５）Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオン；および（６）水を含む反応混合物を調製する工程、ならびに、（ｂ）この反応混合物を、分子ふるいの結晶を形成するのに十分な結晶化条件にかける工程によって、分子ふるいＳＳＺ−１０５を調製する方法が提供される。
【００１０】
その合成されたままの無水の形態で、分子ふるいＳＳＺ−１０５は、モル比で以下の化学的組成を有する。
【表１】
0006697549.tif 000002
ここで、Ｑは、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオンを含み、Ｍは、カリウムおよびナトリウムとカリウムとの組み合わせからなる群から選択される第１族金属である。
【００１１】
さらに、本明細書に開示された分子ふるいは、分離プロセスを含む広範なプロセスにおいて、および有機転化反応における触媒として有用である。更なる態様では、有機化合物を含む供給原料を転化生成物に転化するプロセスであって、有機化合物転化条件でこの供給原料を触媒と接触させる工程を含み、この触媒は本明細書に記載の分子ふるいの活性形態を含むプロセスが開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、例１で調製された、合成されたままの分子ふるいの粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンである。
【００１３】
【図２】図２は、例１で調製された、合成されたままの分子ふるいの走査電子顕微鏡写真（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ：ＳＥＭ）の画像である。
【００１４】
【図３】図３は、例１で調製された分子ふるいのか焼形態の、いくつかのＤＩＦＦａＸ生成シミュレーションＸＲＤパターンおよび粉末ＸＲＤパターンのプロットである。
【００１５】
【図４】図４は、例２で調製された、合成されたままの分子ふるいのＳＥＭ画像である。
【００１６】
【図５】図５は、例２で調製された分子ふるいのか焼形態の、いくつかのＤＩＦＦａＸ生成シミュレーションＸＲＤパターンおよび粉末ＸＲＤパターンのプロットである。００１７
【００１７】
【図６】図６は、例３で調製された、合成されたままの分子ふるいのＳＥＭ画像である。
【００１８】
【図７】図７は、例３で調製された分子ふるいのか焼形態の、いくつかのＤＩＦＦａＸ生成シミュレーションＸＲＤパターンおよび粉末ＸＲＤパターンのプロットである。
【００１９】
【図８】図８は、例４で調製された、合成されたままの分子ふるいのＳＥＭ画像である。
【００２０】
【図９】図９は、例４で調製された分子ふるいのか焼形態の、いくつかのＤＩＦＦａＸ生成シミュレーションＸＲＤパターンおよび粉末ＸＲＤパターンのプロットである。
【００２１】
【図１０】図１０は、例５で調製された、合成されたままの分子ふるいのＳＥＭ画像である。
【００２２】
【図１１】図１１は、例５で調製された分子ふるいのか焼形態の、いくつかのＤＩＦＦａＸ生成シミュレーションＸＲＤパターンおよび粉末ＸＲＤパターンのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
導入
以下の用語は、本明細書を通して使用され、他に示されない限り以下の意味を有する。
【００２４】
「骨格タイプ」（“ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｔｙｐｅ”：骨格型）という用語は、「アトラス・オブ・ゼオライトフレームワークタイプ」（“Ａｔｌａｓ  ｏｆ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  Ｔｙｐｅｓ”）第６改訂版、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ（２００７年）に記載された意味で使用される。
【００２５】
本明細書中で使用される場合、周期表の番号付けスキームは、Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｎｅｗｓ，６３（５），２６−２７（１９８５）に開示されているとおりである。
【００２６】
連晶成長した分子ふるい相は、分子ふるい骨格の無秩序で平面的な連晶成長である。連晶成長した分子ふるい相の詳細な説明について、国際ゼオライト協会の構造委員会によって発行された「無秩序ゼオライト構造のカタログ」（“Ｃａｔａｌｏｇ  ｏｆ  Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”）２０００年版、および、国際ゼオライト協会の構造委員会に代わって発行された「ゼオライトのシミュレーションＸＲＤ粉末パターンの収集」（“Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ＸＲＤ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｆｏｒ  Ｚｅｏｌｉｔｅｓ”）第５改訂版、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ（２００７年）を参照する。
【００２７】
本明細書に記載されている分子ふるいは、エンドメンバー（末端部）の構造ＥＲＩおよびＬＥＶの無秩序で平面的な連晶成長である。これらの２つの骨格タイプは両方とも、二次的なビルディングユニットとして２重６リング（ｄ６ｒ）を有するグループに属する。連晶成長したＥＲＩ／ＬＥＶ分子ふるいは、ＥＲＩ骨格タイプ配列の領域およびＬＥＶ骨格タイプ配列の領域を含む。ＥＲＩからＬＥＶ骨格タイプ配列への各々の変化は、すたっキング（積み重ね）の不備・欠陥につながる。
【００２８】
分子ふるいＳＳＺ−１０５の調製において、Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオンは、結晶化テンプレートとしても知られている構造指向剤（「ＳＤＡ」）として使用される。ＳＳＺ−１０５を製造するのに有用なＳＤＡは、以下の構造（１）を有する。
0006697549.tif 000003
【００２９】
ＳＤＡカチオンは、ＳＳＺ−１０５の形成に有害でないいかなるアニオンであってもよいアニオンと会合している。代表的なアニオンは、周期表の第１７族からの元素（例えば、フッ化物、塩化物、臭化物およびヨウ化物）、水酸化物、硫酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、酢酸塩、カルボン酸塩などを含む。
【００３０】
反応混合物
一般に、分子ふるいＳＳＺ−１０５は、（ａ）以下の成分：（１）ケイ素酸化物の少なくとも１種の供給源；（２）アルミニウム酸化物の少なくとも１種の供給源；（３）カリウム、ならびに、ナトリウムおよびカリウムの組み合わせからなる群から選択される、第１族金属（Ｍ）の少なくとも１種の供給源；（４）水酸化物イオン；（５）Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオン；および（６）水を含む反応混合物を調製する工程；ならびに（ｂ）前記反応混合物を、この分子ふるいの結晶を形成するのに十分な結晶化条件にかける工程によって調製される。
【００３１】
当該分子ふるいがそこから形成される反応混合物の組成は、モル比で、以下の表１に示される。
【表２】
0006697549.tif 000004
ここで組成変数ＭおよびＱは、本明細書中で上述されているとおりである。
【００３２】
ケイ素酸化物の好適な供給源には、ヒュームドシリカ、沈降ケイ酸塩、シリカヒドロゲル、ケイ酸、コロイド状シリカ、テトラアルキルオルトケイ酸塩（例えばテトラエチルオルトケイ酸塩）およびシリカ水酸化物が含まれる。
【００３３】
アルミニウム酸化物の適切な供給源には、水和アルミナおよび水溶性アルミニウム塩（例えば、硝酸アルミニウム）が含まれる。
【００３４】
追加的または代替的に、ケイ素およびアルミニウムの混合供給源を使用することができ、これには、アルミノケイ酸塩ゼオライト（例えば、ゼオライトＹ）およびクレイまたは処理クレイ（例えば、メタカオリン）が包含され得る。
【００３５】
本合成方法において、第１族金属（Ｍ）は、カリウムおよびナトリウムとカリウムとの組み合わせからなる群から選択される。ナトリウム供給源は水酸化ナトリウムであってよい。カリウム供給源は水酸化カリウムであってよい。実施形態では、第１族金属（Ｍ）がナトリウムとカリウムの混合物である場合、反応混合物中のナトリウムのモル比（ｍ１）をカリウムのモル比（ｍ２）で割った値は２．０以下であるか、または１．０以下であり、好ましくは０．１〜２．０の範囲内であり、好都合には０．１〜０．５の範囲である。
【００３６】
反応混合物はまた、前の合成からのＳＳＺ−１０５結晶などの分子ふるい材料の種子（シード）を、反応混合物の０．１〜１０重量％または０．５〜５重量％の量で含んでいてよい。
【００３７】
本明細書に記載の各実施形態について、分子ふるいの反応混合物は、複数の供給源によって供給することができる。また、２つ以上の反応成分を１つの供給源によって提供することができる。
【００３８】
反応混合物は、回分式または連続式のいずれかで調製することができる。本明細書に記載される分子ふるいの結晶サイズ、形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）および結晶化時間は、反応混合物の性質および結晶化条件によって変化し得る。
【００３９】
結晶化および合成後の処理
本明細書に開示された分子ふるいの結晶化は、例えばポリプロピレンジャーまたはテフロン（登録商標）ライナーまたはステンレススチール製のオートクレーブのような適当な反応容器中で静的、タンブルまたは撹拌条件下で、１２５℃〜２００℃（例えば１４０℃〜１８０℃）の温度で、この使用される温度で結晶化が起こるのに十分な時間、例えば１日〜２８日の間行うことができる。結晶化は、通常、閉鎖系にて、自己発生圧力で行われる。
【００４０】
いったん分子ふるい結晶が形成されると、固体生成物は、遠心分離またはろ過のような標準的な機械的分離技術によって反応混合物から回収される。結晶を水洗し、次いで乾燥して、合成されたままの分子ふるい結晶を得る。乾燥工程は、典型的には２００℃未満の温度で行われる。
【００４１】
結晶化プロセスの結果として、回収された結晶性分子ふるい生成物は、その多孔構造内に、合成に使用される構造指向剤の少なくとも一部を含む。
【００４２】
構造指向剤は、典型的には、使用前にか焼によって分子ふるいから少なくとも部分的に除去される。か焼は、酸素含有ガスの存在下、場合によりスチームの存在下で２００℃〜８００℃の温度で構造指向剤を含む分子ふるいを加熱することから本質的になる。構造指向剤は、米国特許第６，９６０，３２７号に記載されているような光分解技術によっても除去することができる。
【００４３】
所望される範囲で分子ふるいの組成に依存して、合成されたままのまたはか焼された分子ふるい中の任意のカチオンを、他のカチオンとのイオン交換によって当技術分野で周知の技術に従って置換することができる。好ましい置換カチオンとしては、金属イオン、水素イオン、水素前駆体、例えばアンモニウムイオンおよびそれらの混合物が挙げられる。特に好ましいカチオンは、特定の有機転化反応のための触媒活性を調整するカチオンである。これらには、水素、希土類金属、および元素周期表の第２族〜１５族の金属が含まれる。本明細書で使用される場合、用語「合成されたままの」（“ａｓ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ”）とは、結晶化後、ＳＤＡカチオンの除去前の形態の分子ふるいを指す。
【００４４】
本明細書に開示された分子ふるいは、完成した触媒にさらなる硬度または触媒活性を提供するバインダーおよび／またはマトリックス材料などの他の材料と組み合わせることによって、触媒組成物中に処方することができる。このような成分とブレンドすると、ＳＳＺ−１０５分子ふるいおよびマトリックスの相対的な割合は、ＳＳＺ−１０５の含有量が触媒全体の１〜９９重量％（例えば、１０〜９０重量％または２０〜８０重量％）の範囲で大きく変化し得る。
【００４５】
分子ふるいの特徴付け
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、ＥＲＩ及びＬＥＶ結晶構造の連晶成長である。２つの純粋な材料のサンプルを混合することによって調製された２相ＥＲＩおよびＬＥＶの物理的混合物は、分子ふるいＳＳＺ−１０５として定義されない。
【００４６】
その合成されたままの無水の形態において、分子ふるいＳＳＺ−１０５は、表２に記載されたとおりの、モル比の化学的組成を有する。
【表３】
0006697549.tif 000005
ここで、組成変数ＱおよびＭは、本明細書にて上述されたとおりである。
【００４７】
本明細書中に開示される分子ふるいの合成されたままの形態は、その合成されたままの形態を調製するために使用される反応混合物の反応物質のモル比と異なるモル比を有し得ることに留意されたい。この結果は、（反応混合物から）形成された結晶への反応混合物の反応物質の１００％の不完全な組み込みに起因して生じ得る。
【００４８】
そのか焼された形態では、分子ふるいＳＳＺ−１０５は、以下のモル関係式を含む化学的組成を有する。
Ａｌ２Ｏ３：（ｎ）ＳｉＯ２
式中、ｎは、少なくとも１０の値（例えば、１０〜５０、１０〜４５、１０〜４０、１０〜３５、１０〜３０、１０〜２５、１２〜５０、１２〜４５、１２〜４０、１２〜３５、１２〜３０、１２〜２５、１５〜５０、１５〜４５、１５〜４０、１５〜３５、１５〜３０、または１５〜２５）である。
【００４９】
一実施形態では、本明細書に開示された連晶成長の結晶性分子ふるいは、１％〜９９％（例えば、５％〜９５％、１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、または４０％〜６０％）のＥＲＩ結晶構造を有し得る。同様に、本明細書に開示された連晶成長の結晶性分子ふるいは、１％〜９９％（例えば、５％〜９５％、１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、または４０％〜６０％）のＬＥＶ結晶構造を有し得る。これらの相の各々の相対的な割合は、Ｘ線回折によって分析することができ、特に、観察されたパターンを、積み重ね（ｓｔａｃｋｉｎｇ：スタッキング）の無秩序の効果をシミュレートするアルゴリズムを使用して生成された計算パターンと比較することによって分析することができる。ＤＩＦＦａＸは、欠陥から強度を計算するための数学的モデルに基づくコンピュータプログラムである（Ｍ．Ｍ．Ｊ．Ｔｒｅａｃｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ．Ａ  １９９１，４３３，４９９−５２０を参照）。ＤＩＦＦａＸは、ランダムに連晶成長した相の粉末ＸＲＤパターンをシミュレートするために国際ゼオライト協会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）によって選択されかつそれから入手されるシミュレーションプログラムである（「ゼオライトのシミュレーションＸＲＤ粉末パターンの収集」（“Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ＸＲＤ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｆｏｒ  Ｚｅｏｌｉｔｅｓ”）第５改訂版、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ（２００７年）を参照）。
【００５０】
本明細書に提示される粉末Ｘ線回折パターンは、標準的な技術によって収集された。放射線はＣｕＫα線であった。２θの関数（ここでθはブラッグ角である）としてのピークの高さおよび位置は、ピークの相対強度（バックグラウンドを調整する）から読み取られ、記録された線に対応する面間隔ｄが計算され得る。
【００５１】
格子定数の変化に因る特定の試料の骨格種のモル比の変化から、回折パターンの小さな変動が生じることがある。さらに、十分に小さな結晶がピークの形状および強度に影響を与え、有意なピークの広がり（ブロードニング）をもたらす。回折パターンのわずかな変動はまた、調製に使用される有機化合物の変動に起因し得る。か焼はまた、ＸＲＤパターンのわずかなシフトを引き起こす可能性がある。これらのわずかな摂動にもかかわらず、基本的な結晶格子構造は変化しないままである。
【００５２】
ＳＳＺ−１０５を用いるプロセス
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、気体および液体を乾燥させるため；サイズおよび極性特性に基づく選択的分子分離のため；イオン交換体として；化学物質キャリアとして；ガスクロマトグラフィーにおいて；有機転化反応における触媒として使用することができる。適切な触媒使用の例には、酸素化物（ｏｘｙｇｅｎａｔｅｓ）の１つ以上のオレフィンへの接触転化、モノアルキルアミンおよびジアルキルアミンの合成、および窒素酸化物の接触還元が含まれる。
【００５３】
ガス分離
分子ふるいＳＳＺ−１０５を用いてガスを分離することができる。例えば、天然ガスから二酸化炭素を分離するためにそれを使用することができる。典型的には、この分子ふるいは、ガスを分離するために使用される膜の成分として用いられる。このような膜の例は、米国特許第６，５０８，８６０号に開示されている。
【００５４】
酸素化物（ｏｘｙｇｅｎａｔｅ）の転化
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、有機酸素化物を１種以上の軽質オレフィン、特にエチレンおよび／またはプロピレンに接触転化するのに有用である。本明細書で使用される「酸素化物」（“ｏｘｙｇｅｎａｔｅｓ”）という用語は、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物（アルデヒド、ケトン、カルボン酸、カーボネートなど）、およびヘテロ原子を含む化合物、例えばハロゲン化物、メルカプタン、硫化物、アミン、並びにそれらの混合物を含むものとして定義される。脂肪族部分は、通常１〜１０個の炭素原子、例えば１〜４個の炭素原子を含む。
【００５５】
代表的な有機酸素化物は、低級直鎖または分枝脂肪族アルコール、それらの不飽和対応物、ならびにそれらの窒素、ハロゲンおよび硫黄同族体を含む。適切な酸素化物の例には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、Ｃ４〜Ｃ１０アルコール、メチルエチルエーテル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ホルムアルデヒド、ジメチルカーボネート、ジメチルケトン、酢酸、３〜１０個の炭素原子の範囲を含むｎ−アルキル基を有するｎ−アルキルアミン、３〜１０個の炭素原子の範囲を含むｎ−アルキル基を有するｎ−アルキルハロゲン化物、３〜１０個の炭素原子の範囲を含むｎ−アルキル基を有するｎ−アルキルスルフィド、およびそれらの混合物から選択される。特に好適な有機酸素化物は、メタノール、ジメチルエーテル、またはそれらの混合物であり、最も好ましくはメタノールである。本明細書で使用される場合、「酸素化物」という用語は、供給原料として使用される有機材料のみを示す。反応領域への供給原料の装入物の全体は、希釈剤のような追加の化合物を含有してもよい。
【００５６】
本発明の酸素化物転化プロセスでは、場合により１種以上の希釈剤を伴う有機酸素化物を含む供給原料を、反応領域中、気相で、本明細書に開示された分子ふるいを含む触媒と有効なプロセス条件で接触させて所望のオレフィンを生成する。あるいは、この方法は、液相または混合気／液相中で行うことができる。プロセスが液相または混合気／液相で行われる場合、異なる転化率および供給原料対生成物の選択率が、触媒および反応条件に依存して生じることがある。
【００５７】
存在する場合、希釈剤（単数種または複数種）は、一般に、供給原料または分子ふるい触媒組成物に対して非反応性であり、典型的には供給原料中の酸素化物の濃度を低下させるために使用される。適切な希釈剤の非限定的な例には、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、本質的に非反応性のパラフィン（特にアルカン、例えばメタン、エタンおよびプロパン）、本質的に非反応性の芳香族化合物、ならびにこれらの混合物が含まれる。最も好ましい希釈剤は水および窒素であり、水が特に好ましい。希釈剤（単数種または複数種）は、全供給混合物の１〜９９モル％を構成してよい。
【００５８】
酸素化物転化プロセスに使用される温度は、例えば２００℃〜１０００℃（例として２５０℃〜８００℃、２５０℃〜７５０℃、３００℃〜６５０℃、３５０℃〜６００℃、または４００℃〜６００℃）の広い範囲にわたって変化させてよい。
【００５９】
軽質オレフィン生成物は、必ずしも最適量ではないが、０．１〜１０ＭＰａの範囲内の自己発生圧力および圧力（例えば、７ｋＰａ〜５ＭＰａ、または５０ｋＰａ〜５０ＭＰａ）を含む広い範囲の圧力で形成する。前述の圧力は、存在する場合には希釈剤を除き、供給原料（例えば酸素化物および／またはその混合物に関する）の分圧を指す。圧力の下限および上限は、選択率、転化率、コーキング速度、および／または反応速度に悪影響を与える可能性がある。しかし、エチレンのような軽質オレフィンもなお生成する可能性がある。
【００６０】
本方法は、所望のオレフィン生成物を生成するのに十分な時間継続されるべきである。反応時間は、１０分の１秒から数時間まで変化させてよい。反応時間は、主に、反応温度、圧力、選択された触媒、重量時空間速度、相（液体または気体）および選択されたプロセス設計特性によって決定される。
【００６１】
供給原料の広範囲の重量時空間速度（ＷＨＳＶ）が、本発明のプロセスにおいて機能するであろう。ＷＨＳＶは、分子ふるい触媒の全反応体積（不活性物質および／または充填剤を除く）の重量当たり１時間当たりの供給原料の重量（希釈剤を除く）として定義される。このＷＨＳＶは、一般に０．０１ｈ−１から５００ｈ−１（例えば０．５から３００ｈ−１、または１から２００ｈ−１）の範囲にあるべきである。
【００６２】
固体粒子中に分子ふるい触媒を組み込むことができ、ここで触媒は、酸素化物の軽質オレフィンへの所望の転化を促進するのに有効な量で存在する。一態様では、固体粒子は、触媒有効量の触媒と、バインダー材料、充填剤材料およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種のマトリックス材料とを含み、所望の特性（１つまたは複数）、例えば所望の触媒希釈、機械的強度等を固体粒子に付与する。このようなマトリックス材料は、ある程度は本質的に多孔質であることが多く、所望の反応を促進するのに効果的であるかまたは効果的でない可能性がある。充填剤材料およびバインダー材料としては、例えば、金属酸化物、クレイ、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−トリアなどの合成物質および天然物質が挙げられる。マトリックス材料が触媒組成物に含まれる場合、分子ふるいは、望ましくは全組成物の１〜９９重量％（例えば１０〜９０重量％、または２０〜８０重量％）を構成する。
【００６３】
アミンの合成
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、メチルアミンまたはジメチルアミンを製造するための触媒中で使用することができる。ジメチルアミンは、一般に、シリカ−アルミナ触媒の存在下でメタノール（および／またはジメチルエーテル）とアンモニアとを連続的に反応させることによって工業的な量で調製される。反応物質は、典型的には、３００℃〜５００℃の温度で、かつ高められた圧力にて気相中で組み合わせられる。このようなプロセスは、米国特許第４，７３７，５９２号に開示されている。
【００６４】
触媒は、その酸の形態で使用される。分子ふるいの酸形態は、様々な技術によって調製することができる。望ましくは、ジメチルアミンを調製するために使用される分子ふるいは、水素形態であるか、またはその中にイオン交換されたＮａ、Ｋ、ＲｂまたはＣｓなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する。
【００６５】
本明細書で開示されたプロセスは、０．２〜１．５（例えば、０．５〜１．２）の炭素／窒素（Ｃ／Ｎ）比を提供するのに十分な量のメタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの混合物とアンモニアとを反応させることを含む。この反応は、２５０℃〜４５０℃（例えば、３００℃〜４００℃）の温度で行われる。反応圧力は、７〜７０００ｋＰａ（例えば、７０〜３０００ｋＰａ）で変動させてよい。０．０１〜８０ｈ−１（例えば、０．１０〜１．５ｈ−１）のメタノールおよび／またはジメチルエーテルの空間時間が典型的に使用される。この空間時間は、触媒の質量を反応器に導入されたメタノール／ジメチルエーテルの質量流量で割ったものとして計算される。
【００６６】
窒素酸化物の還元
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、ガス流中の窒素酸化物の選択的還元のために使用することができる。このプロセスでは、分子ふるいＳＳＺ−１０７を含む触媒および還元剤の存在下で、窒素酸化物（ＮＯｘ）を含むガス流を選択的に還元する。窒素酸化物（主にＮＯおよびＮＯ２）は、還元剤が酸化されている間にＮ２に還元される。アンモニアが還元剤である場合、Ｎ２も酸化生成物である。理想的には、唯一の反応生成物は水およびＮ２であるが、ＮＨ３の一部は通常空気でＮＯまたはＮ２Ｏに酸化される。
【００６７】
触媒は、分子ふるい担体上に担持された１種以上の金属を含んでいてもよい。任意の適切な金属を選択することができる。選択的接触還元の間に使用するのに特に有効な金属は、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇおよびそれらの混合物からなる群から選択される金属を含む。一実施形態では、この１種以上の金属は、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、およびそれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、金属は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＰｔおよびＣｕから選択される。より好ましくは、この１種以上の金属は、Ｆｅ、Ｃｕ、およびそれらの混合物からなる群から選択されてよい。例示的な実施形態では、金属はＣｕである。
【００６８】
任意の適切で有効な量の少なくとも１種の金属を触媒中に使用することができる。分子ふるいに含まれ得る金属（１種または複数種）の総量は、触媒の全重量を基準にして、０．０１〜２０重量％（例えば、０．１〜１０重量％、０．５〜５重量％、１〜３重量％、または１．５〜２．５重量％）であってよい。
【００６９】
分子ふるいは、金属のための担体として作用し、例えば、金属は細孔（１つまたは複数）の内部にあってもよく、および／または分子ふるいの外部表面上にあってもよい。例示的な実施形態では、有意な量の金属（１種または複数種）が細孔の内部に存在する。
【００７０】
金属（１種または複数種）はまた、分子ふるいに含まれていてもよく、および／または任意の実現可能な方法を用いて分子ふるいによって担持されてもよい。例えば、金属は、分子ふるいが合成された後に、例えば初期湿潤プロセスまたは交換プロセスによって添加することができる。あるいは、金属は、分子ふるい合成中に添加することができる。
【００７１】
分子ふるい触媒は、任意の適切な形態で使用することができる。例えば、分子ふるい触媒は、粉末形態で、押出物として、ペレットとして、または任意の他の適切な形態で使用することができる。
【００７２】
本明細書で使用するための分子ふるい触媒は、適切な基材モノリス上にコーティングすることができ、または押出型触媒として形成することができるが、好ましくは触媒コーティングに使用する。一実施形態では、分子ふるい触媒は、フロースルーモノリス基材（すなわち、全体的な部分を通じて軸方向に走る多数の小さい平行なチャネルを有するハニカム型モノリス触媒担体構造）上に、またはフィルターモノリス触媒（例えばウォールフローフィルター等）上にコーティングされる。本明細書で使用するための分子ふるい触媒は、例えばウォッシュコート成分として、適切なモノリス基材上に、例えば金属製もしくはセラミック製のフロースルーモノリス基材上に、あるいは、フィルター基材上に、例えばウォールフローフィルターまたはか焼された金属もしくは部分的フィルター（例えば、ＷＯ０１／８０９７８またはＥＰ１０５７５１９に開示されているもの）上にコーティングされてよい。代替的に、本明細書で使用するための分子ふるいは、基材上に直接合成されてもよく、および／または押出型フロースルー触媒中に形成されてもよい。
【００７３】
押出型基材モノリスを製造するためにモノリス基材上にコーティングする目的で本明細書で使用される分子ふるいを含むウォッシュコート組成物は、結合剤、例えばアルミナ、シリカ、（非分子ふるい）シリカ−アルミナ、天然クレイ（例えばＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、またはそれらの混合物）を含んでよい。
【００７４】
一実施形態によれば、触媒を使用する方法は、化学プロセスにおいて触媒を少なくとも１種の反応物質を暴露することを含む。換言すれば、気体中のＮＯｘを還元する方法は、ＮＯｘのような少なくとも１種の反応物質を有する気体を触媒に暴露することを含む。本明細書で使用される場合、気体中のＮＯｘを還元するための化学プロセスは、分子ふるいまたはゼオライトを含む触媒を用いる任意の適切な化学プロセスを包含し得る。典型的な化学プロセスには、限定はしないが、排気ガス処理、例えば、窒素還元剤、希薄（ｌｅａｎ：リーン、欠乏）ＮＯｘ触媒、触媒物質利用すすフィルター、または、これらのいずれか１つとＮＯｘ吸着剤触媒または三元触媒（ＴＷＣ）との組み合わせ（例えば、ＮＡＣ＋（下流）ＳＣＲまたはＴＷＣ＋（下流）ＳＣＲ）を用いる選択的接触還元が含まれる。
【００７５】
希薄（リーン）燃焼内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを処理する方法は、希薄ガスからのＮＯｘを塩基性物質内に貯蔵し、次いで塩基性物質からこのＮＯｘを放出させ、リッチガスを用いてこれを周期的に還元することである。塩基性物質（アルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類金属のような）と貴金属（例えば白金）との組み合わせ、およびさらに場合によっては還元触媒成分（例えばロジウム）との組み合わせは、典型的には、ＮＯｘ吸着剤触媒（ＮＡＣ：ＮＯｘ吸蔵触媒）、希薄ＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、またはＮＯｘ貯蔵／還元触媒（ＮＳＲＣ：ＮＯｘ吸蔵／還元触媒）と称される。本明細書で使用される場合、ＮＯｘ貯蔵／還元触媒、ＮＯｘトラップ、およびＮＯｘ吸着剤触媒（またはそれらの頭字語）は、交換可能に使用されてもよい。
【００７６】
特定の条件下では、周期的にリッチな再生事象中に、ＮＨ３がＮＯｘ吸着剤触媒上に生成されてもよい。ＮＯｘ吸着剤触媒の下流にＳＣＲ触媒を添加することにより、系全体のＮＯｘ還元効率を改善することができる。複合系では、ＳＣＲ触媒は、リッチな再生事象中にＮＡＣ触媒から放出されたＮＨ３を貯蔵することができ、貯蔵されたＮＨ３を利用して、通常の希薄運転条件の間にＮＡＣ触媒を通過（スリップスルー）するＮＯｘの一部または全部を選択的に還元する。本明細書で使用されるように、このように結合されたシステムは、それぞれの略語の組み合わせ、例えばＮＡＣ＋ＳＣＲまたはＬＮＴ＋ＳＣＲとして示されてよい。
【００７７】
触媒は、例えばエンジン排出物に遭遇するような還元性条件または希薄条件で有効であり得る。例えば、サイクルの希薄部分は、Ｎ２中の約２００ｐｐｍのＮＯ、１０％のＯ２、５％のＨ２Ｏ、５％のＣＯ２への暴露からなっていてよく、そして、サイクルのリッチな部分は、Ｎ２中の約２００ｐｐｍのＮＯ、５０００ｐｐｍのＣ３Ｈ６、１．３％のＨ２、４％のＣＯ、１％のＯ２、５％のＨ２Ｏ、５％のＣＯ２への暴露からなっていてよい。還元性雰囲気は、１未満のラムダ値を有する雰囲気であり、すなわちその酸化還元（レドックス）組成物は正味還元性である。希薄（リーン）雰囲気は、１より大きいラムダ値を有するものであり、すなわちその酸化還元組成物は正味酸化性である。本明細書に記載された触媒は、還元性雰囲気に暴露されたときに特に有効であり得、希薄（リーン）／リッチ・変動サイクルのリッチ相の間に遭遇するような高温の還元性雰囲気に暴露されたときにさらに特に有効であり得る。
【００７８】
気体中のＮＯｘを還元する方法は、少なくとも１種の反応物質を有する気体を触媒に暴露することを含む。反応物質は、上記の化学プロセスにおいて典型的に遭遇する任意の反応物質を含んでいてよい。反応物質は、アンモニアなどの選択的接触還元剤を含んでいてよい。選択的接触還元は、（１）アンモニアまたは窒素還元剤を使用すること、または（２）炭化水素還元剤（後者は希薄ＮＯｘ触媒としても知られている）を用いることを含み得る。他の反応物質は、窒素酸化物および酸素を含み得る。例示的な実施形態では、本明細書に記載の触媒は、アンモニアによるＮＯｘの選択的接触還元の間に使用される。
【００７９】
少なくとも１種の反応物質、例えば窒素酸化物は、少なくとも１００℃（例えば、１５０℃〜７５０℃、または１７５℃〜５５０℃）の温度で還元剤で還元される。
【００８０】
窒素酸化物を含む反応物質の場合、窒素酸化物の還元は、酸素の存在下または酸素の不存在下で行うことができる。窒素還元剤の供給源は、アンモニア、ヒドラジン、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、ギ酸アンモニウムまたは任意の適切なアンモニア前駆体、例えば尿素であり得る。
【００８１】
この方法は、内燃機関（移動式であろうと固定式であろうと）、ガスタービンおよび石炭または石油燃焼発電所からのような燃焼プロセスに由来するガスに対して実施することができる。この方法は、石油精製、精油所ヒーターおよびボイラー、炉、化学処理産業、コークス炉、地方廃棄物プラントおよび焼却炉、コーヒー焙焼プラントなどの工業プロセスからのガスを処理するためにも使用することができる。
【００８２】
特定の実施形態では、この方法は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、または液体石油ガスもしくは天然ガスによって動力を与えられるエンジンなどの希薄／リッチサイクルを伴う車両内燃機関からの排気ガスを処理するために使用される。
【００８３】
窒素酸化物を含む反応物質の場合、窒素還元剤は、所望の効率以上で分子ふるい触媒がＮＯｘ還元を触媒することができると判定された場合にのみ、例えば１００℃超、１５０℃超、または１７５℃超にて、窒素還元剤を流入排気ガス中に計量供給することができる。制御手段による判定は、排気ガス温度、触媒床温度、加速器位置、系内の排気ガスの質量流量、マニホールドの減圧、着火タイミング、エンジンの速度、排気ガスのラムダ値、エンジンに噴射される燃料の量、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブの位置、並びにそれによるＥＧＲの量およびブースト圧力からなる群から選択されるエンジンの条件を示す、１つ以上の好適なセンサー入力事項によってアシストされ得る。
【００８４】
直接的に（適切なＮＯｘセンサーを使用して）決定された、又は制御手段に格納された事前相関ルックアップテーブル又はマップ（エンジンの状態を示す上述の入力事項のうちのいずれか１つ以上を、排気ガスの予測されるＮＯｘ含有量と相関させるもの）を使用するなど間接的に決定された排気ガス中の窒素酸化物の量に応じて、計量供給（ｍｅｔｅｒｉｎｇ）を制御することができる。
【００８５】
本明細書に記載された分子ふるい担持金属触媒は、改善されたＮＨ３−ＳＣＲ活性、良好な熱安定性、良好な水熱安定性を示し、繰り返し希薄／リッチ高温エージングに耐えることができる。
【００８６】
エンジン排気物質の処理（コールドスタートエミッション）
分子ふるいＳＳＺ−１０５は、炭化水素トラップとして、特に炭化水素燃料の燃焼に伴う排出物を低減するためにも使用することができる。
【００８７】
自動車の排気ガス基準がますます低くなると、自動車および触媒製造業者は、コールドスタート（冷間始動）期間中に炭化水素排出の大部分が発生するため、コールドスタート炭化水素の排出を削減することに専念するようになっている。その結果、内燃機関を含む車両のコールドスタート運転中の排出物の制御が不可欠である。従来の三元触媒コンバータを装備した車両は、典型的にはウォッシュコート層上に担持された貴金属を含み、これはモノリス担体上にデポジットされる。新鮮な触媒は約１７０℃で作動し始め、エージングした触媒は約２００℃〜２２５℃でのみ作動する。これらの触媒は、通常、そのような温度に達する前に少なくとも１〜２分間を必要とし、この「コールドスタート」期間中、テールパイプ炭化水素の排出物の７０％〜８０％が発生する。このようなコールドスタート排出物は、２つのシミュレートされた環境（新たな車両モデルのプロトタイプが訓練されたドライバーによって実験室内にてダイナモメーター上で駆動される市街地および高速道路）に基づいた新しい車両試験のための標準化された実験室法である米国連邦試験手順（ＦＴＰ）のサイクルを失敗させることがよくある。触媒コンバータの触媒が不完全燃焼した炭化水素を最終燃焼生成物に効果的に転化することができないより低温では、炭化水素吸着剤系は、不完全燃焼した炭化水素を吸着することにより触媒コンバータに到達する前にエンジンから排出される炭化水素を捕捉するべきである。理想的な場合には、触媒の失活（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ）を超える温度で脱着が起こるはずである。
【００８８】
任意の排出炭化水素トラップの重要なファクターは、吸着剤の吸着能力、吸着された炭化水素が脱着されて触媒コンバータに送られる脱着温度（触媒運転温度より高くなければならない）、および吸着剤の水熱安定性である。ゼオライトなどの分子ふるいは、一般に、他の材料と比較して、これらの条件下での水熱安定性に部分的に起因して、この用途のための有用な吸着剤であることが分かっている。
【００８９】
炭化水素燃焼生成物を含む排気ガスの処理方法が開示される。この方法は、以下の工程を含む：分子ふるいによる炭化水素燃焼生成物の吸着を促進するのに有効な時間、排気ガスを分子ふるいＳＳＺ−１０５と接触させる工程；パージガスを分子ふるいに通してそこから吸着された炭化水素燃焼生成物を除去する工程；および、除去された炭化水素燃焼生成物を含有するパージガスを炭化水素転化触媒と接触させる工程。「排気ガスを処理する方法」という句は、一般に、排気ガス汚染物質、特に炭化水素燃料の不完全燃焼に関連する排気ガス汚染物質の排出を低減する方法を指す。これに限定されるものではないが、この処理方法は、内燃機関のコールドスタート運転中に生じるような、不完全燃焼した排気ガス成分の排出を低減することに主に向けられている。
【００９０】
内燃機関の炭化水素燃料の燃焼から生成された排気ガスは、典型的には、直鎖および分枝鎖の非芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、多環式炭化水素およびそれらの混合物、ならびに二酸化炭素、水、窒素酸化物、二酸化硫黄などの非炭化水素成分を包含する複数の燃焼成分を含む。そのような排出物の化合物の例としては、芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン、ベンゼンおよびそれらの混合物；メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンのような直鎖状および分岐状の炭化水素；シクロヘキサンのような脂環式炭化水素；ならびに、アルコールおよびメチル第三級ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）などの追加の燃料添加剤が包含される。本明細書で開示される方法は、特定の炭化水素燃料に必ずしも限定されることなく、特に内燃機関のコールドスタート運転中に、そのような炭化水素の排出を低減するために有利に利用され得る。本発明の恩恵を受ける典型的な炭化水素燃料としては、ガソリン、ディーゼル燃料、航空燃料などが挙げられる。
【００９１】
この方法は、吸着剤をバッチ式に排気ガスに接触させるバッチプロセスとして、または排気ガスが分子ふるいを通じて連続的もしくは半連続的に流れる連続的もしくは半連続的プロセスとして適用することができる。例えば、本方法は、炭化水素燃料が燃焼される内燃機関からの排気ガスを浄化するための連続プロセスとして適用されてもよい。このような連続プロセスでは、排気ガスを内燃機関などの供給源から吸着剤分子ふるい（すなわちＳＳＺ−１０５）に最初に通過させることができるので、排気ガス中の成分、特に炭化水素は分子ふるいによって吸着される。用途に応じて、吸着された成分は、典型的にはその後、分子ふるいから脱着され、触媒と接触させられる。排気ガス浄化システムの場合、ＳＳＺ−１０５は、分子ふるいを触媒コンバータの上流の排気ガスと接触させることによって、内燃機関の排気ガスから部分的に燃焼した炭化水素成分を吸着するために利用され得る。分子ふるいおよび触媒は、排気ガスの連続的な貫流のために引き続き加熱されるので、分子ふるい上に吸着された成分は、排気ガス流中に脱着され、転化器に送られる。次いで、脱着された炭化水素成分は、より高い操作温度で触媒の改良された炭化水素転化効率のために触媒によって転化される。
【００９２】
本明細書に開示される方法は、流れている排気ガスを用いて順次、連続的に実施されてよく、すなわち、ここでは排気ガスが分子ふるいを通って、次に下流の触媒コンバータを通って連続的に流れる。これに関して、排気ガスは、分子ふるいから脱着された排気成分を除去するためのパージガスとして本質的に機能することもできる。別のパージガス流、または排気ガス流に関連する別個のパージガス流を使用して、脱着された排気ガス成分を除去してもよく、このパージガス流として、特に限定されないが、排気ガス流に加えられる二次空気などの空気、不活性ガス、またはそれらの混合物が挙げられる。
【００９３】
バッチ及び半連続系におけるＳＳＺ−１０５の使用も、本開示の範囲内である。例えば、バッチプロセスでは、ＳＳＺ−１０５を排気ガスの一部と接触させて、内燃機関のコールドスタート運転中に生成される排気ガス成分、特に不完全燃焼炭化水素成分を分子ふるい上に吸着させてよい。その後、触媒コンバータにおけるような触媒の操作温度に達したとき、吸着された成分は、パージガスを用いてパージされ、排気ガスの排出生成物に転化するために触媒に送られてよい。同様に、半連続プロセスでは、排気ガスは最初に分子ふるいを通過し、続いて下流の触媒を通過することができる。ある期間の後（例えば、触媒の失活温度に達したとき）、排気ガスは、分子ふるいがバイパスされるように、触媒のみを通るように再度の方向付けをされてよい。次いで、空気などのパージガスを分子ふるいに通して、分子ふるい上に吸着された排気ガス成分を脱着させることができる。
【００９４】
一実施形態において、ＳＳＺ−１０５分子ふるいはまた、希土類、第２族金属、第６〜１２族金属、およびそれらの混合物から選択される金属カチオンを含んでよい（例えば、金属カチオンは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、およびこれらの混合物から選択されてよい）。別の実施形態では、分子ふるいは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕおよびそれらの混合物から選択される金属を含む。
【００９５】
分子ふるいは、排気ガス成分をそれ自体で吸着するために利用することができるが、結合剤およびクレイのような追加の材料と組み合わせて分子ふるいを含む吸着剤材料に利用することもできる。吸着材料はまた、分子ふるいと共に１種以上の触媒を含んでよい。そのような触媒は、当技術分野で一般的に知られており、本明細書では吸着剤材料と組み合わせて使用するために特に限定されない。他の吸着剤材料は、所望により、分子ふるいＳＳＺ−１０５と共に含まれてよく、限定されないが、例えば、ＡＥＩ、ＡＦＸ、＊ＢＥＡ、ＣＨＡ、ＣＯＮ、ＩＦＲ、ＭＴＴ、ＭＷＷ、ＭＴＷ、ＳＥＷ、ＳＦＥ、ＳＦＦ、ＳＦＧ、ＳＦＨ、ＳＦＮ、ＳＦＳ、＊ＳＦＶ、ＳＳＹ、ＳＴＦ、ＳＴＴ、−ＳＶＲ、およびそれらの混合物等のような骨格タイプを有する分子ふるいが包含される。
【実施例】
【００９６】
以下の例示的な諸例は、非限定的なものであることが意図される。
【００９７】
例１
０．８０ｇの４５％ＫＯＨ溶液、０．１３ｇの５０％ＮａＯＨ溶液、９．５６ｇの脱イオン水および２．００ｇのＣＢＶ７６０  Ｙ−ゼオライト粉末（Ｚｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比＝６０）を、テフロンライナー中で一緒に混合した。次いで、２０％Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムヒドロキシド溶液８．４５ｇを混合物に添加した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次いで、このライナーをキャップし、Ｐａｒｒ鋼製オートクレーブ反応器内に置いた。次いでオートクレーブをオーブンに入れ、１５０℃で４日間加熱した。固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、９５℃で乾燥させた。
【００９８】
得られた生成物は、ＩＣＰ元素分析によって測定して、１５．８のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有していた。
【００９９】
得られた生成物を粉末ＸＲＤおよびＳＥＭで分析した。粉末ＸＲＤパターンを図１に示す。ＳＥＭ画像が図２に示されており、これは均一な結晶場であることを明らかにしている。この合成されたままの生成物の特徴的なＸＲＤピークのリストが以下の表３に示される。
【表４】
0006697549.tif 000006
【０１００】
か焼された生成物から収集された粉末ＸＲＤパターンの実験結果と様々なＥＲＩ／ＬＥＶ連晶成長比を有するＤＩＦＦａＸシミュレーション粉末ＸＲＤパターンとの比較が、図３に示されている。ＤＩＦＦａＸ計算により、この生成物は、約５０〜６０％のＥＲＩスタッキングシーケンス（積み重ねシーケンス）および４０〜５０％のＬＥＶスタッキングシーケンスを有する連晶成長物質であることが明らかにされている。
【０１０１】
例２
３．２１ｇの４５％ＫＯＨ溶液、０．５２ｇの５０％ＮａＯＨ溶液、３２．４６ｇの脱イオン水および８．００ｇのＣＢＶ７８０  Ｙ−ゼオライト粉末（Ｚｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比＝８０）を、テフロンライナー中で一緒に混合した。次いで、２０％Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムヒドロキシド溶液４１．０５ｇを混合物に添加した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次いで、このライナーをキャップし、Ｐａｒｒ鋼製オートクレーブ反応器内に置いた。次いでオートクレーブをオーブンに入れ、１５０℃で３日間加熱した。固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、９５℃で乾燥させた。
【０１０２】
得られた生成物は、ＩＣＰ元素分析によって測定して、１７．１のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有していた。
【０１０３】
粉末ＸＲＤおよびＳＥＭにより、得られた生成物を純粋なＳＳＺ−１０５として同定した。ＳＥＭ画像を図４に示す。この合成されたままの生成物についての特徴的ＸＲＤピークのリストを、以下の表４に示す。
【表５】
0006697549.tif 000007
【０１０４】
か焼された生成物から収集された粉末ＸＲＤパターンの実験結果と様々なＥＲＩ／ＬＥＶ連晶成長比を有するＤＩＦＦａＸシミュレーション粉末ＸＲＤパターンとの比較が、図５に示されている。ＤＩＦＦａＸ計算により、この生成物は、約５０〜６０％のＥＲＩスタッキングシーケンスおよび４０〜５０％のＬＥＶスタッキングシーケンスを有する連晶成長物質であることが明らかにされている。
【０１０５】
例３
０．８０ｇの４５％ＫＯＨ溶液、０．１３ｇの５０％ＮａＯＨ溶液、９．５６ｇの脱イオン水および２．００ｇのＣＢＶ７２０  Ｙ−ゼオライト粉末（Ｚｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比＝３０）を、テフロンライナー中で一緒に混合した。次いで、２０％Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムヒドロキシド溶液８．４５ｇを混合物に添加した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次いで、このライナーをキャップし、Ｐａｒｒ鋼製オートクレーブ反応器内に置いた。次いでオートクレーブをオーブンに入れ、１５０℃で４日間加熱した。固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、９５℃で乾燥させた。
【０１０６】
得られた生成物は、ＩＣＰ元素分析によって測定して、１２．７のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有していた。
【０１０７】
粉末ＸＲＤおよびＳＥＭにより、得られた生成物を純粋なＳＳＺ−１０５として同定した。ＳＥＭ画像を図６に示す。この合成されたままの生成物についての特徴的ＸＲＤピークのリストを、以下の表５に示す。
【表６】
0006697549.tif 000008
【０１０８】
か焼された生成物から収集された粉末ＸＲＤパターンの実験結果と様々なＥＲＩ／ＬＥＶ連晶成長比を有するＤＩＦＦａＸシミュレーション粉末ＸＲＤパターンとの比較が、図７に示されている。ＤＩＦＦａＸ計算により、この生成物は、約８０〜９０％のＥＲＩスタッキングシーケンスおよび１０〜２０％のＬＥＶスタッキングシーケンスを有する連晶成長物質であることが明らかにされている。
【０１０９】
例４
３．２１ｇの４５％ＫＯＨ溶液、３２．７２ｇの脱イオン水および８．００ｇのＣＢＶ７６０  Ｙ−ゼオライト粉末（Ｚｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比＝６０）を、テフロンライナー中で一緒に混合した。次いで、２０％Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムヒドロキシド溶液４１．０５ｇを混合物に添加した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次いで、このライナーをキャップし、Ｐａｒｒ鋼製オートクレーブ反応器内に置いた。次いでオートクレーブをオーブンに入れ、１５０℃で３日間加熱した。固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、９５℃で乾燥させた。
【０１１０】
得られた生成物は、ＩＣＰ元素分析によって測定して、１９．７のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有していた。
【０１１１】
粉末ＸＲＤおよびＳＥＭにより、得られた生成物を分析した。これは、純粋なＳＳＺ−１０５分子ふるいとして同定した。ＳＥＭ画像を図８に示す。この合成されたままの生成物についての特徴的ＸＲＤピークのリストを、以下の表６に示す。
【表７】
0006697549.tif 000009
【０１１２】
か焼された生成物から収集された粉末ＸＲＤパターンの実験結果と様々なＥＲＩ／ＬＥＶ連晶成長比を有するＤＩＦＦａＸシミュレーション粉末ＸＲＤパターンとの比較が、図９に示されている。ＤＩＦＦａＸ計算により、この生成物は、約２０〜３０％のＥＲＩスタッキングシーケンスおよび７０〜８０％のＬＥＶスタッキングシーケンスを有する連晶成長物質であることが明らかにされている。
【０１１３】
例５
０．８０ｇの４５％ＫＯＨ溶液、８．１８ｇの脱イオン水および２．００ｇのＣＢＶ７８０  Ｙ−ゼオライト粉末（Ｚｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比＝８０）を、テフロンライナー中で一緒に混合した。次いで、２０％Ｎ、Ｎ−ジメチルピペリジニウムヒドロキシド溶液１０．２６ｇを混合物に添加した。得られたゲルを均一になるまで撹拌した。次いで、このライナーをキャップし、Ｐａｒｒ鋼製オートクレーブ反応器内に置いた。次いでオートクレーブをオーブンに入れ、１５０℃で４日間加熱した。固体生成物を遠心分離によって回収し、脱イオン水で洗浄し、９５℃で乾燥させた。
【０１１４】
得られた生成物は、ＩＣＰ元素分析によって測定して、２１．６のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比を有していた。
【０１１５】
粉末ＸＲＤおよびＳＥＭにより、得られた生成物を分析した。これは、純粋なＳＳＺ−１０５分子ふるいとして同定した。ＳＥＭ画像を図１０に示す。この合成されたままの生成物についての特徴的ＸＲＤピークのリストを、以下の表７に示す。
【表８】
0006697549.tif 000010
【０１１６】
か焼された生成物から収集された粉末ＸＲＤパターンの実験結果と様々なＥＲＩ／ＬＥＶ連晶成長比を有するＤＩＦＦａＸシミュレーション粉末ＸＲＤパターンとの比較が、図１１に示されている。ＤＩＦＦａＸ計算により、この生成物は、約１０〜２０％のＥＲＩスタッキングシーケンスおよび８０〜９０％のＬＥＶスタッキングシーケンスを有する連晶成長物質であることが明らかにされている。
【０１１７】
例６
ＳＳＺ−１０５のか焼
合成されたままの分子ふるい生成物を、５４０℃に加熱された空気流の下、マッフル炉内で１℃／分の速度でか焼し、５時間５４０℃で保持し、冷却し、次いで粉末ＸＲＤによって分析した。
【０１１８】
図３、図５、図７、図９、および図１１は、それぞれ、か焼されたＳＳＺ−１０５分子ふるい生成物１、２、３、４、および５のＸＲＤパターンを示し、これは、当該材料が、有機ＳＤＡを除去するためのか焼の後に安定であり続けることを明らかにしている。
【０１１９】
例７
細孔容積分析
例６で得られたか焼された材料を、１０ｍＬ（分子ふるい１ｇあたり）の１Ｎアンモニア硝酸塩溶液を用いて、９０℃にて２時間処理した。この溶液を、冷却し、デカンテーションして、同じプロセスを繰り返した。
【０１２０】
アンモニア交換分子ふるい生成物（ＮＨ４−ＳＳＺ−１０５）に対して、ＢＥＴ法により、吸着剤としてＮ２を用いた細孔容積分析を行った。この分子ふるいは、０．２５ｃｍ３／ｇの微細孔容積を示し、ＳＳＺ−１０５が微細孔特性を有することが分かった。
【０１２１】
例８
メタノール転化
アンモニア交換ＳＳＺ−１０５を５ｋｐｓｉでペレット化し、粉砕して、２０〜４０のメッシュにかけた。０．２０ｇの触媒（アランダムで４：１ｖ／ｖに希釈）を、分割管炉（スプリットチューブファーネス）中のステンレス鋼ダウンフロー反応器内の中心に配置した。この触媒を４００℃にて窒素流下、インサイチューで（ｉｎ−ｓｉｔｕで）予熱した。キャリアガスとしての３０ｃｍ３／分の窒素流中で、１．３ｈ−１のＷＨＳＶ（重量時空間速度）にて、０．３２４ｃｍ３／時の速度で純粋なメタノール供給物を反応器内に導入した。
【０１２２】
反応器から出た生成物流からの反応生成物を、ＦＩＤ検出器を備えたオンラインＡｇｉｌｅｎｔガスクロマトグラフィー中に自動的に注入し、インサイチューで分析した。
【０１２３】
例１に記載された分子ふるいについての結果を、表８に要約する。
【表９】
0006697549.tif 000011
【０１２４】
例２に記載された分子ふるいについての結果を、表９に要約する。
【表１０】
0006697549.tif 000012
【０１２５】
メタノールが主にＣ２〜Ｃ４サイズのオレフィンに触媒的に転化される反応における生成物形状選択率の点において、表８に示されたこれら２つのサンプルの各々からの生成物は、微細孔のゼオライトについての生成物と整合する。芳香族生成物は、観察されなかった。
【０１２６】
本明細書で使用されているとおり、用語「含む」（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）は、その用語に続いて同定される要素群または工程群を包含することを意味するが、これらの要素群または工程群はいずれも排他的ではなく、ある実施形態は、他の要素群または工程群を包含し得る。
【０１２７】
他に特に指定しない限り、そこから個々の要素または複数の要素の混合物が選択され得る要素群、材料群または他の構成要素群の上位概念の記述は、列挙された構成要素群およびそれらの混合物の下位概念の全ての可能な組み合わせを包含することを意図する。
【０１２８】
本願中で引用された全ての文献は、その開示が本文書と不整合ではない限度内において、全体として参照することにより本明細書中に組み込まれる。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
［１］
ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいおよびＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいを含む少なくとも１種の連晶相を含む、アルミノケイ酸塩分子ふるい組成物。
［２］
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が１０〜２５である、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［３］
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が５〜９５％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［４］
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が１０〜９０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［５］
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が２０〜８０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［６］
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が３０〜７０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［７］
前記ＥＲＩ骨格タイプ分子ふるいが、ＤＩＦＦａＸ分析による測定で、前記ＬＥＶ骨格タイプ分子ふるいに対する割合が４０〜６０％で、前記少なくとも１種の連晶相に存在する、［１］に記載の分子ふるい組成物。
［８］
［１］に記載のアルミノケイ酸塩分子ふるい組成物を調製する方法であって、
（ａ）以下の成分：
（１）ケイ素酸化物の少なくとも１種の供給源；
（２）アルミニウム酸化物の少なくとも１種の供給源；
（３）カリウム、ならびに、ナトリウムおよびカリウムの組み合わせからなる群から選択される、第１族金属の金属（Ｍ）の少なくとも１種の供給源；
（４）ヒドロキシドイオン；
（５）Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオン（Ｑ）；および
（６）水
を含む反応混合物を調製する工程；ならびに、
（ｂ）前記反応混合物を、前記分子ふるい組成物の結晶を形成するのに十分な結晶化条件にかける工程
を含み、
前記反応混合物は、モル比で以下の組成を含む方法。
【表１】
0006697549.tif 000013
［９］
前記分子ふるい組成物の調製のための前記反応混合物が、モル比で以下の組成を含む、［８］に記載の方法。
【表２】
0006697549.tif 000014
［１０］
前記結晶化条件が、１２５℃〜２００℃の温度を包含する、［８］に記載の方法。
［１１］
有機化合物を含む供給原料を転化生成物に転化する方法であって、有機化合物転化条件で、［１］の分子ふるいの活性形態を含む触媒に前記供給原料を接触させる工程を含む方法。
［１２］
前記有機化合物が有機酸素化物を含み、そして、前記の有機化合物転化方法が前記有機酸素化物をオレフィンを含む生成物に転化する、［１１］に記載の方法。
［１３］
前記有機酸素化物が、メタノール、ジメチルエーテル、またはこれらの組み合わせを含み、前記オレフィンが、エチレン、プロピレン、またはこれらの組み合わせを含む、［１２］に記載の方法。
［１４］
窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する方法であって、［１］に記載の分子ふるいを含む触媒に窒素酸化物を含む気体流を接触させることを含む、方法。
［１５］
前記触媒が、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、ＩｒおよびＰｔから選択される遷移金属の１種以上をさらに含む、［１４］に記載の方法。
［１６］
前記遷移金属が、前記分子ふるいの総重量に基づいて０．１〜１０重量％の量で存在する、［１５］に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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