(57)【要約】多数の強酸点を持つ一つの改良ゼオライトであって、ここで前記ゼオライトは最低（１．０）のＡＡＩを持つ。好ましい実施例において前記ゼオライトは、結晶構造の生成後、制御条件下で生成され、したがって４面体アルミニウムの消失は最小限に抑えられ、それにより上記ＡＡＩを持つゼオライトを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのゼオライトあるいは分子ふるいであって、ここで前記ゼオライトあるいは分子ふるいが最低１．０のＡＡＩを持つことを特徴とするゼオライトあるいは分子ふるい。
【請求項２】
請求項１記載のゼオライトあるいは分子ふるいであって、ここで前記ゼオライトあるいは分子ふるいが平均１００オングストローム以上の微細孔直径の微細孔を持つことを特徴とするゼオライトあるいは分子ふるい。
【請求項３】
請求項１記載のゼオライトあるいは分子ふるいであって、ここで前記ゼオライトあるいは分子ふるいが０．７ｃｍ３／ｇ以上の微細孔体積を持つことを特徴とするゼオライトあるいは分子ふるい。
【請求項４】
請求項１記載のゼオライトあるいは分子ふるいであって、ここでシリカおよびアルミナが最低６：１のシリカ対アルミナモル比率で存在することを特徴とするゼオライトあるいは分子ふるい。
【請求項５】
請求項４記載のゼオライトであって、ここで前記ゼオライトがベータ、ＴＥＡ−モルデン沸石、ＴＥＡ−ＺＳＭ−１２、ＭＣＭ−２２、ＰＳＨ−３、ＺＳＭ−５、ＴＰＡ−ＺＳＭ−５、Ｂｒｅｃｋ６より成るグループから選択されることを特徴とするゼオライト。
【請求項６】
請求項４記載のゼオライトであって、ここで前記ゼオライトが有機体窒素指向剤を用いて生成されることを特徴とするゼオライト。
【請求項７】
請求項６記載のゼオライトであって、ここでシリカ対アルミナモル比率が最低１５：１であることを特徴とするゼオライト。
【請求項８】
化学物質を変換するための一つのプロセスであって、ここで前記プロセスが請求項１記載のゼオライトあるいは分子ふるいより成る触媒の存在下で前記変換をもたらすことより成ることを特徴とするプロセス。
【請求項９】
請求項８記載のプロセスであって、ここで前記変換が芳香族化合物アルキル化であることを特徴とするプロセス。
【請求項１０】
請求項９記載のプロセスであって、ここでゼオライトがゼオライトベータ、ＭＣＭ−２２およびＰＳＨ−３より成るグループから選択されることを特徴とするプロセス。
【請求項１１】
請求項８記載のプロセスであって、ここで前記変換が水素化異性化であることを特徴とするプロセス。
【請求項１２】
請求項８記載のプロセスであって、ここで前記変換が水素化分解であることを特徴とするプロセス。
【請求項１３】
請求項８記載のプロセスであって、ここで前記変換が窒素酸化物の除去であることを特徴とするプロセス。
【請求項１４】
請求項８記載のプロセスであって、ここでゼオライトが請求項２に記載のゼオライトであることを特徴とするプロセス。
【請求項１５】
請求項８記載のプロセスであって、ここでゼオライトが請求項３に記載のゼオライトであることを特徴とするプロセス。
【請求項１６】
請求項８記載のプロセスであって、ここでゼオライトが請求項４に記載のゼオライトであることを特徴とするプロセス。
【請求項１７】
請求項８記載のプロセスであって、ここでゼオライトが請求項５に記載のゼオライトであることを特徴とするプロセス。
【請求項１８】
ゼオライトあるいは分子ふるいを生成するための一つのプロセスにおいて、ここで前記プロセスが有機体テンプレーティング因子の除去を含み、前記鋳型因子を５５０℃以下の温度で除去し、前記条件下での鋳型因子の除去後、前記ゼオライトあるいは分子ふるいが最低１．０のＡＡＩを持つことより成る改良であることを特徴とするプロセス。
【請求項１９】
請求項１８記載のプロセスであって、ここで最低５０％の鋳型因子が除去されることを特徴とするプロセス。
【請求項２０】
請求項１９記載のプロセスであって、ここでゼオライトがベータ、ＴＥＡ−モルデン沸石、ＴＥＡ−ＺＳＭ−１２、ＭＣＭ−２２、ＰＳＨ−３、ＺＳＭ−５、ＴＰＡ−ＺＳＭ−５、Ｂｒｅｃｋ６より成るグループから選択されることを特徴とするプロセス。
【請求項２１】
請求項１９記載のプロセスであって、ここで加熱が、平均床温度から２５℃以上の床温度変化を防止するために加熱が制御されている床で行われることを特徴とするプロセス。
【請求項２２】
請求項２１記載のプロセスであって、ここで加熱速度が１０℃／分以下であることを特徴とするプロセス。
【請求項２３】
請求項１８記載のプロセスであって、ここで鋳型因子の除去後、前記ゼオライトあるいは分子ふるいが平均１００オングストローム以上の微細孔直径の微細孔を持つことを特徴とするプロセス。
【請求項２４】
請求項１８記載のプロセスであって、ここで鋳型因子の除去後、前記ゼオライトあるいは分子ふるいが０．７ｃｍ３／ｇ以上の微細孔体積を持つことを特徴とするプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は２０００年１０月２０日に出願された合衆国暫定特許出願番号６０／２４２１１０号の優先権を主張し、その一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、ゼオライトおよび分子ふるいに関し、特にゼオライトおよび分子ふるいの生産とその使用に関する。
【０００３】
【発明の背景】
ゼオライトおよび分子ふるいは通常、多くの種類の触媒処置に用いられている。一般的にゼオライトおよび分子ふるいは、しばしば線状アミン、線状ジアミンおよび第四級アンモニウム塩等であってこれらに限定されない（しばしば“鋳型”と示される）有機体指向剤を伴う、シリカおよびアルミナを含む反応混合物からの構造体の形成を含む処置により調製される。一つの例として、前記第四級アンモニウム塩は、水酸化テトラエチルアンモニウムであり得る。有機体指向剤は、高温で、しばしば“焼成”と示される熱処理工程により生じたゼオライトから除去することができる。形成されたゼオライト構造体あるいは分子ふるいの酸発生は、その後、アンモニウム変換とそれに続くさらなる焼成等であってこれらに限定されないイオン変換により引き起こされる。特定のプロセスにおいて、アンモニウム変換段階は焼成前に起こり、その結果一連の段階を簡略化する。多くの場合、焼成と示される（追加の）熱処理は、成形段階に続いて行われる。この成形段階において、ゼオライトあるいは分子ふるいは、例えば固定床触媒操作に用いることが可能な形状に成形される。
【０００４】
現在のこの分野においては、ゼオライトあるいは分子ふるいの状態あるいは特徴は最終熱処理段階の影響を受けることが認識されている。しかし、有機体指向剤を除去するための熱処理において、ゼオライトあるいは分子ふるいの性能が、ゼオライトあるいは分子ふるいの材料の状態あるいは特徴の変化によって著しく影響を受けることは認識されていない。出願人は見事に、有機体指向剤を除去するための制御された熱処理あるいは焼成と、この処理期間中の５７０℃以下の平均温度へのゼオライトあるいは分子ふるいの露出とが、特定の性質および長さの酸点の形成に必要であることを発見した。これらの形成された酸点は、実施例３（“ＴＰＤ”）にしたがって行われるアンモニアの温度制御脱離によって測定することができるが、炭化水素変換技術および環境低減技術等のこれらに限定されない反応において触媒性能を著しく向上させることが明らかとなった。出願人は、先行技術における発見による認識に反して、多数のこれらの部位は、“強酸点”と示され、実施例３（“ＴＰＤ”）にしたがって行われるアンモニアの温度制御脱離によって測定することができるが、エチルベンゼンを生産するためのベンゼンのエチル化等のこれらに限定されない芳香族化合物アルキル化技術において有益であることを発見した。出願人はまた、前記酸点の出現に加えて、ゼオライトあるいは分子ふるいの十分な再構成が起こり、Ｎ２物理吸着およびまたは水銀細孔分布測定装置などの多孔性測定を用いて特徴付けることができることを発見した。現在の知識にしたがって、出願人は、上記のゼオライトおよび分子ふるいの特徴付けの組合せが、触媒としての使用、特に炭化水素変換への適用における性能を最適化することにおいて望ましいと考える。上記の改善された特徴と増強された触媒性能の組合せは、酸性活性指数（ＡＡＩ）によって特徴付けられると思われる。ＡＡＩは、発明の詳細な説明および請求の範囲において用いられているように、実施例３（“ＴＰＤ”）にしたがって行われる温度制御脱離により測定された、３００℃以下の温度でゼオライトから取り除かれたアンモニアの合計に対する３００℃以上の温度でゼオライトから取り除かれたアンモニアの合計の割合である。
【０００５】
出願人の結果に反して、合衆国特許第５２５８５７０号は、ゼオライトベータの触媒作用をいわゆる“強”酸点を減らすための約６００℃から６７５℃の高温での加熱により形成されたゼオライトを活性化することにより改良することができることを示している。合衆国特許第５２５８５７０号にしたがって、従来の方法により生産されたゼオライトベータは、酸点を減らし、それによって触媒作用を増加させるために特に処理される。
【０００６】
【発明の簡単な要約】
本発明の一見地にしたがって、いわゆる“強酸点”、すなわち実施例３（“ＴＰＤ”）にしたがって行われる温度制御脱離により測定される部位の増加したゼオライトあるいは分子ふるいが提供される。特に出願人は、強酸点の増加により、触媒作用の大幅な増大が提供されることを見いだした。
【０００７】
本発明のさらに別の見地において、増加したいわゆる“強酸点”と合わせて、メソ多孔性、すなわち２ｎｍより大きく５０ｎｍより小さい大きさの微細孔の増加したゼオライトあるいは分子ふるいが提供される。特に出願人は、分子ふるいネットワークのゼオライトのメソ多孔性およびいわゆる“強酸点”の数の双方の増加により、触媒作用の大幅な増大が提供されることを見いだした。
【０００８】
好ましくは、ゼオライトあるいは分子ふるいは、平均１００オングストローム以上の直径を持つ微細孔を持つ。
【０００９】
別の実施例において、ゼオライトあるいは分子ふるいは０．７ｃｍ３／ｇ以上の体積の微細孔を持つ。
【００１０】
本発明の好ましい実施例にしたがって、ゼオライトあるいは分子ふるいは最低１．０、好ましくは最低１．２、より好ましくは最低１．４、最も好ましくは最低１．６の酸性活性指数（ＡＡＩ）を持ち、ここでＡＡＩは、発明の詳細な説明および請求の範囲において用いられているように、実施例３（“ＴＰＤ”）にしたがって行われる温度制御脱離により測定された、３００℃以下の温度でゼオライトあるいは分子ふるいから取り除かれたアンモニアの合計に対する３００℃以上の温度でゼオライトあるいは分子ふるいから取り除かれたアンモニアの合計の割合である。
【００１１】
特に好ましい実施例において、ゼオライトあるいは分子ふるいは、テンプレーティング因子あるいは有機体窒素化合物を含む有機体指向剤の使用により調製される、シリカ対アルミナのモル比率が６：１あるいはそれ以上または１５：１あるいはそれ以上のシリカおよびアルミナを含有するものである。ゼオライトの代表的であるがこれらに限定されない例としては、ベータ、ＴＥＡ−モルデン沸石、ＴＥＡ−ＺＳＭ−１２、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−３９、ＭＣＭ−４１、ＭＣＭ−４８、ＰＳＨ０３、ＺＳＭ−５、ＴＰＡ−ＺＳＭ−５、Ｂｒｅｃｋ６、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ＳＳＺ−３２その他を挙げることができる。好ましいゼオライトはゼオライトベータであるが、本発明は好ましいゼオライトに限定されない。
【００１２】
本発明のさらなる見地にしたがって、出願人は、改良された触媒活性を持つゼオライトあるいは分子ふるいが強酸点を増加させることにより生産され得ることを見いだした。この点において、出願人は、ゼオライトおよび分子ふるいを生産するための処理の間、特に有機体窒素テンプレーティング因子を除去するための処理において、そこで適用される条件が強酸点を維持するために制御されるべきであることを見いだした。この点において、強酸点は、触媒変換への適用に有益であることが証明されたこれらの部位の消失を防ぐ処理条件にすることにより維持され、そのＡＡＩ割合により特徴付けられる。これらの部位はゼオライトあるいは分子ふるい構造中の４面体アルミニウム部位の特殊なものとみなすことができると思われる。
【００１３】
この点について、有機体窒素テンプレーティング因子の除去（一般に、最低その５０％が除去され、好ましい実施例において全てが除去される）において、加熱は平均約５７５℃以上の温度への露出を防ぐために制御され、好ましくは加熱が平均５５０℃以下の温度に制御される（一般に、最低その５０％が除去され、好ましい実施例において全てが除去される）。それ以上に、好ましい実施例において、加熱は制御された方法において、材料の温度を最終焼成温度まで上昇させるように制御されるべきである。この点において慎重に意味されることは、材料の温度上昇は急速ではないため、約５７５℃以上の温度での部分的な過熱は回避され、そして／または最小限に抑えられることである。
【００１４】
さらに、テンプレーティング因子を除去するための焼成は、部分的過熱あるいはホットスポットの発生を減少させるために浅い床で行われる。あるいは、深い触媒床は、流動気体が著しく高い空搭速度のために、熱伝達率が任意の地点の触媒床温度を平均床温度から約２５℃以内の差に維持できる場合に用いられ得る。また別の方法において、焼成時の過熱は、温度勾配の中間停止を適用し、あるいは酸素流量を減少／制御し、それによって有機体指向剤の燃焼による加熱を制御することによるホットスポットの制御により、最小限に抑えることができる。この分野において知られるその他の可能性は、部分的過熱あるいはホットスポットの発生を最小限に抑えるために適用され得る。
【００１５】
出願人はさらに水蒸気がゼオライトあるいは分子ふるいの触媒作用に影響を与え得ることを見いだした。結果として、好ましい実施例においては、ゼオライトあるいは分子ふるいの焼成において、ゼオライトあるいは分子ふるいは最終焼成温度までゆっくりと加熱される。加熱は３００℃に至るまで制御され、これは３００℃以上の温度への露出を最小限に抑えるためであり、蒸気が発するのを防ぐために高温に達する前に水分が除去され、それにより強酸点を維持する。一つの実施例において、これは、例えば１０℃／分以下、好ましくは５℃／分以下の緩やかな勾配速度を適用することにより効果を得ることができる。
【００１６】
また別の実施例において、３００℃での勾配の中間停止は、３００℃以上の著しく高い温度への露出を最小限に抑えるために用いられ得る。
【００１７】
現在のワーキングモデルは、いわゆる“強酸点”が、主に特定の型の４面体アルミニウムの消失の結果たして削減されるものである。結果として、本発明の一見地にしたがって、ゼオライトあるいは分子ふるいの生産において、特定の型の４面体アルミニウムの量を減少させ、それにより強酸点の数を減らす処理条件は、改良された触媒作用を提供するために最小限に抑えられ、あるいは避けられるべきである。上に示したように、特定の４面体アルミニウムの消失を最小限に抑え、それによりある程度最小限の強酸点を維持するために、テンプレーティング因子が除去される条件は、長期間の約５５０℃以上の温度への露出を減らし、そして／あるいはなくすために制御されるべきである。加えて、好ましい実施例において、蒸気の発生は、例えばこれに限定されないが、最終焼成温度までの緩やかな加熱により避けるべきである。
【００１８】
さらに、テンプレーティング因子の除去後のゼオライトあるいは分子ふるいの処理もまた約５５０℃以上の温度への露出を減らし、そして／またはなくすために制御されるべきである。例えば、イオン変換ゼオライトあるいは分子ふるいの変換段階および最終焼成は、緩やかな温度で起こるべきである。イオン変換は、ゼオライトあるいは分子ふるいのＮＨ４−形状を形成するためのＮａのＮＨ４Ｎｏ３との変換を含むがこれに限定されない。加えて、ゼオライトあるいは分子ふるいの希望の形態あるいは形状への圧伸のための処理における有機体因子の使用もまた、最小限に抑えるか、避けるべきである。
【００１９】
先行技術は、ゼオライトおよび分子ふるい中の強酸点が触媒作用を増大させ、ゼオライトおよび分子ふるいを生産するための処理条件が強酸点の消失を防ぐために制御されるべきであることを認識していない。先行技術において、ゼオライトあるいは分子ふるいの形成後の処理段階が、強酸点の数を本発明における数量以下に減少させ、前記減少が結果的に触媒作用の減少となった。
【００２０】
【発明の説明】
本発明のゼオライトおよび分子ふるいは、この分野において知られているその他の材料と組み合わせることができる。例えば、ゼオライトおよび分子ふるいは、水素形成陽イオン変換に続いて変換された金属陽イオンであり得る。ゼオライトおよび分子ふるいが水素形成陽イオン変換後に変換された金属陽イオンである場合には、ゼオライトあるいは分子ふるいの構成要素は好ましくは上記の多数の酸点を含む。金属陽イオンの代表的なものとしては、ＩＩＡグループ、ＩＩＩＡグループ、ＩＩＩＢからＶＩＩＢグループの陽イオンが挙げられる。前記金属陽イオンの使用はこの分野において知られており、前記追加の金属陽イオンの混合およびその量は、ここで教示される分野における通常の知識の範囲内であると思われる。同様に、ゼオライトあるいは分子ふるいは、一つあるいはそれ以上の無機酸化物基質成分と共に用いられ、これは通常、金属陽イオンが用いられた場合には金属陽イオンとの変換の間に、ゼオライトおよび分子ふるいに結合する。前記基質成分は、シリカ−アルミナ、粘土、アルミナ、シリカその他等の一般的な無機酸化物である。基質は、ゾル、ヒドロゲルあるいはゲルの形状であり得る。また基質は一般的に、アルミナ、シリカあるいは従来のシリカ−アルミナ触媒等のシリカ−アルミナ成分である。基質は触媒として活性を持つか不活性であり得る。好ましい実施例において、基質と結合した場合に、ゼオライトあるいは分子ふるい構成要素は、上記のように多数の強酸点を持つ。
【００２１】
上記のように強酸点を維持するためには、処理条件は、ゼオライトあるいは分子ふるいの長期間の高温への露出を避けるために制御されるべきである。
【００２２】
本発明のゼオライトおよび分子ふるいは、供給原料の変換に触媒として用いられ得る。ここでゼオライトあるいは分子ふるいは、反応帯において触媒の全体あるいは一部を形成する。供給原料は、供給原料の希望の産物への変換に有効な条件下で触媒と接触させるために、反応帯中に導入される。
【００２３】
実質的には、任意の供給原料あるいは供給原料の組合せは、本発明において用いられる。前記供給原料すなわち反応成分は、周囲条件すなわち２０℃および大気圧で、気体、固体あるいは液体であり得る。供給原料は有機体あるいは無機および有機成分の組合せであり得る。本反応システムは特に、好ましくは炭素および水素より成る分子および付随的に一つあるいはそれ以上のその他の成分を持つ有機体供給原料に適している。このその他の成分は好ましくは酸素、硫黄、ハロゲン、窒素、リンおよびその混合より成るグループから選択される。
【００２４】
供給原料／ゼオライトあるいは分子ふるい触媒接触から得られた生成物は、もちろん、例えば用いられた供給原料、触媒および条件に依存する。供給原料と同様に、生成物は有機体あるいは無機および有機成分の組合せであり得る。好ましくは、望ましい生成物は有機体である。しかし、望ましい主要成分が有機体であったとしても、必要な、ゆえに望ましい反応副生成物が無機体であり得ることは注意すべきである。これは、メタノールの軽オレフィンと水への変換により例示される。有機体生成物は、好ましくは炭素および水素を含む分子を持つ。望ましい生成物は、好ましくは前記生成物がゼオライトあるいは分子ふるい触媒構成体の微細孔から除去あるいは脱離することができる動力学的直径を持つ。反応帯におけるゼオライトあるいは分子ふるい触媒の量は、例えば関連する特定の処理適用に依存して広い範囲で変化し得る。
【００２５】
供給原料に加えて、希釈剤は、プロセス全体に必要であり、そしてまたは有益である場合には、供給原料と併せて用いられ得る。前記希釈剤は、供給原料ゼオライトあるいは分子ふるい触媒接触に先立って供給原料と混合あるいは結合し、あるいは供給原料とは別に反応帯中に導入される。前記希釈剤は好ましくは、供給原料化学変換の速度あるいはまた範囲を抑えるために働き、また温度制御を補助するために働き得る。特定の実施例において、希釈剤は好ましくは、実質的にプロセス中反応帯に継続して供給される。プロセスに用いることができる希釈剤の典型は、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素およびその混合である。用いられる希釈剤の量は、もしあれば、関連する特定の適用に依存した広い範囲で変化し得る。例えば、希釈剤の量は、供給原料のモルの約０．１％あるいはそれ以下から約１００倍あるいはそれ以上の範囲の量であり得る。
【００２６】
プロセスが行われる変換条件は、例えば特定の供給原料および用いられる触媒、望まれる特定の生成物に依存して広く変化させることができる。本プロセスは特に、約５０℃以上、より好ましくは約１００℃以上の供給原料ゼオライトあるいは分子ふるい触媒接触温度および約大気圧から約２０００ｐｓｉｇの圧力に適している。反応帯中の供給原料の滞留時間は、例えば特定の供給原料および用いられた触媒、望まれる特定の生成物に依存して、別個に選択され得る。
【００２７】
好ましくは、有機体供給原料は炭化水素供給原料であり、触媒変換処理は炭化水素変換処理である。実質的に、ゼオライトあるいは分子ふるい触媒構成体が触媒することができる任意の炭化水素変換処理は、本発明にしたがって処理することができる。前記炭化水素変換処理の実例は、例えば芳香族およびイソパラフィン型両方についてのクラッキング、水素化分解、アルキル化、直鎖パラフィンあるいはキシレン異性化を含む異性化、重合、リフォーミング、水素化、脱水素化、トランスアルキル化、脱アルキル化、ハイドロデサイクリゼーションおよび脱水素環化を含む。
【００２８】
白金あるいはパラジウム等の水素化促進剤を含有するゼオライトあるいは分子ふるい触媒構成体を用いて、重石油残留ストック、環状ストックおよびその他の水素化分解可能な原油等は、２から８０の範囲の炭化水素に対する水素のモル比率、大気圧から２００ｂａｒの間の水素分圧および０．１から２０、好ましくは０．５から１０の液体時間空間速度（ＬＨＳＶ）を用いて２００℃−４５０℃の範囲の温度で水素化分解できる。
【００２９】
水素化分解に用いられるゼオライトあるいは分子ふるい触媒構成体はまた、約３５０℃−６００℃の温度、１から３５ｂａｒの水素分圧、０．１から１０の範囲のＬＨＳＶ値および１から２０好ましくは４から１２の範囲の水素対炭化水素モル比率で炭化水素供給原料が触媒と接触するリフォーミング処理での使用に適している。
【００３０】
その他の異性化反応は、リフォーミングについての上記の条件と同様の条件下で実施される。オレフィンは、好ましくは２００℃−５００℃の温度で異性化されるが、重パラフィン、ナフテンおよびアルキル芳香族化合物は３００℃−５５０℃の温度で異性化される。上記の直鎖パラフィン異性化に加えて、ここで考慮される特に望ましい異性化反応は、ｎ−ヘプテンおよびまたはｎ−オクテンからイソヘプテンおよびイソオクテン、メチルシクロペンテンからシクロヘキサン、メタ−キシレンおよびまたはオルト−キシレンからパラ−キシレン、１−ブテンから２−ブテンおよびまたはイソブテン、ｎ−ヘキセンからイソヘキセン、シクロヘキセンからメチルシクロペンテンへの変換およびその他の変換を含む。好ましい陽イオン形状は、グループＩＩＡ、グループＩＩＢおよび希土類金属の金属の多価金属化合物（硫化物等）とゼオライトベータの組合せである。
【００３１】
多少の高温すなわち約３５０℃−５５０℃、好ましくは４５０℃−５００℃および通常１から５０ｂａｒの範囲内の若干の低圧で、同じ触媒構成体が重直鎖パラフィンを含有する水素化異性化供給原料に用いられる。好ましくは、重パラフィン供給原料は、７−２０の範囲の数の炭素を持つ直鎖パラフィンより成る。供給原料と触媒の接触時間は、通常オレフィン重合およびパラフィンクラッキング等の望まない副反応を回避するために比較的短い。０．１から１０、好ましくは０．５から６．０の範囲のＬＨＳＶ値が適している。
【００３２】
活性化ゼオライトあるいは分子ふるい触媒の結晶構造およびアルカリ金属含有がまったくない形状における可能性により、アルキル芳香族化合物の変換、特にトルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼンその他の触媒不均化におけるその使用は有益である。不均化処理において、異性化およびトランスアルキル化もまた起こり得る。グループＶＩＩＩ貴金属アジュバント単独あるいはタングステン、モリブテンおよびクロム等のグループＶＩＢ金属との結合は、好ましくは構成体全体の３から１５ｗｔ．％の量で、触媒構成体中に含まれる。外来の水素は、約２００℃−４００℃の温度、５から１５０ｂａｒの範囲の圧力および０．１−１５の範囲のＬＨＳＶ値で維持される反応帯中に存在し得るが、必要はない。
【００３３】
触媒クラッキング処理は、好ましくは、主に望まれる生成物であるガソリンと共に、軽油、重ナフサ、脱れき原油残留物その他等の供給原料を使用するゼオライトベータ構成体を用いて実施される。４５０℃−６００℃の温度条件、０．５から１０のＬＨＳＶ値および約大気圧から４ｂａｒの圧力条件が適している。
【００３４】
ベンゼン、キシレン、トルエンその他を形成するための、パラフィン系炭化水素供給原料、好ましくは６炭素原子以上を持つ直鎖パラフィンを用いる脱水素環化反応は、基本的に触媒クラッキングにおける条件と同一の反応条件を用いて実施される。これらの反応に対しては、コバルトおよびニッケル等のグループＶＩＩＩ非貴金属陽イオンと結合した活性化ゼオライトベータ触媒を使用することが好ましい。触媒脱アルキル化において、ここで実質的な環構造の水素化を伴わずに芳香族化合物原子核からパラフィン系側鎖を切り離すことが望まれるが、約４５０℃−６００℃の範囲の比較的高温が、約２０から７０ｂａｒの適度な水素分圧、触媒水素分解に対する上記の条件と同様のその他の条件で適用される。好ましい触媒は、触媒脱水素還化に関連して上に記載された型と同一の型のものである。ここで考慮される特に望ましい脱アルキル化反応は、メチルナフタレンからナフタレンおよび、トルエンおよびまたはキシレンからベンゼンへの変換を含む。アルキル芳香族化合物の脱アルキル化に用いられた場合に、温度は通常最低１７５℃であり、実質的な供給原料あるいは変換生成物のクラッキングが起こる温度まで、通常約３７０℃まで変動する。温度は好ましくは最低２３０℃であり、化合物が脱アルキル化を受ける臨界温度以下である。圧力条件は、少なくとも、供給される芳香族化合物を液体状態に保持するように適用される。アルキル化に対して、温度は１２０℃程度に低い温度であり得るが、好ましくは最低１７５℃である。ベンゼン、トルエンおよびキシレンのアルキル化において、好ましいアルキル化因子は、エチレンおよびプロピレン等のオレフィンから選択される。
【００３５】
触媒ハイドロファイニングにおいて、第一の目的は、実質的に供給原料中の炭化水素分子に影響を与えることなく、供給原料中の有機硫黄およびまたは窒素化合物の選択的水素化分解を促進することである。この目的のために、触媒水素化分解に関する上記の条件と同じ一般的条件および、脱水素還化工程に関連して示されたものと同じ一般的性質の触媒を用いることが好ましい。供給原料は、ガソリン分留、灯油、ジェット燃料油分留、ディーゼル分留、軽油および重油、脱れき原油残留物その他を含み、そのどれもが約５ｗｔ．％以下の硫黄および約３ｗｔ．％以下の窒素を含有し得る。
【００３６】
炭化水素変換プロセスは、一回分、半連続あるいは連続形成において実施され得る。処理は、単一の反応帯あるいは連続あるいは平行に配列された複数の反応帯において実施することができ、または長い管状の帯あるいは複数の前記帯において断続的にあるいは継続的に実施され得る。複数の反応帯が用いられた場合には、望まれる生成物混合体を得るために、連続した一つあるいはそれ以上の前記ゼオライトベータ触媒構成体を用いることが有効であり得る。炭化水素変換プロセスの性質のために、固定床システムよりも動的床（例えば流動床あるいは移動床）システムあるいは種々の移送床の任意のシステムでのゼオライトベータ触媒構成体の使用により、特定の処理を実施することが望ましい。前記システムは、所定の期間後ゼオライトベータ触媒構成体の任意の再生（必要な場合）を容易に提供する。再生が必要な場合、ゼオライトベータ触媒構成体は移動床として継続的に再生帯中に導入することができ、再生帯中で、例えば酸素含有大気中での酸化による炭素質の除去等により再生することができる。一部の炭化水素変換処理の好ましい方法において、ゼオライトベータ触媒構成体は、反応中に堆積した炭素堆積物を熱して除くことによる再生段階を受ける。
【００３７】
本発明の好ましい実施例において、本発明のゼオライトあるいは分子ふるいは、例えばエチルベンゼンを生成するためのベンゼンのアルキル化等のアルキル化処理における触媒として用いられる。特に、酸点の微増の結果、触媒活性の大幅な増大となる。
【００３８】
本発明のまた別の実施例において、例えばエチルベンゼンを生成するためのベンゼンのアルキル化等のアルキル化処理における触媒として用いられるゼオライトは、ベータゼオライトである。
【００３９】
本発明は、以下に続く実施例についてさらに開示されるが、本発明の範囲はこれらよって限定されない。別に指示がない限り、全ての割合および比率は重量で示される。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
ゼオライトベータはＭｕｒｒｅｌｌ他による特許にしたがって作成された（合衆国特許番号６００４５２７、１９９９年）。噴霧乾燥シリカ（４８６グラム、Ｄａｖｉｓｏｎ９４８、６０μｍ平均粒径）は２０２ｇのＡｌ（ＮＯ３）３．９Ｈ２Ｏおよび８００ｇの蒸留水に含浸され、１２０℃で２時間乾燥され、５℃／分の加熱速度で、５００℃で２時間か焼された。算出された材料のシリカ−アルミナ比率は３０であった。
【００４１】
結果として生じたシリカ−アルミナの１６２ｇは、３５ｗｔ％のＴＥＡＯＨ（Ａｌｄｒｉｃｈ）および続いて８０ｇの３．７６ｗｔ％ＮａＮＯ３水溶液に含浸された。液体は攪拌しながらゆっくりとガラスビーカー中に加えられた。含浸された固体は、電動回転床上で回転する２リットルＰａｒｒオートクレーブに移された。混合体は循環空気加熱炉中で、１５７℃で３６時間加熱された。オートクレーブは室温まで冷却され、固体は十分な量の水で洗浄され濾過された。生成物は空気中で、１２０℃で乾燥された。Ｘ線回析は、生成物が１１３％の相対結晶化度でゼオライトベータを含有したことを示した。参考として、市販のゼオライトベータ粉末が使用された。
【００４２】
次に、２０グラムのベータ生成物（実験サンプル１）は、以下の工程で、空気中でか焼された：５℃／分で２００℃まで、１時間継続、５℃／分で６５０℃まで、６時間継続、５℃／分で室温まで。別の２０グラムのベータ生成物（実験サンプル２）は、以下の工程で、空気中でか焼された：５℃／分で２００℃まで、１時間継続、１℃／分で５００℃まで、１２時間継続、１０℃／分で室温まで。か焼された粉末は、室温で５日間０．１Ｍ　ＮＨ４ＮＯ３溶液中でイオン変換された。
【００４３】
６５０℃でか焼されたイオン変換サンプル（実験サンプル１）の２．５０グラムは、３．０グラムのＮｙａｃｏｌアルミナゾル（２０ｗｔ％）および２．０グラムの純水と混合された。ペーストは８０℃で２時間乾燥され、その後５℃／分の加熱速度で、５５０℃で６時間か焼された。その結果生じた生成物は８０ｗｔ％のゼオライトベータを含んでいた。サンプルは研磨され、＋２０／−１２メッシュサイズのメッシュに通され、その１．０グラムはアルキル化反応装置中に充填された。サンプルの実施例２にしたがったベンゼンからエチルベンゼンへのアルキル化における一次測定速度定数は、０．３１ｃｍ３／ｇ／ｓであった。
【００４４】
５００℃でか焼された乾燥サンプル（実験サンプル２）の３．２２５グラムは、４．０６グラムのＮｙａｃｏｌアルミナゾル（２０ｗｔ％）および３グラムの蒸留水と混合された。ペーストは８０℃で２時間乾燥され、その後以下の工程でか焼された：５℃／分で２００℃まで、１時間継続、５℃／分で５００℃まで、６時間継続。その結果生じた生成物は８０ｗｔ％のゼオライトベータを含んでいた。サンプルは研磨され、＋２０／−１２メッシュサイズのメッシュに通され、その０．７６グラムはアルキル化反応装置中に充填された。サンプルの実施例２にしたがったベンゼンからエチルベンゼンへのアルキル化における一次測定速度定数は、０．９５ｃｍ３／ｇ／ｓであった。
【００４５】
（実施例２）
本発明（実施例１の実験サンプル２）にしたがったゼオライト触媒、変換技術（実施例１の実験サンプル１）によりか焼されたゼオライト触媒および、特定の市販の触媒の触媒活性を試験するために用いられたアルキル化法を以下に開示する。
【００４６】
ゼオライト触媒の触媒活性は、エチルベンゼン（ＥＢ）を形成するためのエチレンを用いたベンゼンアルキル化のモデル反応で評価された。
【００４７】
試験反応装置は、再循環差動固定床反応装置である。試験条件は、１９０℃で３００ｐｓｉｇである。再循環速度は２００グラム／分である。供給は、６．０グラム／分の供給速度で、ベンゼン中に溶解した０．３５ｗｔのエチレンを含む。
【００４８】
触媒投入量は、１２から２０のメッシュ粒径で１．００００グラムである。触媒は通常、定量ポンプによる標準供給原料導入の前に、（水蒸気を除去するために）約７時間熱ベンゼンで洗浄される。試験はＧＣ分析のために、３０分毎のサンプルの供給と共に７から８時間続く。一次速度定数は、触媒活性を示すために算出される。
【００４９】
（実施例３）
温度プログラム脱離（ＴＰＤ）は、マイクロ反応装置／質量分析計ユニット、すなわちクオーツマイクロ反応装置と四重極質量分析計との連結（Ｈｉｄｅｎ　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ＨＰＲ−２０）で実施された。
【００５０】
粉末状態のサンプルの４０−４４ｍｇは、クオーツマイクロ反応装置中に充填された。
【００５１】
サンプルは最初に、３０ｃｃ／分の流量、３０℃から５５０℃まで、５５０℃持続（ＴＰＤ）３０分間、ヘリウム中に５．２％の酸素を含有する混合気体中で酸化された。酸化処理の後、サンプルは１００℃に冷却される前に、５５０℃で２０分間、ヘリウム中で洗浄された。
【００５２】
アンモニア吸着は、２７−３０ｃｃ／分の流量で３０分間、ヘリウム中に４−５％のアンモニアを含有する混合気体中で、１００℃で実施された。
【００５３】
アンモニアで処理されたサンプルは、温度脱離が始まる前に、１００℃で４５分間、ヘリウム中（３０ｃｃ／分）で洗浄された。
【００５４】
アンモニアＴＰＤは、１００℃から６００℃まで３０℃／分で行われた。二つの異なる脱離最大値が得られた；一つは２００℃より下でありもう一方は３００℃より上である。３００℃以下の脱離は弱酸点に分類されるが、３００℃より上の脱離は強酸点に分類される。
【００５５】
質量１６および質量１７の両方がアンモニアに用いられた。質量１７に対するシグナルはアンモニアの定量に用いられた。
【００５６】
アンモニア脱離の定量化は、４−５％アンモニアを用いた質量分析計のキャリブレーションに基づいた。
【００５７】
（実施例４）
表１は、ＴＰＤの結果、ＡＡＩ割合および触媒活性を要約する。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
（実施例５）
Ａｌ核磁気共鳴スペクトルは、実施例１および２と同様に調製された一連のサンプルについて測定された。５５および０ｐｐｍでの最高点は、それぞれ４面体および８面体Ａｌの結果であり得る。先行技術に基づいて調製されたサンプルおよび本発明に基づいたサンプルに対する５５ｐｐｍ最高点領域（４面体Ａｌ）は、それぞれ２５．３および４８．４である。同様に、先行技術に基づいて調製されたサンプルおよび本発明に基づいて調製されたサンプルに対する０ｐｐｍ最高点領域（８面体）は、それぞれ４１．９および１０．１である。前者のサンプルに対する芳香族化合物アルキル化の速度定数は、０．２３ｃｍ３／ｇｍ−ｓｅｃであり、後者のサンプルに対する速度定数は１．７１ｃｍ３／ｇｍ−ｓｅｃである。
【００６０】
（実施例６）
実施例５のサンプルについての微細孔サイズ配分測定はまた、水銀細孔分布測定装置を用いて測定される。先行技術に基づいて得られたサンプルは、広い範囲の微細孔サイズ配分、すなわち微細孔直径で５０から５０，０００オングストロームを持つ。本発明に基づいて得られたサンプルは、非常に狭い範囲の微細孔サイズ配分を持ち、すなわち微細孔の９０％以上が、２００から８００オングストロームの範囲である。
【００６１】
（実施例７）
実施例１に記載されたように、３．１０グラムのＤａｖｉｓｏｎ　Ｓｙｌｏｐｏｌ．９４８シリカゲル、５０ミクロン球体は、３０のＳｉ／Ａｌ割合を得るために、０．６３グラムのＡｌ（ＮＯ）３．９Ｈ２Ｏおよび１１．５グラムの水の混合体に含浸され、恒量に至るまで空気中で、１２０℃で乾燥する。これらの球体の２．５０グラムは、１．２５グラムの３５重量％水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液および１．２５グラムの３．６８重量％ＮａＮＯ３水溶液に含浸され、３３．６ＳｉＯ２：０．５６Ａｌ２Ｏ３：１ＴＰＡ２Ｏ：０．２２Ｎａ２Ｏ：１０８Ｈ２Ｏのモル酸化物比率を生じる。
【００６２】
混合体は、１０ｍｌのテフロン（Ｒ）の挿入と共に３５ｍｌのステンレススティールオートクレーブに置かれた。１５８℃で２５時間後、生成物のＺＳＭ−５結晶化度は、参照サンプルに対するＸＲＤによる測定として、２５．１％である。本無定形枠組み構造球体の粒子形状およびサイズは、生成物中に維持される。鋳型（あるいは有機体指向剤）は、実施例１、実験サンプル２に示された温度構成で除去される。
【００６３】
（実施例８）
実施例７の方法にしたがって、モルデン沸石は、５．９４ＳｉＯ２：０．４３Ａｌ２Ｏ３：０．０９ＴＥＡ２Ｏ：１Ｎａ２Ｏ：１６Ｈ２Ｏのモル酸化物比率である溶液を用いて調製される。
【００６４】
混合体は、１０ｍｌのテフロン（Ｒ）の挿入と共に３５ｍｌのステンレススティールオートクレーブに置かれた。１８２℃で４６時間後、元の形態を維持しながら、７５％のモルデン沸石結晶化度がＸＲＤから得られた。鋳型は、実施例１、実験サンプル２に示された温度構成で除去される。
【００６５】
本発明の多数の改良および変更は、上記の教示の観点において可能である。したがって、請求の範囲内において、本発明は特に示された以外で実施され得る。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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