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DE3215069A1 - Synthetic, crystalline metal silicate and metal borosilicate compositions, and preparation thereof - Google Patents

Synthetic, crystalline metal silicate and metal borosilicate compositions, and preparation thereof

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Publication number
DE3215069A1
DE3215069A1 DE19823215069 DE3215069A DE3215069A1 DE 3215069 A1 DE3215069 A1 DE 3215069A1 DE 19823215069 DE19823215069 DE 19823215069 DE 3215069 A DE3215069 A DE 3215069A DE 3215069 A1 DE3215069 A1 DE 3215069A1
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DE
Germany
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metal
crystalline
mixture
composition
silicate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19823215069
Other languages
German (de)
Inventor
James August Hinnekamp
Vernon Vincent Cincinnati Ohio Walatka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Millennium Petrochemicals Inc
Original Assignee
National Distillers and Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Distillers and Chemical Corp filed Critical National Distillers and Chemical Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Synthetische, kristalline Metallsilikat- und -borsilikat-Synthetic, crystalline metal silicate and borosilicate

Zusammensetzungen und ihre HerstellungCompositions and their manufacture

Die vorliegende Erfindung betrifft neue kristalline Metallsilikatund Metallboro(bzw.-bor)-silikat-Zusammensetzungen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen und bestimmte katalytische Umwandlungsverfahren, bei denen diese Zusammensetzungen eingesetzt werden.The present invention relates to novel crystalline metal silicate and Metal boro (or boron) silicate compositions. The invention particularly relates to a method for the preparation of these compositions and certain catalytic conversion processes in which these compositions are used.

Es ist bekannt, daß sowohl natürliches als auch synthetisches, zeolithisches Material katalytische Eignung für verschiedene Reaktionstypen, insbesondere Kohlenwasserstoff-Umwandlungen besitzt. Die gut bekannten kristallinen Aluminosilikat-Zeolithe werden üblicherweise als "Molekularsiebe" bezeichnet und sind durch ihre hochgeordnete, kristalline Struktur und gleidiförmig dimensionierten Poren gekennzeichnet und sind voneinander auf Grundlage der Zusammensetzung, der Kristallstruktur, der Adsorptionseigenschaften und dergl. unterscheidbar. Der Ausdruck "Molekularsiebe" leitet sich von der Möglich-It is known that both natural and synthetic zeolitic material are catalytically useful for has different types of reactions, particularly hydrocarbon conversions. The well-known crystalline Aluminosilicate zeolites are usually referred to as "molecular sieves" and are characterized by their highly ordered, crystalline structure and smoothly dimensioned Pores are identified and are from each other based on the composition, the crystal structure, the Adsorption properties and the like. Distinguishable. The term "molecular sieves" is derived from the possibility

keit des Zeolithmaterials ab, selektiv Moleküle auf Grundlage ihrer Größe und Form zu adsorbieren.ability of the zeolite material, selectively molecules Adsorb based on their size and shape.

Die Verfahren 2ur Herstellung dieser kristallinen, synthetischen Zeolithe sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Eine Familie kristalliner Aluminosilikat-Zeolithe der Bezeichnung ZSM-5 ist in der US-PS 3 702 886 beschrieben; die Offenbarung dieser Patentschrift wird hiermit auch in der vorliegenden Beschreibung offenbart. Die Familie der ZSM-5-Zusammensetzungen besitzt ein charakteristisches Röntgenbeugungsdiagramm und kann auch, in Molverhältnissen der Oxide ausgedrückt, wie folgt identifiziert werden:The processes for making these crystalline synthetic zeolites are well known in the art. One A family of crystalline aluminosilicate zeolites designated ZSM-5 is described in U.S. Patent 3,702,886; the disclosure of this patent specification is hereby also disclosed in the present specification. The family of ZSM-5 compositions have a characteristic X-ray diffraction pattern and can also, in molar ratios expressed in terms of oxides, can be identified as follows:

0,9+0,2M2/0:W2O,:5-100YO2:zH200.9 + 0.2M 2/0: W 2 O: 5-100YO 2: zH 2 0

wobei M ein Kation, η die Wertigkeit dieses Kations, W Aluminium und/oder Gallium, Y Silicium und/oder Germanium und ζ 0 bis 40 bedeuten. In einer vorzugsweise synthetisierten Form besitzt der Zeolith die folgende Formel, ausgedrückt in Molverhältnissen der Oxide:where M is a cation, η the valence of this cation, W aluminum and / or gallium, Y silicon and / or germanium and ζ represent 0 to 40. In a preferably synthesized form, the zeolite has the following formula, expressed in molar ratios of the oxides:

0,9+0,2MO /0:Al0O,:5-100SiO9:zH900.9 + 0.2M O / 0: Al 0 O: 5-100SiO 9: zH 9 0

""" C-ITi. t- J """ C-ITi. T-J c. Cc. C.

wobei M eine Mischung von Alkalimetallkationen, speziell Natrium, und Tetraalkylammoniumkationen ist, deren Alkyl-where M is a mixture of alkali metal cations, especially sodium, and tetraalkylammonium cations, the alkyl

gruppen vorzugsweise 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten. 25groups preferably contain 2 to 5 carbon atoms. 25th

Die US-PS 3 9^1 871 betrifft neue kristalline Metallorganosilikate, die im wesentlichen frei von Metallen der Gruppe IIIA, d.h. Aluminium und/oder Gallium, sind. Die Offenbarung dieser Patentschrift wird hiermit auch zur Offenbarung der vorliegenden Beschreibung gemacht. Es wird darin festgestellt, daß die Menge des in den bekannten Zeolithen vorliegenden Aluminiumoxids in direkter Beziehung zu den Säureeigenschaften des erhaltenen Produkts zu stehen scheint und daß ein niedriger Aluminiumoxid-Gehalt als vorteilhaft zur Erzielung eines niedrigen Säuregrades erkannt wurde, der in vielen kata-The US-PS 3 9 ^ 1 871 relates to new crystalline organometallic silicates, which are essentially free of Group IIIA metals, i.e. aluminum and / or gallium. the Disclosure of this patent specification is hereby made for disclosure of the present description. It it is stated therein that the amount of alumina present in the known zeolites in direct It appears to be related to the acidic properties of the product obtained and that a low alumina content was recognized as beneficial to achieve a low acidity level, which in many cat-

lytischen Reaktionen zu niedrigen Koks erzeugenden Eigenschaften und niedrigen Alterungsraten führt. Ein typisches Verfahren zur Erzeugung der OrganoSilikate besteht darin, daß man eine Mischung, die eine Tetraalkylammoniumverbindung, Natriumhydroxid, ein Oxid eines Metalls mit Ausnahme eines Metalls der Gruppe IIIA, ein Oxid von Silicium und Wasser enthält, umsetzt, Ms sich Kristalle der Metallorganosilikate gebildet haben. Es wird in dem Patent auch festgestellt, daß die Familie, der kristallinen Metallorganosilikate ein bestimmtes Röntgenbeugungsdiagramm besitzt, das dem der ZSM-5-Zeolithe ähnlich ist. Geringere Mengen von Aluminiumoxid werden in dem Patent in Betracht gezogen und sind hauptsächlich der Anwesenheit von Aluminiumverunreinigungen in den verwendeten Reaktanten und/oder der verwendeten Ausrüstung zuzuschreiben.lytic reactions to low coke-producing properties and low aging rates. A typical process for producing the organosilicates is in that a mixture containing a tetraalkylammonium compound, Sodium hydroxide, an oxide of a metal other than a Group IIIA metal, an oxide of silicon and water, converts, Ms crystals of organometallic silicates have formed. It will in the patent also stated that the family of crystalline organometallic silicates have a specific X-ray diffraction pattern which is similar to that of the ZSM-5 zeolites. Lesser amounts of aluminum oxide are used in the patent are considered and are mainly the presence of aluminum impurities in the Reactants used and / or equipment used.

In der US-PS 3 844 835 werden kristalline Siliciumdioxid-Zusammensetzungen beschrieben. Das kristalline Siliciumdioxid-Material kann auch einen Metallpromoter enthalten, der ein Element der Gruppe IIIA, der Gruppe VB oder der Gruppe VIB sein kann.Crystalline silica compositions are disclosed in U.S. Patent 3,844,835 described. The crystalline silica material can also contain a metal promoter, which may be an element of Group IIIA, Group VB, or Group VIB.

Die US-PS 4 088 605 ist auf die synthetische Herstellung eines Zeolithis, wie ZSM-5, gerichtet, der eine Aluminium-freie Außenschale besitzt. Das Patent stellt in Spalte 10, Zeile 2Off, fest, daß es für die Herstellung der Aluminium-freien Außenschale entscheidend ist, daß das reaktive Aluminium aus dem Reaktionsgemisch entfernt ist. ου Daher ist es nötig, wie in dieser Patentschrift festgestellt, daß der Zeolith verarbeitet wird und das Kristallisationsmedium ersetzt wird durch ein Aluminiumfreies Gemisch, um die Kristallisation von SiOp an der Oberfläche des Zeoliths zu erhalten. Dies kann durch einen vollständigen Ersatz des Reaktionsgemisches durch-U.S. Patent 4,088,605 is directed to the synthetic production of a zeolite such as ZSM-5 which has an aluminum-free outer shell. The patent states in column 10, line 20ff, that it is crucial for the production of the aluminum-free outer shell that the reactive aluminum is removed from the reaction mixture. ου It is therefore necessary, as stated in this patent, that the zeolite is processed and the crystallization medium is replaced by an aluminum-free mixture in order to obtain the crystallization of SiOp on the surface of the zeolite. This can be achieved by completely replacing the reaction mixture with

geführt werden oder dadurch, daß man in dem ursprünglichen Reaktionsgemisch jedes verbliebene Aluminiumion mit Reagentien, wie Gluconsäure oder Äthylendiamin-tetraessigsäure (EDTA), komplexbindet. 5be performed or by having any remaining aluminum ion in the original reaction mixture Reagents such as gluconic acid or ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), complex binds. 5

Kristalline Borosilikat- bzw. Borsilikat-Zusammensetzungen werden in der DE-OS 27 46 790 offenbart. Diese Anmeldung betrifft speziell Borsilikate, die nach üblichen Verfahren zur Herstellung von Aluminosilikat-Zeolithen erhalten werden. Es wird darin festgestellt, daß in Fällen, in denen man sich sorgfältig bemüht, Aluminium aus der Borsilikat-Kristallstruktur wegen seines negativen Einflusses auf spezielle Umwandlungsverfahren zu entfernen, die molaren Verhältnisse von SiOo/AlpO^ leicht über 2000 bis 3000 liegen können und daß dieses Verhältnis allgemein nur durch die Verfügbarkeit von Aluminium-freien Rohmaterialien eingeschränkt ist.Crystalline borosilicate or borosilicate compositions are disclosed in DE-OS 27 46 790. This registration specifically relates to borosilicates obtained by conventional processes for the production of aluminosilicate zeolites can be obtained. It is stated therein that where care is taken, aluminum comes out remove the borosilicate crystal structure because of its negative influence on special conversion processes, the molar ratio of SiOo / AlpO ^ is slightly above 2000 to 3000 can be and that this ratio is generally only due to the availability of aluminum-free Raw materials is restricted.

Die DE-OS 28 48 849 betrifft kristalline Aluminosilikate der Zeolithreihe ZSM-5. Diese speziellen Zeolithe haben ein Molverhältnis von SiO2ZAl2O^ über 20 und werden aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, das eine Quelle für SiO2, Al2O,, eine quaternäre Alkylammoniumverbindung und eine Metallverbindung einschließlich solcher Metalle der Gruppe VIII, wie Ruthenium, Palladium und Platin, enthält .DE-OS 28 48 849 relates to crystalline aluminosilicates of the ZSM-5 zeolite series. These particular zeolites have a SiO 2 ZAl 2 O ^ molar ratio greater than 20 and are made from a reaction mixture which is a source of SiO 2 , Al 2 O ,, a quaternary alkyl ammonium compound and a metal compound including such Group VIII metals as ruthenium, Palladium and platinum.

Die US-PS 4 113 658 betrifft die Ausfällung von Metallverbindungen auf Trägermaterial und beschreibt die Zersetzung von Harnstoff zur Bildung von Ammoniak, was wiederum die Bildung von Niederschlägen der Metallhydroxide verursacht, die sich auf festem Trägermaterial niederschlagen. Die Anwendung dieser Technik auf die Herstellung kristalliner Zeolithe wird nicht nahegelegt. 35U.S. Patent 4,113,658 relates to the precipitation of metal compounds on carrier material and describes the decomposition of urea to form ammonia, which in turn causes the formation of precipitates of the metal hydroxides, which are deposited on a solid support material. The application of this technique to the production of crystalline zeolites is not suggested. 35

Nach dem Stand der Technik wurden zeolithische Katalysatoren mit einer breiten Vielfalt von katalytisehen und adsorptiven Eigenschaften zur Verfügung gestellt; jedoch besteht immer noch ein Bedarf an kristallinem Material mit unterschiedlichen und/oder verstärkten katalytischen Eigenschaften. Beispielsweise sind eine wichtige Verwendung kristallinen Materials die Umwandlungsverfahren von oxygenierten Verbindungen, wie die Umwandlung von Dimethyläther und Methanol in aliphatische Verbindungen sowie die Umwandlung von Synthesegas oder Kohlenwasserstoffen, wie Äthylen, in einem beträchtlichem Umwandlungsgrad und beträchtlicher Selektivität.The prior art has shown zeolitic catalysts having a wide variety of catalytic and chemical properties adsorptive properties provided; however, there is still a need for crystalline material with different and / or enhanced catalytic properties. For example, are an important use crystalline material the conversion process of oxygenated compounds, like the conversion of Dimethyl ether and methanol into aliphatic compounds and the conversion of synthesis gas or hydrocarbons, like ethylene, in a considerable degree of conversion and considerable selectivity.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von kristallinen Metallsilikat-Zusammensetzungen durch ein Verfahren", bei dem manThe present invention relates to the preparation of crystalline metal silicate compositions by a Procedure "in which one

(a) eine erste Mischung, die ein Tetraalkylammoniumsalz, ein Alkalimetallhydroxid, Siliciumdioxid und Wasser enthält, herstellt,(a) a first mixture which is a tetraalkylammonium salt, contains an alkali metal hydroxide, silicon dioxide and water,

(b) eine ar ei te Mischung, die Wasser, eine lösliche Quelle eines Metalls, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 ausfällt, und eine Menge an Harnstoff oder einer Verbindung, die nach Hydrolyse Ammoniak freisetzt, enthält, wobei die Menge zur Ausfällung des Hydroxids des Metalls wirksam ist, herstellt,(b) an ar ei te mixture, the water, a soluble one Source of a metal whose hydroxide precipitates at a pH above 7 and an amount of urea or a Compound which, after hydrolysis, releases ammonia, the amount contributing to the precipitation of the hydroxide of the metal is effective, produces,

(c) eine Menge der ersten Mischung und eine Menge der zweiten Mischung zusammenmischt, die wirksam ein Reaktionsgemisch ergeben, das einen Aluminiumgehalt von unter etwa 100 Gew.Teile/Million (bezogen auf Siliciumdioxid) besitzt und eine Zusammensetzung, ausgedrückt in Molverhältnissen der Oxide, besitzt, die in die folgenden Bereiche fällt;(c) mixing together an amount of the first mixture and an amount of the second mixture effective to form a reaction mixture result in an aluminum content of less than about 100 parts by weight / million (based on silicon dioxide) and has a composition in terms of molar ratios of the oxides set in the following Areas falls;

OH"/SiO2 0,05 - 3OH "/ SiO 2 0.05-3

Q+/(Q+ +A+) 0,01-1Q + / (Q + + A + ) 0.01-1

H2O/OH" 10 - 800H 2 O / OH "10-800

SiO2/M2/m0 10-10 000SiO 2 / M 2 / m 0 10-10,000

wobei Q ein Tetraalkylammoniumion, A ein Alkalimetallion, M das Metall und m die Wertigkeit des Metalls bedeuten, wobei das Hydroxid des Metalls einen Niederschlag bildet,where Q is a tetraalkylammonium ion, A is an alkali metal ion, M is the metal and m is the valence of the metal, the hydroxide of the metal forming a precipitate forms,

(d) das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von etwa 50 bis etwa 25O0C hält, bis Kristalle des Metallsilikats gebildet sind, und(d) holding the reaction mixture at a temperature of about 50 to about 25O 0 C, are formed until crystals of the metal silicate, and

(e) die Kristalle abtrennt und gewinnt.(e) Separate the crystals and recover.

Entsprechende Borsilikate werden hergestellt, indem man eine lösliche Borverbindung dem Reaktionsgemisch zugibt.Corresponding borosilicates are produced by adding a soluble boron compound to the reaction mixture.

Die kristallinen Metallsilikate und Metallborsilikate, hergestellt nach" dem obigen Verfahren, besitzen ein Röntgenbeugungsdiagramm, das im wesentlichen dasjenige j von ZSM-5-Zeolith ist,und haben eine Zusammensetzung, angegeben in Molverhältnissen der Oxide, wie in der ίThe crystalline metal silicates and metal borosilicates produced by "the above method have a X-ray diffraction diagram, which is essentially that j of ZSM-5 zeolite, and have a composition given in molar ratios of the oxides, as in the ί

folgenden Formel A ausgedrückt:expressed in the following formula A:

(0,2-8O)R0O:(0,1-2O)M9O:(0-40)Bo0,i100Si09:(0-20O)H9O tz. ε- j £■ *- (0.2-8O) R 0 O: (0.1-2O) M 9 O: (0-40) B o 0, i100Si0 9 : (0-20O) H 9 O - tz. ε- j £ ■ * -

η m
worin R ein Tetraalkylaramoniumkation, Ammoniumkation,
η m
where R is a tetraalkylaramonium cation, ammonium cation,

Wasserstoffkation, Alkalimetallkation, Metallkation oder deren Gemisch, η die Wertigkeit von R, M ein Metall, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 ausfällt, und m 2^ die Wertigkeit dieses Metalls bedeuten, wobei die Zusammensetzung einen Aluminiumgehalt von weniger als 100 Gew.Teilen/Million besitzt.Hydrogen cation, alkali metal cation, metal cation or their mixture, η the valency of R, M a metal, the hydroxide of which precipitates at a pH above 7, and m 2 ^ the valency of this metal, the composition having an aluminum content of less than 100 parts by weight / Million owns.

Die katalytischen Eigenschaften dieser Metallsilikate werden in einem Umwandlungsverfahren offensichtlich, bei dem man eine oxygenierte (sauerstoffhaltige) Verbindung, wie Methanol, Dimethylather und/oder Gemische hiervon, mit dem kristallinen Metallsilikat, hergestellt nach dem obigen Verfahren, in Kontakt bringt. Diese Metallsilikate sind auch in einem Verfahren zur Polymerisierung von Äthylen brauchbar, bei dem man Äthylen unterThe catalytic properties of these metal silicates become evident in a conversion process in which an oxygenated (oxygen-containing) compound, such as methanol, dimethyl ether and / or mixtures thereof, with the crystalline metal silicate prepared by the above process. These metal silicates are also useful in a process for the polymerization of ethylene in which ethylene is under

Urawandlungsbedingungen mit dem kristallinen Silikat, hergestellt nach der obigen Methode, in Kontakt bringt.Bringing uretransformation conditions with the crystalline silicate prepared by the above method.

Ein anderer Umwandlungsprozeß, bei dem die erfindungsgemäßen Metallsilikate eingesetzt werden, umfaßt ein Verfahren zur Umwandlung von Synthesegas, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, in Kohlenwasserstoffe und/ oder oxygenierte Verbindungen, wobei man bei diesem Verfahren das Synthesegas unter Umwandlungsbedingungen mit der kristallinen Silikatzusammensetzung, hergestellt nach der oben beschriebenen Methode, in Kontakt bringt.Another conversion process in which the inventive Metal silicates are used, includes a process for converting synthesis gas, the hydrogen and contains carbon monoxide, into hydrocarbons and / or oxygenated compounds, whereby one in this process the synthesis gas is produced under conversion conditions with the crystalline silicate composition according to the method described above.

Es wurde nun eine neue Klasse kristalliner Metallsilikat- und Metallborsilikat-Zusammensetzungen gefunden. Diese kristallinen Zusammensetzungen werden nach einem Verfahren hergestellt, bei dem es notwendig ist, daß man die Menge an Aluminium im Reaktionsgemisch sorgfältig steuert, und weiterhin, daß das Reaktionsgemisch enthält: (a) ein Metall, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 ausfällt, sowie (b) Harnstoff oder eine Verbindung, die nach Hydrolyse Ammoniak freisetzt, und daß die Freisetzung von Ammoniak die Bildung des Metallhydroxids im Reaktionsgemisch verursacht. Die Bildung des Metallhydroxid-Niederschlags wird hier als "Harnstoff-Ausfällung" beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Bor-Quelle dem Reaktionsgemisch zugesetzt, so daß die kristallinen Zusammensetzungen zusätzlich B2O, enthalten können.A new class of crystalline metal silicate and metal borosilicate compositions has now been found. These crystalline compositions are prepared by a process which requires careful control of the amount of aluminum in the reaction mixture and further that the reaction mixture contains: (a) a metal whose hydroxide precipitates at a pH above 7 and (b) Urea or a compound which liberates ammonia upon hydrolysis and that the liberation of ammonia causes the formation of the metal hydroxide in the reaction mixture. The formation of the metal hydroxide precipitate is described herein as "urea precipitation". In a further embodiment, a boron source is added to the reaction mixture so that the crystalline compositions can additionally contain B 2 O.

Die erfindungsgemäßen Silikate \*erden dadurch hergestellt, daß man eine Reaktionsmischung, die ein Tetraalkylammoniumion, z. B. Tetrapropylammoniumbromid oder -hydroxid, ein Alkalimetall, d.h. Natriumhydroxid, ein lösliches Salz eines Metalls, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 unlöslich ist, ein Siliciumoxid, Wasser sowie eine Menge ar. Harnstoff oder einer Verbindung, dieThe silicates according to the invention are produced by that a reaction mixture containing a tetraalkylammonium ion, e.g. B. tetrapropylammonium bromide or hydroxide, an alkali metal, i.e. sodium hydroxide, a soluble salt of a metal whose hydroxide is in a pH above 7 is insoluble, a silicon oxide, water as well as a lot of ar. Urea or a compound that

A 41A 41

nach Hydrolyse Ammoniak freisetzt, enthält, wobei die Menge, welche die Ausfällung des Metallhydroxids bewirkt, ausreichend ist, und wobei die Zusammensetzung Molverhältnisse in den folgenden Bereichen aufweist:releases ammonia after hydrolysis, the amount which causes the precipitation of the metal hydroxide, is sufficient, and wherein the composition has molar ratios in the following ranges:

Breit BevorzugtBroadly preferred

OH"/SiO2 0,05 - 3 0,20 - 0,90OH "/ SiO 2 0.05-3 0.20-0.90

Q+/(Q+ + A+) 0,01 - 1 0,03 - 0,9Q + / (Q + + A + ) 0.01 - 1 0.03 - 0.9

H2O/OH" 10 - 800 20 - 500H 2 O / OH "10-800 20-500

SiO2/M2/mO 10-10 000 30 - 4000SiO 2 / M 2 / m O 10-10,000 30-4000

wobei Q ein Tetraalkylammoniumion, A ein Alkalimetallion, M das Metall und m die Wertigkeit dieses Metalls bedeuten, erhitzt und die Mischung bei erhöhter Temperatur genügend lange Zeit hält, um Kristalle des Produkts zu bilden. Typische Reaktionsbedingungen bestehen darin, daß man die Reaktionsmischung auf erhöhte Temperatur, z.B. 50 bis etwa 2500C und höher, für eine Zeitraum von etwa 6 h bis 60 Tagen erhitzt. Die bevorzugte Temperatur liegt zwischen etwa 100 und 1900C; der bevorzugte Zeitraum liegt zwischen etwa 1 und etwa 16 Tagen. Die Reaktionsmischung kann bei erhöhtem Druck, wie z.B. in einem Autoklaven, oder bei Normaldruck, z.B. durch Kochen am Rückfluß, erhitzt werden. Das bevorzugte Verfahren zum Erhitzen des Reaktionsgemisches wird bei Rückflußtemperatür durchgeführt.where Q is a tetraalkylammonium ion, A is an alkali metal ion, M is the metal and m is the valence of this metal, heated and the mixture is kept at an elevated temperature for a long enough time to form crystals of the product. Typical reaction conditions consist in heating the reaction mixture to an elevated temperature, for example 50 to about 250 ° C. and higher, for a period of about 6 hours to 60 days. The preferred temperature is between about 100 and 190 ° C .; the preferred time is between about 1 and about 16 days. The reaction mixture can be heated at elevated pressure, for example in an autoclave, or at normal pressure, for example by refluxing. The preferred method of heating the reaction mixture is carried out at reflux temperature.

Wie bei der Herstellung von Silikatzusammensetzungen üblich, werden beim Kochen am Rückfluß des Reaktionsgemisches große Mengen an Natriumchlorid zusammen mit etwas Schwefelsäure dem Reaktionsgemisch zugegeben, um die Kristallisation des Produkts sicherzustellen. Daher neigen bei der Herstellung durch Kochen am Rückfluß die Verhältnisse von OH~/SiO2 und ähnliche Verhältnisse dazu, andere Werte zu ergeben als die Werte, die man beim Arbeiten im Autoklaven erhält.As is customary in the preparation of silicate compositions, when the reaction mixture is refluxed, large amounts of sodium chloride, along with some sulfuric acid, are added to the reaction mixture to ensure crystallization of the product. Therefore, when preparing by refluxing, the OH ~ / SiO 2 ratios and similar ratios tend to give different values than the values obtained when working in an autoclave.

* 43 * 43

Natürlich wird bei der Herstellung der Reaktionsmischung für die Erhitzungsstufe das Reaktionsgemisch im wesentlichen frei von Aluminium gehalten, d.h. es enthält weniger als 100 Gew.Teile/Million.Of course, when preparing the reaction mixture for the heating step the reaction mixture is kept essentially free of aluminum, i.e. it contains less than 100 parts by weight / million.

Gegebenenfalls kann eine lösliche Borquelle dem Reaktionsgemisch zugegeben werden, um die Herstellung der Borsilikatarten der Metallsilikate gemäß der Erfindung zu ermöglichen. Wenn eine solche Zugabe durchgeführt wird, enthält die Zusammensetzung der Reaktionsmischung, ausgedrückt in Molverhältnissen, das folgende Molverhältnis, das zusätzlich zu den oben aufgeführten Mengen folgendes umfaßt:Optionally, a soluble boron source can be added to the reaction mixture to facilitate the preparation of the To enable borosilicate types of metal silicates according to the invention. When such an addition is carried out the composition of the reaction mixture, expressed in molar ratios, contains the following molar ratio, which, in addition to the quantities listed above, includes:

Breit BevorzugtBroadly preferred

SiO2/B2O3 2-1000 12-500SiO 2 / B 2 O 3 2-1000 12-500

Die Digerierung der Gelteilchen wird ausgeführt, bis sich Kristalle bilden. Das feste Produkt wird aus dem Reaktionsmedium abgetrennt, z.B. durch Kühlen des Ganzen auf Raumtemperatur, Abfiltrieren und Waschen mit Wasser. Das vorstehend genannte Produkt wird z.B. bei 110°C während etwa 8 bis 25 h oder langer getrocknet. Natürlich können mildere Bedingungen angewandt werden, falls gewünscht, z.B. Raumtemperatur unter Vakuum.The digestion of the gel particles is carried out until crystals form. The solid product is released from the reaction medium separated, e.g. by cooling the whole to room temperature, filtering off and washing with water. That above product is for example at 110 ° C during dried about 8 to 25 hours or more. Of course, milder conditions can be used if desired e.g. room temperature under vacuum.

Die gemäß dem obigen Verfahren hergestellten, kristallinen Silikatzusammensetzungen sind im wesentlichen frei von Aluminium, d.h. sie enthalten weniger als etwa 100 Gew.Teile/Million und können, ausgedrückt als Molverhältnisse der Oxide, wie in der obigen Formel A angegeben, gekennzeichnet werden. Bei einer möglichen Ausführungsform enthält die Zusammensetzung BpO^. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Metall, dessen Hydroxid den Niederschlag bildet, Eisen, Kobalt, Wismut, Chrom, Molybdän, Nickel, Zinn, Platin oder Gemische hieraus.The crystalline silicate compositions prepared according to the above process are essentially free of aluminum, i.e., they contain less than about 100 parts by weight per million and can be expressed as molar ratios of the oxides as indicated in formula A above. In one possible embodiment contains the composition BpO ^. In preferred Embodiments is the metal whose hydroxide forms the precipitate, iron, cobalt, bismuth, chromium, Molybdenum, nickel, tin, platinum or mixtures thereof.

Glieder dieser Familie kristalliner Metallsilikat- und Metallborsilikat-Zusammensetzungen besitzen eine bestimm te Kristallstruktur, die das Röntgenbeugungs diagramm von ZSM-5-Zeolith besitzt. Obwohl das Röntgenbeugungsdiagramm dieser Silikate sich nicht von demjenigen eines Zeolithe vom ZSM-5-Typ unterscheidet, gibt es beträchtliche Unterschiede. Die Zusammensetzungen unterscheiden sich dadurch, daß die vorliegenden Zusammensetzungen im Gegensatz zu den ZSM-5-Zeolithen keine AluminoSilikate sind und tatsächlich weniger als 100 ppm Aluminium enthalten. Auch die katalytischen Eigenschaften von Zeolithen des ZSM-5-Typs und den Verbindungen gemäß der Erfindung sind unterschiedlich. Bei der Umwandlung von Dimethyläther zeigen beide Verbindungen extrem hohe Ausbeuten (über 80%), während die vorliegenden Zusammensetzungen beträchtlich mehr aliphatische Kohlenwasserstoffe und weniger Aromaten bilden als ein Zeolith vom ZSM-5-Typ. Members of this family of crystalline metal silicate and metal borosilicate compositions have a definite character te crystal structure exhibited by the X-ray diffraction pattern of ZSM-5 zeolite. Although the X-ray diffraction diagram these silicates do not differ from that of a zeolite of the ZSM-5 type, there are considerable ones Differences. The compositions differ in that the present compositions im In contrast to the ZSM-5 zeolites, no aluminosilicates and actually contain less than 100 ppm aluminum. Also the catalytic properties of zeolites of the ZSM-5 type and the compounds according to the invention are different. When converting dimethyl ether Both compounds show extremely high yields (over 80%) while the present compositions Forms considerably more aliphatic hydrocarbons and fewer aromatics than a ZSM-5 type zeolite.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zum Aktivieren der neuen kristallinen Zusammensetzung gemäß der Erfindung zum verbesserten Gebrauch in verschiedenen Umwandlungsverfahren. Allgemein umfaßt das Aktivierungsverfahren:An important feature of the invention is a method of activating the new crystalline composition according to the invention for improved use in various conversion processes. Generally this includes Activation procedure:

(a) eine Hitzebehandlung der getrockneten Silikatzusammensetzung bei z.B. etwa 200 bis etwa 9000C, vorzugsweise etwa 400 bis etwa 600°C, während etwa 1 bis etwa 60 h, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 20 h, in einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre.(a) a heat treatment of the dried silicate composition at, for example, about 200 to about 900 0 C, preferably about 400 to about 600 ° C, for about 1 to about 60 hours, preferably from atmospheric to about 20 hours, containing in a molecular oxygen can be about 10 degrees.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Aktivierungsverfahren :In a preferred embodiment, the activation process comprises :

(1) Hitzebehandlung der getrockneten Silikatzusammensetzung bei z.B. etwa 200 bis etwa 900°C, vorzugsweise etwa 400 bis etwa 6000C, während etwa 1 bis etwa 60 h, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 20 h;(1) Heat treatment of the dried silicate composition at, for example, about 200 to about 900 ° C, preferably about 400 to about 600 0 C, for about 1 to about 60 hours, preferably about 10 to about 20 h;

(2) Ionenaustausch der hitzebehandelten Silikat-Zusammensetzung mit einem Material, das sich bei weiterer Hitzebehandlung zersetzt und eine Verbindung ergibt, die ein Wasserstoffkation besitzt;(2) Ion exchange of the heat-treated silicate composition with a material that decomposes on further heat treatment and forms a compound, which has a hydrogen cation;

(3) Waschen und Trocknen der ausgetauschten SiIikatzusammens etzung;(3) Washing and drying of the replaced silicone compositions etching;

(4) Wärmebehandlung des getrockneten Silikats unter Anwendung des Verfahrens der Stufe (1).(4) Heat treating the dried silicate using the method of step (1).

Der Fachmann erkennt, daß die Stufen (1) bis (4) der bevorzugten Ausführungsform und die obige Stufe (a) gut bekannt sind und üblicherweise verwendete Verfahren zur Aktivierung von Katalysatoren des Zeolith-Typs darstellen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann in" geeigneter Weise in der Form verwendet werden, in der sie nach Stufe (4) oder nach Stufe (a) erhalten wird. Die Hitzebehandlung kann in irgendeiner Atmosphäre durchgeführt werden, wie dem Fachmann bekannt, und wird vorzugs weise in Luft durchgeführt.Those skilled in the art will recognize that steps (1) through (4) of the preferred embodiment and step (a) above work well are known and are commonly used methods of activating zeolite-type catalysts. The composition according to the invention can be used in "suitable Manner can be used in the form in which it is obtained after step (4) or after step (a). the Heat treatment can be carried out in any atmosphere as known to those skilled in the art and is preferred wisely carried out in air.

Gewünschtenfalls kann das Aktivierungsverfahren zusätzlich die Redox-Behandlung umfassen, die in der BE-PS 886 090 beschrieben wird. Zu dieser Behandlung gehört eine Wärmebehandlung, die mit einem Reduktionsmittel durchgeführt wird; sie wird im Anschluß an Stufe (a) oder Stufe (4) der obengenannten Aktivierungsverfahren wie folgt praktisch durchgeführt:If desired, the activation process can also be used the redox treatment included in the BE-PS 886 090 is described. This treatment includes a heat treatment with a reducing agent is carried out; it is carried out following step (a) or step (4) of the above activation process practically carried out as follows:

(b) oder (5)-Behandlung der erhitzten Silikatzusammensetzung mit einem Reduktionsmittel während etwa 1 bis etwa 80 h, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 40 h, bei etwa 200 bis etwa 9000C, vorzugsweise etwa 400 bis etwa 6000C; und(b) or (5) treatment of the heated silicate composition with a reducing agent for about 1 to about 80 hours, preferably about 2 to about 40 hours, at about 200 to about 900 ° C., preferably about 400 to about 600 ° C.; and

(c) oder (6) Hitzebehandlung des reduzierten Silikats unter Anwendung des Verfahrens der Stufe (a) bzw. (1).(c) or (6) heat treating the reduced silicate using the method of step (a) or (1).

Jedes beliebige Reduktionsmittel oder eine Verbindung, die unter den Behandlungsbedingungen ein Reduktionsmittel bildet, wie z.B. Dimethylather, kann verwendet werden. Dimethyläther und Wasserstoff werden wegen ihrer nachgewiesenen Wirksamkeit bevorzugt.Any reducing agent or compound which, under the treatment conditions, is a reducing agent forms such as dimethyl ether can be used. Dimethyl ether and hydrogen are preferred because of their proven effectiveness.

Das hier beschriebene Aktivierungsverfahren, das nicht die Redox-Behandlung einschließt, ergibt eine katalytisch aktive Zusammensetzung, die brauchbare Umwandlungsraten und brauchbare Selektivitäten bei den Reaktionen, die von den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen katalysiert werden, zeigt, und ist das bevorzugte Aktivierungsverfahren. Obwohl es zur Erzielung eines brauchbaren Katalysators nicht notwendig ist, die Redox-Behandlung anzuschließen, kann die Behandlung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit der Redox-Behandlung, die der oxidativen Aktivierung folgt, einige Abänderung in der Selektivität mit sich bringen, die gewöhnlich geringerer Art ist. Daher kann in Fällen, in denen es wirtschaftlich gerechtfertig ist oder in denen eine geringe Änderung in der Selektivität erforderlich ist, die Redox-Behandlung angewandt werden.The activation procedure described here does not including redox treatment results in a catalytically active composition that has useful conversion rates and useful selectivities in the reactions catalyzed by the compositions of the invention and is the preferred method of activation. Although it is to achieve a usable Catalyst is not necessary to follow the redox treatment, the treatment according to the invention can Compositions with redox treatment following oxidative activation, some modification in of selectivity, which is usually of a lesser nature. Therefore, it can be used in cases where it is economical is justified or where a small change in selectivity is required Redox treatment can be applied.

Wie oben bemerkt wurde und wie dem Fachmann bekannt ist, ist das Verfahren zur Herstellung von Zeolithen, z.B. AluminoSilikaten, gut bekannt. Es ist jedoch ein entscheidendes Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die kristalline Silikatzusammensetzung unter Verwendung einer Reaktionsmischung hergestellt wird, die, bezogen auf Gevr.% Siliciumdioxid, weniger als etwa 100 Gew.Teile/ Million Aluminiumionen, vorzugsweise weniger als etwa 50 Gew.Teile/Million, und eine hydrolysierbare Quelle für Ammoniak, z.B. Harnstoff, enthält. Abgesehen von anderen Unterschieden zu bekannten, kristallinen Silikatzusammensetzungen, sind die hier gebildeten Silikat- und Borsilikat-Zusammensetzungen im wesentlichen frei von Alu-As noted above, and as is known to those skilled in the art, the process of making zeolites, e.g., aluminosilicates, is well known. However, it is a critical feature of the present invention that the crystalline silicate composition be prepared using a reaction mixture which, based on weight percent silica, is less than about 100 parts by weight / million aluminum ions, preferably less than about 50 parts by weight / million. Million, and contains a hydrolyzable source of ammonia such as urea. Apart from other differences from known, crystalline silicate compositions, the silicate and borosilicate compositions formed here are essentially free of aluminum

minium, wobei das Molverhältnis von SiC^/AlpCU über etwa 8000 \ond sogar bei 30 000 liegt.minium, with the molar ratio of SiC ^ / AlpCU being about 8000 \ ond is even 30,000.

Es ist nicht bekannt, warum die erfindungsgemäßen kristal linen Zusammensetzungen solche unerwarteten Eigenschaften liefern, z.B. verbesserte Selektivität mit DME und niedrige Kohlenwasserstoff-Ausbeute und hohe DME-Ausbeute mit Methanol für die Silikate und hohe C,-+-Ausbeute mit Äthylen und Synthesegas für die Borsilikate. Es ist möglich, daß die Harnstoff-Ausfällung das Metallhydroxid in einer feinverteilten Form liefert, die in anderen metallhaltigen Reaktionsmischungen nicht erreicht wird, und daß das Metall in der Kristallstruktur in einer Weise angeordnet ist, die bei Silikaten nach dem Stand der Technik, die nach anderen Verfahren hergestellt werden, nicht erreicht wird, so daß die katalytischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sich von denen anderer Metallsilikate und Borsilikate unterscheiden.It is not known why the crystalline compositions according to the invention provide such unexpected properties, e.g. improved selectivity with DME and low hydrocarbon yield and high DME yield with methanol for the silicates and high C, - + yield with ethylene and synthesis gas for the Borosilicates. It is possible that the urea precipitation provides the metal hydroxide in a finely divided form that is not achieved in other metal-containing reaction mixtures, and that the metal is arranged in the crystal structure in a manner which is the case with silicates according to the prior art, which is described after other processes are produced, is not achieved, so that the catalytic properties of the compositions according to the invention differ from those of other metal silicates and borosilicates.

Die erfindungsgemäßen kristallinen Metallsilikate und Borsilikate werden durch Harnstoff-Fällung hergestellt, die bewirkt, daß ein Metallhydroxid in feinverteilter Form ausfällt. Wenn sich Harnstoff zersetzt, gibt er Ammoniak frei, das in Wasser Ammoniumhydroxid bildet. Dies bewirkt die gleichförmige Veränderung des pH-Werts der wäßrigen Mischung. Mit einer starken Base, wie z. B. Natronlauge, erhält man einen stark lokalisierten und raschen Anstieg des pH, der unter Diffusion, Konvektion und/oder Mischen schrittweise sich auf einen mäßigen pH-anstieg ermäßigt. Harnstoff wirkt nicht auf diese Weise; mit Harnstoff ist der Anstieg des pH schrittweise und durch die ganze Mischung hin gleichförmig.The crystalline metal silicates and borosilicates according to the invention are produced by urea precipitation, which causes a metal hydroxide to precipitate in finely divided form. When urea decomposes, it gives Free ammonia, which forms ammonium hydroxide in water. This causes the uniform change in pH the aqueous mixture. With a strong base such as B. caustic soda, you get a strongly localized and rapid increase in pH, which gradually increased to a moderate pH increase with diffusion, convection and / or mixing reduced. Urea doesn't work that way; with urea the increase in pH is gradual and uniform throughout the mixture.

Es ist entscheidend für das erfindungsgemäße Verfahren, daß der Metallhydroxid-Niederschlag in.feinverteilter Form durch das hier beschriebene Verfahren als Harnstoff-It is crucial for the process according to the invention that the metal hydroxide precipitate is finely divided Form by the method described here as urea

Ii W · ·> w «Ii W · ·> w «

Fällung anfällt. Wie oben erwähnt, ergeben starke. Basen nicht diese gewünschte Ausfällung. Harnstoff und andere Verbindungen, die nach Hydrolyse Ammoniak freisetzen, sind die Materialien, die die Metallhydroxide in der im Rahmen dieser Erfindung erwünschten Weise ausfällen. Daher gehören zu den brauchbaren Harnstoff-Ausfällungsmitteln solcheVerbindungen,wie Harnstoff, Acetamid, ihre hydrolysierbaren Derivate und dergl..Precipitation occurs. As mentioned above, result in strong. Bases not this desired precipitation. Urea and others Compounds that release ammonia upon hydrolysis are the materials that make up the metal hydroxides in the im Failure within the scope of this invention. Therefore, urea precipitants are among the useful ones such compounds as urea, acetamide, their hydrolyzable derivatives and the like.

Die Metalle der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung sind irgendwelche Metalle, die sich mit Harnstoff ausfällen lassen, d.h. irgendwelche Metalle, deren Salz löslich ist und deren Hydroxid bei einem pH über 7 ausfällt. Die meisten Metalle fallen unter diese Bestimmung; jedoch gibt es manche, wie Natrium und Kalium, die eindeutig nicht darunterfallen. Zu brauchbaren Metallen gehören Wismut, Kobalt, Chrom, Eisen, Molybdän, Nickel, Ruthenium, Zinn, Wolfram, Palladium und Platin. Der Fachmann kann mit Routineverfahren und ohne eine übermäßige Menge von Versuchen eine Anzahl von möglichen Kandidaten aussondern, indem er lösliche Metallsalze in Wasser löst und eine Quelle für Hydroxidionen zusetzt, bis der pH über 7 ist.The metals of the compositions according to the invention are any metals which precipitate with urea leave, i.e. any metals whose salt is soluble and whose hydroxide precipitates at a pH above 7. Most metals fall under this provision; however, there are some, such as sodium and potassium, that are clearly not included. Usable metals include bismuth, cobalt, chromium, iron, molybdenum, nickel, Ruthenium, tin, tungsten, palladium and platinum. Those skilled in the art can use routine procedures and without excessive Lot of attempts to single out a number of possible candidates by dissolving soluble metal salts in water and adding a source of hydroxide ions until the pH is above 7.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen kristallinen Zusammensetzungen ist es wichtig, daß im wesentlichen Aluminium-freies Rohmaterial eingesetzt wird. Das im wesentlichen Aluminium-freie Rohmaterial für Siliciumdioxid kann eines der üblicherweise zur synthetischen Herstellung von Zeolithen verwendeten sein, wie z.B.In making the crystalline compositions of the present invention, it is important that essentially Aluminum-free raw material is used. The essentially aluminum-free raw material for silicon dioxide may be any of those commonly used for the synthetic preparation of zeolites, e.g.

gepulvertes, festes SiO2, Kieselsäure, kolloidales SiO2 oder gelöstes SiO2. Eine bevorzugte Quelle für SiO2 ist Cab-O-Sil, vertrieben von Cabot Co..powdered, solid SiO 2 , silica, colloidal SiO 2 or dissolved SiO 2 . A preferred source of SiO 2 is Cab-O-Sil, sold by Cabot Co ..

Das im wesentlichen Aluminium-freie Alkalimetallhydroxid ist Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und/oder GemischeThe essentially aluminum-free alkali metal hydroxide is sodium hydroxide, potassium hydroxide and / or mixtures

hieraus. Natriumhydroxid wird bevorzugt. Die im wesentlichen Aluminium-freie Tetraalkylammonium-Verbindung kann Tetrapropylammoniumhydroxid, -chlorid, -bromid und dergl. sein.out of this. Sodium hydroxide is preferred. The essentially Aluminum-free tetraalkylammonium compound can be tetrapropylammonium hydroxide, chloride, bromide and be the like.

Auf ähnliche Weise können geeignete Metallsalze eingesetzt werden, die im wesentlichen frei von Aluminium sind und in der Reaktionsmischung löslich sind. Unter den verschiedenen Metallsalzen, die eingesetzt werden können, gehören bevorzugt die folgenden: Gruppe IVA Zinn; Gruppe VA - Wismut; Gruppe VIB - Chrom, Molybdän, Wolfram; Gruppe VIII - Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Palladium, Platin. Das Chlorid ist oft sehr brauchbar.In a similar manner, suitable metal salts which are essentially free of aluminum can be used and are soluble in the reaction mixture. Among the various metal salts that are used preferably include the following: Group IVA tin; Group VA - bismuth; Group VIB - chromium, molybdenum, Tungsten; Group VIII - iron, cobalt, nickel, ruthenium, palladium, platinum. The chloride is often very useful.

Bei den möglichen Ausführungsformen kann die Aluminiumfreie Quelle für Bor Boroxid, Borsäure, Natriumborat und dergl. sein.In the possible embodiments, the aluminum-free source of boron can be boron oxide, boric acid, sodium borate and be the like.

Wenn ein Chelatbildner Teil des Reaktionsgemisches ist, können Äthylendiamin.-tetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA), ö-Hydroxychinolin-S-sulfonsäure (8HQS) und dergl. eingesetzt werden.If a chelating agent is part of the reaction mixture, ethylenediamine-tetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), δ-hydroxyquinoline-S-sulfonic acid (8HQS) and the like can be used.

Die speziellen, beschriebenen, kristallinen Zusammensetzungen sind inaktiv, wenn sie, ohne calciniert zu sein, auf ihre katalytischen Eigenschaften geprüft werden; dies liegt möglicherweise daran, daß der intrakristalline, freie Raum von den organischen Kationen aus der Bildungslösung besetzt wird. Sie können jedoch durch Hitzebehandlung unter Verwendung bekannter Techniken, wie Erhitzen in inerter Atmosphäre oder Luft bei 200 bis 9000C während 1 bis 60 h, aktiviert werden. Dies kann von Ionenaustausch mit Ammoniumsalzen und weiterer Hitzebehandlung bei 200 bis 9000C gefolgt sein, falls erwünscht.The particular crystalline compositions described are inactive when tested for their catalytic properties without being calcined; this is possibly due to the fact that the intracrystalline, free space is occupied by the organic cations from the formation solution. However, they can be activated by heat treatment using known techniques, such as heating in an inert atmosphere or air at 200 to 900 ° C. for 1 to 60 hours. This can be followed by ion exchange with ammonium salts and further heat treatment at 200 to 900 ° C., if desired.

Die kristallinen Zusammensetzungen können entweder in der Alkalimetall-Form, z.B. der Natrium-Form, der Ammonium-Form, der Wasserstoff-Form oder anderen einwertigen oder mehrwertigen kationischen Formen, verwendet werden. Vorzugsweise wird entweder die Ammonium- oder die Wasserstoff-Form eingesetzt. Sie können auch in inniger Kombination mit hydrierenden Komponenten verwendet werden, wie Wolfram, Vanadin, Kupfer, Molybdän, Rhenium, Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan, oder einem Edelmetall, wie Platin oder Palladium, wenn eine Hydrierungs- Dehydrierungs-Funktion erfolgen kann. Eine solche Komponente kann in die Zusammensetzung durch Austausch oder Imprägnierung hineingelangen oder physikalisch damit innig vermischt werden. Eine solche Komponente kann in oder auf den Katalysator durch Imprägnieren gelangen, wie im Fall von Platin, durch Behandlung der kristallinen Zusammensetzung mit einem platinhaltigen Ion. Geeignete Platinverbindungen sind Chlorplatinsäure, Platin(II)-Chlorid und verschiedene Platin-Amin-Komplexe enthaltende Verbindungen.The crystalline compositions can either be in the alkali metal form, e.g. the sodium form, the ammonium form, the hydrogen form or other monovalent or multivalent cationic forms can be used. Either the ammonium or the hydrogen form is preferred used. They can also be used in intimate combination with hydrogenating components, such as tungsten, vanadium, copper, molybdenum, rhenium, iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, or a precious metal, like platinum or palladium if a hydrogenation-dehydrogenation function can be done. Such a component can be added to the composition by replacement or Impregnation get into it or be intimately mixed with it physically. Such a component can be found in or get on the catalyst by impregnation, as in the case of platinum, by treating the crystalline Composition with a platinum-containing ion. Suitable platinum compounds are chloroplatinic acid, Platinum (II) chloride and various platinum-amine complexes containing compounds.

Wenn der Katalysator entweder als Adsorptionsmittel oder als Katalysator in einem der vorgenannten Verfahren eingesetzt wird, kann er wärmebehandelt werden, wie vorstehend beschrieben.When the catalyst is used either as an adsorbent or as a catalyst in one of the aforementioned processes it can be heat treated as described above.

Bei Gliedern der vorliegenden Familie kristalliner Zusammensetzungen können die ursprünglich damit verbundenen Kationen durch eine breite Vielfalt anderer Kationen nach im Stand der Technik gut bekannten Verfahren ersetzt werden. Zu typischen Ersatzkationen gehören Wasserstoff, Ammonium- und Metallkationen einschließlich ihrer Mischungen. Von den ersetzenden Metallkationen werden solche Metallkationen, wie Metalle der seltenen Erden, Mangan und Calcium wie auch Metalle der Gruppe II des Periodensystems, z.B. Zink, und der Gruppe VIIIFor members of the present family of crystalline compositions the originally associated cations can be replaced by a wide variety of other cations can be replaced according to methods well known in the art. Typical replacement cations include hydrogen, Ammonium and metal cations including their mixtures. From the replacing metal cations become such metal cations as rare earth metals, manganese and calcium as well as metals of the group II of the periodic table, e.g. zinc, and group VIII

des Periodensystems, z.B. Nickel, bevorzugt. Diese ersetzenden Kationen werden in die Definition von R in der hier verwendeten Formel eingeschlossen, um die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu beschreiben. 5of the periodic table, e.g. nickel, is preferred. These replacing cations are included in the definition of R in the formula used herein included to the invention Describe compositions. 5

Zu typischen Techniken des Ionenaustausches gehört es, die Glieder der Familie der Borsilikate mit einer Salzlösung des gewünschten Ersatzkations oder der gewünschten Ersatzkationen in Kontakt zu bringen. Es kann eine breite Vielfalt von Salzen eingesetzt werden; besonders bevorzugt werden Chloride, Nitrate und Sulfate. Beispiele für Techniken des Ionenaustausches werden in einer breiten Vielzahl von Patenten, z.B. den US-PSen 3 140 249, 3 140 251 und 3 140 253, beschrieben.Typical ion exchange techniques involve contacting members of the borosilicate family with a saline solution of the desired replacement cation or cations. A wide variety of salts can be used; chlorides, nitrates and sulfates are particularly preferred. Examples of techniques of ion exchange are described in a wide variety of patents, such as U.S. Patents 3,140,249, 3,140,251 and 3,140,253.

Anschließend an den Kontakt mit der Salzlösung des gewünschten Ersatzkations werden die kristallinen Zusammensetzungen vorzugsweise mit Wasser gewaschen und bei einer Temperatur im Bereich von 65 bis etwa 3150C getrocknet und anschließend hitzebehandelt, wie vorstehend beschrieben.Subsequent to contact with the salt solution of the desired replacement cation, the crystalline compositions are preferably washed with water and dried at a temperature in the range from 65 to about 315 ° C. and then heat-treated as described above.

Unabhängig von den Kationen, die das Natrium in der synthetisierten Form des Katalysators ersetzen, bleibt die räumliche Anordnung der Atome, die die Grundkristallgitter in irgendeiner gegebenen Zusammensetzung gemäß der Erfindung bilden, im wesentlichen durch den beschrie benen Ersatz von Natrium oder anderem Alkalimetall unverändert, wie man durch Röntgenpulver-Beugungsdiagramm des ionenausgetauschten Materials feststellte. Beispiels weise gibt das Röntgendiagramm verschiedener, ionenausgetauschter Zusammensetzungen ein Diagramm, das im wesentlichen das gleiche ist wie das des Zeoliths ZSM-5.Regardless of the cations that the sodium is synthesized in Replacing the shape of the catalyst, the spatial arrangement of the atoms that make up the basic crystal lattice remains form in any given composition according to the invention, essentially by that described benen replacement of sodium or other alkali metal unchanged, as can be seen by powder X-ray diffraction diagram of the ion-exchanged material. For example, the X-ray diagram gives various, ion-exchanged Compositions is a graph essentially the same as that of ZSM-5 zeolite.

Wenn diese Zusammensetzungen aktiviert sind, besitzen sie katalytische Eigenschaften, die von vergleichbaren Silikat- und Borsilikat-Zusammensetzungen, die aus dieseWhen these compositions are activated, they have catalytic properties comparable to those of others Silicate and borosilicate compositions resulting from this

■ *■ *

B »B »

m wm w

Metallionen nicht enthaltenden Reaktionsmischungen hergestellt wurden, welche jedoch ionenausgetauscht wurden, um diese gleichen Metallionen in die Zusammensetzung einzubauen, verschieden sind. Aus noch unbekannten Gründen verhalten sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die dieselben Metallionen, z.B. ein Metallion der Gruppe VIII, enthalten, unterschiedlich, jenachdem, ob das Metallion der Gruppe VIII als Teil der Kristallstruktur bei ihrer Bildung, d.h. durch Harnstoff-Ausfällung aus der Reaktionsmischung, gebildet wurde oder ob es im Anschluß ah die Bildung der Struktur durch solche Mittel, wie Ionenaustausch, in die Struktur eingebracht wurde.Reaction mixtures not containing metal ions were produced, but which were ion-exchanged, to incorporate these same metal ions into the composition are different. For reasons still unknown the compositions of the invention behave the same metal ions, e.g. a metal ion of the group VIII, contain, different, depending on whether the metal ion of Group VIII as part of the crystal structure when it is formed, i.e. by urea precipitation from the Reaction mixture, has been formed or whether there is subsequent ah the formation of the structure by such means as Ion exchange, was introduced into the structure.

Die durch die vorliegende Erfindung hergestellten Zusammensetzungen werden in einer breiten Vielzahl von speziellen Größen gebildet. Allgemein gesagt, können die Teilchen in Form eines Pulver, eines Granulats oder als geformtes Produkt, z.B. als Extrudat mit einer Teilchengröße, die ausreicht, durch ein Sieb mit einer, lichten Maschenweite von 46 mm (2 mesh Tyler) hindurchzugehen und von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,147 mm (100 mesh Tyler) zurückgehalten zu werden, vorliegen. In Fällen, in denen der Katalysator geformt wurde, wie durch Strangpressen, kann die Zusammensetzung vor dem Trocknen stranggepreßt werden oder getrocknet oder teilgetrocknet und dann stranggepreßt werden.The compositions made by the present invention are made in a wide variety of special sizes. Generally speaking, they can Particles in the form of a powder, granules or as a shaped product, e.g. as an extrudate with a particle size, which is sufficient to pass through a sieve with a mesh size of 46 mm (2 mesh Tyler) and to be retained on a 0.147 mm (100 mesh Tyler) mesh screen. In cases where the catalyst has been shaped, such as by extrusion molding, the composition may be extruded before drying or dried or partially dried and then extruded.

Im Falle vieler Katalysatoren ist es erwünscht, in die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein anderes MaterialIn the case of many catalysts, it is desirable to use a different material in the composition according to the invention

einzuarbeiten, das gegen die Temperaturen und andere bei organischen Umwandlungsverfahren angewandte Bedingungen beständig ist. Zu solchen Materialien gehört aktives und inaktives Material und synthetische oder natürlich vorkommende, kristalline Zusammensetzungen wie auch anorganisches Material, z.B. Tone, Siliciumdioxid und/oder Metalloxide. Letztere können entweder natür-incorporate that versus temperatures and other conditions used in organic conversion processes is constant. Such materials include active and inactive material and synthetic or natural occurring crystalline compositions as well as inorganic material, e.g. clays, silicon dioxide and / or metal oxides. The latter can either be natural

lieh vorkommen oder in Form von gelartigen Niederschlagen oder Gelen einschließlich Mischungen von SiO2 und Metalloxiden vorliegen. Die Verwendung eines Material zusammen mit dem vorliegenden Katalysator führt zu einer Verbesserung der Umwandlung und/oder Selektivität des Katalysators bei bestimmten organischen Umwandlungsprozessen. Inaktives Material dient geeigneterweise zur Steuerung der Menge der Umwandlung bei einem gegebenen Prozeß, so daß die Produkte wirtschaftlich und auf geordnete Weise erhalten werden können, ohne daß andere Mittel zur Steuerung der Reaktionsrate eingesetzt werden. Normalerweise wurden Zeolithe in natürlich vorkommende Tone, z.B. Bentonit und Kaolin, eingearbeitet, um die Bruchfestigkeit des Katalysators unter kommerziellen Verfahrensbedingungen zu verbessern. Dieses Material, d.h. Tone, Oxide, etc., dient als Bindemittel für den Katalysator. Es ist erwünscht, einen Katalysator mit guter Bruchfestigkeit zur Verfügung zu stellen, da in einem chemischen Prozeß der Katalysator oft so behandelt oder verwendet wird, daß die Neigung zum Bruch des Katalysators zu einem pulverförmigen Material besteht, das bei der Verarbeitung Schwierigkeiten aufwirft. Diese Ton-Bindemittel wurden eingesetzt, um die Bruchfestigkeit des Katalysators zu verbessern.borrowed or in the form of gel-like precipitates or gels including mixtures of SiO 2 and metal oxides. The use of a material together with the present catalyst leads to an improvement in the conversion and / or selectivity of the catalyst in certain organic conversion processes. Inactive material is conveniently used to control the amount of conversion in a given process so that the products can be obtained economically and in an orderly manner without the use of other means of controlling the rate of the reaction. Typically, zeolites have been incorporated into naturally occurring clays such as bentonite and kaolin in order to improve the crush strength of the catalyst under commercial process conditions. This material, ie clays, oxides, etc., serves as a binder for the catalyst. It is desirable to provide a catalyst having good crush strength because, in a chemical process, the catalyst is often treated or used in such a way that the catalyst tends to break into a powdery material which presents difficulties in processing. These clay binders were used to improve the breaking strength of the catalyst.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Stoffen kann der Katalysator mit einem porösen Matrixmaterial zusammengesetzt werden, wie z.B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Siliciumdioxid-Zirkonoxid, Siliciumdioxid-Thoriumoxid, Siliciumdioxid-Berylliumoxid, Siliciumdioxid-Titanoxid, wie auch mit ternären Zusammensetzungen, wie Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Thoriumoxid , Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Magnesiumoxid und Siliciumdioxid-Magnesiumoxid-Zirkonoxid. Die Matrix kann in Form eines Cogels vorliegen.In addition to the substances mentioned above, the catalyst can be composed of a porous matrix material such as silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, Silica-Thorium Oxide, Silica-Beryllium Oxide, Silica-Titanium Oxide, as well as with ternary Compositions such as silica-alumina-thoria , Silica-alumina-zirconia, silica-alumina-magnesia and silica-magnesia-zirconia. The matrix can be in the form of a cogel.

Die folgenden Beispiele werden als spezielle Ausführungsformen gemäß der Erfindung angeführt und zeigen einige der einzigartigen Eigenschaften der beanspruchten s kristallinen Zusammensetzungen. Sie sollen jedoch die vorliegende Erfindung keineswegs beschränken«The following examples of the invention are given as specific embodiments of, and show some of the unique characteristics of the claimed s crystalline compositions. However, they are in no way intended to limit the present invention "

Beispiel 1example 1

Dieses Beispiel verdeutlicht die Herstellung verschiedener Glieder der neuen kristallinen Silikate gemäß der Erfindung unter Einschluß der folgenden:This example illustrates the preparation of various members of the new crystalline silicates according to FIG Invention including the following:

Eisensilikat Katalysator IIron silicate catalyst I

Eisenborsilikat Katalysator II & IIIIron borosilicate catalyst II & III

Kobaltsilikat Katalysator IVCobalt Silicate Catalyst IV

Kobaltborsilikat Katalysator V.Cobalt borosilicate catalyst V.

Eisensilikat Katalysator IIron silicate Catalyst I.

Eine Natriumsilikatlösung (A), die weniger als 100 ppm Aluminium (bezogen auf SiO2) enthielt, wurde durch Auflösen von 80 g hochreinem Siliciumdioxid (Cab-0-Sil) in einer siedenden Lösung von 700 ml Wasser und 55 g. einer 50- bis 52%igen wäßrigen NaOH-Lösung hergestellt. Eine zweite Lösung (B), die 85 g NaCl, 33 g Tetrapropylammoniumbromid (TPA-Br), 23 g konz. Schwefelsäure und 300 ml Wasser enthielt, wurde hergestellt. Während beide Lösungen bei Raumtemperatur waren, wurde Lösung B langsam unter Rühren zu der Natriumsilikatlösung zugesetzt. Der pH wurde dann durch Zugabe von Schwefelsäure von 9904A sodium silicate solution (A) which contained less than 100 ppm aluminum (based on SiO 2 ) was prepared by dissolving 80 g of high-purity silicon dioxide (Cab-0-Sil) in a boiling solution of 700 ml of water and 55 g. a 50 to 52% aqueous NaOH solution prepared. A second solution (B), the 85 g NaCl, 33 g tetrapropylammonium bromide (TPA-Br), 23 g conc. Sulfuric acid and 300 ml of water was prepared. While both solutions were at room temperature, solution B was slowly added to the sodium silicate solution with stirring. The pH was then increased to 9 9 04 by the addition of sulfuric acid

auf 8,50 abgesenkt.
30
lowered to 8.50.
30th

Eine Lösung von 6,3 g FeCl,.6H2O, 6,8 g Harnstoff und 150 ml Wasser wurde bei Raumtemperatur hergestellt. Es lagen keine Festkörper vor. Die Lösung wurde zum Sieden erhitzt und 20 h am Rückfluß gekocht. V/ährend des ErMtzens zersetzte sich etwas Harnstoff und entwickelte Ammoniak, das eine Fällung des Eisens verursachte. DieA solution of 6.3 g FeCl, .6H 2 O, 6.8 g urea and 150 ml water was prepared at room temperature. There were no solids. The solution was heated to the boil and refluxed for 20 h. During the etching, some urea decomposed and developed ammonia, which caused the iron to precipitate. the

321.5 ar "321.5 ar "

eisenhaltige Aufschlämmung wurde dann dem gerührten Silikatgemi s ch 2ugegeben.ferrous slurry was then added to the stirred silicate mixture s ch 2 given.

Die gesamte Mischung wurde in einö3 2000 ml Polypropylen« Kolben gegeben, die teilweise in einem heißen Ölbad von 120°C eingetaucht wurde. Ein Rückflußkühler wurde auf den Kolben aufgesetzt. Nach 22 Tagen wurde äer Kolben aus dem ölbad entnommen und gekühlt. Der Festkörper wurde sorgfältig mit deionisiertem Wasser gewaschen, auf einem Filter gesammelt und bei 1100C getrocknet. Man erhielt 92,2 g Endprodukt. Das getrocknete Material wurde mit Röntgenstrahlung analysiert und besaß dasselbe Diagramm wie dasjenige, das für Aluminosilikat (Zeolith) vom ZSM-5-Typ veröffentlicht ist.The entire mixture was added to 2000 ml polypropylene einö 3 "flask, which was partially immersed in a hot oil bath of 120 ° C. A reflux condenser was attached to the flask. After 22 days, the outer flask was removed from the oil bath and cooled. The solid was thoroughly washed with deionized water, collected on a filter and dried at 110 0 C. 92.2 g of the end product were obtained. The dried material was analyzed by X-ray and had the same graph as that published for ZSM-5 type aluminosilicate (zeolite).

Ein Teil (37,9 g) der getrockneten Probe wurde 16 h bei 538°C calciniert, wobei er 12,9$ seines Anfangsgewichts verlor. Die calcinierte Probe wurde mit einer Lösung von 60 g NH^Cl in 300 ml Wasser gemischt und 4 h am Rückfluß gekocht. Nach dem Waschen wurde der Austausch 16 h lang wiederholt. Das Material wurde filtriert, gewaschen und getrocknet. Vor dem Test war die Ammoniumionen-Form in die H-Ionen-Form durch Erhitzen in Luft bei 5380C überführt worden.A portion (37.9 g) of the dried sample was calcined at 538 ° C. for 16 hours, losing $ 12.9 of its initial weight. The calcined sample was mixed with a solution of 60 g of NH ^ Cl in 300 ml of water and refluxed for 4 h. After washing, the exchange was repeated for 16 hours. The material was filtered, washed and dried. Before the test, the ammonium ion form had been converted into the H ion form by heating in air at 538 ° C.

Analyseanalysis

vor Ionenaustausch Fe = 1,29^ Al = 74 ppm nach Ionenaustausch Fe = 1,52$ Al = 77 ppmbefore ion exchange Fe = 1.29 ^ Al = 74 ppm after ion exchange Fe = 1.52 $ Al = 77 ppm

EisenborsilikatIron borosilicate

Katalysatoren II und IIICatalysts II and III

Zwei kristalline Eisenborsilikat-Katalysatoren wurden nach demselben allgemeinen Verfahren wie der Katalysator I hergestellt, wobei jedoch 8,9 g Borsäure in Lösung B gelöst wurden. Beide Katalysatoren zeigten das Röntgen pulverdiagramm vom Typ ZSM-5. Mehr Informationen für jeden Katalysator werden im folgenden gegeben.Two crystalline iron borosilicate catalysts were prepared using the same general procedure as the catalyst I prepared, but 8.9 g of boric acid were dissolved in solution B. Both catalysts showed the X-ray ZSM-5 type powder diagram. More information for each catalyst is given below.

* W W W VV* W W W VV Katalysatorcatalyst IIII 3215i3215i Wachstumszeit (Tage)Growing time (days) 1212th Analyseanalysis IIIIII vor Ionenaustauschbefore ion exchange 1212th FeFe 1,2%1.2% BB. 0,38%0.38% AlAl 31 ppm31 ppm 1,31%1.31% nach Ionenaustauschafter ion exchange 0,54%0.54% FeFe 1,4%1.4% 26 ppm26 ppm BB. 0,28%0.28% AlAl 32 ppm32 ppm 1,30%1.30% Kobaltsilikat und KobaltborsilikatCobalt silicate and cobalt borosilicate 0,28%0.28% Katalysatoren IV und VCatalysts IV and V 52 ppm52 ppm

Zwei Katalysatoren wurden auf die gleiche Weise wie die Katalysatoren I, II und III hergestellt, wobei jedoch 8,5 g Co(NO^)2.6H2O, 12,5 g Harnstoff und 175 ml Wasser anstelle der Eisen-Harnstoff-Lösung verwendet wurden. Weitere Informationen für jeden Katalysator werden in der folgenden Tabelle gegeben.Two catalysts were prepared in the same way as catalysts I, II and III, except that 8.5 g of Co (NO ^) 2 .6H 2 O, 12.5 g of urea and 175 ml of water were used instead of the iron-urea solution were used. Further information for each catalyst is given in the table below.

Katalysator IV V Catalyst IV V

zugesetzte Borsäureadded boric acid keineno jaYes Wachstumszeit (Tage)Growing time (days) 1313th 1313th Analyseanalysis vor Ionenaustauschbefore ion exchange CoCo 1,63%1.63% 1,65%1.65% AlAl 19 ppm19 ppm 25 ppm25 ppm BB. -- 0,44%0.44% nach Ionenaustauschafter ion exchange CoCo 1,28%1.28% 0,83%0.83% AlAl 30 ppm30 ppm 35 ppm35 ppm BB. -- 0,33%0.33% Beispiel 2Example 2

Das Eisensilikat und Eisenborsilikat des Beispiels 1 (Katalysatoren I, II und III) wurden auf ihre katalyti-The iron silicate and iron borosilicate of Example 1 (catalysts I, II and III) were tested for their catalytic

sehen Eigenschaften geprüft und mit Katalysatoren verglichen, die mit A, B und C bezeichnet sind und nach anderen Methoden hergestellt worden waren. see properties checked and compared with catalysts, which are labeled A, B and C and which were produced by other methods.

Katalysator A war ein Eisensilikat, das ohne einen Chelatbildner hergestellt worden war. Der Katalysator ist ähnlich dem in Beispiel 6 der GB-PS 155 928 (DE-OS 27 55 770) offenbarten.Catalyst A was an iron silicate made without a chelating agent. The catalyst is similar that disclosed in Example 6 of GB-PS 155 928 (DE-OS 27 55 770).

Katalysator B war ein Eisensilikat, das mit einem Chelatbildner hergestellt worden war.Catalyst B was an iron silicate made with a chelating agent.

Katalysator C war ein Eisenborsilikat, das mit einem Chelatbildner hergestellt worden war und Gegenstand der amerikanischen Patentanmeldung entsprechend der Anwaltsakt en-Fr. *3463 ist. Catalyst C was an iron borosilicate made with a chelating agent, which is the subject matter of US Pat American patent application according to the attorney's file en-Fr. * 3463 is.

Katalysator C war wie folgt hergestellt worden. 80,0 g in der Dampfphase hergestellte Kieselsäure (Cab-O-Sil) wurden in 55,0 g 50&Lger NaOH und 800 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde in einen 2000 ml Kolben aus Polypropylen gegeben, der 24 h in ein Ölbad bei 1200C getaucht wurde. Ein RUckflußkühler war auf den Kolben aufgesetzt.Catalyst C was prepared as follows. 80.0 g of silica (Cab-O-Sil) produced in the vapor phase were dissolved in 55.0 g of 50% NaOH and 800 ml of water. The solution was placed in a 2000 ml flask made of polypropylene, which was immersed in an oil bath at 120 ° C. for 24 h. A reflux condenser was attached to the flask.

Eine zweite Lösung wurde hergestellt, die 85,0 g NaCl, 33»0 g Tetrapropylammoniumbromid, 8,9 g Borsäure, 19,0 g konz.Schwefelsäure und 350 ml Wasser enthielt.A second solution was prepared containing 85.0 g NaCl, 33 »0 g tetrapropylammonium bromide, 8.9 g boric acid, 19.0 g concentrated sulfuric acid and 350 ml of water.

Während beide Lösungen Raumtemperatur besaßen, wurde die zweite Lösung langsam unter Rühren zur Natriumsilikatlösung gegeben.While both solutions were at room temperature, the second solution slowly became the sodium silicate solution with stirring given.

Eine dritte Lösung, die 8,5 g 50?oige NaOH, 13,0 g S-Hydroxychinolin-S-sulfonsäure (8HQS), 300 ml Wasser undA third solution, the 8.5 g of 50% NaOH, 13.0 g S-hydroxyquinoline-S-sulfonic acid (8HQS), 300 ml of water and

ι 6,0 g FeCl^.6H2O enthielt, wurde hergestellt und zu den obigen Lösungen gegeben. Der pH betrug 9,1 und wurde mit ^S(L auf 8,5 eingestellt. Das Gesamtgewicht der Mischung betrug 1791,3 g.
5
6.0 g FeCl ^ .6H 2 O contained, was prepared and added to the above solutions. The pH was 9.1 and was adjusted to 8.5 with ^ S (L. The total weight of the mixture was 1791.3 g.
5

Die Aufschlämmung wurde in einen 2000 ml Kolben aus Polypropylen (mit Rückflußkühler) gegeben und teilweise in in Ölbad von 1200C während 15 Tagen getaucht, wonach der Kolben entnommen und gekühlt wurde. Der pH betrug 10,1 und der Gewichtsverlust aufgrund des Verdampfens betrug 25 g. Der Festkörper wurde auf einem Filter gesammelt, gewaschen und 24 h bei 120°C getrocknet. Man erhielt 86,6g der Na+-Form des Eisenborsilikats. Fe = 1,2%; B = 0,27/6.The slurry was placed in a 2000 ml flask made of polypropylene (with a reflux condenser) and partially immersed in an oil bath at 120 0 C for 15 days, after which the flask was removed and cooled. The pH was 10.1 and the weight loss due to evaporation was 25 g. The solid was collected on a filter, washed and dried at 120 ° C. for 24 h. 86.6 g of the Na + form of the iron borosilicate were obtained. Fe = 1.2%; B = 0.27 / 6.

Katalysator A wurde wie Katalysator C hergestellt, wobei jedoch keine Borverbindung und keine 8HQS verwendet wurden. Catalyst A was prepared as Catalyst C, with however, no boron compound and no 8HQS were used.

Katalysator B wurde wie Katalysator C hergestellt, wobei jedoch keine Borverbindung eingesetzt wurde.Catalyst B was prepared as Catalyst C, with however, no boron compound was used.

Die Eisensilikat-Katalysatoren wurden wie folgt bewertet. The iron silicate catalysts were evaluated as follows.

(1) Testdaten für Dimethyläther (DME) Alle Katalysatoren wurden in der H+-Form geprüft bei 1,5 g DME/g Kat./h bei 0,42 kg/cm2 Überdruck (6 psig). (1) Test data for dimethyl ether (DME) All catalysts were tested in the H + form at 1.5 g DME / g cat./h at 0.42 kg / cm 2 overpressure (6 psig).

* M * * — τ β »* M * * - τ β » 500500 AA. 500500 3232 BB. 1506y1506y Katalysatorcatalyst II. 8282 nach dem Stand
der Technik
according to the state
of the technique
9999 8HQS8HQS
Herstellungs
verfahren
Manufacturing
procedure
Harnstoff-
Fällung
Urea-
precipitation
420420 420420
Temp., 0CTemp., 0 C 420420 44th 9999 55 100100 300300 % HC-Ausbeute
(C)
% HC yield
(C)
8989 44th 88th 100100
% HC-Selekti-
vitat (C):
% HC selective
vitat (C):
1414th 33 1616 77th
C1 C 1 55 1313th 33 1919th 00 77th C2 C 2 11 5555 1717th 1414th 88th 66th C3 C 3 2020th 99 2222nd 3838 2424 55 C4 C 4 1818th 4040 5454 2626th C5+ C 5+ 5050 1515th 77th 2828 ArAr 55 2828

Die Testwerte zeigen, daß die Harnstoff-Fällungsmethode einen Katalysator ergibt, der nach anderen Methoden hergestellten Katalysatoren bei der Erzeugung aliphatischer Kohlenwasserstoff überlegen ist. Die Unterschiede bei der Kohle: höchsten.The test values show that the urea precipitation method a catalyst results in the production of aliphatic catalysts prepared by other methods Is superior to hydrocarbon. The differences in coal: the highest.

der Kohlenwasserstoff-Selektivität sind bei 5000C amthe hydrocarbon selectivity are at 500 0 C am

(2) Testwerte für Äthylen Nicht verfügbar. (2) Test values for ethylene Not available.

(3) Testwerte für Methanol(3) Test values for methanol

Die Katalysatoren wurden in der H -Form getestet bei 1,5 g C2H^Zg Kat./h und einer gleichzeitigen N2-Zufuhr (molares Verhältnis CH3OH/N2 ~ 1) bei 0,42 kg/cm2 Überdruck (6 psig).The catalysts were tested in the H form at 1.5 g C 2 H ^ Zg cat./h and a simultaneous supply of N 2 (molar ratio CH 3 OH / N 2 ~ 1) at 0.42 kg / cm 2 Overpressure (6 psig).

26 3026 30

Katalysator I A BCatalyst I A B

Herstellungs- Harnstoff- nach dem Stand verfahren Fällung der TechnikProduction - urea - according to the state of the art, precipitation of the technology

Temp., 0CTemp., 0 C 420420 I
I
I.
I.
00 500500 420420
55 % HC-Ausbeu
te (C)
% HC yield
te (C)
1515th DME 100DME 100 22 9898
% HC-Selek-
tivität (C)
% HC-Selek-
activity (C)
C1 C 1 00 100100 11 C2 C 2 00 00 33 1010 C3 C 3 1212th 00 00 C4 C 4 4545 00 44th C5+
Ar
C 5 +
Ar
43
0
43
0
0
0
0
0
88
3
88
3
1515th %Sauerstoff-
Ausbeute (C)
%Oxygen-
Yield (C)
3636 5151 00
%Sauerstoff-
selektiv.(C):
%Oxygen-
selective. (C):
co/co2 co / co 2 33 -- 9797 __

;and; and mitwith 8HQS8HQS 500500 420420 500500 9999 9292 9898 77th 11 99 88th 33 99 55 44th 1414th 4242 5151 1717th 1616 3939 2323 2222nd 22 2929

100 - 10.0 0 0100 - 10.0 0 0

Die Testwerte zeigen, daß die mit Katalysator I erhaltenen Produkt-Selektivitäten unterschiedlich zu denen sind, die mit den Katalysatoren A und B erhalten wurden. Verglichen mit A und B, gibt der Katalysator I hohe Ausbeuten an DME und relativ niedrige Kohlenwasserstoff-Ausbeuten. The test values show that that obtained with Catalyst I. Product selectivities are different from those obtained with catalysts A and B. Compared to A and B, Catalyst I gives high yields of DME and relatively low hydrocarbon yields.

(4) Testdaten für Synthesegas Nicht verfügbar. (4) Test data for synthesis gas Not available.

Die Eisenborsilikate wurden wie folgt bewertet. Vergleichsdaten für Eisenborsilikate, die ohne Chelatbildner hergestellt worden waren, sind nicht enthalten, da die Zusammensetzungen gewöhnlich amorph sind.The iron borosilicates were evaluated as follows. Comparative data for iron borosilicates without chelating agents are not included since the compositions are usually amorphous.

3A3A

(I) Testwerte für DME(I) Test values for DME

Die Katalysatoren v/urden in der H -Form mit 1,5g DME/ g Kat./h bei einem Überdruck von 0,42 kg/cm2 (6 psig) getestet.The catalysts were tested in the H -form at 1.5 g DME / g cat./h at a pressure of 0.42 kg / cm 2 (6 psig).

Katalysator II III CCatalyst II III C

Herstellungs
verfahren
Manufacturing
procedure
Harnstoff-
Fällung
Urea-
precipitation
500500 Harnstoff-
Fällung
Urea-
precipitation
500500 8HQS8HQS 420420 5050
Temp., 0CTemp., 0 C 420420 100100 420420 100100 100100 9999 ^HC-Ausbeu-
te (C)
^ HC leachate
te (C)
100100 100100
S$HC-Selekti-
vität(C):
S $ HC selective
vity (C):
33 88th VJlVJl 99
C1 C 1 33 33 44th VJlVJl 00 66th C2 C 2 11 1111th 00 1616 88th 1010 C3 C 3 2323 4040 2020th 2424 2424 2525th C4 C 4 1818th 3838 2525th 3636 5454 3838 5353 55 4848 1212th 99 1212th ArAr 22 33

Die Katalysatoren II und III zeigen die Reproduzierbarkeit von Synthese und Test. Die Kohlenwasserstoff-Selektivitäten dieser Katalysatoren sind denen sehr ähnlich, die mit C erhalten wurden.The catalysts II and III show the reproducibility of synthesis and test. The hydrocarbon selectivities these catalysts are very similar to those obtained with C.

(2) Testwerte für Äthylen(2) Test values for ethylene

Die Katalysatoren wurden in der H+-Form mit 1,5 g C2HZf/ g Kat./h bei 420°C und einem Überdruck von 0,42 kg/cm2 (6 psig) getestet.
Katalysator II III C_
The catalysts were tested in the H + form at 1.5 g C 2 H Zf / g cat / hour at 420 ° C. and a pressure of 0.42 kg / cm 2 (6 psig).
Catalyst II III C_

HerstellungsManufacturing Harnstoff-Urea- Harnstoff-Urea- 8HQS8HQS verfahrenprocedure Fällungprecipitation Fällungprecipitation »-Ausbeute (C)»-Yield (C) 00 77th 99 $£HC-Selekt.(C):$ £ HC selection (C): C1 C 1 -- 00 00 C2H6 C 2 H 6 -- 00 1414th C3 C 3 -- 22 00 C4 C 4 - 3434 8686 C5+C5 + -- 6464 00 ArAr -- 00 00

L:"T :.Λ::. 3215G69L : "T : .Λ ::. 3215G69

Ein Unterschied in den katalytischen Eigenschaften wird in Abhängigkeit von der Herstellungsmethode beobachtet. Katalysator III gab hauptsächlich Cc+-Kohlenwasserstoffe, während C hauptsächlich Cλ-Kohlenwasserstoffe gab. 5A difference in the catalytic properties is observed depending on the manufacturing method. Catalyst III gave mainly Cc + hydrocarbons while C gave mainly Cλ hydrocarbons. 5

(3) Testwerte für Methanol(3) Test values for methanol

Beide Katalysatoren wurden in der H -Fora mit 1,5 g CH,OH/g Kat./h und einer N2~Zufuhr (molares Verhältnis CH~0H/N2 ~ 1) bei einem Überdruck von 0,42 kg /cm (6 psig) getestet.Both catalysts were used in the H -Fora with 1.5 g CH, OH / g cat./h and an N 2 feed (molar ratio CH 0H / N 2 -1) at an overpressure of 0.42 kg / cm (6 psig) tested.

Katalysator· __ IIICatalyst __ III

Herstellungsverf.Manufacturing process Harnstoff-FällungUrea precipitation 500500 420420 8HQS8HQS 500500 Temp., 0CTemp., 0 C 420420 9494 9494 8888 S&IC-Ausbeute (C)S&IC yield (C) 8686 SfiHC-Selekt.(C):SfiHC selection (C): 33 11 1010 C1 C 1 11 33 22 1111th C2 C 2 11 00 66th 2222nd 00 OO 44th 2929 2525th C4 C 4 1515th 8989 6060 1212th 8282 22 33 1919th ArAr 11

Die obigen Kohlenwasserstoff-Selektivitäten zeigen, daß Katalysator III eine außerordentlich hohe C,-+-Fraktion, insbesondere bei 5000C, gegenüber Katalysator C ergab.The above hydrocarbon selectivities show that catalyst III gave an extraordinarily high C, - + fraction, in particular at 500 ° C., compared with catalyst C.

(4) Testwerte für Synthesegas
Nicht verfügbar.
(4) Test values for synthesis gas
Not available.

Beispielexample

Das Kobaltsilikat und das Kobaltborsilikat des Beispiels 1 (Katalysatoren IV und V) wurden auf ihre katalytischen Eigenschaften in einer Testreihe geprüft. Die Ergebnisse sind wie folgt.
35
The cobalt silicate and the cobalt borosilicate of Example 1 (catalysts IV and V) were tested for their catalytic properties in a series of tests. The results are as follows.
35

(1) Testwerte für DME Beide Katalysatoren wurden in der H -Form mit 1,5 g DME/ g Kat./h bei einem Überdruck von 0,42 kg/cm (6 psig) getestet. (1) Test values for DME Both catalysts were tested in the H -form at 1.5 g DME / g cat./h at an overpressure of 0.42 kg / cm (6 psig).

Katalysator IV V Catalyst IV V

Zusammensetzung S:Composition S: L02/Co203 L0 2 / Co 2 0 3 SiO2 /B2(SiO 2 / B 2 ( )3/Co203 ) 3 / Co 2 0 3 Temp., 0CTemp., 0 C 420420 420420 500500 %HC-Ausbeute(C)% HC yield (C) 44th 66th 1212th %HC-Selektiv.(C):% HC selective. (C): 10 C1
C2
10 C 1
C 2
52
0
52
0
44
4
44
4th
30
5
30th
5
4242 3030th 2020th C4 C 4 33 1414th 3030th 33 88th 1515th 15 Ar 15 ares 00 00 00

(2) Testwerte für Äthylen Beide Katalysatoren IV und V waren bei 4200C inaktiv« (2) Test values for ethylene Both catalysts IV and V were inactive at 420 ° C. «

(3) Testwerte für Methanol Nicht verfügbar. (3) Test values for methanol Not available.

(4) Testwerte für Synthesegas(4) Test values for synthesis gas

Nicht verfügbar. 25Not available. 25th

Claims (8)

Anmelder: NATIONAL DISTILLERS AND CHEMICAL CORPORATION 99 Park Avenue New York, USA Synthetische, kristalline Metallsilikat- und -borsilikat-Zusammensetzungen und ihre Herstellung PatentansprücheApplicant: NATIONAL DISTILLERS AND CHEMICAL CORPORATION 99 Park Avenue New York, USA Synthetic, crystalline metal silicate and borosilicate compositions and their manufacture. Claims 1. / Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Likat-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß man1. / Process for the preparation of a crystalline Likat composition, characterized in that one (a) eine erste Mischung, die ein Tetraalkylammoniumsalz, ein Alkalimetallhydroxid, Siliciumdioxid und Wasser enthält, herstellt,(a) a first mixture which is a tetraalkylammonium salt, contains an alkali metal hydroxide, silicon dioxide and water, (t>) eine zweite Mischung, die Wasser, eine lösliche Quelle eines Metalls, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 ausfällt, und eine Menge an Harnstoff oder einer Verbindung, die nach Hydrolyse Ammoniak freisetzt, enthält, wobei die Menge zur Ausfällung des Hydroxids des Metalls wirksam ist, herstellt,(t>) a second mixture, the water, a soluble one Source of a metal whose hydroxide precipitates at a pH above 7 and an amount of urea or a Compound which, after hydrolysis, releases ammonia, the amount contributing to the precipitation of the hydroxide of the metal is effective, produces, 321506«321506 « (c) eine Menge der ersten Mischung und eine Menge der zweiten Mischung zusammenmischt, die wirksam ein Reaktionsgemisch ergeben, das einen Aluminiumgehalt von unter etwa 100 Gew.Teile/Million (bezogen auf Siliciumdioxid)besitzt und eine Zusammensetzung, ausgedrückt in Molverhältnissen der Oxide, besitzt, die in die folgenden Bereiche fällt:(c) mixing together an amount of the first mixture and an amount of the second mixture effective to form a reaction mixture result which has an aluminum content of less than about 100 parts by weight per million (based on silicon dioxide) and has a composition in terms of molar ratios of the oxides set in the following Areas falls: OH"/SiO2 0,05-3OH "/ SiO 2 0.05-3 Q+/(Q+ + A+) 0,01 - 1Q + / (Q + + A + ) 0.01 - 1 HO/OH" 10 - 800HO / OH "10-800 SiO2/M2/0 10 - 10 000SiO 2 / M 2/0 10-10000 wobei Q ein Tetraalkylammoniumion, A ein Alkalimetallion, M das Metall und m die Wertigkeit des Metalls bedeuten, wobei das Hydroxid des Metalls einen Niederschlag bildet,where Q is a tetraalkylammonium ion, A is an alkali metal ion, M is the metal and m is the valence of the metal, the hydroxide of the metal forming a precipitate forms, (d) das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von etwa 50 bis etwa 2500C hält, bis Kristalle des Metallsilikats gebildet sind, und(d) the reaction mixture is kept at a temperature of about 50 to about 250 ° C. until crystals of the metal silicate are formed, and (e) die Kristalle abtrennt und gewinnt.(e) Separate the crystals and recover. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine lösliche Borverbindung mit der ersten Mischung vermischt und daß die Molverhältnisse der Oxide in der Reaktionsmischung einen zusätzlichen Molverhältnis-Bereich von2. The method according to claim 1, characterized in that there is a soluble boron compound with the first mixture mixed and that the molar ratios of the oxides in the reaction mixture have an additional molar ratio range from SiO2/B2O, 2 - 1000SiO 2 / B 2 O, 2-1000 besitzen.own. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metall Eisen, Kobalt, Wismut, Chrom, Molybdän, Nickel, Zinn, Platin oder Gemische hieraus einsetzt.3. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that the metal is iron, cobalt, bismuth, Chromium, molybdenum, nickel, tin, platinum or mixtures thereof are used. ·:···:" "·· : 321506$· : ··· : "" ·· : $ 321506 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die kristalline Silikatzusammensetzung nach einem Verfahren aktiviert, das ein Erhitzen der Zusammensetzung in einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre umfaßt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the crystalline silicate composition is activated by a method which comprises heating the composition in an atmosphere containing molecular oxygen. 5« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine erste Mischung der Stufe (a) einsetzt, die zusätzlich Schwefelsäure und Natriumchlorid enthält, und daß man die Stufe (d) unter Rückflußbedingungen durchführt.5 «The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a first mixture of Step (a) is used, which additionally contains sulfuric acid and sodium chloride, and that step (d) is below Performs reflux conditions. 6. Kristalline Silikatzusammensetzung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5» mit der folgenden Zusammensetzung, ausgedrückt als Molverhältnisse der Oxide:6. Crystalline silicate composition produced by the method according to any one of claims 1 to 5 »with of the following composition, expressed as the molar ratios of the oxides: (0,2-8O)R2O:(0,1-2O)M2O:(0-4O)B2O^tIOOSiO2:(0-20O)H2O η m(0.2-8O) R 2 O: (0.1-2O) M 2 O: (0-4O) B 2 O ^ tIOOSiO 2 : (0-20O) H 2 O η m wobei R ein Tetraalkylammoniumkation, ein Ammoniumkation, Wasserstoffkation, Alkalimetallkation, Metallkation oder ein Gemisch hieraus, η die Wertigkeit von R, M ein Metall, dessen Hydroxid bei einem pH oberhalb 7 ausfällt, und m die Wertigkeit dieses Metalls bedeuten, und die Zusammensetzung einen Aluminiumgehalt von v/eniger als etwa 100 Gew.Teile/Million, bezogen auf Siliciumdioxid, besitzt.where R is a tetraalkylammonium cation, an ammonium cation, hydrogen cation, alkali metal cation, metal cation or a mixture of these, η the valence of R, M a metal, the hydroxide of which precipitates at a pH above 7, and m mean the valence of this metal, and the composition has an aluminum content of less than about 100 parts by weight per million based on silica. 7. Verwendung der kristallinen Silikatzusammensetzung nach Anspruch 6 bei der Umwandlung von oxygenierten Verbindung in Kohlenwasserstoffe.7. Use of the crystalline silicate composition according to claim 6 in the conversion of oxygenated Compound in hydrocarbons. 8. Verwendung der kristallinen Silikatzusammensetzung8. Use of the crystalline silica composition nach Anspruch 6 bei der Polymerisierung von Äthylen. 35according to claim 6 in the polymerization of ethylene. 35 1 9· Verwendung der kristallinen Silikatzusammensetzung nach Anspruch 6 bei der Überführung von Y/asserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas in Kohlenwasserstoffe und/oder oxygenierte Verbindungen.1 9 · Use of the crystalline silicate composition according to claim 6 in the conversion of hydrogen and hydrogen Synthesis gas containing carbon monoxide into hydrocarbons and / or oxygenated compounds.
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