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CN104854064A - 使用uzm-39硅铝酸盐沸石的芳族转烷基化 - Google Patents

使用uzm-39硅铝酸盐沸石的芳族转烷基化 Download PDF

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CN104854064A CN201380064584.2A CN201380064584A CN104854064A CN 104854064 A CN104854064 A CN 104854064A CN 201380064584 A CN201380064584 A CN 201380064584A CN 104854064 A CN104854064 A CN 104854064A
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Abstract

本发明已合成出共格生长的TUN和IMF沸石型复合体新种类且显示其为芳族转烷基化反应的有效催化剂。这些沸石由经验式:NanMm k+TtAl1-xExSiyOz表示,其中M表示来自以下的金属:锌或周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)或镧系元素,T为源自反应物R和Q的有机导向剂,其中R为经Α,Ω-二卤基取代的烷烃(例如1,4-二溴丁烷)且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性胺(例如1-甲基吡咯烷)。E为骨架元素如镓。该方法涉及使包含C7、C9、C10和C11+芳族化合物中的一种或多种的进料流转烷基化以获得C8芳族化合物浓度相对于该进料流增加的转烷基化产物料流。

Description

使用UZM-39硅铝酸盐沸石的芳族转烷基化
优先权声明
本申请要求于2012年12月12日提交的美国申请61/736,382的优先权,将该申请的内容的全文以引用方式并入本文中。
发明领域
本发明涉及使用称为UZM-39的新硅铝酸盐沸石种类作为芳族转烷基化反应的催化复合体。该沸石种类通过以下经验式表示:
NanMm k+TtAl1-xExSiyOz
其中M表示来自以下的金属:锌或周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)或镧系元素,T为源自反应物R和Q的有机导向剂,其中R为经Α,Ω-二卤基取代的烷烃(例如1,4-二溴丁烷)且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性胺(例如1-甲基吡咯烷)。E为骨架元素如镓。
发明背景
沸石为由共角AlO2和SiO2四面体形成的微孔结晶硅铝酸盐组合物。众多天然存在和合成制备的沸石用于多个工业方法中。合成沸石采用Si、Al的合适来源以及结构导向剂如碱金属、碱土金属、胺或有机铵阳离子经由水热合成来制备。这些结构导向剂驻留于沸石的孔中且很大程度上决定最终形成的具体结构。这些物质平衡与铝相关的骨架电荷且还可用作空间填充物。沸石的特征在于具有均匀尺寸的孔开口,具有显著离子交换能力,且能够使分散于晶体的整个内空隙中的吸附相可逆地解吸而不显著置换任何组成永久性沸石晶体结构的原子。沸石可用作烃转化反应的催化剂,这些反应可在外表面上以及孔内的内表面上发生。
一种具体沸石(称为TNU-9)最初由Hong等在2004年公开(J.Am.Chem.Soc.2004,126,5817-26)且然后在2005年授权的韩国专利KR480229中公开。在此报导和专利后,在2007年全面报导该合成(J.Am.Chem.Soc.2007,129,10870-85)。这些论文描述了在钠存在下由挠性双阳离子结构导向剂1,4-双(N-甲基吡咯烷)二溴丁烷合成TNU-9。在解析TNU-9的结构(Nature,2006,444,79-81)后,国际沸石协会结构委员会(International Zeolite Association Structure Commission)给予此沸石结构类型代码TUN,参见沸石骨架类型图集(Atlas of Zeolite FrameworkTypes),该图集由国际沸石协会结构委员会在http://www.iza-structure.org/databases/上维护。发现TUN结构类型含有3组相互正交的通道,其中各通道通过四面体配位原子的10员环来限定。此外,该结构中还存在2个大小不同的10员环通道。
另一具体沸石IM-5最初由Benazzi等在1996年公开(FR96/12873;WO98/17581),其描述了在钠存在下由挠性双阳离子结构导向剂1,5-双(N-甲基吡咯烷)二溴戊烷或1,6-双(N-甲基吡咯烷)二溴己烷合成IM-5。在Baerlocher等解析IM-5的结构(Science,2007,315,113-6)后,国际沸石结构委员会给予此沸石结构类型代码IMF,参见沸石骨架类型图集。还发现IMF结构类型含有三组相互正交的通道,其中各通道通过四面体配位原子的10员环限定,然而,第三维中的连通性每2.5nm中断,因此略微限制扩散。此外,在该结构中存在多个不同大小的10员环通道。
本申请人已成功制备称为UZM-39的新材料种类。这些材料的拓扑学与对TNU-9和IM-5所观察到的相似。这些材料经由使用与Na+协同作用的简单市售结构导向剂(例如1,4-二溴丁烷和1-甲基吡咯烷)的混合物使用沸石合成的分层材料转化方式(在下文中描述)来制备。这些材料(称为UZM-39)可用作芳族转烷基化反应中的催化剂。
发明概述
如上所述,本发明涉及使用包括共格生长(coherently grown)的TUN和IMF沸石型复合体的新催化复合体(称为UZM-39)作为芳族转烷基化方法中的催化复合体。在合成后原样(as synthesized)和无水基础上,微孔结晶沸石具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的经验组成:
NanMm k+TtAl1-xExSiyOz
其中“n”为Na与(Al+E)的摩尔比且具有0.05至0.5的值,M表示至少一种选自如下的金属:锌、周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)和镧系元素及其任何组合,“m”为M与(Al+E)的摩尔比且具有0至0.5的值,“k”为金属M的平均电荷,T为源自反应物R和Q的有机结构导向剂,其中R为具有3至6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃,且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺,“t”为来自有机结构导向剂的N与(Al+E)的摩尔比且具有0.5至1.5的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,“x”为E的摩尔分数且具有0至1.0的值,“y”为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至25变化,且“z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z=(n+k·m+3+4·y)/2
且其特征在于其具有共格排列(coherently aligned)的TUN区域和IMF区域以使得[010]TUN晶带轴与[001]IMF晶带轴彼此平行且使(002)TUN型与(060)IMF型晶面具有连续性,其中指标化(indexing)分别涉及TUN和IMF的单斜C2/m和斜方Cmcm晶胞。
在合成后原样和无水基础上,该微孔结晶沸石还可描述为具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的经验组成:
NanMm k+TtAl1-xExSiyOz
其中“n”为Na与(Al+E)的摩尔比且具有0.05至0.5的值,M表示来自以下的金属:周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC3)、镧系元素或锌,“m”为M与(Al+E)的摩尔比且具有0至0.5的值,“k”为金属M的平均电荷,T为源自反应物R和Q的有机结构导向剂,其中R为具有3-6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃,且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺,“t”为来自有机结构导向剂的N与(Al+E)的摩尔比且具有0.5至1.5的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,“x”为E的摩尔分数且具有0至1.0的值,“y”为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至25变化,且“z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z=(n+k·m+3+4·y)/2
且沸石的特征在于其具有x射线衍射图案,该x射线衍射图案至少具有表A1中所列的d-间距和强度。
表A1
*由多个重叠反射组成的复合峰
该沸石在一个实施方案中在高达600℃以上的温度下热稳定且在另一实施方案中在高达至少800℃的温度下热稳定。
可使用分层材料转化方式来制备上文所描述的结晶微孔沸石。该方法包括形成含有Na、R、Q、Al、Si的反应性来源、分层材料L的晶种和任选地E和/或M的反应混合物和在150℃至200℃、155℃至190℃或160℃至180℃的温度下将反应混合物加热足以形成沸石的时间。L并不具有与UZM-39共格生长复合体相同的沸石型。反应混合物以氧化物的摩尔比计具有表示为下式的组成:
a-b Na2O:bMn/2O:cRO:dQ:1-eAl2O3:eE2O3:fSiO2:gH2O
其中“a”具有10至30的值,“b”具有0至30的值,“c”具有1至10的值,“d”具有2至30的值,“e”具有0至1.0的值,“f”具有30至100的值,“g”具有100至4000的值。此外,反应混合物包含基于反应混合物中的SiO2的量1wt.%至10wt.%的晶种沸石L,例如若反应混合物中存在100g SiO2,则可将1g至10g晶种沸石L添加至反应混合物中。鉴于反应性试剂来源如此多,可设计多种添加顺序。通常,在添加二氧化硅试剂之前将铝试剂溶解于氢氧化钠中。如在实例中可见,试剂R与Q可一起或以多种不同添加顺序单独添加。
本发明使用UZM-39作为烷基芳族烃的转烷基化方法中的催化剂或催化剂组分。因此,本发明的广义实施方案为使包含C7、C9、C10和C11+芳族化合物中的一种或多种的进料流转烷基化以获得C8芳族化合物浓度相对于进料流增加的转烷基化产物料流的方法,该方法包括使进料流在转烷基化条件下与包含UZM-39的催化剂接触。
附图简述
图1为实施例1中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示呈合成后原样形式的UZM-39沸石。
图2也为实施例1中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示煅烧后的UZM-39沸石。
图3为实施例16中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示呈合成后原样形式的UZM-39沸石。
图4也为实施例16中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示呈H+形式的UZM-39沸石。
图5为实施例28中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示呈合成后原样形式的UZM-39沸石。
图6也为实施例28中所形成的UZM-39沸石的XRD图案。该图案显示呈H+形式的UZM-39沸石。
图7显示实施例1的UZM-39产物的高分辨率扫描电子显微术表征的结果。该电子显微照片显示UZM-39形成组装成矩形棒状颗粒的板条(lathes),且通常具有星暴簇排列。在图7的扫描电子显微术结果中可见UZM-39的星暴簇棒。
图8显示实施例18的不同UZM-39产物的高分辨率扫描电子显微术表征的结果。电子显微照片还显示具有众多星暴簇排列的组装成矩形棒状颗粒的板条。
图9显示AC面中的TUN骨架的线框图(左图)。各顶点均为T位点且在各条状物的中间均为氧原子。AB面中的IMF骨架的线框图显示于右图中。沿这些投影,TUN和IMF骨架二者含有几乎相同的通过6环和10环通道连接的5环链的投影。
图10显示使用高分辨率成像和计算机光学衍射图对实施例17的UZM-39产物进行透射电子显微术表征的结果。这些结果显示UZM-39包括共格生长的TUN和IMF沸石型复合结构。
图11为图10的棒状颗粒剖面的电子衍射分析且显示,由似乎为单结晶沸石颗粒发现指标化为TUN的[010]晶带轴和IMF的[001]晶带轴的区域。TUN区域与IMF区域共格排列。
图12为材料的XRD分析中的低角度区域的曲线,其显示在主要由TUN组成的样品中可测定到较小百分比的IMF。
图13为材料的XRD分析中的低角度区域的曲线,其显示在主要由IMF组成的样品中可测定到较小百分比的TUN。
图14为对于催化剂复合体中含有和不含UZM-39的催化剂,苯纯度随甲苯转化率变化的曲线。
发明详述
本申请人已制备适用于催化芳族转烷基化反应的催化组分,其中该催化组分为硅铝酸盐沸石(称为UZM-39),其拓扑结构与如由国际沸石协会结构委员会在http://www.iza-structure.org/databases/上维护的沸石骨架类型图集中所描述的TUN相关,其成员已命名为TNU-9。如下文将详细显示,UZM-39的众多特征(包括其x射线衍射图案(XRD))与TNU-9不同。UZM-39还与如沸石骨架类型图集中所描述的IMF相关,其成员已命名为IM-5。如下文将详细显示,UZM-39的众多特征(包括其x射线衍射图案)与TNU-9和IM-5不同。在合成后原样和无水基础上,本发明的微孔结晶沸石(UZM-39)具有由以下经验式表示的经验组成:
NanMm k+TtAl1-xExSiyOz
其中“n”为Na与(Al+E)的摩尔比且具有0.05至0.5的值,M表示选自如下的金属:锌、周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)、镧系元素及其任何组合,“m”为M与(Al+E)的摩尔比且具有0至0.5的值,“k”为金属M的平均电荷,T为源自反应物R和Q的有机结构导向剂,其中R为具有3-6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃,且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺,“t”为来自有机结构导向剂的N与(Al+E)的摩尔比且具有0.5至1.5的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,“x”为E的摩尔分数且具有0至1.0的值,“y”为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至25变化,且“z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z=(n+k·m+3+4·y)/2
倘若M仅为一种金属,则加权平均化合价为该一种金属的化合价,即+1或+2。然而,当存在一种以上的M金属时,总量为:
Mm k+=Mm1 (k1)++Mm2 (k2)++Mm3 (k3)++Mm4 (k4)++……
且加权平均化合价“k”通过以下方程给出:
在一个实施方案中,微孔结晶沸石UZM-39通过反应混合物的水热结晶来合成,该反应混合物通过组合以下物质来制备:钠的反应性来源、有机结构导向剂T、铝、硅、分层材料L的晶种和任选地E、M或二者。铝的来源包括(但不限于)烷氧基铝、沉淀氧化铝、铝金属、氢氧化铝、铝酸钠、铝盐和氧化铝溶胶。烷氧基铝的特定实例包括(但不限于)仲丁醇铝和正异丙醇铝。二氧化硅的来源包括(但不限于)原硅酸四乙酯、胶态二氧化硅、沉淀二氧化硅和碱性硅酸盐。钠的来源包括(但不限于)氢氧化钠、铝酸钠、溴化钠和硅酸钠。
T为源自反应物R和Q的有机结构导向剂,其中R为具有3-6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃,且Q包括至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺。R可为选自如下的具有3-6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃:1,3-二氯丙烷、1,4-二氯丁烷、1,5-二氯戊烷、1,6-二氯己烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,6-二溴己烷、1,3-二碘丙烷、1,4-二碘丁烷、1,5-二碘戊烷、1,6-二碘己烷及其组合。Q包括至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺,例如1-乙基吡咯烷、1-甲基吡咯烷、1-乙基氮杂环丁烷、1-甲基氮杂环丁烷、三乙胺、二乙基甲基胺、二甲基乙基胺、三甲胺、二甲基丁基胺、二甲基丙基胺、二甲基异丙基胺、甲基乙基丙基胺、甲基乙基异丙基胺、二丙胺、二异丙胺、环戊胺、甲基环戊胺、六亚甲基亚胺。Q可包括多种具有6个或更少碳原子的中性一元胺的组合。
L包括至少一种分层沸石的晶种。合适晶种沸石为为微孔沸石的分层材料,这些微孔沸石的晶体厚度在至少一个维度中为小于30nm至50nm。这些微孔材料具有小于2nm的孔径。该晶种分层沸石具有与所合成的UZM-39共格生长复合体不同的沸石型。合适分层材料的实例包括(但不限于)UZM-4M(US6776975)、UZM-5(US6613302)、UZM-8(US6756030)、UZM-8HS(US7713513)、UZM-26(US-2010-0152023-A1)、UZM-27(US7575737)、BPH、FAU/EMT材料、*BEA或沸石β、MWW种类的成员(例如MCM-22P和MCM-22、MCM-36、MCM-49、MCM-56、ITQ-1、ITQ-2、ITQ-30、ERB-1、EMM-10P和EMM-10、SSZ-25和SSZ-70)以及更小微孔材料,例如PREFER(前镁碱沸石(pre ferrierite))、NU-6等。
M表示至少一种来自周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)或镧系元素和或锌的金属的可交换阳离子。M的特定实例包括(但不限于)锂、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、锌、钇、镧、钆及其混合物。M的反应性来源包括(但不限于)由以下组成的组:卤化物、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物或乙酸盐。E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,且合适反应性来源包括(但不限于)硼酸、羟基氧化镓、硫酸镓、硝酸镓、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁及其混合物。
含有所需组分的反应性来源的反应混合物可以氧化物的摩尔比计描述为下式:
a-b Na2O:bMn/2O:cRO:dQ:1-eAl2O3:eE2O3:fSiO2:gH2O
其中“a”具有10至30的值,“b”具有0至30的值,“c”具有1至10的值,“d”具有2至30的值,“e”具有0至1.0的值,“f”具有30至100的值,“g”具有100至4000的值。此外,在反应混合物中晶种沸石L基于反应中的SiO2的量为1wt.%至10wt.%,例如若反应混合物中存在100g SiO2,则将添加1g至10g晶种沸石L。该实例显示产生UZM-39的反应混合物的众多特定添加顺序。然而,由于存在至少6种起始材料,因此可有多种添加顺序。例如,晶种L可作为最后成分添加至反应混合物中,或添加至反应性Si来源中,或在其他合适时间点添加。而且,若使用烷氧基化物,则可包含蒸馏或蒸发步骤以移除醇水解产物。尽管可在该方法中的众多时间点将有机结构导向剂R和Q单独或一起添加至反应混合物中,但优选在室温下将R与Q混合在一起且将合并的混合物添加至维持在0℃-10℃下的反应性Si、Al和Na来源的冷却混合物中。另一选择为,可将R与Q的混合物在室温下混合后冷却且将Si、Al和Na的反应性来源添加至有机结构导向剂混合物中,同时维持0℃-10℃的温度。在替换实施方案中,可在室温下将试剂R和Q单独或一起添加至反应混合物中。
然后在密封搅拌反应容器中在自生压力下在150℃至200℃、155℃至190℃或160℃至180℃的温度下使反应混合物反应1天至3周,且在另一实施方案中反应3天至12天。完成结晶后,借助(例如)过滤或离心由非均相混合物分离固体产物,且然后用去离子水洗涤且在至多100℃的环境温度下在空气中干燥。
TUN和IMF沸石型的合成后原样共格生长复合体UZM-39的特征在于至少具有下表A1-A3中所列的d-间距和相对强度的x射线衍射图案。本文的衍射图案使用典型实验室粉末衍射仪利用铜的Kα线(Cu Kα)获得。可使用布拉格方程由通过2θ角度表示的衍射峰的位置计算样品的特征性晶面间距dhkl。强度基于相对强度标度来计算,其指定X射线衍射图案上表示最强峰的线的值为100,且然后:极弱(vw)意指小于5;弱(w)意指小于15;中等(m)意指在15至50的范围内;强(s)意指在50至80的范围内;极强(vs)意指大于80。强度还可显示为上述包括性范围。由其获得数据(d间距和强度)的X射线衍射图案的特征在于大量反射,这些反射中的一些为宽峰或在较高强度峰上形成肩的峰。可不解析一些或所有这些肩。这种情况出现在结晶度低、具有具体共格生长复合结构的样品中或晶体小至足以引起显著宽化X射线的样品中。这种情况还可出现在用于产生衍射图案的设备或操作条件与用于本发明情况中的那些显著不同时。
UZM-39的X射线衍射图案含有多种峰。多种合成后原样的UZM-39产物的x射线衍射图案的实例显示于图1、图3和图5中。对于各种共格生长复合结构,UZM-39的那些特征峰显示于表A1-A3中。还可存在其他峰,尤其是强度极弱的那些。存在于共格生长复合结构的UZM-39种类中的所有中等或较高强度的峰表示于至少表A3中。
表A1含有UZM-39X射线衍射图案的所选d-间距和相对强度。相对强度显示为涵盖TUN和IMF沸石型的相对量不同的UZM-39材料的范围。
表A1
*由多个重叠反射组成的复合峰
沸石的特征可进一步在于至少具有表A2中所列的d-间距和强度的x射线衍射图案,其中d-间距和强度在共格生长复合结构的组分的不同相对浓度下提供。
表A2
沸石的特征可进一步在于至少具有表A3中所列的d-间距和强度的x射线衍射图案,其中d-间距和强度在共格生长复合结构的组分的不同相对浓度下提供。
表A3
在表A2和表A3中,术语“高”是指60质量%至95质量%的指定组分,术语“中等”是指25质量%至70质量%的指定组分,且术语“低”是指5质量%至40质量%的指定组分。一些峰可为更强峰上的肩,且一些峰可由多个重叠反射组成的复合峰。
如将在实施例中详细显示,UZM-39材料在高达至少600℃的温度下热稳定且在另一实施方案中在高达至少800℃的温度下热稳定。还如实施例中显示,UZM-39材料可具有占总孔体积的百分比大于60%的微孔体积。
借助高分辨率扫描电子显微术对UZM-39产物的表征显示UZM-39形成组装成矩形棒状颗粒的板条,这些板条通常具有星暴簇排列。在图7和图8中的两种具体UZM-39产物的扫描电子显微术结果中可见UZM-39的星暴簇棒。
UZM-39为共格生长的TUN和IMF沸石型复合结构。共格生长复合结构意指两种结构存在于所给出样品的大部分晶体中。该共格生长复合结构在两种沸石型结构沿其晶体结构的至少一个晶面投影具有几乎相同的原子空间排列且具有相似孔拓扑结构时是可能的。图9显示AC面中的TUN骨架的线框图(左图)。各顶点均为四面体位点(或T位点)且在各条状物的中间均为共角氧原子。AB面中的IMF骨架的线框图显示于图9的右图中。沿这些投影,TUN和IMF沸石型二者含有几乎相同的通过形成与该面垂直的通道的6环和10环连接的5环链的投影。
由于TUN和IMF沸石型二者均为3维10环沸石且在一个面中具有几乎相同的投影,因此该两种结构可脱离在相容面处具有界面的另一结构的晶体共格生长,以形成共格生长复合结构。
共格生长复合结构并非两种分子筛的物理混合物。采用电子衍射、透射电子显微术和x射线衍射分析来显示材料为共格生长复合结构而非物理混合物。通常电子衍射和TEM成像的组合在测定一种材料是否已产生共格生长复合结构中最具确定性,这是因为其提供在一个晶体内存在两种结构的直接证据。
由于本发明的共格生长复合结构沸石可具有不同量的两种结构类型,因此应理解,一些衍射线的相对强度和线宽度将取决于共格生长复合结构中存在的各结构的量而变化。尽管在理论上可预测特定结构的x射线粉末衍射图案的差异度,但是共格生长复合结构在自然界中最可能的模式为随机的,且因此在不使用大型假设模型作为计算基础时难以预测。
与TNU-9与IM-5的物理混合物不同,使用高分辨率成像和计算机光学衍射图进行的透射电子显微术(TEM)分析显示,UZM-39包括共格生长的TUN和IMF沸石型复合结构。
在图10中,来自实施例17产物的棒状颗粒剖面的TEM分析显示具有TUN和IMF结构的区域作为共格子区域出现在有效单结晶沸石颗粒内。在图11的左侧中,显示于图10中的颗粒左侧的电子衍射分析显示可指标化为TUN的002面的电子衍射图案。在图11的右侧中显示来自图10中所显示的颗粒右侧的电子衍射图案。该图案可指标化为IMF的060面。TUN区域与IMF区域共格排列以使得[010]TUN晶带轴与[001]IMF晶带轴彼此平行,且使(002)TUN型和(060)IMF型的晶面具有连续性,其中指标化分别涉及TUN和IMF的单斜C2/m和斜方Cmcm晶胞(结构的细节参见IZA网站)。尽管两种沸石型存在于颗粒的不同部分中,但影像并未显示任何描绘TUN和IMF的单独晶体的明显边界,从而表明该颗粒为共格生长复合体。
此外,UZM-39沸石的特征可在于XRD图案的里特沃尔德分析(Rietveld analysis)。里特沃尔德分析由里特沃尔德研发的最小平方方式(Journal of Applied Crystallography 1969,2:65-71),该方式精修理论线XRD谱线直至其尽可能接近地匹配所测量的XRD图案,且为由含有强重叠反射的样品(例如UZM-39)推导结构信息的优选方法。其通常用于量化XRD衍射图中的两种不同相的量。里特沃尔德方法的精度通过参数如微晶大小(峰宽化)、峰形函数、晶格晶胞常数和背景拟合来确定。对于实施例中所显示的样品,本申请人已确定在所使用条件下报告值中的误差为±5%。本申请人还已确定,所使用的里特沃尔德模型无法量化值小于10%的少数复合结构相组分的量,但实际上,含量大于5%的少数组分的量可通过对模型图案进行比较来观察。表1显示对来自实施例的多种UZM-39样品的里特沃尔德精修结果且显示UZM-39含有大于0wt.%且小于100wt.%的IMF沸石型和小于100wt.%且大于0wt.%的TUN沸石型。在另一实施方案中,UZM-39含有大于5wt.%且小于95wt.%的IMF沸石型和小于95wt.%且大于5wt.%的TUN沸石型,且在又一实施方案中,UZM-39含有大于10wt.%且小于90wt.%的IMF沸石型和小于90wt.%且大于10wt.%的TUN沸石型。如在表1和实施例中可见,通过改变合成条件可形成宽范围共格生长复合结构。
合成后原样的UZM-39材料在其孔中将含有一些可交换或电荷平衡阳离子。这些可交换阳离子可与其他阳离子交换,或在有机阳离子的情况下,其可通过在受控条件下加热移除。还可通过离子交换由UZM-39沸石直接移除一些有机阳离子。UZM-39沸石可以多种方式改性以使其适用于具体应用中。改性包括煅烧、离子交换、蒸汽处理、多种酸萃取、六氟硅酸铵处理或其任何组合,如US 6,776,975B1中对UZM-4M的情况所概述,将该专利的全文以引用方式并入。条件可比US 6,776,975中所显示的更苛刻。经改性的特性包括孔隙率、吸附、Si/Al比率、酸度、热稳定性等。
在煅烧、离子交换和煅烧后且在无水基础上,微孔结晶沸石UZM-39具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的呈氢形式的经验组成:
M1a N+Al(l-x)ExSiy’Oz”
其中M1为至少一种选自如下的可交换阳离子:碱金属、碱土金属、稀土金属、铵离子、氢离子及其组合,“a”为M1与(Al+E)的摩尔比且由0.05至50变化,“N”为M1的加权平均化合价且具有+1至+3的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,x为E的摩尔分数且由0至1.0变化,y’为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至实际上纯的二氧化硅变化,且z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z”=(a·N+3+4·y’)/2。
在氢形式中,在煅烧、离子交换和煅烧以移除NH3后,UZM-39显示出表B1-B3中所显示的XRD图案。对于各种共格生长复合结构,UZM-39的那些特征峰显示于表B1-B3中。还可存在其他峰,尤其是强度极弱的那些。存在于共格生长复合结构的UZM-39种类中的所有中等或较高强度的峰至少表示于表B3中。
表B1含有氢形式的UZM-39X射线衍射图案的所选d-间距和相对强度。相对强度显示为涵盖TUN和IMF沸石型的相对量不同的UZM-39材料的范围。
表B1
*由多个重叠反射组成的复合峰
沸石的特征可进一步在于至少具有表B2中所列的d-间距和强度的x射线衍射图案,其中d-间距和强度在共格生长复合结构的组分的不同相对浓度下提供。
表B2
沸石的特征还可进一步在于至少具有表B3中所列的d-间距和强度的x射线衍射图案,其中d-间距和强度在共格生长复合结构的组分的不同相对浓度下提供。
表B3
在表B2和表B3中,术语“高”是指60质量%至95质量%的指定组分,术语“中等”是指25质量%至70质量%的指定组分,且术语“低”是指5质量%至40质量%的指定组分。一些峰可为更强峰上的肩,且一些峰可由多个重叠反射组成的复合峰。
在酸处理(例如暴露于HNO3或H2SiF6)后且在无水基础上,微孔结晶沸石UZM-39具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的呈酸处理形式的经验组成:
M1a N+Al(l-x)ExSiy’Oz”
其中M1为至少一种选自如下的可交换阳离子:碱金属、碱土金属、稀土金属、铵离子、氢离子及其组合,“a”为M1与(Al+E)的摩尔比且由0.05至50变化,“N”为M1的加权平均化合价且具有+1至+3的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,x为E的摩尔分数且由0至1.0变化,y’为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至实际上纯的二氧化硅变化,且z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z”=(a·N+3+4·y’)/2
与合成后原样的材料相似,经改性UZM-39材料在高达至少600℃的温度下热稳定且在另一实施方案中在高达至少800℃的温度下热稳定,且可具有占总孔体积的百分比大于60%的微孔体积。
实际上纯的二氧化硅意指实际上已由骨架移除所有铝和/或E金属。众所周知,实际上不可能移除所有铝和/或E金属。在数值上,在y’具有至少3,000,优选10,000,最优选20,000的值时,沸石为实际上纯的二氧化硅。因此,y’的范围为9至3,000、大于20至3,000、9至10,000、大于20至10,000、9至20,000和大于20至20,000。
除非另有说明,否则在本文中详细说明沸石起始材料的比例或沸石产物的吸附特性等时,沸石将意欲处于“无水状态”。本文所使用的术语“无水状态”是指沸石基本完全不含物理吸附和化学吸附的水二者。
UZM-39沸石及其改性形式还可用作用于芳族转烷基化方法的催化复合体中的催化剂或催化剂组分。如本文所使用,术语“转烷基化”涵盖在烷基芳族化合物之间、在苯与烷基芳族化合物之间的转烷基化,且其包括脱烷基化和歧化,例如甲苯至苯和二甲苯。这些芳族烃还可包括萘及其他C10和C11芳族化合物。在本文中,烃分子可缩写成C1、C2、C3……Cn,其中“n”表示烃分子中的碳原子数。这些缩写后的“+”用于表示每个分子的碳原子数或更多,且“-”用于表示每个分子的碳原子数或更少。UZM-39催化剂复合体可进一步包含耐火无机氧化物粘合剂和金属组分。该催化剂还可经受预硫化步骤以掺入硫。
如上所述,如上文所概述的沸石或其改性形式可呈具有通常已知的粘合剂的复合体形式。使用UZM-39作为多种反应中的催化剂或催化剂载体。可以5质量%至100质量%UZM-39沸石和0质量%至95质量%粘合剂的比例将UZM-39与粘合剂混合以便于形成催化剂颗粒。在一个实施方案中,粘合剂为多孔的,表面积为5m2/g至800m2/g,且相对可对方法中所利用的条件而言耐熔。粘合剂的非限制性实例为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化硼、氧化钍、氧化铬、氧化锡以及其组合和复合体,例如二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-氧化锆、氧化铬-氧化铝、氧化铝-氧化硼、氧化铝-二氧化钛、磷酸铝、二氧化硅-氧化锆、硅胶和粘土。在一个实施方案中,粘合剂为非晶型二氧化硅和氧化铝中的一种或多种,包括γ-氧化铝、η-氧化铝和θ-氧化铝。在另一实施方案中,粘合剂为γ-氧化铝和或η-氧化铝。氧化铝可用作本文所使用的耐火无机氧化物,且氧化铝可为多种水合氧化铝或氧化铝凝胶中的任一个,例如勃姆石结构的单水合α-氧化铝、三水铝石结构的三水合α-氧化铝、三羟铝石结构的三水合β-氧化铝等。
粘合剂和沸石可以任何常规方式或其他便利方式组合以形成球体、丸粒、团块、粒料、挤出物或其他合适颗粒形状。例如,细碎沸石和金属盐颗粒可分散于氧化铝溶胶中,且混合物又以液滴形式分散于热油浴中,由此发生胶凝且形成球状凝胶颗粒。该方法更详细描述于US 2,620,314中。一种方法包括将所选沸石、耐火无机氧化物和金属盐的细碎形式与粘合剂和/或润滑剂混合和将混合物压缩成大小和形状均匀的丸粒或团块。另一选择为且仍更优选地,将沸石、耐火无机氧化物和金属盐在混合研磨机中与胶溶剂合并并混合,稀硝酸为合适胶溶剂的一个实例。所得捏塑体可经由预定大小的模具或孔口加压以形成挤出物颗粒,这些挤出物颗粒可经干燥和煅烧并以原样加以利用。可能有众多种不同的挤出物形状,包括(但不限于)圆柱形、四叶形、哑铃形以及对称和不对称多裂片形,其中三裂片形式有利的。挤出物还可借助旋转盘或鼓成型为球体且然后干燥并煅烧。
在一个实施方案中,形状为挤出物和或球体。挤出物通过常规方式来制备,其涉及在添加金属组分之前或之后将组合物与粘合剂和合适胶溶剂混合以形成具有恰当水分含量的均匀捏塑体或稠糊状物,从而使得可形成具有可接受完整性以耐受直接煅烧的挤出物。然后经由模具挤出捏塑体以获得成型挤出物。可能有众多种不同的挤出物形状,包括(但不限于)圆柱形、四叶形、哑铃形以及对称和不对称多裂片形。在本发明的范畴内,还可通过任何本领域已知方式使挤出物进一步成型为任何所需形式(例如球体)。
球体可通过US 2,620,314中所描述的熟知油滴方法来制备,该专利以引用方式并入。该方法涉及将沸石和(例如)氧化铝溶胶和胶凝剂的混合物滴入维持在升高温度下的油浴中。将混合物液滴保持在油浴中直至其凝固且形成水凝胶球体。然后将球体由油浴连续取出且通常使其在油和氨溶液中经受特定老化处理以进一步改进其物理特征。然后洗涤所得老化且胶凝的颗粒并在50℃至200℃的相对低温下干燥,且使其在450℃至700℃的温度下经受煅烧程序1小时至20小时。此处理使水凝胶转化成相应的氧化铝基质。
本发明的催化剂任选地可包含其他沸石组分。其他沸石组分优选选自一种或多种具有以下骨架结构的沸石:MFI、MEL、EUO、FER、MFS、MOR、MTT、MTW、MWW、MAZ、TON和FAU(沸石骨架类型图集)和如US 6,756,030中的UZM-8。在一个实施方案中,MOR沸石可为如US 7,687,423中的UZM-14。在一个实施方案中,其他沸石组分基本上由UZM-14组成。催化剂中的合适沸石总量为1wt%至100wt%,优选10wt%至95wt%,更优选60wt%至90wt%。
催化剂可进一步包含含有一种或多种元素的金属组分,这些元素选自周期表的VIB(6)族、VIIB(7)族、VIII(8-10)族、IB(11)族、IIB(12)族、IIIA(13)族和IVA(14)族。当将催化剂用于转烷基化方法中时,金属组分选自以下中的一种或多种:铼、镍、钴、钼和钨。催化剂可含有磷。转烷基化催化剂中的合适金属量基于元素为0.01wt%至15wt%,优选0.1wt%至12wt%,高度优选0.1wt%至10wt%。还优选已使催化剂经受预硫化步骤以掺入基于元素为0.05wt.%至2wt.%的硫。此预硫化步骤可在催化剂制造期间或已将催化剂装载至工艺过程单元中之后进行。
可在空气气氛中在425℃至750℃的温度下或在另一实施方案中在475℃至600℃的温度下将成品复合体煅烧0.5小时至10小时。
进入转烷基化或歧化方法的富含芳族化合物的进料流可源自多个来源,包括(但不限于)催化重整;热解石油脑、馏出物或其他烃以产生轻烯烃和富含芳族化合物的较重副产物;和催化裂解或热裂解重油以产生汽油范围内的产物。来自热解或其他裂解操作的产物通常在负载至复合体之前将根据工业中熟知方法经加氢处理以移除会影响产物质量的硫、烯烃及其他化合物。还可有益地加氢裂解轻循环油以产生较轻组分,这些较轻组分可经催化重整以产生富含芳族化合物的进料流。若进料流为催化重整产品,则可在高严格性下操作重整装置以在产物中实现高芳族化合物产率和低非芳族化合物浓度。重整产品还有利地经受烯烃饱和以移除潜在的产物污染物和可在转烷基化方法中聚合成重不可转化物的物质。这些处理步骤描述于US 6,740,788B1中,该专利以引用方式并入。
进入转烷基化或歧化方法的进料流可为6至15个碳原子的基本纯的烷基芳族烃、这些烷基芳族烃的混合物或富含所述烷基芳族烃的烃部分。进料流包括通式C6H(6-n)Rn的烷基芳族烃,其中n为1至5的整数且R为以下中的一种或多种的任何组合:CH3、C2H5、C3H7、C4H9或C5H11。进料流还可包括苯和具有2至4个环的芳族化合物。因此,进料流的合适组分通常包含(例如,但不限制本发明)苯、甲苯、乙基苯、间-二甲苯、邻-二甲苯、对-二甲苯、乙基-甲苯、三甲基苯、二乙基-苯、三乙基苯、丙基苯、甲基丙基苯、乙基丙基苯、二异丙基苯、丁基苯、二氢化茚、萘、四氢化萘、十氢化萘、联苯、二苯和芴。进料流还可含有浓度较低的非芳族化合物,例如戊烷、己烷、庚烷和较重链烷烃以及甲基环戊烷、环己烷和较重环烷烃;在芳族化合物复合物中的戊烷和较轻链烷烃通常将处理之前已被移除。合并的转烷基化进料优选含有不大于10wt%的非芳族化合物;优选将烯烃的溴指数限制为不大于1000,优选不大于500。
在一个实施方案中,原料的组分为重芳族化合物料流(包含C9芳族化合物),从而实现甲苯和C9芳族化合物的转烷基化以产生其他二甲苯。苯还可经转烷基化以产生其他甲苯。二氢化茚可存在于重芳族化合物料流中,但其并非实现C8芳族化合物产物的高产率的所需组分。在一个实施方案中,C10+芳族化合物还可以进料的30%或更少的量存在。重芳族化合物料流优选包含至少90质量%的芳族化合物,且可源自与苯和甲苯原料相同或不同的已知精炼和石油化学方法和/或可由转烷基化产物的分离再循环。
在一个实施方案中,将原料在气相中且在氢存在下转烷基化。若在液相中转烷基化,则氢的存在为任选的。若存在,则游离氢以0.1摩尔/摩尔烷基芳族化合物至10摩尔/摩尔烷基芳族化合物的量与原料和再循环烃结合。氢与烷基芳族化合物的该比率还称为氢与烃的比率。转烷基化反应产生C8芳族化合物含量相对于进料流增加的产物。在另一实施方案中,转烷基化反应还产生甲苯。
进入转烷基化反应区的进料通常首先通过与反应区流出物的间接热交换来加热,且然后通过与更温热的料流、蒸汽或炉交换加热至反应温度。然后使进料通过反应区,该反应区可包含一个或多个单独反应器。使合并的进料通过反应区使得产生包含未经转化的进料和产物烃的流出料流。该流出物通常通过与进入反应区的料流进行间接热交换来冷却且然后经由使用空气或冷却水来进一步冷却。可将流出物通入汽提塔中,其中基本所有存在于流出物中的C5和较轻烃均浓缩成顶部料流且由该方法移除。回收富含芳族化合物的料流作为净汽提塔底部料流,其在本文中称为转烷基化流出物。
转烷基化或歧化反应可以任何常规或其他便利方式与本发明的催化复合体接触来实现且可包括分批或连续型操作,其中优选连续操作。在直立式管状反应器的反应区中催化剂可以固定床形式使用,且负载的烷基芳族化合物原料以上流或下流方式通过该床。转烷基化区中所采用的条件通常包括200℃至540℃,优选200℃至480℃的温度。转烷基化区在100kPa至6Mpa绝对压力的宽范围内的适度升高的压力下操作。转烷基化反应可在宽范围的空间速度(即负载体积/体积催化剂/小时)实现,液时空速通常在0.1hr-1至20hr-1范围内。
将转烷基化流出物分成轻再循环流、混合C8芳族化合物产物和重芳族化合物料流。混合C8芳族化合物产物可输送用于回收对-二甲苯及其他有价值的异构体。轻再循环流可转向其他用途(例如苯和甲苯回收),但另一选择为部分再循环至转烷基化区。对于回收苯的用途,苯纯度是重要的。苯分离通常在(例如)分馏塔中借助沸点来实施,因此优选在转烷基化流出物中基本不存在沸点接近苯的化合物(例如C6和C7非芳族化合物)。苯纯度以重量%计按如下来计算:苯/(苯+C6和C7非芳族化合物)。在一个实施方案中,苯纯度大于99%,通常大于99.3%,优选大于99.5%。重芳族化合物料流含有基本所有C9和较重芳族化合物且可部分或全部再循环至转烷基化反应区。概括而言,可将转烷基化流出物分成富含苯的料流和一个或多个剩余料流,其中该富含苯的料流包含至少99.3wt.%苯。
给出以下实例以阐释本发明且不意欲作为对所附权利要求中所描述本发明的广泛范畴的过度限制。本发明的UZM-39沸石的结构通过x射线分析来测定。以下实例中所给出的x射线图案使用标准x射线粉末衍射技术获得。辐射来源为在45kV和35ma下操作的高强度x射线管。来自铜K-α辐射的衍射图案通过基于计算机的适当技术获得。经压缩的扁平粉末样品在2°至56°(2θ)下连续扫描。以埃为单位的晶面间距(d)由衍射峰的位置(以θ表示)获得,其中θ为如由数字化数据观察到的布拉格角度。强度由积分衍射峰面积减去背景后确定,“Io”为最强线或峰的强度,且“I”为各其他峰中的强度。
如本领域熟练技术人员所理解,参数2θ的测定易产生人为和机械误差二者,该组合可对所报告的各2θ值施加±0.4°的不确定性。当然,该不确定性还表现在由2θ值计算的d-间距的报告值中。该不精密性在本领域普遍存在且并不足以排除本发明结晶材料彼此之间和与现有技术组合物的差异。在所报告的一些x射线图案中,d-间距的相对强度通过分别表示极强、强、中等和弱的记号vs、s、m和w来指示。关于100×I/Io,以上标记定义为:
vw=<5;w=6-15;m=16-50;s=51-80;且vs=80-100
在某些情况下,合成产物的纯度可参考其x射线粉末衍射图案来评价。因此,例如,若描述样品为纯样品,则仅欲指样品的x射线图案不含因结晶杂质产生的线,而非不存在非晶型材料。
描述以下实施例以更全面地阐释本发明。应理解,这些实施例仅具有说明性且并不意欲作为对所附权利要求中描述的本发明宽范畴的过度限制。
实施例1
按照如下制备UZM-39的样品。将6.02g NaOH(97%)溶解于125.49g水中。将0.62g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至NaOH溶液中以形成第一溶液。单独地,将0.24g分层材料UZM-8搅拌至30.0g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将6.54g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与7.65g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合以形成第三溶液。将第三溶液添加至第一和第二溶液的冷却混合物中以形成最终反应混合物。将最终反应混合物转移至300cc搅拌高压釜中且在160℃和100rpm搅拌下浸煮(digest)144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39,如图1中所示。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.64,Na/Al为0.116,N/Al为0.92,C/N为7.23。
扫描电子显微术(SEM)显示晶体为互生,呈星暴型方棒形态,沿方形面边长250nm至700nm,且纵横比为2:1至5:1。显微照片显示于图7中。在空气下在550℃下将产物煅烧3hr。煅烧材料的XRD图案显示于图2中。
对比例2
遵循实施例1的制备,不同的是第二溶液中不添加分层材料UZM-8。在160℃下在100rpm下搅拌144小时后,通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为方沸石。
对比例3
将6.68g NaOH(97%)溶解于145.44g水中。将2.86g Al(NO3)3·9H2O(97%)添加至氢氧化钠溶液。将13.33g Aerosil 200搅拌至混合物中。添加13.1g H2O。添加7.26g 1,4-二溴丁烷(99%)和5.84g 1-甲基吡咯烷(97%)且将混合物剧烈搅拌1天。将混合物等分且装载至8个45cc Parr容器中并将其置于160°旋转式烘箱(rotisserie oven)中。在一个Parr容器中的混合物在256小时时产生通过XRD识别为具有TUN结构的材料。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为15.51,Na/Al为0.12,N/Al为1.29且C/N为6.89。SEM分析显示形态为方形棒簇,长度为300-800nm且纵横比为1。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500°下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+
对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示39.2wt.%Si、2.34wt.%Al、<0.005wt.%Na以及378m2/g的BET表面积、0.220cm3/g的孔体积和0.190cm3/g的微孔体积。
借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析显示该材料全部由TUN结构类型组成。TEM分析确认未发生IMF晶体的共格生长。
实施例4
将6.40g NaOH(97%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。单独地,将0.30g分层材料(UZM-8)搅拌至37.5g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合以形成第三溶液。将第三溶液添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.07,Na/Al为0.124,N/Al为0.90,C/N为6.85。
实施例5
将7.19g NaOH(99wt.%)溶解于90.1g水中。将1.56g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。单独地,将0.405g分层材料(UZM-8)搅拌至50.62g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将11.04g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与12.90g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合以形成第三溶液。将第三溶液添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离16.5g产物。通过XRD将产物识别为含有极少量MOR杂质的UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为14.14,Na/Al为0.16,N/Al为1.02,C/N为7.33。
实施例6
将37.62g NaOH(97wt.%)溶解于600g水中以产生氢氧化钠溶液。将6.96g Al(OH)3(29.32质量%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。单独地,将1.80g分层材料(UZM-8)搅拌至225g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将49.08g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与57.36g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合1-5分钟以形成第三溶液。将第三溶液添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至2升搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和250rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.62,Na/Al为0.12,N/Al为0.88,C/N为7.36。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例7
将505.68g NaOH(99wt.%)溶解于10542g水中。将52.08g Al(OH)3(29.3wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。单独地,将20.16g分层材料(UZM-8)搅拌至2520g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将549.36g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与642.6g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合3-5分钟以形成第三溶液。将第三溶液添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且泵送至5加仑搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮150小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al=13.35,Na/Al=0.087,N/Al=0.96,C/N=7.12。
实施例8
遵循实施例4的制备,不同的是用0.30g UZM-26替代UZM-8。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al=12.88,Na/Al=0.25,N/Al=0.88,C/N=7.31。
实施例9
将6.27g NaOH(99%)溶解于111.88g水中以产生氢氧化钠溶液。将1.16g Al(OH)3(29.32质量%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。将37.5g Ludox AS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.22g分层材料UZM-5。将第一溶液剧烈搅拌1-2小时。将第一溶液冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合1-5分钟以形成第二溶液。将第二溶液添加至冷却的第一溶液中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为含有极少EUO或NES污染物的UZM-39。
对比例10
该实施例与实施例4相同,不同的是用0.30g UZM-39替代UZM-8。产物识别为包含MTW、UZM-39、ANA和MOR的组合物。
实施例11
将6.27g NaOH(97wt.%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。单独地,将0.30g分层材料(UZM-8)搅拌至37.5g Ludox AS-40中以形成第二溶液。将第二溶液添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将12.27g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与14.34g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合以形成第三溶液。将第三溶液添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为含有ESV杂质的UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al=13.17,Na/Al=0.126,N/Al=1.03,C/N=7.22。
实施例12
遵循实施例4的程序,不同的是用8.05g二甲基乙基胺(97wt.%)替代9.56g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)。产物识别为包含丝光沸石和UZM-39的组合物。
实施例13
将6.27g NaOH(99wt.%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。将0.30g分层材料UZM-8和37.5g Ludox AS-40添加至第一溶液中。将第一溶液剧烈搅拌1-2小时。将第一溶液冷却至0℃-4℃。单独地,将4.02g二甲基乙基胺(97wt%)与4.78g 1-甲基吡咯烷(97wt%)混合1-2分钟以形成胺溶液。将8.18g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)添加至胺溶液中且然后混合1-2分钟以形成第二溶液。将第二溶液添加至冷却的第一溶液中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮192小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al=12.42,Na/Al=0.175,N/Al=0.91,C/N=6.92。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示38.7%Si、2.97%Al、0.0089%Na以及375m2/g的BET表面积、0.238cm3/g的孔体积和0.184cm3/g的微孔体积。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例14
将6.21g NaOH(99%)溶解于111.88g水中以产生氢氧化钠溶液。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。将0.30g分层材料(UZM-8)和37.5g Ludox AS-40添加至第一溶液中。将第一溶液剧烈搅拌1-2小时。将第一溶液冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合1-5分钟以形成第二溶液。将第二溶液添加至冷却的第一溶液中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在170℃和100rpm搅拌下浸煮96小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.76、Na/Al为0.116、N/Al为0.94,C/N为6.98。
实施例15
将6.21g NaOH(99%)溶解于111.88g水中以产生氢氧化钠溶液。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中以产生第一溶液。将0.30g分层材料(UZM-8)和37.5g Ludox AS-40添加至第一溶液中。将第一溶液剧烈搅拌1-2小时。将第一溶液冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99wt.%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97wt.%)混合1-5分钟以形成第二溶液。将第二溶液添加至冷却的第一溶液中以产生最终反应混合物。将最终反应混合物剧烈搅拌5分钟且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在175℃和100rpm搅拌下浸煮44小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.97、Na/Al为0.20、N/Al为0.95,C/N为6.98。
实施例16
将5.96g NaOH(97%)和0.25g KOH(86%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g LudoxAS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8并剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。x射线衍射图案显示于图3中。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.69,Na/Al为0.137,K/Al为0.024,N/Al为0.848,C/N为7.16。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示39.4%Si、3.23%Al、0.011%Na、0.005%K以及362m2/g的BET表面积、0.231cm3/g的孔体积和0.176cm3/g的微孔体积。x射线衍射图案显示于图4中。
实施例17
将5.96g NaOH(99%)和0.50g KOH(86%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g LudoxAS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8并剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将4.09g 1,4-二溴丁烷(99%)与11.15g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.98,Na/Al为0.114,K/Al为0.0375,N/Al为0.84,C/N为7.50。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示37.7%Si、3.01%Al、0.012%Na、0.006%K。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。TEM分析显示UZM-39为共格生长的TUN和IMF沸石型复合结构,该分析的结果显示于图10和图11中。
实施例18
将5.64g NaOH(97%)和1.00g KOH(86%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g LudoxAS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8并剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.29,Na/Al为0.078,K/Al为0.053,N/Al为0.88,C/N为6.92。产物的SEM影像显示于图8中。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示42.6%Si、3.65%Al、0.0018%Na、0.02%K以及351m2/g的BET表面积、0.218cm3/g的孔体积和0.170cm3/g的微孔体积。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例19
将5.02g NaOH(97%)和2.00g KOH(86%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g LudoxAS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8并剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮136小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为可能含有少量NES污染物的UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为10.99,Na/Al为0.088,K/Al为0.11,N/Al为0.84,C/N为7.36。
实施例20
将5.96g NaOH(99%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。然后以所列的顺序将0.24g Mg(OH)2(95%)、37.5g Ludox AS-40和0.30g分层材料UZM-8添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合且添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮144小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.12,Na/Al为0.148,Mg/Al为0.38,N/Al为0.91,C/N为6.96。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示39.6%Si、2.99%Al、83ppm Na、0.14%Mg以及351m2/g的BET表面积、0.218cm3/g的孔体积和0.170cm3/g的微孔体积。
实施例21
将5.96g NaOH(99%)和0.51g La(OH)3(99.9%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g LudoxAS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8并剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合且添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮168小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.22,Na/Al为0.20,La/Al为0.18,N/Al为0.89,C/N为7.13。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示39.1%Si、3.06%Al、60ppm Na、0.25%La以及335m2/g的BET表面积、0.226cm3/g的孔体积和0.163cm3/g的微孔体积。
实施例22
将3.14g NaOH(97%)溶解于106.41g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。将37.5g Ludox AS-40添加至第一溶液中,且然后添加0.30g分层材料UZM-8。随后将26.7g硅酸钠溶液(13.2wt.%Si;6.76wt.%Na)添加至以上混合物中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.18g 1,4-二溴丁烷(99%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮224小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.75、Na/Al为0.11、N/Al为0.90,C/N为6.99。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行3次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示38.8%Si、3.05%Al、0.011%Na以及364m2/g的BET表面积、0.273cm3/g的孔体积和0.174cm3/g的微孔体积。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例23
将5.33g NaOH(99%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。单独地,将0.30gβ沸石搅拌至37.5gLudox AS-40中以制造第二混合物。将该第二混合物添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将8.89g 1,5-二溴戊烷(97%)与9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮256小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为13.24、Na/Al为0.13、N/Al为0.91,C/N为7.21。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行3次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
对比例24
在搅拌的同时将10.8g Aerosil 200添加至12.24g 1,5-双(N-甲基吡咯烷)二溴戊烷于114g H2O中的溶液。形成极稠凝胶。单独地,由60g H2O、3.69g NaOH(99%)、0.95g铝酸钠(借助分析为26.1%Al)和1.86g NaBr(99%)制造溶液。将该第二溶液添加至以上混合物中,该混合物略微变稀。将最终混合物等分于7个45cc Parr容器之间。将一个容器在170℃下在15rpm旋转式烘箱中浸煮12天,产生通过XRD测定具有IMF结构的产物。通过过滤分离产物。在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500°下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析显示该材料全部由IMF结构类型组成。TEM分析确认未发生TUN晶体的共格生长。
实施例25
将31.98g NaOH(99%)溶解于671.3g水中。将6.96g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。单独地,将1.80g分层材料UZM-8搅拌至225.0g Ludox AS-40中以制造第二混合物。将该第二混合物添加至第一溶液中且剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将53.34g 1,5-二溴戊烷(97%)与57.36g 1-甲基吡咯烷(97%)混合以形成第三混合物。将第三混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至2L搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和250rpm搅拌下浸煮256小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.30、Na/Al为0.13、N/Al为0.92,C/N为7.51。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75°下将其与1M硝酸铵溶液进行3次离子交换,随后在500°下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示39.0%Si、2.93%Al、0.008%Na。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例26
将5.76g NaOH(97%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。当该混合物变成溶液时,添加37.5gLudox AS-40。随后添加0.30g分层材料UZM-8。将混合物剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将0.89g 1,5-二溴戊烷(97%)与7.36g 1,4-二溴丁烷(99%)混合,然后添加9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)以形成第二混合物。将第二混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮176小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.15、Na/Al为0.15、N/Al为0.90,C/N为7.59。
在流动空气下在600℃下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75℃下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示38.6%Si、2.85%Al、<0.01%Na。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例27
将5.76g NaOH(97%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。当该混合物变成溶液时,添加37.5gLudox AS-40。随后,添加0.30g分层材料UZM-8且将混合物剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将1.78g 1,5-二溴戊烷(97%)与6.54g 1,4-二溴丁烷(99%)混合,然后添加9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)以形成第二混合物。将第二混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮176小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.24、Na/Al为0.107、N/Al为0.93,C/N为6.91。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75℃下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示38.7%Si、2.98%Al、158ppm Na以及333m2/g的BET表面积、0.201cm3/g的孔体积和0.164cm3/g的微孔体积。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例28
将5.76g NaOH(97%)溶解于111.88g水中。将1.22g Al(OH)3(27.9wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。当该混合物变成溶液时,添加37.5gLudox AS-40。随后,添加0.30g分层材料UZM-8且将混合物剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将2.67g 1,5-二溴戊烷(97%)与5.73g 1,4-二溴丁烷(99%)混合,然后添加9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)以形成第二混合物。将第二混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮176小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。x射线衍射图案显示于图5中。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.15,Na/Al为0.108,N/Al为0.86,C/N为7.68。
在流动空气下在600℃下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75℃下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500°下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示38.7%Si、2.98%Al、79ppm Na。x射线衍射图案显示于图6中。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
实施例29
将5.80g NaOH(97%)溶解于111.88g水中。将1.16g Al(OH)3(29.32wt.%Al)添加至氢氧化钠溶液中。当该混合物变成溶液时,添加37.5gLudox AS-40。随后,添加0.30g分层材料UZM-8且将混合物剧烈搅拌1-2小时。将混合物冷却至0℃-4℃。单独地,将4.45g 1,5-二溴戊烷(97%)与4.09g 1,4-二溴丁烷(99%)混合,然后添加9.56g 1-甲基吡咯烷(97%)以形成第二混合物。将第二混合物添加至冷却混合物中以产生最终反应混合物。剧烈搅拌最终反应混合物且转移至300cc搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和100rpm搅拌下浸煮224小时。通过过滤分离产物。通过XRD将产物识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为11.75、Na/Al为0.13、N/Al为0.86,C/N为7.59。
在流动空气下在600°下将通过该合成产生的产物煅烧6小时。然后在75℃下将其与1M硝酸铵溶液进行4次离子交换,随后在500℃下在空气下煅烧2小时以将NH4 +转化成H+。对经煅烧、经离子交换的样品的分析显示40.1%Si、3.32%Al、90ppm Na以及305m2/g的BET表面积、0.224cm3/g的孔体积和0.146cm3/g的微孔体积。借助里特沃尔德XRD精修对该材料的H+形式的分析给出显示于表1中的结果。
表1
实施例编号 TUN% IMF%
3 100 0
6 95 5
13 83 17
17 46 54
18 36.5 63.5
23 24 76
24 0 100
25 19 81
26 58 42
27 30 70
28 13 87
29 8 92
实施例30
为确定在UZM-39共格生长复合结构材料中能够检测的TUN或IMF结构的量,实施检测极限研究。使用JADE XRD分析软件(购自MaterialsData集团)由所观察到的实施例3和实施例24产物的H+形式的衍射图案以电子方式产生一系列模拟衍射图案。混合物含量为1%至99%TUN且通过以下来产生:将百分比较小的成分按比例放大至所需含量,添加图案并保存复合图案。
里特沃尔德分析能够量化UZM-39共格生长复合结构中的10%或更大含量的IMF的含量,然而,实际上可在主要由TUN组成的样品(图12)中由d-间距为9.46A的峰强度测定5%或更大含量的百分比小的IMF,而在较高含量下可追踪其他峰,尤其是例如在11.4A d-间距处增加的峰。在图12中,光谱1为1%IMF、99%TUN;光谱2为约3%IMF、97%TUN;光谱3为约5%IMF、95%TUN;且光谱4为约10%IMF、90%TUN。
里特沃尔德分析能够量化UZM-39共格生长复合结构中的10%或更大含量的TUN的含量,然而,图13显示,实际上,在主要由IMF组成的样品中可由d-间距为12.25A的峰强度观察到5%或更大含量的百分比小的TUN,而在较高量下可追踪其他峰,尤其是例如在9.63A d-间距处增加的的峰。在图13中,光谱1为约1%TUN、99%IMF;光谱2为约3%TUN、97%IMF;光谱3为约5%TUN、95%IMF;且光谱4为约10%TUN、90%IMF。
实施例31
将44.9g NaOH(97%)溶解于1122.3g水中。向该溶液中添加10.8g液体铝酸钠(22.9%Al2O3、20.2%Na2O),然后添加105.9g Ultrasil VN3(90%SiO2,购自Evonik)以形成第一混合物。单独地,组合53.5g 1,4-二溴丁烷(99%)与62.6g 1-甲基吡咯烷(97%)以形成第二混合物。将第二混合物添加至第一混合物中以产生最终反应混合物。最后,添加1g分层材料UZM-8且将混合物剧烈搅拌1-2小时,然后转移至2L搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和200rpm搅拌下浸煮7天。通过过滤分离产物且通过XRD识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为12.40、Na/Al为0.21、N/Al为1.10,C/N为7.06。
实施例32
组合NaOH、Al(OH)3、Ga(NO3)3·9H2O、Ludox AS-40、1,4-二溴丁烷、1-甲基吡咯烷、水和分层材料UZM-8以形成组成为0.5Al2O3:0.5Ga2O3:65.4SiO2:24.6Na2O:9.9C4Br2:29.41-MP:2636H2O的混合物且剧烈搅拌1-2小时,然后转移至2L搅拌高压釜中。将最终反应混合物在160℃和250rpm搅拌下浸煮150小时。通过过滤分离产物且通过XRD识别为UZM-39。分析结果显示该材料具有以下摩尔比:Si/Al为21.61,Si/Ga为31.35,Si/(Al+Ga)为12.79,Na/(Al+Ga)为0.10,N/(Al+Ga)为0.91,C/N为7.39。
实施例33
将呈H+形式的含有大量TUN和少量IMF的UZM-39装载至直立式蒸汽发生器(steamer)中。在725℃下将UZM-39暴露于100%蒸汽中12小时或24小时。起始UZM-39具有385m2/g的BET表面积、0.248cm3/g的孔体积和0.180cm3/g的微孔体积。蒸汽处理12小时后,该UZM-39仍通过XRD识别为UZM-39,但前5个峰的强度已分别增加至强、强、极强、强和中等。所有其他峰均具有表B中所述的位置和强度。该材料具有331m2/g的BET表面积、0.243cm3/g的孔体积和0.151cm3/g的微孔体积。蒸汽处理24小时后,该UZM-39仍通过XRD识别为UZM-39,但前5个峰的强度已分别增加至中等-强、强、强、中等-强和中等。所有其他峰均具有表B中所述的位置和强度。该材料具有327m2/g的BET表面积、0.241cm3/g的孔体积和0.150cm3/g的微孔体积。
实施例34
将呈H+形式的含有大量TUN和少量IMF的UZM-39置于含有6NHNO3且安装有有冷凝器和搅拌器的圆底烧瓶中。将含有UZM-39和HNO3的混合物在回流下煮沸8h或16h。过滤所得材料,洗涤并干燥。XRD分析显示该材料为与表B一致的UZM-39。
实施例35
通过US 7,687,423中所描述的方法合成UZM-14。与硝酸铵溶液进行离子交换后,在100℃的温度下干燥沸石。然后通过以下方式使UZM-14成型为催化剂(下文称为催化剂A):混合75%UZM-14和25%胶溶CatapalB勃姆石的混合物与七钼酸铵溶液以获得具有5%钼的催化剂配制剂。在挤出1/16”圆柱后,在以下2种不同条件下将催化剂煅烧2小时:540℃与15%蒸汽,和580℃与0%蒸汽。
含有UZM-39的催化剂(下文称为催化剂B)通过相同程序制备,且用UZM-39替代三分之一的UZM-14以获得在50%UZM-14/25%UZM-39/25%Al2O3的载体上具有5%Mo的催化剂。
然后使用这些催化剂按标准测试程序使甲苯和C9+芳族化合物转烷基化。表2中所显示的进料组合物含有75wt%甲苯和25wt%C9+芳族化合物,且测试在1725kPa(250psig)的反应器压力、重时空速=4和H2:HC=6下实施。在测试单元中通过在测试的最初40小时使进料与过量二甲基二硫醚(150ppm)掺杂来硫化催化剂。废催化剂上的S/Mo摩尔比通常在0.6-0.9范围内。在4个不同温度下收集数据且报告于表3中。
表2
组分 重量%
甲苯 75
丙基苯 2
甲基乙基苯 10
三甲基苯 9.7
二氢化茚 0.8
甲基丙基苯 1.0
二乙基苯 0.4
二甲基乙基苯 1.0
C11+芳族化合物 0.1
表3
图14显示对于催化剂A(空心三角形)和催化剂B(实心方形),在两种煅烧(540℃与15%蒸汽(实线)和580℃与0%蒸汽(虚线))下,苯纯度随甲苯转化率变化的曲线。如由实施例可见,含有催化复合体中的UZM-39与UZM-14的催化剂已增加甲基乙基苯(MEB)的转化率,在等效转化率下提高二甲苯产率,且在等效转化率下改善苯纯度。
实施例36
在装载至催化测试装置之前,压制250mg高TUN含量H+-UZM-39且将其筛分成40-60目。在50mL/min N2料流下将催化复合体加热至550℃且保持60min。然后将装置冷却至400℃,随后将进料由N2转换至相同流速的经甲苯饱和的N2。在400℃至550℃范围内的温度下实施甲苯转烷基化。然后用SiO2/Al2O3摩尔比等于38的MFI沸石重复实验。
表4

Claims (10)

1.一种使包含C7、C9、C10和C11+芳族化合物中的一种或多种的进料流转烷基化以获得C8芳族化合物浓度相对于该进料流增加的转烷基化产物料流的方法,其包括使该进料流在转烷基化条件下与选自如下的催化剂接触:
a)包括共格生长的TUN和IMF沸石型复合体的催化剂,在合成后原样和无水基础上,该催化剂具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的经验组成:
NanMm k+TtAl1-xExSiyOz
其中“n”为Na与(Al+E)的摩尔比且具有0.05至0.5的值,M表示至少一种选自如下的金属:锌、周期表的第1族(IUPAC 1)、第2族(IUPAC 2)、第3族(IUPAC 3)和镧系元素及其任何组合,“m”为M与(Al+E)的摩尔比且具有0至0.5的值,“k”为金属M的平均电荷,T为源自反应物R和Q的有机结构导向剂,其中R为具有3至6个碳原子的Α,Ω-二卤素取代的烷烃,且Q为至少一种具有6个或更少碳原子的中性一元胺,“t”为来自该有机结构导向剂的N与(Al+E)的摩尔比且具有0.5至1.5的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,“x”为E的摩尔分数且具有0至1.0的值,“y”为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至25变化,且“z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z=(n+k·m+3+4·y)/2
且其特征在于其具有共格排列的TUN区域和IMF区域以使得[010]TUN晶带轴与[001]IMF晶带轴彼此平行且使(002)TUN型与(060)IMF型晶面具有连续性,其中指标化分别涉及TUN和IMF的单斜C2/m和斜方Cmcm晶胞;
b)包括共格生长的TUN和IMF沸石型复合体的催化剂,在煅烧、离子交换和煅烧后和在无水基础上,该催化剂具有至少AlO2和SiO2四面体单元的三维骨架和由以下经验式表示的呈氢形式的经验组成:
M1a N+Al(l-x)ExSiy’Oz
且其中M1为至少一种选自如下的可交换阳离子:碱金属、碱土金属、稀土金属、锌、铵离子、氢离子及其组合,“a”为M1与(Al+E)的摩尔比且由0.05至50变化,“N”为M1的加权平均化合价且具有+1至+3的值,E为选自由镓、铁、硼及其组合组成的组的元素,“x”为E的摩尔分数且由0至1.0变化,y’为Si与(Al+E)的摩尔比且由大于9至实际上纯的二氧化硅变化,且z”为O与(Al+E)的摩尔比且具有通过以下方程确定的值:
z”=(a·N+3+4·y’)/2
且其特征在于其具有共格排列的TUN区域和IMF区域以使得该[010]TUN晶带轴与该[001]IMF晶带轴彼此平行且使(002)TUN型与(060)IMF型晶面具有连续性,其中该指标化分别涉及TUN和IMF的单斜C2/m和斜方Cmcm晶胞;
和c)其组合。
根据权利要求1的方法,其中该催化剂a)的特征进一步在于其具有x射线衍射图案,该x射线衍射图案至少具有表A1中所列的d-间距和强度:
表A1
*由多个重叠反射组成的复合峰
且催化剂b)的特征进一步在于其具有x射线衍射图案,该x射线衍射图案至少具有表B1中所列的d-间距和强度:
表B1
*由多个重叠反射组成的复合峰。
2.根据权利要求1的方法,其中该共格生长的TUN和IMF沸石型复合体具有占总孔体积的百分比大于60%的微孔体积。
3.根据权利要求1的方法,其中该进料流进一步包含选自如下的组分:苯、C8芳族化合物、具有2至4个环的芳族化合物及其组合。
4.根据权利要求1的方法,其中该进料流进一步包含来自由转烷基化产物料流分馏的C8芳族化合物的底部料流。
5.根据权利要求1的方法,其中转烷基化条件包括200℃至540℃的温度、100kPa至6Mpa的绝对压力和0.1hr-1至20hr-1的空间速度。
6.根据权利要求1的方法,其中Q为1-甲基吡咯烷与二甲基乙基胺的1:1混合物。
7.根据权利要求1的方法,其中R选自1,3-二氯丙烷、1,4-二氯丁烷、1,5-二氯戊烷、1,6-二氯己烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,6-二溴己烷、1,3-二碘丙烷、1,4-二碘丁烷、1,5-二碘戊烷、1,6-二碘己烷及其组合,且其中Q选自1-乙基吡咯烷、1-甲基吡咯烷、1-乙基氮杂环丁烷、1-甲基氮杂环丁烷、三乙胺、二乙基甲基胺、二甲基乙基胺、三甲基胺、二甲基丁基胺、二甲基丙基胺、二甲基异丙基胺、甲基乙基丙基胺、甲基乙基异丙基胺、二丙基胺、二异丙基胺、环戊胺、甲基环戊胺、六亚甲基亚胺及其组合。
8.根据权利要求1的方法,其中该催化剂进一步包含UZM-14。
9.根据权利要求1的方法,其中将该转烷基化产物料流分成包含至少99.3wt.%苯的富含苯的料流和至少一个剩余料流。
10.根据权利要求12的方法,其中将该转烷基化产物料流分成包含至少99.3wt.%苯的富含苯的料流和至少一个剩余料流。
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