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FR2785201A1 - Procede de preparation d'une zeolithe de type structural euo utilisant des germes de materiaux zeolithiques - Google Patents

Procede de preparation d'une zeolithe de type structural euo utilisant des germes de materiaux zeolithiques Download PDF

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FR2785201A1 FR9813839A FR9813839A FR2785201A1 FR 2785201 A1 FR2785201 A1 FR 2785201A1 FR 9813839 A FR9813839 A FR 9813839A FR 9813839 A FR9813839 A FR 9813839A FR 2785201 A1 FR2785201 A1 FR 2785201A1
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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'une zéolithe de type structural EUO comprenant au moins un élément X choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, caractérisé en ce qu'on utilise des germes d'au moins un matériau zéolithique comprenant au moins un élément X' choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T' choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse de rapport X'/ T' inférieur à 200, lesdits germes étant différents de la zéolithe de type structural EUO dont on réalise la synthèse. La présente invention concerne également l'utilisation de la zéolithe obtenue comme catalyseur dans un procédé de conversion de charges hydrocarbonées, comme adsorbant pour le contrôle de la pollution et comme tamis moléculaire pour la séparation.

Description

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Domaine technique La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation d'un matériau zéolithique de type structural EUO. Les zéolithes de type structural EUO comprennent la zéolithe EU-1, la zéolithe TPZ-3 et la zéolithe ZSM-50 et ont généralement la formule suivante sous forme anhydre : 0 à 20 R20 : 0-10 T2O3 : 0-100 XO2 : où R représente un cation monovalent ou 1/n d'un cation de valence n, X représente le silicium et/ou le germanium, T représente au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le fer, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse.
Les zéolithes de type structural EUO sont généralement synthétisées par mélange en milieu aqueux d'une source de silice et/ou de germanium et d'une source d'au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le fer, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse en présence d'au moins un composé organique azoté jouant le rôle de structurant, ou des produits de dégradation correspondant ou des précurseurs. Le mélange est généralement maintenu à une certaine température jusqu'à la cristallisation de la zéolithe.
Art antérieur La zéolithe EU-1 de type structural EUO, déjà décrite dans l'art antérieur, présente un réseau microporeux monodimensionnel, dont le diamètre des pores est de 4,1 x 5,7 À (1 = 1 Angstrôm = 1.10-10 m) ( Atlas of Zeolites Structure types , W. M. Meier et D.H. Oison, 4ème Edition, 1996). D'autre part, N. A. Briscoe et al ont enseigné dans un article de la revue Zeolites (1988, 8, 74) que ces canaux monodimensionnels possèdent des poches latérales de profondeur 8,1 A et de diamètre 6,8 x 5,8 A. Le mode de synthèse de la zéolithe EU-1 et ses caractéristiques physico-chimiques ont été décrits dans le brevet EP 42 226. Le mode de synthèse comprend le mélange d'un oxyde de silicium et/ou de germanium et d'un oxyde d'au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le fer, le gallium et le bore, en présence d'un structurant comprenant au moins un dérivé alkylé d'une polyméthylène [alpha]-# diammonium, un produit de dégradation dudit dérivé ou des précurseurs dudit dérivé.
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La synthèse de la zéolithe EU-1 à partir de germes de silicalite ou de EU-1 est décrite dans la littérature (Casci, J.L. ; Whittam, T.V. ; Lowe,B.M., Proc. Int. Zeolite Conf., 6 th (1984), Meeting Date 1983, 984-904. Editors Oison, David, Bisio, Attilio, Publisher: Butterworth, Guildfold, UK).
Le brevet US-4 640 829 concerne la zéolithe ZSM-50, qui d'après "l'Atlas of Zeolites Structure types", W. M. Meier et D.H. Oison, 4ème Edition, 1996, présente le type structural EUO. Ledit brevet présente un mode de synthèse de la ZSM-50 comprenant le mélange d'une source d'ions de métal alcalin, d'ions dibenzyldiméthylammonium ou de précurseurs de ceux-ci, d'oxyde de silicium, d'oxyde d'aluminium et d'eau.
La demande de brevet EP 51 318 traite de la zéolithe TPZ-3, qui présente d'après "l'Atlas of Zeolites Structure types", W. M. Meier et D.H. Oison, 4ème Edition, 1996, le même type structural EUO que la zéolithe EU-1. La préparation de la zéolithe comprend le mélange d'un composé de métal alcalin soluble, un composé de 1,6N,N,N,N',N',N'-hexaméthylhexaméthylènediammonium, un composé capable de donner de la silice et un composé capable de donner de l'alumine, à une température supérieure à 80 C.
Résumé de l'invention La présente invention concerne un procédé de préparation d'une zéolithe de type structural EUO comprenant au moins un élément X choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, caractérisé en ce qu'on utilise des germes d'au moins un matériau zéolithique comprenant au moins un élément X' choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, lesdits germes étant différents de la zéolithe de type structural EUO que l'on prépare. Les germes de zéolithe mis en oeuvre ont un rapport X'/T' inférieur à 200.
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Intérêt de l'invention Le procédé selon l'invention permet de réduire le temps de cristallisation de la zéolithe EUO après formation du mélange et permet d'atteindre un rendement maximal en produit pur, ce qui procure un gain de coût. La composition du milieu réactionnel peut être plus large, ce qui procure un gain de flexibilité.
Ainsi, la demanderesse a découvert que la synthèse d'une zéolithe de type structural EUO caractérisée par l'utilisation de germes d'au moins un matériau zéolithique différent du matériau que l'on cherche à synthétiser permettait notamment d'obtenir les avantages cités ci-dessus, c'est-à-dire un gain de temps, de rendement en produit plus pur et une flexibilité de composition du mélange réactionnel.
Description de l'invention La présente invention concerne un procédé de préparation d'un matériau zéolithique de type structural EUO comprenant au moins un élément X choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, caractérisé en ce qu'on utilise des germes d'au moins un matériau zéolithique comprenant au moins un élément X' choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T' choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, lesdits germes étant différents de la zéolithe de type structural EUO que l'on prépare. Les germes de zéolithe mis en oeuvre ont un rapport X'/T' inférieur à 200.
La différence entre la zéolithe de type structural EUO que l'on cherche à synthétiser et le matériau zéolithique introduit en tant que germes se situe soit dans la différence de type structural, soit dans la différence de composition chimique de la charpente cristalline, soit dans la différence de type structural et la différence de composition chimique de la charpente cristalline.
Le procédé de préparation selon l'invention comprend le mélange en milieu aqueux d'au moins une source d'au moins un élément X choisi parmi le silicium et le
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germanium, d'au moins une source d'au moins un élément T choisi parmi l'aluminium le fer, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, d'au moins un composé organique azoté Q choisi parmi les dérivés alkylés de polyméthylène [alpha]-# diammonium, les sels de dibenzyldiméthylammonium, un produit de dégradation d'amine correspondant audit composé organique Q, des précurseurs correspondants audit composé organique Q, et des germes de matériau zéolithique S. L'invention est caractérisée en ce qu'on utilise en tant que germes au moins un matériau zéolithique différent de la zéolithe EUO que l'on cherche à préparer. La réaction du mélange est maintenue jusqu'à cristallisation de la zéolithe.
Le dérivé alkylé de polyméthylène [alpha]-# diammonium, jouant le rôle de structurant organique, utilisé plus particulièrement pour la synthèse de la zéolithe EU-1 ou de la zéolithe TPZ-3, est défini par la formule : R1R2R3 N+ (CH2)n N+ R4R5R6, n étant compris entre 3 et 12 et R1 à R6, identiques ou différents, pouvant représenter des radicaux alkyles ou hydroxyalkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone, jusqu'à cinq radicaux R, à R6 pouvant être de l'hydrogène.
Ainsi, on pourra utiliser des germes d'au moins un solide de type structural LTA telle la zéolithe A, de type structural LTL, de type structural FAU telles les zéolithes X et Y, de type structural MOR, de type structural MAZ, de type structural OFF, de type structural FER, de type structural ERI, de type structural BEA, de type structural MFI telles la ZSM-5 et la silicalite, de type structural MTW, de type structural MTT, de type structural LEV, de type structural TON, de type structural NES telle la zéolithe NU-87, ou une zéolithe NU-85, NU-86, NU-88, IM-5 ou une zéolithe de type structural EUO de composition chimique de la charpente cristalline différente de la composition chimique de la charpente cristalline de la zéolithe EUO que l'on prépare, en particulier avec différents rapports X'/T', ceux-ci étant inférieur à 200. De préférence on utilise comme germes pour la synthèse d'une zéolithe de type structural EUO des germes de zéolithes de type structural LTA, FAU, MOR, MFI, EUO de rapport X'/T' inférieur à 200.
Les matériaux zéolithiques jouant le rôle de germes peuvent être introduits à n'importe quel moment de la préparation de la zéolithe que l'on cherche à synthétiser. Les germes peuvent être introduits en même temps que les sources des éléments X
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et T, que le structurant organique Q, ou les germes peuvent être introduits en premier dans le mélange aqueux ou encore les germes peuvent être introduits après l'introduction des sources des éléments X et T et du structurant. De préférence, les germes sont introduits après homogénéisation au moins en partie du mélange aqueux contenant les sources des éléments X et T et le structurant.
Les matériaux zéolithiques jouant le rôle de germes peuvent être introduits lors de la synthèse de la zéolithe que l'on cherche à synthétiser sous plusieurs formes. Ainsi les germes peuvent être introduits, après avoir subi au moins l'une des étapes choisie parmi les étapes suivantes : lavage, séchage, calcination et échange ionique. Les germes peuvent également être introduits sous la forme brute de synthèse.
La taille des particules de germes peut avoir une influence sur le processus de synthèse et doit présenter de préférence le calibre souhaité. On entend par particule de germes de zéolithe, soit un cristal de zéolithe soit un agrégat de cristaux de zéolithe. Ainsi, au moins la majeure partie des particules de germes introduites lors de la préparation de matériau zéolithique ont une taille comprise entre 0,001 et 500 m de préférence entre 0,005 et 250 m.
Dans une mise en oeuvre particulière, indépendante ou non de la mise en #uvre précédente, il peut être avantageux d'ajouter au milieu réactionnel au moins un sel de métal alcalin ou d'ammonium P. On peut citer par exemple des radicaux acides forts tels que du bromure, du chlorure, de l'iodure, du sulfate, du phosphate ou du nitrate, ou des radicaux acides faibles tels que les radicaux acides organiques, par exemple du citrate ou de l'acétate. Ce sel peut accélérer la cristallisation des zéolithes EUO à partir du mélange réactionnel.
Dans le procédé selon l'invention, le mélange réactionnel a la composition suivante, exprimée sous la forme d'oxyde :
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X02/T203 (mol/mol) au moins 10 OH-/XO2 (mol/mol) 0,002 à 2,0 Q/XO2 (mol/mol) 0,002 à 2 Q/(M+ + Q) (mol/mol) 0,1 à 1,0 H2O/XO2 (mol/mol) 1 à 500 P/X02 (mol/mol) 0 à 5 S/XO2 (g/g) 0,0001 à 0,1 de manière préférée, le mélange réactionnel a la composition suivante, exprimée sous la forme d'oxydes :
XO2/T2O3 (mol/mol) au moins 12
OH-/XO2 (mol/mol) 0,005 à 1,5 Q/X02 (mol/mol) 0,005 à 1,5
Q/(M+ + Q) (mol/mol) 0,1 à 1,0
H2O/XO2 (mol/mol) 3 à 250
P/XO2 (mol/mol) 0 à 1 S/XOz (g/g) 0,0005 à 0,07 et, de manière encore plus préférée, le mélange réactionnel a la composition suivante, exprimée sous la forme d'oxydes : X02/T203 (mol/mol) au moins 15
OH-/XO2 (mol/mol) 0,01 à 1
Q/XO2 (mol/mol) 0,01 à 1 Q/(M+ + Q) (mol/mol) 0,1 à 1,0
H20/X02 (mol/mol) 5 à 100 P/X02 (mol/mol) 0 à 0,25
S/XO2(g/g) 0,001 à 0,04
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où X est le silicium et/ou le germanium, T est au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le fer, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, M+ représente un métal alcalin ou l'ion ammonium, Q représente le structurant organique, ou les produits de décomposition correspondants audit dérivé ou les précurseurs dudit dérivé, S représente les germes de zéolithe présents sous la forme brute, séchée, calcinée ou échangée, avec un rapport X'/T' inférieur à 200, P représente le sel de métal alcalin ou d'ammonium.
M et/ou Q peuvent être présents sous forme d'hydroxydes ou de sels d'acides inorganiques ou organiques à la condition que le critère OH- / XO2 soit satisfait.
La quantité de germes introduite par rapport à la quantité d'oxyde X02 est comprise entre 0,001 et 10 %, et de préférence entre 0,05 et 7 %, et de manière encore plus préférée entre 0,1 et 4 %.
La synthèse de la zéolithe EUO selon le procédé de la présente invention est effectuée à l'aide d'un composé organique Q jouant le rôle de structurant.
Dans le cas de la synthèse de la zéolithe EU-1, les dérivés alkylés de [alpha]-# polyméthylènediammonium Q préférés de départ sont, entre autres, les dérivés alkylés d'hexaméthylène [alpha]-# diammonium et spécialement les dérivés méthylés d'hexaméthylène a-co diammonium et encore plus préférentiellement les sels de 1,6
Figure img00070001

N,N,N,N,N,N-hexaméthylhexaméthylène #-û) diammonium, par exemple l'halogénure, l'hydroxyde, le sulfate, le silicate, l'aluminate.
Les dérivés alkylés de polyméthylène [alpha]-# diammonium peuvent être obtenus à partir de précurseurs. Les précurseurs appropriés des dérivés alkylés de polyméthylène a- # diammonium de départ sont notamment les diamines apparentées conjointement avec des alcools, des halogénures d'alkyles, des alcanediols ou des dihalogénures d'alcane apparentés conjointement avec des alkylamines. Ils peuvent être mélangés tels quels avec les autres réactifs ou ils peuvent être préchauffés ensemble dans le
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récipient de réaction de préférence en solution avant l'addition des autres réactifs nécessaires pour la synthèse de la zéolithe EU-1.
Dans le cas de la préparation de la zéolithe ZSM-50, le structurant organique Q peut être un sel de dibenzyldiméthylammonium tel l'halogénure, l'hydroxyde, le sulfate, le silicate ou l'aluminate.
Les sels de dibenzyldiméthylammonium peuvent être obtenus à partir de précurseurs.
Les précurseurs appropriés sont la benzyldiméthylamine et l'halogénure de benzyle ou l'alcool benzylique. Ils peuvent être utilisés tels quels in situ ou peuvent être préchauffés ensemble dans le récipient de réaction de préférence en solution avant l'addition des autres réactifs nécessaires pour la synthèse de la zéolithe ZSM-50.
Le métal alcalin (M+) préféré est le sodium. L'élément préféré X est le silicium.
L'élément T préféré est l'aluminium.
La source de silicium peut être l'une quelconque de celles dont l'utilisation est normalement envisagée pour la synthèse des zéolithes, par exemple la silice solide en poudre, l'acide silicique, la silice colloïdale ou la silice en solution. Parmi les silices en poudre utilisables, il convient de citer les silices précipitées, spécialement celles obtenues par précipitation à partir d'une solution d'un silicate de métal alcalin, comme les Zeosil ou les Tixosil , produites par Rhône-Poulenc, les silices pyrogénées telles que les Aerosil produites par Degussa et les Cabosil produites par Cabot et les gels de silice. Des silices colloïdales de diverses granulométries peuvent être utilisées, comme celles vendues sous les marques déposées LUDOX de Dupont, et SYTON de Monsantos.
Les silices dissoutes utilisables sont notamment les verres solubles ou silicates commercialisés contenant : 0,5 à 6,0 et spécialement 2,0 à 4,0 moles de Si02 par mole d'oxyde de métal alcalin et les silicates obtenues par dissolution de silice dans un hydroxyde de métal alcalin, un hydroxyde d'ammonium quaternaire ou un mélange de ceux-ci.
La source d'aluminium est le plus avantageusement l'aluminate de sodium, mais peut aussi être l'aluminium, un sel d'aluminium, par exemple le chlorure, le nitrate ou le
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sulfate, un alcoolate d'aluminium ou l'alumine elle-même qui devrait de préférence se trouver sous une forme hydratée ou hydratable comme l'alumine colloïdale, la pseudoboehmite, la boehmite, l'alumine gamma, ou les trihydrates.
On peut utiliser des mélanges des sources citées ci-dessus. Des sources combinées de silicium et d'aluminium peuvent aussi être mises en oeuvre telles que les silicealumines amorphes ou certaines argiles.
Le mélange de réaction est habituellement mis à réagir sous la pression autogène, éventuellement avec apport d'un gaz, par exemple d'azote, à une température comprise entre 85 et 250 C jusqu'à ce qu'il se forme des cristaux de la zéolithe, ce qui peut durer de 1 minute à plusieurs mois suivant la composition des réactifs, le mode de chauffage et de mélange, la température de travail et l'agitation. L'agitation est facultative, mais préférable, parce qu'elle abrège la durée de réaction.
Au terme de la réaction, la phase solide est collectée sur un filtre et lavée et est alors prête pour les opérations suivantes comme le séchage, la calcination et l'échange d'ions.
Ainsi, afin d'obtenir la forme hydrogène de la zéolithe de structure EUO, on peut effectuer un échange d'ions avec un acide, spécialement un acide minéral fort comme l'acide chlorhydrique, sulfurique ou nitrique, ou avec un composé tel que le chlorure, le sulfate ou le nitrate d'ammonium. L'échange d'ions peut être effectué par dilution en une ou plusieurs fois avec la solution d'échange d'ions. La zéolithe peut être calcinée avant ou après l'échange d'ions, ou entre deux étapes d'échange d'ions, de préférence avant l'échange d'ions afin d'éliminer toute substance organique absorbée, dans la mesure où l'échange d'ions s'en trouve facilité.
En règle générale, le ou les cations de la zéolithe de type structural EUO, peuvent être remplacés par un ou des cations quelconques de métaux et en particulier ceux des groupes IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB (y compris les terres rares), VIII (y compris les métaux nobles) de même que par le plomb, l'étain et le bismuth (Le tableau périodique est tel que dans "Handbook of Physic and Chemistry", 76ème édition).
L'échange est exécuté au moyen de sels hydrosolubles quelconques contenant le cation approprié.
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La présente invention concerne également l'utilisation de la zéolithe telle que préparée selon le procédé de la présente invention comme adsorbant pour le contrôle de la pollution, comme tamis moléculaire pour la séparation et comme solide acide pour la catalyse dans les domaines du raffinage et de la pétrochimie.
Par exemple, lorsqu'elle est utilisée comme catalyseur, la zéolithe de structure EUO peut être associée à une matrice inorganique qui peut être inerte ou catalytiquement active et à une phase métallique. La matrice inorganique peut être présente simplement comme liant pour maintenir ensemble les petites particules de la zéolithe sous les différentes formes connues des catalyseurs (extrudés, billes, poudres), ou bien peut être ajoutée comme diluant pour imposer le degré de conversion dans un procédé qui progresserait sinon à une allure trop rapide conduisant à un encrassement du catalyseur en conséquence d'une formation exagérée de coke. Des matrices inorganiques typiques sont notamment des matières de support pour les catalyseurs comme la silice, les différentes formes d'alumine, et les argiles kaoliniques, les bentonites, les montmorillonites, la sépiolite, l'attapulgite, la terre à foulon, les matières poreuses synthétiques comme Si02-AI203, SiO2-ZrO2, Si02-Th02, Si02-BeO, Si02-Ti02ou toute combinaison de ces composés.
La zéolithe de type structural EUO peut aussi être associée à au moins une autre zéolithe et jouer le rôle de phase active principale ou d'additif.
La matrice inorganique peut être un mélange de différents composés, en particulier d'une phase inerte et d'une phase inorganique.
La phase métallique est introduite sur la zéolithe seule, la matrice inorganique seule ou l'ensemble matrice inorganique-zéolithe par échange d'ions ou imprégnation avec des cations ou oxydes choisis parmi les suivants, Cu, Ag, , Ga, Mg, Ca, Sr, Zn, Cd, B, AI, Sn, Pb, V, P, Sb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir et tout autre élément de la classification périodique des éléments.
Les compositions catalytiques comportant la zéolithe de type structural EUO peuvent trouver leur application dans les réactions d'isomérisation, de transalkylation et de dismutation, d'alkylation et de désalkylation, d'hydratation et de déshydratation, d'oligomérisation et de polymérisation, de cyclisation, d'aromatisation, de craquage et
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d'hydrocraquage, de reformage, d'hydrogénation et de déshydrogénation, d'oxydation, d'halogénation, de synthèses d'amines, d'hydrodésulfuration et d'hydrodénitrification, d'élimination catalytique des oxydes d'azote, la formation d'éther et la conversion d'hydrocarbures et la synthèse de composés organiques en général, lesdites réactions comprenant des hydrocarbures aliphatiques saturés et insaturés, des hydrocarbures aromatiques, des composés organiques oxygénés et des composés organiques contenant de l'azote et/ou du soufre, ainsi que des composés organiques contenant d'autres groupes fonctionnels.
L'invention est illustrée par les exemples suivants.
EXEMPLES 1 à 16 : Synthèse de zéolithe EU-1 (ou TPZ-3) de rapport Si/AI égal à 15 avec le bromure d'hexaméthonium comme structurant organique et des germes de zéolithe de structure et/ou de rapport Si/AI différents, ayant un rapport Si/AI < 200.
Les exemples 1 et 2 correspondent à des synthèses réalisées sans ajout de germes pour comparaison. Les exemples 3 à 16 correspondent à des synthèses réalisées avec les germes de zéolithe dont les caractéristiques sont reportées ci-après.
Les zéolithes ajoutées en tant que germes se présentent sous différentes formes cationiques (Na, K, NH4, NH4+TMA, Na+Hx, H) et sous formes de particules de taille variable (de 3 à 115 m pour le diamètre médian Dv, 50). Ces germes sont différents du solide EU-1 synthétisé au niveau du type structural et/ou du rapport Si/AI.
Le mélange de synthèse a la composition suivante : Si02 (mol) 60 AI203 (mol) 2 Na20 (mol) 10
HxBr2 (mol) 20
H20 (mol) 2800 germes/Si02 (g/g) 0 (ex. 1 et 2) ou 0,02 (ex. 3 à 16)
Hx Br2 = bromure d'hexaméthonium = Me3 N (CH2)6 N Me3 2+ (Br' )2
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Figure img00120001
<tb>
<tb> germes
<tb> Exemples <SEP> zéolithe <SEP> type <SEP> Si/AI <SEP> forme <SEP> Dv,10 <SEP> Dv,50 <SEP> Dv,90
<tb>
Figure img00120002

structural (mol/mol) (cations) (hum) (hum) (hum)
Figure img00120003
<tb>
<tb> 3 <SEP> (invention) <SEP> ZSM-5 <SEP> MFI <SEP> 14,3 <SEP> Na <SEP> 48 <SEP> 115 <SEP> 205
<tb> 4 <SEP> (invention) <SEP> ZSM-5 <SEP> MFI <SEP> 27,7 <SEP> H <SEP> 52 <SEP> 107 <SEP> 173
<tb> 5 <SEP> (invention) <SEP> ZSM-5 <SEP> MFI <SEP> 76,5 <SEP> H <SEP> 2,8 <SEP> 5,8 <SEP> 24
<tb> 6 <SEP> (invention) <SEP> ZSM-5 <SEP> MFI <SEP> 150 <SEP> H <SEP> 1,7 <SEP> 4,8 <SEP> 14
<tb> 7 <SEP> (comparatif) <SEP> silicalite <SEP> MFI <SEP> >500 <SEP> - <SEP> 1,4 <SEP> 2,7 <SEP> 5,2
<tb> 8 <SEP> (invention) <SEP> A <SEP> LTA <SEP> 1,0 <SEP> K <SEP> 1,1 <SEP> 5,3 <SEP> 11 <SEP>
<tb> 9 <SEP> (invention) <SEP> X <SEP> FAU <SEP> 1,3 <SEP> Na <SEP> 1,3 <SEP> 3,4 <SEP> 8,7
<tb> 10 <SEP> (invention) <SEP> Y <SEP> FAU <SEP> 2,8 <SEP> NH4 <SEP> 1,4 <SEP> 3,1 <SEP> 7,0
<tb> 11 <SEP> (invention) <SEP> mordénite <SEP> MOR <SEP> 118 <SEP> H <SEP> 5,1 <SEP> 15 <SEP> 26
<tb> 12 <SEP> (invention) <SEP> mazzite <SEP> MAZ <SEP> 3,6 <SEP> NH4+TMA <SEP> 7,0 <SEP> 18 <SEP> 25
<tb> 13 <SEP> (invention) <SEP> EU-1 <SEP> EUO <SEP> 25,2 <SEP> NH4 <SEP> 3,0 <SEP> 16 <SEP> 26
<tb> 14 <SEP> (invention) <SEP> EU-1 <SEP> EUO <SEP> 69,7 <SEP> Na+Hx <SEP> 3,0 <SEP> 16 <SEP> 40
<tb> 15 <SEP> (invention) <SEP> EU-1 <SEP> EUO <SEP> 144 <SEP> Na+Hx <SEP> 3,2 <SEP> 17 <SEP> 33
<tb> 16 <SEP> (comparatif) <SEP> EU-1 <SEP> EUO <SEP> >500 <SEP> Na-Hx <SEP> 1,5 <SEP> 2,9 <SEP> 5,8
<tb>
TMA = tétraméthylammonium Hx = hexaméthonium Dv, X = diamètre de la sphère équivalente des particules tel que X % volume des particules ont une taille inférieure audit diamètre On prépare la solution A composée de silicium et de structurant en diluant 12,03 g de bromure d'hexaméthonium (Fluka, 97 %) dans 57,42 g d'eau puis en ajoutant 14,50 g de sol de silice colloïdal (Ludox HS40, Dupont, 40 % Si02). On dissout ensuite 0,985 g d'hydroxyde de sodium solide (Prolabo, 99 %) et 0,715 g d'aluminate de sodium solide (Prolabo, 46 % Al2O3, 33 % Na20) dans 7,18 g d'eau pour former la solution B.
On ajoute la solution B dans la solution A sous agitation puis 7,18 g d'eau. On mélange jusqu'à homogénéisation et on ajoute 0,116 g (exemples 3 à 16) de germes de zéolithes séchées (pas d'ajout de germes pour les exemples 1 et 2). On fait réagir le mélange résultant dans un autoclave de 125 ml sous agitation à 180 C sous la
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pression autogène. Après refroidissement, on filtre le produit et on le lave avec 0,5 litre d'eau déminéralisée puis on le sèche en étuve ventilée à 120 C.
Les résultats de diffraction des rayons X et d'analyse chimique sont reportés dans le tableau 1 en fonction de l'ajout de germes ou pas et des différentes zéolithes ajoutées en tant que germes. L'utilisation des différentes zéolithes à rapport Si/AI inférieur à 200 en tant que germes (exemples 3 à 6 et 8 à 15) conduit à la zéolithe EU-1 pure (cristallinité de 100 % 3, rapport Si/AI voisin de 15), de rendement maximal (environ 5 %) en 96 heures à 180 C. Dans des conditions identiques, les essais avec des germes de zéolithe de rapport Si/AI supérieur à 200 donnent un solide non complètement cristallisé en zéolithe EU-1 (exemples 7 et 16). Dans les conditions identiques, l'expérience sans addition de germes (exemple 2) ne produit pas la zéolithe EU-1. Ainsi, dans l'exemple 1, il faut aller jusqu'à 125 heures de durée de synthèse pour permettre la formation de la zéolithe EU-1 pure et de rendement maximal.
EXEMPLES 17 à 32 : Synthèse de zéolithe ZSM-50 de rapport Si/AI égal à 125 avec les précurseurs du chlorure de dibenzyldiméthylammonium comme structurant organique et des germes de zéolithe de structure et/ou de rapport Si/AI différents, ayant un rapport Si/AI<200.
Les exemples 17 et 18 correspondent à des synthèses réalisées sans ajout de germes pour comparaison. Les exemples 19 à 32 correspondent à des synthèses réalisées avec les germes de zéolithes identiques à celles utilisées dans les exemples précédents.
Le mélange de synthèse a la composition suivante : Si02 (mol) 60 AI203 (mol) 0,24 Na20 (mol) 3,6 BDMA (mol) 6 BCI (mol) 6 H20 (mol) 1000 germes/Si02 (g/g) 0 (ex. 11 et 12) ou 0,02 (ex. 13 à 20)
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BDMA = benzyldiméthylamine BCI = chlorure de benzyle On prépare la solution C composée de silicium et des précurseurs de structurant en diluant 3,537 g de benzyldiméthylamine (Fluka, 98 %) et 3,274 g de chlorure de benzyle (Fluka, 99 %) dans 42,72 g d'eau puis en ajoutant 38,43 de sol de silice colloïdal (Ludox HS40, Dupont, 40 % Si02). On dissout ensuite 1,133 g d'hydroxyde de sodium solide (Prolabo, 99 %) et 0,227 g d'aluminate de sodium solide (Prolabo, 46 % A1203, 33 % Na20) dans 5,34 g d'eau pour former la solution D. On ajoute la solution D dans la solution C sous agitation puis 5,34 g d'eau. On mélange jusqu'à homogénéisation et on ajoute 0,307 g (exemples 19 à 32) de germes de zéolithes séchées (pas d'ajout de germes pour les exemples 17 et 18). On fait réagir le mélange résultant dans un autoclave de 125 ml sous agitation pendant 75-98 heures à 160 C sous pression autogène. Après refroidissement, on filtre le produit et on le lave avec 1,5 litre d'eau déminéralisée puis on le sèche en étuve ventilée à 120 C.
Les résultats de diffraction des rayons X et d'analyse chimique sont reportés dans le tableau 2 en fonction de l'ajout de germes ou pas et des différentes zéolithes ajoutées en tant que germes. L'utilisation des différentes zéolithes à rapport Si/AI inférieur à 200 en tant que germes (exemples 19 à 22 et 24 à 31) conduit aux zéolithes EU-1, ZSM-50 pures (cristallinité de 100 % 3, rapport Si/AI voisin de 125), de rendement maximal (environ 15 %) en 75 heures à 160 C.
Dans des conditions identiques, les essais avec des germes de zéolithe de rapport Si/AI élevé donnent un solide non complètement cristallisé en zéolithe EU-1 et ZSM- 50 (exemples 23 et 32). Dans les conditions identiques, l'expérience sans addition de germes (exemples 2 et 18) ne produit pas la zéolithe EU-1 ni la zéolithe ZSM-50. Ainsi, dans l'exemple 1 et l'exemple 17, il faut aller jusqu'à 125 heures ou 98 heures de durée de synthèse pour permettre la formation de la zéolithe EU-1 et de la zéolithe ZSM-50 pures et de rendement maximal.
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<tb> en <SEP> solide
<tb> (%)
<tb>
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<tb> solide
<tb> 96 <SEP> 125 <SEP> (4) <SEP> temps
<tb> trempérature <SEP> 180
<tb> ( C)
<tb>
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<tb> 50+ <SEP> 50+
<tb> AMO <SEP> AMO
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<tb>
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<tb> 3,6
<tb> cristallisation
<tb>
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Claims (18)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un matériau zéolithique de type structural EUO comprenant au moins un élément X choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse caractérisé en ce qu'on utilise des germes d'au moins un matériau zéolithique comprenant au moins un élément X' choisi parmi le silicium et le germanium et au moins un élément T' choisi parmi le fer, l'aluminium, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse, de rapport X'/T' inférieur à 200, lesdits germes étant différents de la zéolithe de type structural EUO que l'on prépare.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les germes de matériau zéolithique ont un type structural différent du type structural EUO.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 tel que les germes ont une composition chimique de la charpente cristalline différente de la composition chimique de la charpente cristalline de la zéolithe de type structural EUO que l'on prépare.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 tel que le matériau zéolithique utilisé comme germes est choisi parmi les zéolithes de type structural LTA telle la zéolithe
    A, de type structural LTL, de type structural FAU telles les zéolithes X et Y, de type structural MOR, de type structural MAZ, de type structural OFF, de type structural
    FER, de type structural ERI, de type structural BEA, de type structural MFI telles la
    ZSM-5 et la silicalite, de type structural MTW, de type structural MTT, de type structural LEV, de type structural TON, de type structural NES telle la zéolithe NU-
    87, les zéolithes NU-85, NU-86, NU-88, IM-5, ou les zéolithes de type structural
    EUO de composition chimique de la charpente cristalline différente de la zéolithe
    EUO que l'on prépare telles les zéolithes EU-1, ZSM-50 et TPZ-3.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 tel que les germes utilisés sont choisis parmi des germes d'au moins un matériau zéolitique de type structural LTA,
    FAU, MOR, MFI et EUO.
    <Desc/Clms Page number 18>
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant la synthèse d'un mélange aqueux comprenant au moins une source d'au moins un élément X et au moins une source d'au moins un élément T, au moins une source d'un structurant organique et des germes d'au moins un matériau zéolithique.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les germes de matériau zéolithique sont introduits à n'importe quel moment de la préparation.
  8. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7 dans lequel les germes de matériau zéolithique sont introduits après l'homogénéisation au moins en partie du mélange aqueux contenant la source d'élément X, la source d'élément T, la source de structurant organique.
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 tel que l'élément X est le silicium et l'élément T est l'aluminium.
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 tel que le structurant organique est un dérivé alkylé de polymethylène [alpha]-# diammonium de formule : R1R2R3 N+ (CH2)n
    N+ R4R5R6 et/ou un produit de dégradation d'amine correspondant audit dérivé et/ou un précurseur correspondant audit dérivé, n étant compris entre 3 et 12 et Ri à R6, identiques ou différents, pouvant représenter des radicaux alkyles ou hydroxyalkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone, jusqu'à cinq des radicaux R1 à
    R6 pouvant être de l'hydrogène.
  11. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 tel que le structurant organique est un composé comprenant du dibenzyldiméthylammonium et/ou un produit de dégradation d'amine correspondant audit dérivé et /ou un précurseur correspondant audit dérivé.
  12. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 tel qu'on introduit au moins un sel
    P de métal alcalin ou d'ammonium.
  13. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel le mélange réactionnel a la composition suivante, exprimée sous forme d'oxydes :
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    S représente les germes de zéolithe présents sous la forme brute, séchée, calcinée ou échangée, avec un rapport X'/T' inférieur à 200.
    Q représente le structurant organique, ou les produits de décomposition correspondant audit dérivé ou les précurseurs dudit dérivé,
    M+ représente un métal alcalin ou l'ion ammonium,
    T est au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le fer, le gallium, le bore, le titane, le vanadium, le zirconium, le molybdène, l'arsenic, l'antimoine, le chrome et le manganèse
    X est le silicium et/ou le germanium,
    S/X02 (g/g) 0,0001 à 0,1 où
    P/XO2 (mol/mol) 0 à 5
    OH-/XO2 (mol/mol) 0,002 à 2,0 Q/X02 (mol/mol) 0,002 à 2 Q/(M+ + Q) (mol/mol) 0,1 à 1,0 H20/X02 (mol/mol) 1 à 500
    X02/T203 (mol/mol) au moins 10
    P représente le sel de métal alcalin ou d'ammonium.
  14. 14. Zéolithe de type de structural EUO obtenue selon le procédé de l'une des revendications 1 à 13.
  15. 15. Zéolithe EU-1 synthétisée selon l'une des revendications 1 à 13.
  16. 16. Utilisation de la zéolithe de type structural EUO selon la revendication 14 comme adsorbant pour le contrôle de la pollution, comme tamis moléculaire pour la séparation.
  17. 17. Catalyseur comprenant une zeolithe de structure EUO synthétisée selon l'une des revendication 1 à 12 ou selon l'une des revendications 14 à 15.
  18. 18. Procédé de conversion d'hydrocarbures en présence d'un catalyseur selon la revendication 17.
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