181909. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tágpórusú faujasit tipusú zeolitok dealuminizálására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 181909 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Nemzetközi osztályozás: Bejelentés napja: 1979. XII. 14. Elsőbbsége: 1980. VII. 25. Közzététel napja: 1982. XII. 28. Megjelent: 1985. VIII. 31. (MA—3248) NSZO3 C 01 B—33/28 Feltalálók: Szabadalmas: Dr. Beyer Hermann vegyész, 40%, Magyar Tudományos Akadémia Dr. Belenykaja Ita vegyész, 40%, Központi Kémiai Kutató Intézete, Csorba István laboráns, 10%, Budapest Szaniszló Jánosné műszaki ügyintéző, Budapest 10%, Eljárás tágpórusú faujasit típusú zeolitok dealuminálására 1 A találmány tárgya új eljárás szilícium-tetraklorid, illetve triklór-szilán molekula kritikus átmérőjénél nagyobb átmérőjű pórusokat tartalmazó, faujasit-típusú zeolitok (ún. tágpórusú zeolitok) kristályrácsában tetraéderes koordinációban lévő alumínium-atomok részleges vagy teljes helyettesítésére szilícium-atomokkal. A kristályos aluminoszilikátok egyik csoportját alkotó, természetes vagy mesterséges zeolitok kristályrácsának elsődleges építőelemei az oxigénatomokkal tetraéderesen körülvett szilícium-, illetve alumínium-atomok. Ezek a tetraéderek egy-egy közös oxigénatomon, tehát a tetraéderek csúcsain keresztül kapcsolódnak egymáshoz úgy, hogy a kristályrácsot egy, két vagy mindhárom térirányban átszelő csatornák, illetve egymással közlekedő üregrendszerek keletkeznek, amelyek molekuláris méretűek. A csatorna-, illetve üregrendszer térfogatát általában víz tölti ki. Az alumíniumot tartalmazó tetraéderek negatív töltését más kationokra kicserélhető rácskationok semlegesítik. Ennek megfelelően a zeolitok az My^jAlOj xSiOjj yHjO általános képlettel írhatók le, ahol a képletben M a rácskation, n a rácskation vegyértéke, x a rácsban tetraéderesen koordinált szilícium- és alumínium-atomok aránya (az úgynevezett modulusz), és v a csatorna-, illetve üregrendszer térfogatától függő nagyságú számot jelent. A zeolitok, így a faujasit típusú zeolitok, egyik jellegzetessége, hogy — kevés kivételtől eltekintve — reverzibilisen dehidratálhatók anélkül, hogy a kristályrács összeomlana vagy károsodna. Ezen a sajátos tulajdonságon alapszik a zeolitoknak adszorbenskénti kiterjedt alkalmazása. A dehid-2 rátáit zeolitrács belsejében az alumíniumot tartalmazó, negatív töltésű tetraéder-elemek és a rácskationok által indukált igen erős elektrosztatikus terek kölcsönhatásba lépnek a dipólus-jellegű, illetve az elektrosztatikus terek által polarizált molekulákkal, ami a molekulák adszorpcióját eredményezi. A rácskationok sokféle poláris molekulát koordinatív kötésekkel is megköthetnek. Továbbá a zeolitokban eleve meglévő, vagy különböző módszerekkel [lásd például Magyar Kémiai Folyóirat 83, 34 (1977)] a rácskationok helyett beépített „rácsprotonok” (vagyis a savas—SiOH csoportok) hidrogénhiídkötés kialakulásával számos szerves és szervetlen molekulát képesek megkötni. A felsorolt adszorpciós centrumok természeténél fogva a zeolitok kifejezetten hidrofil adszorbensek. A zeolitok másik elterjedt alkalmazási területe a katalízis. A zeolitokat nagyipari méretekben is kiterjedten alkalmazzák előnyös aktivitású és szelektivitású katalizátorokként számos szervetlen és szerves anyag átalakításában. Katalitikusán aktív centrumokként a kristályrács kationpozícióira ioncsere útján beépített kationok, a különböző módszerekkel kialakáított, rácskationokat helyettesítő, Brönsted- és Lewis-típusú savas centrumok, valamint a kristályrács belsejében uralkodó erős elektrosztatikus terek jönnek számításba. A zeolitkatalizátor aktivitása, szelektivitása, valamint a termikus és hidrotermális hatással szembeni stabilitása nagymértékben függ az Si/Al modulusztól. Mind az adszorbensként, mind a katalizátorként felhasznált zeolitok előnyös tulajdonsága az ún. formaszelektivitás. Azok a molekulák ugyanis, amelyek méretüknél fogva nem juthatnak át a kristályszerkezet által meghatározott pórus-5 IC 15 20 25 30 181909
