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JP2578540B2 - 2−メチルナフタレンの製造方法 - Google Patents
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JP2578540B2 - 2−メチルナフタレンの製造方法 - Google Patents

2−メチルナフタレンの製造方法

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JP2578540B2
JP2578540B2 JP3328796A JP32879691A JP2578540B2 JP 2578540 B2 JP2578540 B2 JP 2578540B2 JP 3328796 A JP3328796 A JP 3328796A JP 32879691 A JP32879691 A JP 32879691A JP 2578540 B2 JP2578540 B2 JP 2578540B2
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JP
Japan
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methylnaphthalene
reaction
catalyst
producing
isomerization
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木 利 英 鈴
木 嘉 則 ▲高▼
浦 明 徳 松
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    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1−メチルナフタレン
(α−メチルナフタレン、以下1−MNと略す)含有油
を異性化工程に付すことからなる2−メチルナフタレン
(β−メチルナフタレン、以下2−MNと略す)の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】2−MNは染料、医薬品のビタミンK等
の合成中間体として有用であり、また最近では耐熱性、
高引張強度を有するポリエステル系合成樹脂の原料であ
る2,6−ナフタレンジカルボン酸の合成中間体として
も重要な化合物である。2−MNは、石炭の乾留によっ
て生成するタール分を蒸留することによって得られるメ
チルナフタレン留分中に含まれているため、従来は該メ
チルナフタレンの留分から塩基性物質を抽出した後、晶
析または蒸留によって回収していた。かかる晶析または
蒸留原料である塩基性物質除去後のメチルナフタレン留
分には、2−MNと共に1−MNが多量に含まれてお
り、従って、当然、2−MNの晶析または蒸留後の残液
中にも1−MNが多量に存在する。この1−MNは、染
料等としての用途はあるものの、2−MNに比べ、工業
的需要は少ない。
【0003】一方、1−MNから2−MNへの異性化反
応に関してはV. Solinas等によって報告されており(Ap
plied Catalysis 9, 1984, PP.109-117,同 5, 1938, 17
1-17)、そこでは異性化触媒として各種のゼオライトが
用いられ、その活性、寿命および再生方法について述べ
られている。
【0004】更に特公昭55−21018号公報ではア
ルキルベンゼン、具体的には混合キシレンの異性化をシ
リカ/アルミナ触媒を用いて行い、その際にテトラリ
ン、デカリン、シクロヘキサン等で例示される環状炭化
水素を存在させることにより混合キシレンの異性化に於
いてパラキシレンへの選択率の向上および触媒への炭素
沈着が低減することが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、1−M
Nを含有する原料油を固体触媒の存在下に異性化反応に
付して、1−MNと2−MNの平衡組成物を得、それか
ら2−MNを取得する方法について鋭意研究した処、異
性化反応で用いる固体触媒の活性が極めて短期間で低下
する問題のあること、そして上記異性化反応に於ける固
体触媒の寿命を長く保持しつつ2−MNを取得する方法
を見い出すことが1−MNを含有する原料油から2−M
Nを経済的に有利に製造する上で極めて重要な課題であ
ることを本発明者らは知った。
【0006】かくして、本発明の目的は1−MN含有油
から2−MNを経済的に有利に製造する方法を提供する
ことであり、より具体的には、1−MN含有油に含まれ
る1−MNを異性化する際に用いる触媒の活性を長時間
保持しつつ1−MNを2−MNに異性化して、2−MN
を収率良く経済的に1−MN含有油から収得する方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討を行った結果、テトラリンあるいは
アルキルテトラリン類の存在下に異性化反応を行うと固
体触媒の活性が著しく持続することを見い出し本発明を
完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明によれば、1−MNを含
有する原料油をテトラリンおよびアルキルテトラリンか
ら選択される少なくとも一種の化合物の存在下に固体触
媒と接触させて異性化反応を行い、得られた反応生成物
から2−MNを回収することからなる2−MNの製造方
法が提供される。
【0009】前記の特公昭55−21018号公報は主
に混合キシレン(p−キシレン、m−キシレン、o−キ
シレンおよびエチルベンゼンからなる)の異性化に関す
るものであり1−MNの異性化とは全く反応が異なる。
しかも混合キシレンの異性化に当ってテトラリン等の環
状炭化水素の存在と触媒活性の寿命との関係は全く触れ
られておらず、その添加量も多いのでかえって製品純度
を低下させると判断される。従って1−MNを含む原料
油を異性化するに当って、少量のテトラリンやアルキル
テトラリン類の存在下に実施すると触媒活性が長期間保
持されるという事実はまさに驚くべき予想外のことであ
った。
【0010】以下に本発明をさらに説明するが、本発明
の目的、構成そして利点がより一層明確になるであろ
う。本発明の方法において用いられる原料は、純粋な1
−MNである必要はなく、例えば1−MNと2−MNの
混合組成比において、平衡濃度以下の2−MNを含んで
いてもよい。平衡濃度以上の2−MNを含む場合は、2
−MNの一部を分離した残りを異性化用原料として用い
る。また、この他にナフタレン等の炭化水素が不純物と
して原料中に混在していてもよい。
【0011】具体的には、1−MNを含有するコールタ
ール留分、石油留分等の1−MN含有油、さらに具体的
には、1−MNと2−MNを含む塩基性物質除去後のメ
チルナフタレン留分や、該メチルナフタレン留分から2
−MNを晶析または蒸留した後の残液等が例示され、こ
れらを原料として用いることができる。なお、原料とし
て用いる1−MN含有油は、工業的には、1−MNの含
有量が10重量%以上のものが好ましく、20重量%以
上のものが特に好ましい。
【0012】原料として用いる1−MN含有油中の不純
物としての含窒素化合物の含有量を窒素として好ましく
は0.2重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下
であるのが好ましい。
【0013】本発明の方法に於いて、異性化反応はテト
ラリンおよびアルキルテトラリン(以下テトラリン類と
も称する)から選択される少なくとも一種の化合物の存
在下に行われる。ここでアルキルテトラリンは1〜8位
に炭素数1〜4のアルキル基が1〜8個置換したテトラ
リンであり、アルキル基としてはメチル基、エチル基、
プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。この様な化
合物の中で、モノメチルテトラリンが最も好ましい。そ
の理由は、異性化反応時にモノメチルテトラリンが脱水
素されメチルナフタレンに変化し、更に異性化して2−
メチルナフタレンが生成し結果として2−メチルナフタ
レンの収率の増加となるからである。
【0014】この様な化合物の存在下に異性化反応を行
うと触媒の寿命が著しく延び、また、選択性が好転する
理由は今の処解明されていない。テトラリン類はあらか
じめ原料中に混合してから反応器へ送っても、原料とは
別々に送ってもよい。テトラリン類は原料に対していか
なる比率でこれを供給してもよいが、好ましくはテトラ
リン類が原料と合わせた全体に占める重量分率が0.1
〜90%、さらに好ましくは0.2〜50%になるよう
に供給するのがよい。最も好ましくは0.4〜10.0
%である。テトラリン類の占める比率が小さすぎると、
1−MN異性化活性持続性に対する効果が十分に得られ
ず、また逆に大きすぎると直接異性化反応に関与しない
物質を大量に異性化反応器およびその後の2−MNを取
得する精製工程に送ることになり、効率的でないばかり
か不経済でもある。
【0015】本発明で用いる固体触媒は1−MN異性化
活性を有するものであれば何でも用いうる。具体的に
は、シリカ・アルミナ、アルミナ、ゼオライト等の固体
酸触媒が挙げられる。固体酸触媒の場合、テトラリン類
の脱水素能力を有し、特にモノメチルテトラリン添加時
に脱水素かつ異性化により製品の2−MNの取得量が増
すとともに、添加物による製品純度の低下を最小限とす
ることができる。
【0016】さらに、好ましくはY型ゼオライト、特に
好ましくは脱アルミニウムY型ゼオライトが長期間触媒
活性の持続が可能であり好ましい。また、脱アルミニウ
ムY型ゼオライトを用いると添加するテトラリン類が少
量でも触媒活性が長期にわたり持続する。
【0017】本発明の製造方法において、1−MNの異
性化反応は、流通式で行なっても回分式で行なってもよ
いが、工業的に大量に生産するには流通式の方が適して
おり、経済的にも有利である。また、同反応は、気相で
行なっても液相で行なってもよい。反応温度は、通常3
00〜600℃、圧力は常圧、常圧に近い加圧下、高圧
下いずれの圧力条件でもよく、また低圧下の気相反応、
高圧下の液相反応いずれでも良い。気相での反応に際
し、窒素、水蒸気、水素等を希釈ガスとして用いても、
あるいは何も用いなくてもよいが、活性持続性をより高
くするためには、水素を希釈ガスとして用いるのが好ま
しい。希釈度は大きい方が活性持続性は良好となるが、
テトラリンおよび/またはアルキルテトラリン類を十分
に添加すると、希釈ガス量が少なくても活性持続性は高
い。触媒および触媒量に応じてある水準以上の添加量が
あると、希釈ガスが全くなくなっても劣化は生じない。
すなわち、本発明の方法によって希釈ガスの節約が可能
となる。
【0018】また、本発明の製造方法において、WHS
V(1時間に単位重量の触媒上を通過する1−MNの重
量)は、0.1〜20h-1の範囲内が好ましい。WHS
Vが大きすぎると、十分に大きな転化率が得られず、一
方、WHSVが小さすぎると、充填触媒量および反応器
容積が大きくなり、不経済となる。本発明の方法による
と触媒活性の低下が抑制されるのでWHSVを大きくす
ることができ、従って単位時間当りの2−MNの生産量
を上昇させることが可能で、その結果2−MNのコスト
に占める触媒費が低減される。
【0019】また、Fe,Co,Ni,Pd,Pt等の
8族金属イオンなどをイオン交換等の方法で固体酸触媒
に担持させることにより、触媒の活性低下をより遅らせ
ることができる。
【0020】以上、詳述した方法で1−MNを含有する
原料油を異性化反応を行うことができる。得られた反応
生成物を蒸留等の手段により、2−MNを回収すること
ができる。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例および比較例を挙げて
具体的に説明する。
【0022】(実施例1) SiO2/Al2O3 (モル比)=18、水蒸気処理で脱アルミ
した格子定数=24.30Åであるカチオンサイトがプ
ロトンで交換されたY型ゼオライト0.5gをステンレ
ス製反応管につめ、450℃で水素を毎分20Nml、
原料を毎時0.75g供給して、常圧下で反応を行なっ
た。原料として、テトラリンを10重量%および窒素化
合物を窒素として0.07重量%含有する1−MNを用
いた。
【0023】1−MN転化率を経時的に測定し、その結
果を図1中にAとして示した。ここでいう転化率とは、
式[1−(1−MN)/x]×100(%)(ここで
(1−MN)はテトラリンを含めた全生成物中の1−M
Nのモル分率を、xはテトラリンを含めた全原料中の1
−MNのモル分率を示す)で表わされ、供給した1−M
Nのうち、どれだけが1−MN以外に変化したかを表わ
すものである。なお、2−MN選択率(転化1−MNの
うち2−MNとなったもののモル%)は、反応初期には
低かったものの、ほぼ90%またはそれ以上の値で推移
した。
【0024】(比較例1) 原料として1−MNのみを用いた以外、全て実施例1と
同一の方法で反応を行ない、1−MN転化率を経時的に
測定しその結果を図1中にBとして示した。2−MN選
択率はほぼ90%であった。
【0025】(実施例2) 触媒としてSiO2/Al2O3 (モル比)=4.9、格子定数
=24.63Åであるカチオンサイトがプロトンで交換
されたY型ゼオライトを用いた以外は、実施例1と同様
の方法で反応を行ない、1−MN転化率を経時的に測定
し、その結果を図2中にCとして示した。2−MN選択
率はほぼ90%または以上の値で推移した。
【0026】(比較例2) 原料として1−MNのみを用いた以外、全て実施例2と
同一の方法で反応を行ない、1−MN転化率を経時的に
測定し、その結果を図2中にDとして示した。2−MN
選択率は90%であった。
【0027】(実施例3) 触媒として日揮化学(株)製シリカアルミナN631H
Nを用いた以外は、実施例1と同様の方法で反応を行な
い、1−MN転化率を経時的に測定し、その結果を図3
中Eとして示した。2−MN選択率はほぼ95%または
それ以上の値で推移した。
【0028】(比較例3) 原料として1−MNのみを用いた以外、全て実施例3と
同一の方法で反応を行ない、1−MN転化率を経時的に
測定し、その結果を図3中Fとして示した。2−MN選
択率はほぼ95%であった。
【0029】(実施例4) 実施例1と同一の触媒および反応条件で原料としてモノ
メチルテトラリンを1重量%含む1−MNを用いて反応
を行ない水素流量を毎分3Nmlところ、1−MN転化
率60%、2−MN収率55%、選択率92%であり、
同条件で反応を400時間続けたところ各数値の変動は
1%未満であった。また、全生成物中のモノメチルテト
ラリン含有量は、0.2重量%であった。
【0030】(実施例5) 実施例1と同一の触媒および反応条件で水素を毎分10
0Nml、原料を毎時3.75g供給し、原料としてモ
ノメチルテトラリンを5重量%含む1−MNを用いたと
ころ、1−MN転化率66%、2−MN収率64%、選
択率97%であり、同条件で反応を100時間続けたと
ころ各数値の変動は1%未満であった。また、全生成物
中のモノメチルテトラリン含有量は、3重量%であっ
た。
【0031】(実施例6) 実施例1と同一の触媒を同様に反応管につめ430℃で
希釈ガスを用いずに原料を毎時0.75g供給して、常
圧下で反応を行なった。原料としてモノメチルテトラリ
ンを5%含有する1−MNを用いたところ、1−MN転
化率58%、2−MN収率51%、選択率88%であ
り、同条件で反応を150時間続けたところ、各数値の
変動は1%未満であった。また、全生成物中のモノメチ
ルテトラリン含有量は、2.5重量%であった。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば1−メチルナフタレン含
有油に含まれる1−メチルナフタレンを異性化する際に
用いる触媒の活性を長時間保持しつつ1−メチルナフタ
レンを2−メチルナフタレンに異性化して、2−メチル
ナフタレンを収率良く副生物の生成を抑え、経済的に2
−メチルナフタレンを収得することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1および比較例1の結果を示す図であ
る。
【図2】実施例2および比較例2の結果を示す図であ
る。
【図3】実施例3および比較例3の結果を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松 浦 明 徳 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平3−178936(JP,A) 特開 平1−199917(JP,A) 特開 昭55−21018(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1−メチルナフタレンを含有する原料油を
    テトラリンおよびアルキルテトラリンから選択される少
    なくとも一種の化合物の存在下に固体触媒と接触させて
    異性化反応を行い、得られた反応生成物から2−メチル
    ナフタレンを回収することからなる2−メチルナフタレ
    ンの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記固体触媒が固体酸触媒である請求項1
    に記載の2−メチルナフタレンの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記固体酸触媒がY型ゼオライトである請
    求項2に記載の2−メチルナフタレンの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記Y型ゼオライトが脱アルミニウムY型
    ゼオライトである請求項3に記載の2−メチルナフタレ
    ンの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記アルキルテトラリンがモノメチルテト
    ラリンである請求項1〜4のいずれかに記載の2−メチ
    ルナフタレンの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記原料油に含まれる不純物としての窒素
    含有化合物の含量が窒素原子換算で0.2重量%以下で
    ある請求項1〜5のいずれかに記載の2−メチルナフタ
    レンの製造方法。
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