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JPS606336B2 - 接触的側鎖アルキル化法 - Google Patents
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JPS606336B2 - 接触的側鎖アルキル化法 - Google Patents

接触的側鎖アルキル化法

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Publication number
JPS606336B2
JPS606336B2 JP51051071A JP5107176A JPS606336B2 JP S606336 B2 JPS606336 B2 JP S606336B2 JP 51051071 A JP51051071 A JP 51051071A JP 5107176 A JP5107176 A JP 5107176A JP S606336 B2 JPS606336 B2 JP S606336B2
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JP
Japan
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side chain
catalyst
mol
reaction
toluene
Prior art date
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Expired
Application number
JP51051071A
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English (en)
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JPS52133932A (en
Inventor
彰一郎 森
隆 横井
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • 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】 1 発明の背景 {11 技術分野 本発明は、アルキル芳香族炭化水素の側鎖アルキル基を
アルキル化する方法に関するものである。
より詳細にはアルキル芳香族炭化水素の側鎖アルキル基
を高性能を有する新規な触媒の存在下において、メタノ
ール、ホルムアルデヒド等の含酸素化合物によりアルキ
ル化し、次式で示されるように原料のアルキル芳香族炭
化水素より側鎖アルキル基の炭素数が一つ多いアルキル
芳香族炭化水素を得る方法に関するものである。例えば
トルェンからエチルベンゼン、エチルベンゼンからキユ
メン、キシレンからエチルトルエンなどの合成に利用す
ることが可能である。
従来、アルキル芳香族炭化水素を得る方法としてはベン
ゼンをオレフイン(エチレン、プロピレン、ドデセン)
によりフリーデルクラフツ触媒存在下で接触的核アルキ
ル化する方法がすでに工業化されている。例えば工業的
にエチルベンゼンを製造するためにはナフサの接触教質
油あるいはナフサ熱分解油中のトルェン、キシレン等の
アルキル芳香族炭化水素を脱アルキル化して得られたベ
ンゼンをエチレンにより塩化アルミニウム等の酸触媒存
在下において核ァルキル化する方法が採用されている。
しかしながらの方法は、塩化アルミニウム等を使用する
ため装魔の腐食、生成物の回収および廃触媒の処理等経
済的に不利な点が多く、さらに原料のベンゼンはトルェ
ンに比較し高価であるため工業的に一段と不利である。
これに対して接触的側鎖アルキル化法は、接触改質油、
ナフサ熱分解油中に多量に含まれるトルェンをそのまま
メタノ−ルをアルキル化剤としてアルキル化することに
よってエチルベンゼンを製造することが可能であり、従
釆の大中な工程短縮とともに従来法の装置腐食等の不利
を解消しうる点で興味あるプロセスである。(2ー 先
行技術 一般に、アルキル芳香族炭化水素をメタノールをアルキ
ル化剤としてアルキル化する手法について数多くの研究
例が知られているが、その大部分は固体酸を使用するも
のであって、この場合には核アルキル化のみが起こり(
例えばトルヱンからキシレンの合成など)、本発明の主
眼である側鎖アルキル化は全く起らない。
アルキル芳香族炭化水素の側鎖アルキル基メタノールに
よるアルキル化反応に関する文献として知られているも
のは、アルカリ及びアルカリ士類でイオン交換したゼオ
ラィト触媒を使用することを特徴としたソ連特許第18
8958号がある。ソ連特許明細書によれば、モレキュ
ラーシーブ13×(Na型)をK、Rb、Cs塩でイオ
ン交換した触媒を用いて425oo、MeOH/トルヱ
ン=0.33(mol/mol)でトルェンのアルキル
化反応を実施し、トルヱン転化率3.2〜4.1mol
%でトルェン基準の側鎖アルキル化選択率が42〜92
hol%であることが記載されている。
しかしながら、この結果からも明らかなようにトルヱン
単流転化率および側鎖アルキル化選択率がともに4・さ
し、こと、また炭素析出に帰図すると考えられる触媒活
性の隆時変化が大きいことなど問題点を有している。ま
た、副反応生成物は主として核アルキル化生成物である
ために目的生成物の分離が容易でないといった工業的な
問題も指摘される。(例えばトルェンのアルキル化では
エチルベンゼンと。om・p−キシレンの分離が必要と
なる。)以上の観点から、本反応プロセスを効率的に実
施するために、安定した活性を有するとともに高情性か
つ高選択性を有する新規触媒の開発が望まれている。ロ
発明の概要本発明は、上述の諸々の観点から新規に見
し・出した触媒系により従来より高収率でアルキル芳香
族炭化水素の接触的側鎖アルキル化を行なうものである
更に具体的には「アルキル芳香族炭化水素のアルキル側
鎖をメタノールをアルキル化剤としてアルキル化する際
にカリウム、ルビジウム、セシウム及びフランシウムか
らなる群から選ばれた1種以上の金属の酸化物を活性炭
に担持した触媒に接触させることを特徴とするものであ
る。m 発明の具体的説明‘1} 触媒 (組 成) 本発明の特徴は、カリウム、ルビジウム、セシウムおよ
びフランシウムの金属酸化物を活性炭に担持した触媒を
使用することにある。
例えばこれらのアルカリ金属酸化物を他の不活性担体例
えばシリカあるし、は珪藻士に担持したものは全くアル
キル化反応が起らず、またアルミナ、シリカ、アルミナ
あるいは活性白土のような酸性を有することが一般に知
られている担体に担持したものでは核アルキル化反応が
主反応であって「側鎖ァルキル化はほとんど進行しない
。本発明者らは、側鎖ァルキル化選択性の高に触媒の開
発を鋭意検討し、単独では全く活性を示さない活性炭と
先に述べたアルカリ金属酸化物の組合せた触媒系を使用
することにより、アルカリ交換ゼオラィト触媒よりも大
中に活性選択性が向上することを見し、出したものであ
る。カリウム、ルビジウム、セシウムおよびフランシウ
ム金属酸化物と活性炭の組合せによって何故側鎖アルキ
ル化活性が発現するかは現在の所不明であるが、これら
のアルカリ金属酸化物を活性炭に対して1〜5の雲量%
、好ましくは5〜25重量%を担持することで側鎖アル
キル化反応が効率的に進行する。活性炭は一般に広く使
用されているやしがら系活性炭、石炭系活性炭、石油ピ
ッチ系活性炭などを使用することができる。(調 製)
触媒調製は従来から知られているいずれの方法でも行い
うるが〜アルカリ金属の可溶性化合物の水溶液を蒸発乾
固によって担体上に導入する方法が簡便である。
例えば硝酸セシウムの水溶液に活性炭を導入し「80〜
100qoで蒸発乾固し〜 さらに100〜11000
で1〜1脚時間空気中で再乾燥する。焼成は不活性ガス
(N2、He、Arなど)あるいは還元性ガス(Z、C
H4、ェタン、COなど)中で400〜600午0、1
1〜1餌時間行なう。アルカリ金属塩としては炭酸塩、
重炭酸塩、硝酸塩、酸化物「水酸化物などのほかギ酸、
酢酸、シュウ酸などの有機酸塩を使用することもできる
。■ 接触的側鎖アルキル化 (アルキル芳香族炭化水素) 本発明に基づき使用される原料アルキル芳香族炭化水素
とは、モノアルキル単環芳香族炭化水素(例えばトルェ
ン、エチルベンゼンなど)またはポリアルキル単環芳香
族炭化水素(例えばキシレン各異性体など)である。
またアルキル化剤としてはメタノールの他にホルマリン
もしくはその低次縮合物(トリオキサソ、パラホルムア
ルデヒドなど)ご使用するとも可能である。(接触的側
鎖アルキル化反応) アルキル化反応は、あらかじめ予熱部で気化した原料の
アルキル芳香族炭化水素とメタノールを十分に混合した
後、触媒層に導入する方式で行なわれるのが一般的であ
る。
反応条件として制御されるべき因子は、反応温度、反応
圧力、原料供給速度およびメタノールとアルキル芳香族
炭化水素のモル比であり、一般的に実施される条件範囲
は、それぞれ350〜600oo、常圧〜50k9/仇
、0.1〜10.0cc′cc−cat−hrおよび0
.1〜3仇hol/mol好ましくは380〜5500
0、常圧〜35k9′流、0.2〜5cc/cc触媒・
時およびo。2〜2皿ol/molである。
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する
。実施例 1 硝酸セシウム3.90夕を溶解している水溶液50の【
中に石炭系活性炭(商品名ッルミコール)16.00夕
を加え、80〜100℃で黍発乾固した。
次に100〜11000で1既時間乾燥した。さらに乾
燥した触媒を石英製反応管に20私入れ、ガス流速20
そ/hrのN2気流中で450℃3時間焼成を行った。
このようにして調製した15重量%Cs20/活性炭触
媒の活性を反応温度430午0、常圧、LHSV 3
cc′cc−cat−hr、メタノール/トルェンモル
比10/lmol/molの反応条件で評価した。反応
開始後3G分から1時間30分までの1時間の生成物を
ガスクロマトグラフにより分析した結果、トルェン転化
率15.9モル%、エチルベンゼン選択率ほぼ100モ
ル%であった。
実施例 2 実施例と全く同様の触媒調製法により15重量%CS2
0/活性炭触媒の活性炭の種類を石油ピッチ系活性炭(
商品名クラレ‐LQ)に変えて調製した。
反応温度440oo、常圧、LHSV2.6 cc/c
c−cat−hr メタノール/トルェンモル比10/
lmol′molで活性を評価した。反応開始後30分
までの生成物を分析した結果、トルェン転化率23.2
モル%、エチルベンゼン選択率95.9モル%であった
。エチルベンゼン以外の反応生成物として若干のスチレ
ン、オルト、メター、パラーキシレンおよびキュメンが
検出された。実施例 3実施例1と同機の触媒調製法に
より15重量%RQO/活性炭触媒(石炭系活性炭商品
名アジェンを使用)を製造した。
実施例2と同一の反応条件下でトルェンのメタノールに
よるアルキル化反応を行った結果、トルェン転化率が6
.5モル%でエチルベンゼン及びスチレンの選択率はそ
れぞれ93.8及び4.6モル%であった。実施例 4 実施例1と同様の触媒調製法により15重量%K20/
活性炭触媒(石炭系活性商品名アジェンを使用)を製造
した。
実施例1と同一の反応条件下でトルェンのメタノールに
よるアルキル化反応を行った結果、トルェン転化率が1
.9モル%で、エチルベンゼンの選択率はほぼ100モ
ル%であった。実施例 5 実施例1と同じ触媒を用いてメタノールとエチルベンゼ
ンを原料とし430q0、常圧、LHSV 3cc/c
c−cat−hr、メタノール/エチルベンゼンモル比
1伽ol/molの反応条件で側鎖ァルキル化反応を行
った。
反応開始後30分から1時間30分までの1時間の生成
物を分析した結果、エチルベンゼン転化率4.4モル%
、クメン選択率53.4モル%、n−プロピルベンゼン
選択率11.8モル%、その他オルト、メター、パラー
ヱチルトルェンが若干生成していた。実施例 6 実施例1と同じ触媒を用いてメタノールとパラ・キシレ
ンを原料とし430℃、常圧、LHSV 3cc′cc
−cat−hr、メタノール/パラーキシレンモル比皿
hol/molの反応条件で側鎖アルキル化反応を行っ
た。
反応開始後30分から1時間3び分までの1時間生成物
を分析した結果、パラーキシレン転化率12.5モル%
、パラーェチルトルェン選択率91.6モル%、その他
ジェチルベンゼンなど若干生成していた。比較例 1 坦体をシリカとした以外は実施例1と全く同機の調製法
により15重量%CS20/Si02触媒及び15重量
%Rb2q触媒を製造した。
実施例2と同一の反応条件でトルェンのメタノールによ
るアルキル化反応を実施したが、いずれの触媒を使用し
た場合にもトルェン転化率は0.1モル%以下でエチル
ベンゼンはほとんど生成しなかった。比較例 2 モレキュラーシーブ13×(Na型)を通常の方法によ
りCsCI水溶液でイオン交換してNaの70%をCs
に交換した触媒を製造した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルキル芳香族炭化水素のアルキル側鎖をメタノー
    ルをアルキル化剤としてアルキル化する際に、カリウム
    、ルビジウム、セシウム及びフランシウムからなる群か
    ら選んだ少なくとも1種以上の酸化物を活性炭に担持し
    た触媒に接触させることを特徴とする、アルキル芳香族
    炭化水素の接触的側鎖アルキル化法。
JP51051071A 1976-05-04 1976-05-04 接触的側鎖アルキル化法 Expired JPS606336B2 (ja)

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