JPH064546B2 - Method for producing mono- and / or dialkylnaphthalene - Google Patents
Method for producing mono- and / or dialkylnaphthaleneInfo
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- JPH064546B2 JPH064546B2 JP61160184A JP16018486A JPH064546B2 JP H064546 B2 JPH064546 B2 JP H064546B2 JP 61160184 A JP61160184 A JP 61160184A JP 16018486 A JP16018486 A JP 16018486A JP H064546 B2 JPH064546 B2 JP H064546B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はナフタレン及び/又はアルキルナフタレンのア
ルキル化方法に関するものである。更に詳しくは特定の
フオージヤサイト型ゼオライトを使用してナフタレン及
び/又はアルキルナフタレン、特にβ−メチルナフタレ
ンをアルキル化剤によりアルキル化して、モノ及び/又
はジアルキル化ナフタレンを製造する方法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for alkylating naphthalene and / or alkylnaphthalene. More specifically, it relates to a method for producing a mono- and / or di-alkylated naphthalene by alkylating naphthalene and / or alkylnaphthalene, particularly β-methylnaphthalene, with an alkylating agent using a specific phosphasite type zeolite. .
AlCl3のようなルイス酸を触媒として芳香族化合物をア
ルキル化する方法はフリーデル・クラフト反応とて知ら
れている。特に、ナフタレンをプロピレンでアルキル化
してイソプロピルナフタレンを得る方法は従来よりよく
知られている。しかしながら、このアルキル化方法で
は、反応終了後反応生成物と触媒との分離を行なう必要
があり、また触媒に装置を腐食する性質があり経済的に
不利であった。A method of alkylating an aromatic compound using a Lewis acid such as AlCl 3 as a catalyst is known as Friedel-Crafts reaction. In particular, a method for obtaining isopropylnaphthalene by alkylating naphthalene with propylene is well known in the art. However, this alkylation method is economically disadvantageous because it is necessary to separate the reaction product and the catalyst after completion of the reaction, and the catalyst has a property of corroding the apparatus.
一方、ゼオライトのような固体酸触媒を使用してナフタ
レン類をメチル化する方法は従来より余り知られていな
い。On the other hand, a method of methylating naphthalene compounds using a solid acid catalyst such as zeolite has not been known so far.
本発明者らは、種々のゼオライトを使用してナフタレン
類のメチル化反応を実施したところ、以下のことが判つ
た。すなわち、ZSM−5ゼオライトを用いてβメチル
ナフタレンのアルキル化反応を行つた場合、βメチルナ
フタレンの転化率は著しく低かつた。ZSM−5はベン
ゼン系化合物のアルキル化反応にはよく用いられ、良好
な結果が得られる。しかし、ベンゼン系化合物より分子
径の大きいナフタレン系化合物のアルキル化反応におい
てZSM−5の細孔径は狭すぎ、それ故に原料であるナ
フタレン系化合物の細孔内への拡散が阻害されているた
めと考えられる。The present inventors have conducted the methylation reaction of naphthalene compounds using various zeolites, and found the following. That is, when the alkylation reaction of β-methylnaphthalene was carried out using ZSM-5 zeolite, the conversion rate of β-methylnaphthalene was remarkably low. ZSM-5 is often used in the alkylation reaction of benzene compounds, and good results are obtained. However, in the alkylation reaction of a naphthalene compound having a larger molecular diameter than that of a benzene compound, the pore size of ZSM-5 is too small, and therefore the diffusion of the naphthalene compound as a raw material into the pores is hindered. Conceivable.
またモルデナイトを触媒として用いた場いた場合、βメ
チルナフタレンの初期転化率はかなり高いものの、活性
劣化が著しく大きいという欠点を有していた。Further, when mordenite was used as a catalyst, the initial conversion of β-methylnaphthalene was quite high, but it had a drawback that the activity was significantly deteriorated.
一方、フオージヤサイト型ゼオライトであるY型ゼオラ
イトを触媒として飽和脂環式炭化水素化合物の存在下で
β−メチルナフタレンのメチ化反応を実施すると、その
転化率は高くまた活性劣化も著しく改善される。しか
し、前述のモルデナイトでは飽和脂環式炭化水素化合物
の存在下で行つても前記メチル化反応の活性劣化を改善
できなかった。それ故に、Y型ゼオライトの有効性が認
議される。On the other hand, when the methylation reaction of β-methylnaphthalene is carried out in the presence of a saturated alicyclic hydrocarbon compound using Y-type zeolite, which is a faujasite-type zeolite, as a catalyst, the conversion rate is high and the activity deterioration is remarkably improved. It However, with the above-mentioned mordenite, the deterioration of the activity of the methylation reaction could not be improved even when the mordenite was used in the presence of a saturated alicyclic hydrocarbon compound. Therefore, the effectiveness of Y-type zeolite is accepted.
しかしながら、通常のY型ゼオライト、すなわちNaカチ
オンを単に水素イオンに交換したY型ゼオライトでは転
化率は本発明者らを満足させるほどには高くなかった。
また活性劣化も改善はされるが、未だ十分なものではな
かった。However, the conversion rate was not high enough to satisfy the inventors of the present invention with conventional Y-type zeolite, that is, Y-type zeolite in which Na cations are simply exchanged for hydrogen ions.
In addition, although the activity deterioration was improved, it was not yet sufficient.
さらに重要なことは、β−メチルナフタレンをメチル化
して得られるジメチルナフタレン(以下DMNとする)
の異性体混合物は、1,2−ジメチルナフタレンの含有量
が高く、さらに1,2−ジメチルナフタレンは経時的に増
加してくることである。More importantly, dimethylnaphthalene obtained by methylating β-methylnaphthalene (hereinafter referred to as DMN)
The isomer mixture of 1 has a high content of 1,2-dimethylnaphthalene, and the content of 1,2-dimethylnaphthalene increases with time.
ジメチルナフタレンのなかで有用な異性体は2,6-又は2,
7-ジメチルナフタレンである。特に2,6-ジメチルナフタ
レンを酸化すると2,6-ナフタレンジカルボン酸が得ら
れ、このカルボン酸から得られるポリエステルは合成繊
維、フイルム等の広汎な用途を有している。ジメチルナ
フタレンには10個の異性体があり、分子内転位により
次のような系列での異性化は比較的に容易に生じること
が知られている。The useful isomers of dimethylnaphthalene are 2,6- or 2,
It is 7-dimethylnaphthalene. In particular, when 2,6-dimethylnaphthalene is oxidized, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is obtained, and the polyester obtained from this carboxylic acid has a wide range of uses such as synthetic fibers and films. Dimethylnaphthalene has 10 isomers, and it is known that isomerization in the following series occurs relatively easily due to intramolecular rearrangement.
(4) 1,2-DMN (注) DMN;ジメチルナフタレン 上記のように、1,2−ジメチルナフタレンは他の異性体
へ転換し難しく、それ故にβメチルナフタレンのメチル
化反応に於いては、1,2−ジメチルナフタレンの生成を
抑えることが重要である。 (4) 1,2-DMN (Note) DMN; dimethylnaphthalene As described above, it is difficult to convert 1,2-dimethylnaphthalene into other isomers. Therefore, in the methylation reaction of β-methylnaphthalene, It is important to suppress the production of 1,2-dimethylnaphthalene.
固体酸触媒を使用してナフタレン及び/又はアルキルナ
フタレンをアルキル化してモノ及び/又はジアルキルナ
フタレンを製造する方法、特にジメチルナフタレンの製
造方法において、高転化率で、触媒の活性寿命が長く、
且つ1,2-ジメチルナフタレンを低減させた製造方法は未
だ確立されていない。そこで本発明は、優れた活性を有
し、しかも高い活性を長時間持続させるとともに1,2-ジ
メチルナフタレンの生成を抑制したモノ及び/又はジア
ルキルナフタレン、特にジメチルナフタレンの製造方法
を提供することを目的とするものである。A method for alkylating naphthalene and / or alkylnaphthalene using a solid acid catalyst to produce a mono- and / or dialkylnaphthalene, particularly a method for producing dimethylnaphthalene, which has a high conversion rate and a long active life of the catalyst,
Moreover, a production method in which 1,2-dimethylnaphthalene is reduced has not been established yet. Therefore, the present invention provides a method for producing mono- and / or dialkylnaphthalene, particularly dimethylnaphthalene, which has excellent activity, and further suppresses the production of 1,2-dimethylnaphthalene while maintaining high activity for a long time. It is intended.
本発明者らは、ナフタレン及び/又はアルキルナフタレ
ンのアルキル化方法について鋭意研究を続けた。その結
果、脱アルミナ処理されたフオージヤサイト型ゼオライ
ト特にY型ゼオライトを触媒として使用すれば、著しく
高い転化率が得られること、また該アルキル化反応を飽
和脂環式炭化水素化合物の存在下で行なうことで、活性
劣化なく高い転化率を持続できることを発見した。The present inventors continued their earnest research on a method for alkylating naphthalene and / or alkylnaphthalene. As a result, it is possible to obtain a remarkably high conversion rate by using, as a catalyst, a dealuminaized phosphasite type zeolite, particularly a Y type zeolite, and to carry out the alkylation reaction in the presence of a saturated alicyclic hydrocarbon compound. It was discovered that by doing so, a high conversion rate can be maintained without activity deterioration.
さらには驚くべきことに得られるモノ及び/又はジアル
キルナフタレン混合物の1,2-ジメチルナフタレン含量は
低く抑制でき、また経時的な増加も抑えられることをも
発見し本発明を完成するに至つた。Furthermore, they have surprisingly found that the content of 1,2-dimethylnaphthalene in a mono- and / or dialkylnaphthalene mixture can be suppressed to a low level, and the increase over time can also be suppressed, thereby completing the present invention.
すなわち本発明は、脱アルミナ処理されたフオージヤサ
イト型ゼオライト及び飽和脂環式炭化水素化合物の存在
下、ナフタレン及び/又はアルキルナフタレンとアルキ
ル化剤とを反応させることを特徴とするモノ及び/又は
ジアルキルナフタレンの製造方法に関するものである。That is, the present invention is characterized in that in the presence of a dealuminaized faujasite-type zeolite and a saturated alicyclic hydrocarbon compound, naphthalene and / or alkylnaphthalene and an alkylating agent are reacted with each other, and / or The present invention relates to a method for producing dialkylnaphthalene.
以下本発明方法について更に詳細に説明する。Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail.
本発明で使用されるフオージヤサイト型ゼオライトはY
型又はX型ゼオライトであることが好しく、特にY型ゼ
オライトが好適である。Y型ゼオライトとしては、天然
ゼオライト及び合成ゼオライトのいずれもが使用でき
る。ゼオライトのカチオンサイトは通常Naなどのアルカ
リ金属で占められており、反応に供する場合はアルカリ
金属を水素イオンに交換して使用される。Y型ゼオライ
トにおいても同様にイオンに交換がなされるが、この際
に水蒸気存在下での熱処理または希鉱酸処理等によりNa
2O含有量が1重量%以下となり、耐水熱安定性が著しく
改善されることは従来よりよく知られている。本発明に
示す脱アルミナ処理されたゼオライトの調製に際して
は、このような結晶構造の安定化されたY型ゼオライト
の使用が好ましい。これは通常のNa型又はそのかなりの
部分を水素イオン交換したH型では脱アルミナ過程又は
その後の焼成過程でY型ゼオライトの結晶性が壊れ易い
ためである。それ故にY型ゼオライトはその結晶構造の
安定性が高められた後に、脱アルミナ処理されることが
好ましい。The phaujasite-type zeolite used in the present invention is Y
Type or X type zeolite is preferable, and Y type zeolite is particularly preferable. As the Y-type zeolite, both natural zeolite and synthetic zeolite can be used. The cation site of zeolite is usually occupied by an alkali metal such as Na. When used in the reaction, the alkali metal is exchanged for hydrogen ion before use. Similarly, in Y-type zeolite, ions are also exchanged, but at this time, Na is treated by heat treatment in the presence of steam or treatment with dilute mineral acid.
It is well known in the art that the 2 O content is 1% by weight or less and the hydrothermal stability is remarkably improved. In the preparation of the dealuminized zeolite shown in the present invention, it is preferable to use such Y-type zeolite having a stabilized crystal structure. This is because the crystallinity of the Y-type zeolite is easily broken during the dealuminizing process or the subsequent calcination process in the conventional Na-type or H-type in which a considerable part thereof is subjected to hydrogen ion exchange. Therefore, it is preferable that the Y-type zeolite is subjected to dealumination treatment after the stability of its crystal structure is enhanced.
結晶構造の安定性が高められたY型ゼオライトは公知の
技術(特開昭54-122700号公報、特開昭56-22624号公報
等)によつて得られる。以下にその一例を示す。The Y-type zeolite having improved crystal structure stability can be obtained by a known technique (Japanese Patent Laid-Open No. 54-122700, Japanese Patent Laid-Open No. 56-22624, etc.). An example is shown below.
Naを含有する原料Y型ゼオライトは、まずNaの50〜7
0%がアンモニウムで交換される様にアンモニウム塩水
溶液で処理される。イオン交換に使用できるアンモニウ
ム塩は、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩等が
使用でき、特に塩化物、硫酸塩が好ましい。1回のイオ
ン交換処理でアルカリ金属のアンモニウムへのイオン交
換率が50〜75%に達しない場合には、上記と同一内
容の処理を複数回繰り返すことが必要である。The starting Y-type zeolite containing Na is 50 to 7 of Na.
Treat with aqueous ammonium salt solution such that 0% is replaced by ammonium. As the ammonium salt that can be used for ion exchange, chloride, nitrate, sulfate, carbonate, acetate and the like can be used, and chloride and sulfate are particularly preferable. When the ion exchange rate of the alkali metal to ammonium does not reach 50 to 75% in one ion exchange treatment, it is necessary to repeat the same treatment as above a plurality of times.
上記のイオン交換処理によつてNaの50〜75%がアン
モニウム型になつたY型ゼオライトはついで水蒸気の存
在下で高温(例えば400〜900℃)で10分〜5時
間熱処理される。水素気の存在下で熱処理されたフオー
ジヤサイト型ゼオライトは再度アンモニウム塩水溶液で
処理され続いて水蒸気の存在下で高温(例えば400〜
900℃)で10分〜5時間熱処理すると、結晶構造の
安定性が改善されたH型ゼオライトが得られる。またア
ンモニウム塩水溶液で処理しさらに熱処理した後、希薄
な鉱酸類で数回にわたり処理することによっても、結晶
性構造の安定性は付与できる。この場合結晶構造の破壊
を防止するために鉱酸類の濃度はpH値で1.0〜5.0
の範囲に調節する必要がある。The Y-type zeolite in which 50 to 75% of Na has become ammonium type by the above ion exchange treatment is then heat-treated in the presence of water vapor at a high temperature (for example, 400 to 900 ° C.) for 10 minutes to 5 hours. The faujasite-type zeolite heat-treated in the presence of hydrogen gas is again treated with an aqueous ammonium salt solution, and subsequently in the presence of steam at a high temperature (for example, 400 to
When heat-treated at 900 ° C. for 10 minutes to 5 hours, an H-type zeolite having improved crystal structure stability can be obtained. The stability of the crystalline structure can also be imparted by treating with an aqueous solution of ammonium salt, further heat treating, and then treating with dilute mineral acids several times. In this case, in order to prevent the destruction of the crystal structure, the concentration of mineral acids is 1.0 to 5.0 at pH value.
It is necessary to adjust the range.
結晶構造の安定性が改善されたY型ゼオライトは、次い
で無機酸または有機酸で処理され、脱アルミナ処理され
る。酸処理後のアルミナに対するシリカのモル比の増加
率は、酸処理時の水素イオン濃度、処理温度、処理時間
により変化する。このうち水素イオン濃度の影響が最も
大きく、酸処理時の水素イオン濃度をpH値で0.1〜
4.0の範囲に調節することが好ましい。処理条件は、
一般に酸処理時のpH値が0.1〜4.0の場合、処理温
度は10〜95℃で、処理時間は30分〜30時間が適
当である。処理方式は、バツチ式が好ましく、又酸は水
溶液としてゼオライトと接触させる方法が良好である。
バツチ式を用いる場合、固液比は1〜30が好ましい。The Y-type zeolite having an improved crystal structure stability is then treated with an inorganic acid or an organic acid, and subjected to a dealumination treatment. The rate of increase in the molar ratio of silica to alumina after the acid treatment changes depending on the hydrogen ion concentration during the acid treatment, the treatment temperature, and the treatment time. Of these, the effect of hydrogen ion concentration is the greatest, and the pH value of the hydrogen ion concentration during acid treatment is 0.1
It is preferable to adjust to the range of 4.0. The processing conditions are
Generally, when the pH value during the acid treatment is 0.1 to 4.0, the treatment temperature is 10 to 95 ° C., and the treatment time is 30 minutes to 30 hours. A batch method is preferable as a treatment method, and a method of bringing the acid into contact with zeolite as an aqueous solution is preferable.
When the batch method is used, the solid-liquid ratio is preferably 1-30.
酸処理に使用できる酸は無機酸、有機酸のいずれでも良
い。無機酸としては例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等
が使用でき、有機酸としては、カルボン酸、スルホン酸
等が使用できる。特に有機酸の場合は、pH調製の容易さ
から、脂肪族カルボン酸が良好で、例えば、酢酸、シュ
ウ酸、コハク酸、マレイン酸等が好ましい。The acid that can be used for the acid treatment may be either an inorganic acid or an organic acid. As the inorganic acid, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid or the like can be used, and as the organic acid, carboxylic acid, sulfonic acid or the like can be used. Particularly in the case of an organic acid, an aliphatic carboxylic acid is preferable because of easy pH adjustment. For example, acetic acid, oxalic acid, succinic acid, maleic acid and the like are preferable.
1回の処理でフオージヤサイト型ゼオライトのアルミナ
に対するシリカのモル比が目標値に達しない場合には、
上記と同一内容の処理を複数回繰り返すこともできる。When the molar ratio of silica to alumina of the phosjasite type zeolite does not reach the target value in one treatment,
It is also possible to repeat the same processing as described above a plurality of times.
酸処理を終えたフオージヤサイト型ゼオライトは、イオ
ン交換水で充分に洗浄された後、空気の存在下高温(例
えば、400〜600℃)で2〜6時間熱処理されるこ
とにより脱アルミナ処理されたフオージヤサイト型ゼオ
ライトとすることができる。The acid-treated phosphasite-type zeolite is thoroughly washed with ion-exchanged water, and then heat-treated in the presence of air at a high temperature (for example, 400 to 600 ° C.) for 2 to 6 hours to be subjected to a dealumination treatment. It can be a phosphasite type zeolite.
本発明で使用される脱アルミナ処理されたフオージヤサ
イト型ゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比
は、好ましくは6.5〜150の範囲である。アルミナ
に対するシリカのモル比を6.5以上とすることによっ
て、本発明に示す1,2-ジメチルキルナフタレンの生成を
抑制する効果が特に高くなり、一方150以下とするこ
とによって、ゼオライト中に十分な酸量が存在し、原料
であるナフタレン及び/又はアルキルナフタレンの転化
率を高める傾向が有るからである。The molar ratio of silica to alumina in the dealuminaized faujasite-type zeolite used in the present invention is preferably in the range of 6.5 to 150. By setting the molar ratio of silica to alumina to 6.5 or more, the effect of suppressing the production of 1,2-dimethylkirnnaphthalene shown in the present invention becomes particularly high, while setting it to 150 or less is sufficient in the zeolite. This is because there is a large amount of acid and there is a tendency to increase the conversion rate of the raw material naphthalene and / or alkylnaphthalene.
本発明に使用されるゼオライトは、それ自体パウダー状
で使用することもできる。また圧縮成形することでペレ
ツト状、タブレツト状などの成形物として使用すること
ができる。成形物として使用する場合、結合剤としてア
ルミナゾル、シリカゾルなどを添加して成形物とするこ
ともできる。The zeolite used in the present invention can also be used in powder form itself. Also, by compression molding, it can be used as a pellet-shaped or tablet-shaped molded article. When used as a molded product, alumina sol, silica sol or the like may be added as a binder to form a molded product.
ナフタレン及び/又はアルキルナフタレンのアルキル化
反応に際しては、反応系に飽和脂環式炭化水素化合物を
供給しその存在下で行なう。このことにより、触媒の活
性劣化が著しく改善できる。飽和脂環式炭化水素化合物
としては、単環式化合物、環炭素を共有していない多環
式化合物、環炭素を共有する多環式化合物、縮合脂環式
化合物、有橋脂環式化合物が挙げられる。。具体的に
は、単環式化合物としてはシクロヘキサン、シクロヘプ
タン、シクロオクタン、シクロデカンなどが挙げられ
る。環炭素を共有しない多環式化合物としてはビシクロ
プロピル、ビシクロペンチル、ビシクロヘキシル、シク
ロペンチルシクロヘキサンなどが挙げられる。環炭素を
共有する多環式化合物としてはいわゆるスピラン系化合
物があり、例えばスピロ〔2,2〕ペンタン、スピロ〔2,
3〕ヘキサン、スピロ〔2,4〕ペプタン、スピロ〔3,
3〕ペプタン、スピロ〔3,4〕オクタンなどが挙げられ
る。縮合脂環式化合物としては、ビシクロ〔4,2,0〕オ
クタンヒドロインダン、デカリン、ペルヒドロフエナン
トレン、ペルヒドロアントラセンなどが挙げられる。有
橋脂環式化合物としては、ノルピナン、ノルボルナン、
ビシクロ〔2,2,1〕オクタンなどが挙げられる。このな
かで特に好適な化合物としては、縮合脂環式化合物及び
多環式化合物が挙げられ、具体的にはデカリン、ビシク
ロヘキシルが挙げられる。デカリンには、cis-デカリ
ン、trans-デカリンがあり、どちらを使用しても本発明
の効果が発現される。それ故に両者の混合物が安価に入
手できることから、混合物を用いることが好ましい。The alkylation reaction of naphthalene and / or alkylnaphthalene is carried out in the presence of a saturated alicyclic hydrocarbon compound supplied to the reaction system. By this, the activity deterioration of the catalyst can be remarkably improved. As the saturated alicyclic hydrocarbon compound, a monocyclic compound, a polycyclic compound not sharing a ring carbon, a polycyclic compound sharing a ring carbon, a condensed alicyclic compound, a bridged alicyclic compound Can be mentioned. . Specific examples of the monocyclic compound include cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane and cyclodecane. Examples of the polycyclic compound not sharing a ring carbon include bicyclopropyl, bicyclopentyl, bicyclohexyl, cyclopentylcyclohexane and the like. As a polycyclic compound sharing a ring carbon, there is a so-called spirane compound, for example, spiro [2,2] pentane, spiro [2,
3] hexane, spiro [2,4] peptane, spiro [3,
3] Peptane, spiro [3,4] octane and the like. Examples of the condensed alicyclic compound include bicyclo [4,2,0] octanehydroindane, decalin, perhydrophenanthrene, perhydroanthracene and the like. As the bridged alicyclic compound, norpinane, norbornane,
Examples include bicyclo [2,2,1] octane. Among these, particularly preferable compounds include condensed alicyclic compounds and polycyclic compounds, and specifically, decalin and bicyclohexyl can be mentioned. Decalin includes cis-decalin and trans-decalin, and the effects of the present invention are exhibited regardless of which is used. Therefore, it is preferable to use the mixture because the mixture of both can be obtained at low cost.
飽和脂環式炭化水素化合物の供給量は、ナフタレン及び
/又はアルキルナフタレンに対して0.1〜20重量比
の範囲とすることが好ましい。特に、0.2〜10重量
比の範囲が好適である。該範囲にすることで活性劣化を
十分に防止でき、かつ高い生産性を保持することができ
るからである。The supply amount of the saturated alicyclic hydrocarbon compound is preferably in the range of 0.1 to 20 weight ratio with respect to naphthalene and / or alkylnaphthalene. In particular, the range of 0.2 to 10 weight ratio is suitable. This is because when the content is in this range, activity deterioration can be sufficiently prevented and high productivity can be maintained.
本発明によるナフタレン及び/又はアルキルナフタレン
のアルキル化反応は、気相又は液相のいずれでも行なう
ことができる。アルキル化反応は、迎圧〜加圧下で行わ
れるが一般には常圧〜100kg/cm2G、とりわけ常圧
〜20kg/cm2Gが好適である。反応温度は150〜5
00G、好ましくは200〜400℃とすることが適当
である。The alkylation reaction of naphthalene and / or alkylnaphthalene according to the present invention can be carried out in either a gas phase or a liquid phase. The alkylation reaction is carried out under atmospheric pressure to increased pressure, but generally atmospheric pressure to 100 kg / cm 2 G, particularly atmospheric pressure to 20 kg / cm 2 G is suitable. Reaction temperature is 150-5
It is suitable that the temperature is 00 G, preferably 200 to 400 ° C.
反応を気相で実施する場合、活性寿命をより長く持続さ
せるために水素気流下で行なうことが好ましい。水素供
給量はナフタレン及び/又はアルキルナフタレンに対し
て0.1〜10モル比の範囲で行なうことが好ましい。
また窒素、炭酸ガス、メタン等のガスを導入してもよ
い。反応は通常固定床反応装置を用いて行なわれるが、
流動床や移動床等を用いて行なうこともできる。この際
に、重量時間空間速度(WHSV)は0.2〜50Hr-1
の範囲で行なうことができる。より好ましくは、WHS
Vは1〜20Hr-1の範囲とする。WHSVを1以上とす
ることで、高い生産性を保持することができ、またWH
SVを50Hr-1以下とすることで、触媒との接触時間を
十分に長く取ることができ高い転化率を得られるからで
ある。尚、本発明に示すWHSVとは、触媒(g)当り
の単位時間(Hr)におけるナフタレン及び/又はアルキ
ルナフタレンの供給量(g)を表すものとする。When the reaction is carried out in the gas phase, it is preferably carried out under a hydrogen stream in order to prolong the active life. It is preferable to supply hydrogen in the range of 0.1 to 10 molar ratio with respect to naphthalene and / or alkylnaphthalene.
Moreover, you may introduce gas, such as nitrogen, carbon dioxide, and methane. The reaction is usually carried out using a fixed bed reactor,
It is also possible to use a fluidized bed or a moving bed. At this time, the weight hourly space velocity (WHSV) is 0.2 to 50 Hr -1.
Can be performed in the range of. More preferably WHS
V is in the range of 1 to 20 Hr -1 . By setting WHSV to 1 or more, high productivity can be maintained, and WH
This is because by setting the SV to 50 Hr -1 or less, the contact time with the catalyst can be made sufficiently long and a high conversion rate can be obtained. The WHSV in the present invention means the supply amount (g) of naphthalene and / or alkylnaphthalene per unit time (Hr) per catalyst (g).
アルキル化反応に使用されるアルキル化剤としては、一
般式CnH2n+1OH(n=1〜4)で示されるアルコール類及
び一般式(CnH2n+1)2O(n=1〜4)で示されるエーテル
類が挙げられ、例えばメタノール、エタノール、iso-プ
ロパノール、ジメチルエーテルが好ましく、これらは単
独でもまた混合物としても使用できる。アルキル化剤の
供給量は好ましくはナフタレン及び/又はアルキルナフ
タレンに対して0.2〜2.0モル比の範囲が好適であ
る。Examples of the alkylating agent used in the alkylation reaction include alcohols represented by the general formula C n H 2n + 1 OH (n = 1 to 4) and general formula (C n H 2n + 1 ) 2 O (n = The ethers represented by 1 to 4) are mentioned, for example, methanol, ethanol, iso-propanol and dimethyl ether are preferable, and these can be used alone or as a mixture. The amount of the alkylating agent supplied is preferably in the range of 0.2 to 2.0 molar ratio with respect to naphthalene and / or alkylnaphthalene.
本発明においてアルキルナフタレンは、アルキル化がメ
チル化である場合にはメチルナフタレンであることが好
ましい。In the present invention, the alkylnaphthalene is preferably methylnaphthalene when the alkylation is methylation.
本発明によれば、ナフタレン及び/又はアルキルナフタ
レンのアルキル化反応において、結晶性アルミノシリケ
ートとして脱アルミナ処理されたフオージヤサイト型ゼ
オライト、特にY型ゼオライトを触媒として使用するこ
とにより原料の高転化率が達成できる。さらに飽和脂環
式炭化水素化合物の存在下で該アルキル化反応を行うこ
とによって、活性寿命も著しく改善される。According to the present invention, in the alkylation reaction of naphthalene and / or alkylnaphthalene, a high conversion rate of a raw material is obtained by using a dealumina-treated phosphite-type zeolite as a crystalline aluminosilicate, particularly a Y-type zeolite as a catalyst. Can be achieved. Further, by carrying out the alkylation reaction in the presence of a saturated alicyclic hydrocarbon compound, the active life is also remarkably improved.
後述する比較例で示すように、ZSM−5では、反応温
度を450℃と高くしても極めて低い転化率しか得られ
ない。モルデナイトでは、初期転化率はかなり高いもの
の活性劣化が著しく大きい。又通常のY型ゼオライトす
なわちNaカチオンを単に水素カチオンに交換したY型
ゼオライトでは、転化率は本発明者を満足させるほどに
は高くなく、又活性劣化も大きく改善できるが未だ少な
からず活性劣化が認められ十分なものではない。As shown in the comparative example described later, in ZSM-5, an extremely low conversion rate is obtained even when the reaction temperature is increased to 450 ° C. With mordenite, although the initial conversion rate is considerably high, the activity deterioration is extremely large. In addition, in the case of a normal Y-type zeolite, that is, a Y-type zeolite in which Na cations are simply exchanged for hydrogen cations, the conversion rate is not so high as to satisfy the present inventors, and the activity deterioration can be greatly improved, but the activity deterioration is still considerable. Recognized and not sufficient.
これに対して、本発明の実施例では、従来技術よりもは
るかに高い転化率が得られる。また活性劣化は認められ
ず高活性を持続する。さらに重要なことは特にナフタレ
ン及び/又メチルナフタレンのメチル化によつて得られ
るジメチルナフタレンの異性体混合物中、1,2-ジメチル
ナフタレンの生成がかなり抑えられる。さらには1,2-ジ
メチルナフタレンの経時的増加も抑制できる。In contrast, the inventive examples provide much higher conversions than the prior art. Moreover, no activity deterioration was observed and high activity was maintained. More importantly, the formation of 1,2-dimethylnaphthalene is considerably suppressed, especially in the isomer mixture of dimethylnaphthalene obtained by the methylation of naphthalene and / or methylnaphthalene. Furthermore, the increase of 1,2-dimethylnaphthalene over time can be suppressed.
以下、本発明の実施例を示すが本発明はこれに限定され
るものではない。Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.
実施例1 Na2Oを11.8重量%含有したY型ゼオライト(東洋曹
達製TSZ-305)を100gとり、1規定の塩化アンモニ
ウム水溶液1に懸濁させた。これを95℃で6時間撹
拌した後、濾過し充分にイオン交換水で洗浄した。尚水
溶液中に溶出したナトリウム量を原子吸光分析で測定し
た結果、ナトリウムカチオンの70%がアンモニウムに
交換されていた。このY型ゼオライトは、110℃で1
昼夜乾燥した。そしてこのY型ゼオライトは、石英管に
入れ水蒸気を流通させて700℃にて1時間熱処理し
た。Example 1 100 g of Y-type zeolite (TSZ-305 manufactured by Toyo Soda Co., Ltd.) containing 11.8% by weight of Na 2 O was suspended in 1N aqueous ammonium chloride solution 1. This was stirred at 95 ° C. for 6 hours, filtered, and thoroughly washed with ion-exchanged water. As a result of measuring the amount of sodium eluted in the aqueous solution by atomic absorption spectrometry, 70% of sodium cations were exchanged for ammonium. This Y-zeolite is 1 at 110 ° C
It was dry day and night. Then, this Y-type zeolite was placed in a quartz tube and allowed to pass steam to be heat-treated at 700 ° C. for 1 hour.
次に熱処理されたY型ゼオライト100gを1規定の塩
化アンモニウム水溶液1に懸濁させ、95℃で6時間
撹拌した。そしてY型ゼオライトを濾過分離し、イオン
交換水で充分水洗した。このY型ゼオライトは110℃
で一昼夜乾燥し、石英管に入れ水蒸気を流通させて70
0℃にて1時間熱処理した。このものはNa2Oを0.3重
量%含有していた(HYゼオライト)。Next, 100 g of the heat-treated Y-type zeolite was suspended in 1N aqueous ammonium chloride solution 1 and stirred at 95 ° C for 6 hours. Then, the Y-type zeolite was separated by filtration and washed thoroughly with deionized water. This Y-type zeolite is 110 ℃
Then, dry it overnight and put it in a quartz tube to allow water vapor to flow.
It heat-processed at 0 degreeC for 1 hour. This product contained 0.3% by weight of Na 2 O (HY zeolite).
(a) このHYゼオライトを1規定の塩酸溶液に懸濁さ
せ95℃で4時間撹拌した後に濾過分離し、イオン交換
水で充分水洗した。次いで110℃で1昼夜乾燥後、空
気を流通させて500℃にて4時間熱処理した。このも
ののX線回折パターンをみると出発物質であるNaY型
ゼオライトに比べ格子定数は24.56Åから24.37Å
小さくなり、単位格子の若干の収縮を生じているものの
Y型の結晶性は損われていなかった。またこのゼオライ
トのアルミナに対するシリカのモル比は、出発物質であ
るNaY型ゼオライトに比べ5.6から24.8へ大きく
なつた(HY−1ゼオライト)。(a) The HY zeolite was suspended in a 1N hydrochloric acid solution, stirred at 95 ° C. for 4 hours, filtered and separated, and washed sufficiently with ion-exchanged water. Then, after drying at 110 ° C. for one day, air was circulated and heat treatment was performed at 500 ° C. for 4 hours. The X-ray diffraction pattern of this product shows that the lattice constant is 24.56Å to 24.37Å compared with NaY type zeolite which is the starting material.
The Y-type crystallinity was not impaired, though the size was reduced and the unit cell was slightly shrunk. Further, the molar ratio of silica to alumina of this zeolite was increased from 5.6 to 24.8 as compared with the starting NaY-type zeolite (HY-1 zeolite).
(b) 前述のHYゼオライトを0.1規定の塩酸溶液で
酸処理した。このこと以外、イオン交換条件、熱処理条
件はHY−1ゼオライトの調製と同様にしておこなつ
た。このゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比
は7.0であつた(HY−2ゼオライト)。(b) The above-mentioned HY zeolite was acid-treated with a 0.1N hydrochloric acid solution. Except this, the ion exchange conditions and the heat treatment conditions were the same as in the preparation of HY-1 zeolite. The molar ratio of silica to alumina of this zeolite was 7.0 (HY-2 zeolite).
(c) 前述のHYゼオライトを25℃においてpH値2の
酢酸水溶液で酸処理した。このこと以外、イオン交換条
件、熱処理条件はHY−1ゼオライトの調製と同様にし
ておこなつた。このゼオライトのアルミナに対するシリ
カのモル比は11.5であつた(HY−3ゼオライ
ト)。(c) The above-mentioned HY zeolite was acid-treated at 25 ° C. with an aqueous acetic acid solution having a pH value of 2. Except this, the ion exchange conditions and the heat treatment conditions were the same as in the preparation of HY-1 zeolite. The molar ratio of silica to alumina of this zeolite was 11.5 (HY-3 zeolite).
(d) 上記の操作で得られたHY、HY−1、HY−
2、及びHY−3ゼオライトにアルミナ含有量として1
5重量%となるようにアルミナゾルを結合剤として添加
して、ペレツト状に成形した。続いて200℃で1時
間、500℃で10時間、空気流通下で焼成した。成形
物は10〜20メツシユの粒度に調製し、反応に供し
た。(d) HY, HY-1, HY- obtained by the above operation
2 and 1 as alumina content in HY-3 zeolite
Alumina sol was added as a binder so as to be 5% by weight, and the mixture was molded into pellets. Then, it baked at 200 degreeC for 1 hour, and 500 degreeC for 10 hours under air circulation. The molded product was prepared to a particle size of 10 to 20 mesh and used for the reaction.
実施例2及び比較例1 実施例1で調製したHY−1ゼオライト5gを常圧固定
床反応管に充填した。触媒層を300℃とした後、βメ
チルナフタレン(再結晶化による精製品)及びデカリン
を重量比で1/1に混合した液を50g/Hr、メタノー
ルを5.6g/Hrまた水素を水素/βメチルナフタレン
=1.3/1(モル比)で供給した(実施例2)。Example 2 and Comparative Example 1 5 g of HY-1 zeolite prepared in Example 1 was filled in a reaction bed of an atmospheric pressure fixed bed. After the catalyst layer was heated to 300 ° C., 50 g / Hr of a mixture of β-methylnaphthalene (refined product obtained by recrystallization) and decalin in a weight ratio of 1/1, 5.6 g / Hr of methanol and hydrogen / hydrogen were added. β-methylnaphthalene was supplied at 1.3 / 1 (molar ratio) (Example 2).
一方、実施例1で調製したHYゼオライトを触媒として
用いて反応した(比較例1)。On the other hand, the HY zeolite prepared in Example 1 was used as a catalyst for reaction (Comparative Example 1).
この結果を表に示したが実施例2の結果は、比較例1に
比べβ−メチルナフタレンの高い転化率を示した。また
モノ及び/又はジアルキルナフタレンの異性体混合物
中、有用でない1,2-モノ及び/又はジアルキルナフタレ
ンの生成が押さえられた。さらに1,2-モノ及び/又はジ
アルキルナフタレンの経時的増加も抑制された。The results are shown in the table, but the results of Example 2 showed a higher conversion rate of β-methylnaphthalene than that of Comparative Example 1. In addition, the formation of unusable 1,2-mono and / or dialkylnaphthalene in the isomer mixture of mono and / or dialkylnaphthalene was suppressed. Furthermore, the increase of 1,2-mono and / or dialkylnaphthalene with time was also suppressed.
実施例3及び4 実施例3及び実施例4は触媒としてそれぞれ実施例1で
調製したHY−2ゼオライト及びHY−3ゼオライトを
用いた。このこと以外、実施例2と同様の条件下で反応
した。いずれの結果も、β−メチルナフタレンの高い転
化率を示し、モノ及び/又はジアルキルナフタレン異性
体混合物中、有用でない1,2-ジメチルナフタレンの生成
が抑えられ、また経時的増加も抑制され、比較例1に比
べ大きく改善された。Examples 3 and 4 In Examples 3 and 4, HY-2 zeolite and HY-3 zeolite prepared in Example 1 were used as catalysts, respectively. Other than this, the reaction was carried out under the same conditions as in Example 2. Both results show a high conversion of β-methylnaphthalene, the production of unusable 1,2-dimethylnaphthalene in the mixture of mono- and / or dialkylnaphthalene isomers is suppressed, and the increase over time is also suppressed. This is a significant improvement over Example 1.
比較例2 米国特許3,766,093号明細書に開示されている方法に従
つてシリカ/アルナモル比が50のZSM−5ゼオライ
トを合成し、さらにH型とした後アルミナ含量が15重
量%となるようにアルミナゾルを添加して成形物を得
た。実施例2と同様の条件下で反応したが、活性劣化は
みられないものの転化率は著しく低いものであつた。Comparative Example 2 ZSM-5 zeolite having a silica / alna molar ratio of 50 was synthesized according to the method disclosed in U.S. Pat. No. 3,766,093, and after being converted to H type, an alumina sol having an alumina content of 15% by weight was prepared. Was added to obtain a molded product. The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2, but the activity was not deteriorated, but the conversion rate was remarkably low.
比較例3 H型モルデナイト(東洋曹達製TSZ-640HOE)を使用した
こと以外、実施例2と同様の条件下で反応した。反応初
期に於いては比較的に高い転化率を示すものの、活性寿
命は著しく短いものであつた。Comparative Example 3 The reaction was performed under the same conditions as in Example 2 except that H-type mordenite (TSZ-640HOE manufactured by Toyo Soda) was used. Although the conversion was relatively high in the early stage of the reaction, the active life was remarkably short.
Claims (8)
ゼオライト及び飽和脂環式炭化水素化合物の存在下、ナ
フタレン及び/又はアルキルナフタレンとアルキル化剤
とを反応させることを特徴とするモノ及び/又はジアル
キルナフタレンの製造方法。1. A mono- and / or mono-characterized by reacting a naphthalene and / or an alkyl naphthalene with an alkylating agent in the presence of a dealuminaized phosphite type zeolite and a saturated alicyclic hydrocarbon compound. Method for producing dialkylnaphthalene.
ライトである特許請求の範囲第(1)項記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the phosjasite type zeolite is a Y type zeolite.
ゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比が6.5
〜150の範囲である特許請求の範囲第(1)項又は第(2)
項記載の方法。3. The silica-to-alumina molar ratio of the dealuminaized faujasite-type zeolite is 6.5.
Claim (1) or (2) in the range of to 150
Method described in section.
たゼオライトを使用する特許請求の範囲第(1)項〜第(3)
項のいずれか一項に記載の方法。4. The use of a zeolite that has been dealuminated by an inorganic acid or an organic acid, as claimed in any one of claims (1) to (3).
The method according to any one of paragraphs.
4)で示されるアルコール類及び一般式(CnH2n+1)2O(n=1
〜4)で示されるエーテル類から選ばれる少なくとも1種
である特許請求の範囲第(1)項記載の方法。5. The alkylating agent has the general formula C n H 2n + 1 OH (n = 1 to
Alcohols represented by 4) and the general formula (C n H 2n + 1 ) 2 O (n = 1
The method according to claim (1), wherein the method is at least one selected from ethers represented by (4) to (4).
タレン及び/又はアルキルナフタレンに対して0.2〜
10重量比の範囲にある特許請求の範囲第(1)項記載の
方法。6. A supply amount of a saturated alicyclic hydrocarbon compound is 0.2 to naphthalene and / or alkylnaphthalene.
A method according to claim (1) in the range of 10 weight ratio.
ある特許請求の範囲第(1)項記載の方法。7. The method according to claim 1, wherein the alkylnaphthalene is methylnaphthalene.
である特許請求の範囲第(7)項記載の方法。8. The method according to claim 7, wherein the methylnaphthalene is β-methylnaphthalene.
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|---|---|---|---|
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1986
- 1986-07-08 JP JP61160184A patent/JPH064546B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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