JP2516339B2 - ジクロロトルエンの吸着分離方法 - Google Patents

ジクロロトルエンの吸着分離方法

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dichlorotoluene
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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、ジクロロトルエン(以下DCTと略記する)
異性体混合物から選択的に高純度で2,6−DCTを吸着分離
する方法における吸着剤の提供に関する。
2,6−DCTは、農薬、医薬、染料等の重要な合成中間体
である。
(従来の技術) DCT異性体混合物はトルエンまたはモノクロロトルエ
ンの塩素化によって合成されるが、各異性体の沸点が極
めて近似しているため2,6−DCTを精留により分離するこ
とは非常に困難である。このため工業的にはP−トルエ
ンスルホン酸のジ塩素化後、脱スルホン化により製造さ
れている。
また、DCT異性体混合物からホージャサイト型ゼオラ
イトを用いるDCT異性体混合物の吸着分離方法が米国特
許4,254,062号、および特開昭第59−19 9,642号公報に
開示されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、P−トルエンスルホン酸からの方法で
は、高純度の2,6−DCTは得難くかつ経済的な方法ではな
い。また後者のゼオライトによる吸着分離技術は、DCT
異性体混合物から2,6−DCTをエクストラクト成分として
分離回収するものであるが、ホージャサイト型ゼオライ
トに対する被吸着力は満足できるものでなく高純度の2,
6−DCTを分離回収することが実質的に不可能であるか、
ベンゼン置換体化合物の存在下に吸着分離しなければ分
離回収できない等の欠点を有する。
ZSM型ゼオライトは異性化反応触媒としては著明であ
るが、吸着分離に用いた例としてはアルキルベンゼンま
たはフェノール類等に適用したものが公知であるが、DC
T異性体の吸着分離の例は全く知られていない。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、このような現状に鑑み、DCT異性体混
合物から高純度の2,6−DCTを効果的に吸着分離回収する
方法につき鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに、選
択的に2,6−DCTを非吸着成分として分離することができ
る特異的な触媒を見出すに至り、本発明は完成した。
すなわち、本発明は、ゼオライト系吸着剤を用いてDC
T異性体混合物を吸着分離する方法において、窒素ガス
存在下でZSM−8、−11、−21、−35型ゼオライト、ゼ
ータ−1、−3型ゼオライトからなる群から選ばれるゼ
オライトに接触させ、破過点以前の段階で、2,6−ジク
ロロトルエンを選択的に非吸着成分として、優位量で含
有する流出液を取得することを特徴とする2,6−ジクロ
ロトルエンの選択的吸着分離方法。
本発明で用いるZSM型ゼオライトは1,2,4−位トリ置換
ベンゼン類を強吸着成分とするのに対し、本発明の目的
とする2,6−DCTを代表的成分とする1,2、3−位トリ置
換ベンゼン類は吸着しない極めて特異的な性質を有する
吸着剤である。
従って、本発明の吸着剤を用いることによって高純度
の2,6−DCTを選択的に効率よく分離することが可能とな
る。
本発明に供されるDCT異性体混合物は、トルエンを核
塩素化して得られる2,3−DCT(8〜12%含有)、2,4−D
CT(20〜35%)、2,5−DCT(25〜55%)、2,6−DCT(5
〜25%)および3,4−DCT(5〜12%)からなる組成のDC
T異性体混合物、または、O−クロロトルエンを核塩素
化して得られる2,3−DCT(5〜20%)、2,4−DCT(10〜
25%)、2,5−DCT(30〜70%)および2,6−DCT(5〜30
%)からなる組成のDCT異性体混合物である。
このような核塩素化で得たDCT異性体混合物をそのま
ま本発明法に供してもよいが、好ましくは、蒸留分離可
能な留分にあらかじめ精留分離し、2,6−DCTを含む留分
を供する方が良い。すなわち、本発明法は、沸点約201
℃の2,4−、2,5−および2,6−DCTからなる成分を含む留
分と沸点約208〜209℃の2,3−および/または3,4−DCT
からなる留分に精留分離した前者DCT異性体混合物留分
から2,6−DCTを分離回収する際に特に効果的な方法であ
る。
本発明に使用されるZSM型ゼオライトとしては、例え
ば、英国特許1,334,243号明細書に記載されているZSM−
8、特公昭53−23,280号明細書に記載されているZSM−1
1、米国特許4,001,346号明細書に記載されているZSM−2
1、特開昭53−144,500号明細書に記載されているZSM−3
5、特開昭51−67,299号明細書に記載されているゼオラ
イトゼータ1および特開昭51−67,298号明細書に記載さ
れているゼオライトゼータ3などが好ましく用いられ
る。
本発明において使用されるゼオライトの陽イオン成分
としては、本質的にはいずれの成分でもよいが、好まし
くは1価または2価の金属、プロトン、またはアンモニ
ウムイオンから選ばれた少なくとも1種の陽イオンであ
る。特に好ましくはプロトンである。
これら陽イオンのイオン交換法は、通常はゼオライト
に交換しようとする一種またはそれ以上の陽イオンの硝
酸塩水溶液をイオン交換処理液として、ゼオライトに接
触させてイオン交換するのが好ましい。また硝酸塩の代
りに塩化物等の他の可溶性塩の水溶液を用いることも好
ましい。またこの陽イオンを一回のイオン交換液として
イオン交換処理してもよいし、分割して数回に分けて処
理してもよい。その方式はバッチ式でも連続式でもよ
い。この時の温度は20〜100℃までの範囲であるが、交
換速度を速めるためには50〜100℃が好ましい。イオン
交換処理後には、たとえばNO3−やCl−イオンが検出さ
れなくなるまで充分水洗することが必要である。
またゼオライトを触媒として使用する前にその結晶水
を予め除去しておくことが必要である。通常は100℃以
上で結晶水含量を小さくすることができ、好ましくは30
0〜600℃で加熱することにより結晶水をほとんど除去す
ることができる。
本発明で用いられるゼオライトの形状は粉末状、砕魂
状でもよいし、圧縮成型、押出し成型およびマルメライ
ザーによる成型法などによって得られる成型品であって
もよい。また、成型の際必要ならばアルミナゾル、粘土
などのバインダーを加えることも可能である。小規模の
場合は粉末からの使用が可能で、工業的には、圧損を避
けるため、直径0.1〜10mmの球状成型品が好ましく用い
られる。形状の選択は装置によって適切なものを自由に
選定することができる。
SiO2/Al2O3比は、特に限定されるものでなく、好ま
しくは10〜100である。
本発明方法の実施は、分離技術としては公知の固定床
方式によるバッチ方法でもよいし連続方法であってもよ
い。が窒素ガスの存在下で実施されることが必要であ
る。
本発明の分離技術は、基本的には吸着剤を充填した1
以上から複数個の吸着室即ち、カラムにおける窒素ガス
存在下の吸着工程及び破過点以前の段階おける2,6−DCT
を非吸着成分として取り出す工程よりなり、続いて窒素
ガスによるカラムの洗浄(追加的な2,6−DCTの取り出し
を含む)、2,6−DCT以外の吸着されたDCT異性体成分の
脱着、吸着剤の再生工程をサイクルとして実施される。
すなわち、分離目的物質の2,6−DCTと少なくとも1個
の2,3−DCTを除く他のDCT異性体とを含むDCT異性体混合
物を吸着室でZSM型吸着剤と窒素ガス存在下で接触させ
て、破過点以前の段階で目的の2,6−DCTを選択的に非吸
着成分として、優位量で取り出し、他の成分は強吸着さ
せて選択的に分離することができる。
本発明の窒素ガス存在下における吸着条件は、室温〜
約300℃、好ましくは150〜250℃の範囲の温度である。3
00℃以上の温度ではDCTの不均化反応等の副反応が起り
好ましくない。
反応圧は、大気圧から約50kg/cm2、好ましくは大気圧
から約30kg/cm2の範囲で、約50kg/cm2以上の圧力ではコ
スト高となるので好ましくない。
本発明の吸着分離後の強吸着されたDCT異性体の脱着
方法は、特に限定されないが水蒸気脱着が好ましく用い
られる。
本発明法に用いるZSM型ゼオライトのDCT異性体混合物
窒素ガス存在下の吸着分離能力は、例えば、2,4−、2,5
−および2,6−DCTからなる組成の混合物をZSM−11で吸
着分離するとき、2,4−DCTと2,5−DCTが吸着され、目的
の2,6−DCTは吸着されず分離される。すなわち、2,4−
および2,5−DCTの吸着容量が極めて大きいため、非吸着
液中の2,6−DCTの濃度は第1図破過曲線のように理想的
に変化する。従ってZSM−11の吸着分離能力は、ゼオラ
イト1g当り破過点までの純度換算2,6−DCT流出量(重量
%)で表わすことができる。
A:破過点までの総出量(g) B:流出液の平均2,6−DCT濃度(wt.%) この2,6−DCT分離能力量が高い方が工業的に有利であ
り結果として高純度の2,6−DCTを効率的に得ることがで
きる。
(発明の効果) かくして、本発明方法によれば、DCT異性体混合物をZ
SM型ゼオライトで吸着分離することにより従来達成が困
難であった望まれる高純度の2,6−DCTが選択的に得られ
るだけでなく、強吸着成分として分離された他のDCT異
性体類は異性化反応により再吸着分離処理が可能で各DC
T異性体はそれぞれ有効に利用することができる。さら
に、ZSM型ゼオライトは長期間の再使用が可能であるな
ど、工業的に寄与するその効果は極めて高いものであ
る。
(実施例) 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
参考例1 特公昭53−23280号公報の実施例1の方法に準じてSiO
2/Al2O3(モル比)=50.8なる組成のZSM−11型ゼオラ
イト粉末を得た。次にこれを10wt%硝酸アンモニウム水
溶液を用いて(固液比2.0l/kg、95℃)5回イオン交換
を行い、充分水洗し、150℃で5時間乾燥後500℃で3時
間焼成し酸型のH−ZSM−11型ゼオライト粉末を得た。
なおこのH−ZSM−11型ゼオライトのX−線分析の結果
はモービル社製のH−ZSM−11と一致した。
参考例2 英国特許1,334,243号明細書の実施例の方法に準じてZ
SM−8型ゼオライト粉末を得た。さらにこれを参考例1
と同様に処理してH−ZSM−8型ゼオライト粉末を得
た。
参考例3 米国特許4,001,346号明細書の実施例の方法に準じてZ
SM−21型ゼオライト粉末を得た。さらにこれを参考例1
と同様に処理してH−ZSM−21型ゼオライト粉末を得
た。
参考例4 特開昭53−144,500号明細書の実施例の方法に準じてZ
SM−35型ゼオライト粉末を得た。さらにこれを参考例1
と同様に処理してH−ZSM−35型ゼオライト粉末を得
た。
参考例5 特開昭51−67,299号明細書の実施例の方法に準じてゼ
ーター1型ゼオライト粉末を得た。さらにこれを参考例
1と同様に処理してH−ゼーター1型ゼオライト粉末を
得た。
参考例6 特開昭51−67,298号明細書の実施例の方法に準じてゼ
ーター3型ゼオライト粉末を得た。さらにこれを参考例
1と同様に処理してH−ゼーター3型ゼオライト粉末を
得た。
実施例1 参考例1の粉末H−ZSM−11型ゼオライト8.48gを内径
9.8mm長さ16.3cmの金属カラムに充填し、DCT異性体混合
物を2kg/cm2の窒素圧化200℃にて、0.1ml/分の速度で導
入した。この時の導入したDCT異性体混合物の組成は 2,4−/2,5−/2,6−DCT=24.1/43.7/32.2wt 比であった。
カラム出口から流出して来る非吸着液の組成をガスク
ロマトグラフより分析した結果、当初の2,6−DCT濃度は
100%であり、徐々に2,6−DCT濃度が減少し、10分後に
非吸着液の組成は導入液組成と同一となり破過した。破
過までの非吸着液の総流出液量は0.70gであった。この
総流出液のDCT平均組成は 2,4−/2,5−/2,6−DCT=7.2/13.6/79.2wt比であった。
従って2,6−DCT分離能力量は6.54wt%であった。
比較例1〜4 実施例1と同様な装置、方法、同一のDCT異性体混合
物組成にて、ゼオライト種を変えて吸着操作を行った。
使用したゼオライトはNa−X型(ユニオン昭和社製モレ
キュラーシーブ13X)、K−Y型(東洋曹達工業社製TSZ
−320KOA)、Na−A型(ユニオン昭和社製モレキュラー
シープ4A)、K−L型(東洋曹達工業社製TSZ−500KO
A)を各10g金属カラムに充填した。破過までに流出した
非吸着液のDCT平均組成を下表に示す。
実施例2〜5 参考例1のH−ZSM−11型ゼオライトの陽イオンを各
々カルシウム、マグネシウム、銅およびナトリウムに変
えた以外は実施例1と同様の装置、方法により吸着操作
を行い、2,6−DCT分離能力量を測定した。その結果を下
表に示す。
なおカチオン交換は、H−ZSM−11型ゼオライトを5
〜10wt%の硝酸塩水溶液で参考例1と同様な方法にて処
理した。
実施例6〜7 実施例1と同様に装置、方法にて吸着温度を変えて実
施し、2,6−DCT分離能力量を測定した。その結果を次表
に示すが、吸着温度が300℃の場合、不均化反応が発生
し、O−クロロトルエン及びトルエンの副生が認められ
た。
実施例8〜10 実施例1と同様に装置、方法にて、導入したDCT異性
体混合物比を変えて吸着操作を行った。導入液組成およ
び破過までに流出した非吸着液の平均組成を下表に示
す。
実施例11〜15 実施例1のH−ZSM−11型ゼオライトを参考例2〜6
で合成した粉末H−ZSM型ゼオライトに変えた以外は実
施例1と同様の装置、方法、同一のDCT異性体混合物組
成にて吸着操作を行い、2,6−DCT分離能力量を測定し
た。その結果を下表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図はDCT異性体混合物をZSM型ゼオライトで吸着分離
した時のZSM型ゼオライトが破過するまでの2,6−DCT流
出量を表わした吸着剤の破過曲線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−112034(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゼオライト系吸着剤を用いてジクロロトル
    エン異性体混合物を吸着分離する方法において、窒素ガ
    ス存在下でZSM−8、−11、−21、−35型ゼオライト、
    ゼータ−1、−3型ゼオライトからなる群から選ばれる
    ゼオライトに接触させ、破過点以前の段階で、2,6−ジ
    クロロトルエンを選択的に非吸着成分として、優位量で
    含有する流出液を取得することを特徴とする2,6−ジク
    ロロトルエンの選択的吸着分離方法。
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