JP2571200B2 - ジアルキルベンゼンの製造法 - Google Patents

ジアルキルベンゼンの製造法

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JP2571200B2
JP2571200B2 JP63037531A JP3753188A JP2571200B2 JP 2571200 B2 JP2571200 B2 JP 2571200B2 JP 63037531 A JP63037531 A JP 63037531A JP 3753188 A JP3753188 A JP 3753188A JP 2571200 B2 JP2571200 B2 JP 2571200B2
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dialkylbenzene
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
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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、ジアルキルベンゼンの製造方法に関する。
さらに詳しくは、ベンゼン等とアルキル化剤を特定の触
媒の存在下で反応させ、ジアルキルベンゼンを製造する
方法に関する。
[従来の技術] 従来、トルエンのメチル化によってパラキシレンを製
造するために、触媒として結晶性アルミノシリケートを
使用することが知られている。たとえば、結晶性アルミ
ノシリケートに還元しにくい酸化物を結合させた触媒を
使用する方法(特開昭52−120292号公報)、結晶性アル
ミノシリケートをマグネシウム及び白金により変性した
触媒を使用する方法(特開昭56−45419号公報)および
結晶性アルミノシリケートにシリカを結合させた触媒を
使用する方法(特開昭60−109529号公報)などがある。
[発明が解決しようとする課題] しかし、従来技術のいずれの触媒もアルミナ、シリカ
等をバインダーとして用いているのでトルエンの転化率
及びパラキシレンの選択率が十分でなく、工業的には未
だ充分に満足すべきものではないという問題点があっ
た。
本発明は、高いベンゼン等の転化率及び高いパラキシ
レンの選択率を達成できる触媒を使用することにより、
ベンゼン等とアルキル化剤を反応させ、高収率でジアル
キルベンゼン、特にパラジアルキルベンゼンを製造する
方法を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明者らは、鋭意研究を
重ねた結果、結晶性シリケートを含む触媒のバインダー
として粘土鉱物、四価金属の酸性塩、酸化物、オキシハ
ロゲン化物及びチタン酸塩よりなる群から選ばれた一種
の層状化合物を、アルカリ土類金属でイオン交換したも
のを用いることにより前記目的を達成することができる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、ベンゼン又は、モノアルキルベ
ンゼンとアルキル化剤を反応させジアルキルベンゼンを
製造する方法において、粘土鉱物、四価金属の酸性塩、
酸化物、オキシハロゲン化物及びチタン酸塩よりなる群
から選ばれた一種の層状化合物を、アルカリ土類金属で
イオン交換したもの及び結晶性シリケートを含有する触
媒を使用することを特徴とするジアルキルベンゼンの製
造方法である。
本発明の一方の原料は、ベンゼン又はモノアルキルベ
ンゼンである。モノアルキルベンゼンとしては、たとえ
ばトルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチ
ルベンゼンなどが挙げられるが、トルエン、エチルベン
ゼンが好ましい。
本発明の他の原料として使用するアルキル化剤は公知
のアルキル化剤が使用でき、たとえば、メタノール、エ
タノール、プロパノールなどのアルコール、ジメチルエ
ーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、ジ
プロピルエーテルなどのエーテル、エチレン、プロピレ
ン、ブテンなどのオレフィン、および、塩化メチル、塩
化エチル、臭化メチルなどのハロゲン化アルキルなどが
挙げられる。
ベンゼン又はモノアルキルベンゼンの使用割合は、ア
ルキル化剤に対するモル比で通常、1/5〜10/1の範囲で
あり、好ましくは、1/2〜5/1の範囲である。
本発明において使用する触媒は、結晶性シリケート及
び粘土鉱物、四価金属の酸性塩、酸化物、オキシハロゲ
ン化物及びチタン酸塩よりなる群から選ばれた一種の層
状化合物を、アルカリ土類金属でイオン交換したものを
含有するものである。
ここで結晶性シリケートには、ケイ素酸化物だけで結
晶格子を構成しているものだけでなく、結晶格子中のケ
イ素の一部を他の金属元素で置換したものも含まれる。
置換する金属元素としては、たとえばアルミニウム、ホ
ウ素、ガリウム、亜鉛、クロム、ランタン、スズ、マン
ガン、アンチモン、チタン、鉄などがあり、好ましく
は、アルミニウム、ホウ素、ガリウムである。なお、置
換する金属元素は1種単独でもよいし、2種以上でもよ
い。ケイ素酸化物と置換する金属元素酸化物の割合は、
特に限定されるものではないが、好ましくはSiO2/M2/n
O(Mは置換する金属元素である)のモル比で12以上で
ある。これらの結晶性シリケートの具体例としては、A
型ゼオライト、L型ゼオライト、X型ゼオライト、Y型
ゼオライト、フォージャサイト、モルデナイト、ZSM5型
ゼオライトなどがあるが、ZSM5型ゼオライトのような、
酸素10員環の主空洞を有するペンタシル型構造の結晶性
シリケートが好ましい。
ペンタシル型構造の結晶性シリケートとしては具体例
として、たとえばZSM−5(米国特許明細書第3,790,471
号など)の他に、ZSM−8(特開昭47−25097号公報)、
ZSM−11(特公昭53−23280号公報)、ZSM−21(特開昭5
2−139029号公報)、ZSM−5型又はZSM−11型構造を有
する結晶性ボロシリケート(特開昭53−55500号公報、
特開昭55−7598号公報)、結晶性鉄シリケート(特開昭
50−127898号公報、特開昭55−85415号公報)および結
晶性ガロシリケート(特公昭53−23280号公報、特開昭5
5−7597号公報)、シリカライト(特開昭55−149117号
公報)などが挙げられる。
本発明において用いられる結晶性シリケートは、公知
の方法によって調製することができる。たとえば、シリ
カ源と所望により金属酸化物源および、さらに必要によ
りアルカリ金属源又は、有機結晶化剤を含有する混合物
を用いて水熱合成によって調製できる。シリカ源として
は、たとえば、コロイド状シリカ、水ガラスなどのケイ
酸またはその縮合物、あるいは、ケイ酸塩などが挙げら
れる。金属酸化物源としては、たとえば、金属元素の硫
酸塩、硝酸塩などの塩あるいは酸素酸塩などが挙げられ
る。さらにアルカリ金属源としては、たとえばアルカリ
金属水酸化物、アルカリ金属ハライドなどのアルカリ金
属化合物が挙げられる。また有機結晶化剤としては、た
とえばテトラアルキルアンモニウム塩などの四級アンモ
ニウム塩、アミン、アルコール、エーテル、アミド、な
どが挙げられる。
本発明において使用する結晶性シリケートはH+型だけ
でなく、H+の一部もしくは全部が、他の陽イオン、たと
えばマグネシウムイオン、カルシウムイオン、ランタン
イオン、ガリウムイオン等でイオン交換されたものでも
よい。
さらに本発明において使用する結晶性シリケートは、
フッ素含有化合物で接触処理することが好ましい。フッ
素含有化合物としては、たとえばフロンガス、フッ化水
素酸、フッ化ナトリウム、三フッ化ホウ素、モノフルオ
ロ酢酸、フッ化アンモニウムなどがある。なお、フロン
ガスは種々のものがあり、たとえば フロン−11(CFCl3)、 フロン−12(CF2Cl2)、 フロン−13(CF3Cl)、 フロン−14(CF4)、 フロン−21(CHCl2F)、 フロン−22(CHClF2)、 フロン−112(CCl2F−CCl2F)、 フロン−114(CClF2−CClF2)、 などがある。
フッ素含有化合物による接触処理は気相、又は液相で
行うことができる。気相における処理温度は、特に限定
されるものではないが、通常200〜600℃の範囲で行われ
る。液相における処理濃度も、特に限定されるものでは
なく、通常0〜150℃の範囲で行なわれる。このような
フッ素含有化合物による処理によって、フッ素含有結晶
性シリケートが得られる。結晶性シリケートに含まれる
フッ素の量は、0.1〜30重量%が好ましく、特に1.0〜20
重量%が好ましい。
なお場合によっては、フッ素含有化合物の処理は、結
晶性シリケートとバインダーを組合せた組成物に対して
行なうこともできる。
本発明の触媒中に含まれるバインダーとして使用され
る層状化合物としては、第一に合成雲母、セピオライ
ト、カオリナイト、及び、モンモリロナイト、ベントナ
イト、ヘクトライト、サポナイトなどのスメクタイト鉱
物などの粘土鉱物が挙げられる。また他の層状化合物と
しては、たとえば、リン酸ジルコニウム、リン酸チタン
等の四価金属の酸性塩、β−アルミナ、酸化モリブデ
ン、五酸化バナジウムなどの酸化物、オキシ塩化鉄など
のオキシハロゲン化物、およびチタン酸カリウムなどの
チタン酸塩などが挙げられる。好ましい層状化合物は、
モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、サポ
ナイトなどのスメクタイト鉱物である。
本発明においては、層状化合物は、アルカリ土類金属
でイオン交換して、バインダーとして用いる。アルカリ
土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムなどがある。イオン交換は、公知の
種々の方法で行なうことができ、たとえば、硝酸、塩酸
などの無機酸のアルカリ土類金属塩又は酢酸などの有機
酸のアルカリ土類金属塩の水溶液に層状化合物を浸漬し
て行なうことができる。
粘土鉱物、四価金属の酸性塩、酸化物、オキシハロゲ
ン化物及びチタン酸塩よりなる群から選ばれた一種の層
状化合物を、アルカリ土類金属でイオン交換したものの
量は、通常結晶性シリケートと該層状化合物との合計量
の1〜99重量%、好ましくは10〜80重量%である。
本発明の触媒の形状は、特に限定されるものではな
く、種々のものが使用でき、たとえば、円柱、四角柱、
球、タブレットなどがある。
また本発明の触媒は、アルカリ土類金属を担持したも
のが、より好ましい。アルカリ土類金属の担持方法は特
に限定されるものではなく、たとえば、含浸法、浸漬
法、イオン交換法などがあるが、好ましくは、減圧下で
含浸を行う真空含浸法である。
通常、真空含浸法による含浸は、減圧下で硝酸塩、塩
化物などの無機酸のアルカリ土類金属塩又は、酢酸カル
シウムなどの有機酸のアルカリ土類金属塩の水溶液を結
晶性シリケート及びバインダーを含む組成物に吸収させ
て行う。含浸後、焼成し、触媒を得る。焼成することに
より、アルカリ土類金属は、酸化マグネシウム、酸化カ
ルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどの酸
化物の形態になる。アルカリ土類金属酸化物の担持量
は、通常、触媒の0.1〜30重量%、好ましくは1〜10重
量%が望ましい。焼成は、通常、550〜1000℃の温度範
囲で行なわれる。
本発明は、上記触媒を用いてベンゼン等とアルキル化
剤を反応させる。反応温度は、通常、400〜650℃、好ま
しくは500〜600℃である。反応圧力は、通常、常圧〜10
kg/cm2Gである。反応は回分式、半回分式、連続式のい
ずれでも行うことができる。
反応を連続式で行う場合は、重量空間速度(WHSV)
は、通常0.1〜50hr-1であり、好ましくは、1〜10hr-1
である。
なお、本発明においては、必要に応じて希釈剤を使用
することができる。希釈剤としては、不活性ガス、たと
えば窒素、ヘリウム、アルゴンなどがある。
[発明の効果] 本発明によると、高い原料転化率及び高いジアルキル
ベンゼン選択率が得られ、高い収率でジアルキルベンゼ
ン、特に、パラキシレン、パラエチルトルエンなどのパ
ラ−ジアルキルベンゼンを得ることができ、また、触媒
寿命が非常に長いため、長時間にわたって高い触媒活性
を維持した状態で連続運転を行うことができ、本発明
は、工業上、極めて、有利なジアルキルベンゼンの製造
方法である。
[実施例] 本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 シリカ粉末(ニプシールLP:日本シリカ工業(株)
製)18.8g、カ性ソーダ28.1gを水1.33に加えた溶液
A、アルミン酸ソーダ4.2g、テトラ−n−プロピルアン
モニウムブロマイド77.3gを水357.5mlに加えた溶液Bを
調製した。B液をA液中に滴下し、得られた溶液をオー
トクレーブに入れ、150℃で48時間加熱処理した。冷却
後、内容物をろ過水洗した後、120℃で乾燥した。得ら
れた結晶性アルミノシリケート(SiO2/Al2O3(モル比)
=100)を5倍重量の1規定硝酸アンモニウム水溶液に
加え、80℃で4時間イオン交換し、ろ過、洗浄後、120
℃で乾燥してアンモニウム型の結晶性アルミノシリケー
トを得た。さらに、このものを425℃でフロン−13と40
分接触させ、その後空気気流中で550℃、12時間焼成し
た。冷却後、5倍重量の1規定硝酸アンモニウム水溶液
にて、80℃において3時間イオン交換した。ろ過、水洗
後120℃で乾燥し、フッ素含有結晶性アルミノシリケー
トを得た。
一方、モンモリロナイト(クニピアF:クニミネ工業
(株)製)10gを水10に分散し、硝酸カルシウム118.2
gを加えて80℃で6時間攪拌しイオン交換を行った。ろ
過、水洗して、120℃で乾燥し、カルシウム型のモンモ
リロナイトを得た。
フッ素含有結晶性アルミノシリケートと水の混合スラ
リーに、カルシウム型モンモリロナイトを全固形分の20
重量%となるように加え、捏和したのち押出し成形して
ペレッオとし、120℃で乾燥したのち、600℃で6時間焼
成した。得られたペレット10gに硝酸カルシウム4水和
物1.05gを溶解した水溶液3.4mlを減圧下吸収させて、真
空含浸を行った。120℃乾燥後、600℃で6時間焼成し、
触媒を得た。
得られた触媒2gを常圧固定床流通式反応管に充填し、
反応温度575℃にて、トルエンとメタノールの送入モル
比2:1として、WHSV2.5hr-1で反応を行った。反応経過8
時間後の結果を第1表に示す。
実施例2 ペレットに担持する硝酸カルシウムの量を1.27gとし
たこと以外は、実施例1と同様にして触媒を得た。実施
例1と同様に反応を行った結果を表1に示す。
実施例3 ペレットを硝酸カルシウム2.1gの水溶液に加え、蒸発
乾固したこと以外は、実施例1と同様にして触媒を得
た。実施例1と同様にして反応を行なった結果を第1表
に示す。
実施例4 ペレットに担持する硝酸カルシウムの量を0.84gとし
たこと以外は、実施例1と同様にして触媒を得た。実施
例1と同様にして反応を行なった結果を第1表に示す。
比較例1 モンモリロナイトをイオン交換していないクニピアF
を用いたこと以外は、実施例1と同様にして触媒を得
た。実施例1と同様にして反応した結果を第1表に示
す。
比較例2 モンモリロナイトのイオン交換を硝酸アンモニウム8
0.04gで行ったこと以外は実施例1と同様にして、触媒
を得た。実施例1と同様にして反応を行った結果を第1
表に示す。
比較例3 モンモリロナイトの代わりにシリカが20重量%となる
ように、シリカゾルを用いたこと以外は実施例1と同様
にして触媒を得た。実施例1と同様にして、反応を行っ
た結果を第1表に示す。
実施例5 ペレットに担持する硝酸カルシウムの量を0.53gとし
たこと以外は、実施例1と同様にして触媒を得た。トル
エンとエチレンの送入モル比を4:1としたこと以外は、
実施例1と同様にして反応を行ったところ、トルエン転
化率15.5%、エチルトルエン94.3%、エチルトルエン中
のパラエチルトルエンの比率97.2%が得られた。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベンゼン又はモノアルキルベンゼンとアル
    キル化剤とを反応させ、ジアルキルベンゼンを製造する
    方法において、粘土鉱物、四価金属の酸性塩、酸化物、
    オキシハロゲン化物及びチタン酸塩よりなる群から選ば
    れた一種の層状化合物を、アルカリ土類金属でイオン交
    換したもの及び結晶性シリケートを含有する触媒を使用
    することを特徴とするジアルキルベンゼンの製造方法。
  2. 【請求項2】層状化合物が粘土鉱物である請求項1記載
    のジアルキルベンゼンの製造方法。
  3. 【請求項3】層状化合物がスメクタイト鉱物である請求
    項1記載のジアルキルベンゼンの製造方法。
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