JP3140077B2 - アルキル化ゼオライトおよび脱アルキル化ゼオライトをもってアルキル化芳香族生成物を製造する方法 - Google Patents
アルキル化ゼオライトおよび脱アルキル化ゼオライトをもってアルキル化芳香族生成物を製造する方法Info
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Description
使用して化合物、特に芳香族化合物をアルキル化する方
法に関するものである。
ロアルキル基を含む芳香族化合物を製造する方法、例え
ばAlCl3 を使用してモノまたはジシクロヘキシルナフタ
レンを合成する方法は公知であって、このような反応は
特に下記の刊行物の中に記載されている。 −D.ボドルー、Anales de Chimie 1929,(10)11,535; −チャールス C.プライス、J.Am.Chem.Soc.1934,65,439; −E.S.ポクロフスカヤ、J.Gen.Chem(USSR),1939,9,1953。
た経済的でない。
08,363, US-A-2,229,018 およびUS-A-3,786,106 は例
えばシクロオレフィンによって、粘土触媒の存在におい
て、例えばモンモリロナイト、カオリン、ハイドロシリ
ケート、脱色土の存在において、芳香族化合物をアルキ
ル化する方法を記載している。しかしこれらの方法は選
択的でない。
-A-4,393,262, DE-A-3,334,084,EP-A-280,055, J.Cata
l.1986,101, pp.273 は、触媒としてゼオライトを使用
し、例えば2〜4炭素原子のオレフィンなどの線状アル
キル化剤またはメタノールをもって芳香族生成物をアル
キル化する方法を記載している。これらの文献は、シク
ロアルキル基を有する芳香族生成物のアルキル化を記載
していない。
合物の連続製造法を記載している。この文献はゼオライ
ト型の多数の触媒を引用している。例えば、グメリン沸
石、ダチアルダイト、フォージャサイト、輝沸石、モル
デン沸石などの天然ゼオライト、またはオメガ、Lおよ
びYゼオライトなどの合成ゼオライトを列挙している。
またこの文献は多数の芳香族化合物および種々のアルキ
ル化剤を列挙している。この方法は2段階で実施され
る。第1段階において、液体媒質中に懸濁したゼオライ
トの存在において、アルキル化剤によってアルキル化を
実施する。このアルキル化は選択的でなく、モノおよび
ポリアルキル芳香族混合物が得られる。このような選択
性の欠損を補うため、第2段階においては、アルキル化
剤を使用しないで、第1段階からの反応媒質を懸濁状態
にないゼオライトと接触させて、トランスアルキル化を
実施する。この第2段階にも係わらず、これらの2段階
の終了時の選択性は低い。
アルキルベンゼンの非選択的アルキル化を実施し、異性
体混合物を得てこれをゼオライトと接触させ、選択的に
1,4−ジアルキルベンゼンを分解しまたはトランスア
ルキル化して混合物中の1,3−ジアルキルベンゼンを
富化する方法を記載している。
0/00178 は少なくとも1つのシクロ基をもってナフタレ
ンをシクロアルキル化する方法を記載している。この方
法は下記の諸点を特徴とする。
以上の細孔開口と、2.5以上のシリカ/アルミナ重量
比と、3重量%以下のアルカリイオン残留率とを有する
フォージャサイト構造の少なくとも1種のゼオライトを
使用する。
懸濁させて、20℃〜250℃の温度で、最高30バー
ルの圧のもとに、固液不均一相で不連続的に実施され
る。
少なくとも1に等しい。
としての少なくとも1種のゼオライトを使用して少なく
とも1種の芳香族化合物をアルキル化する事によってア
ルキル化芳香族生成物を製造し、このアルキル化処理に
よって複数のアルキル化芳香族生成物を生じる方法を提
供するにある。この方法は、反応副生物の変換によって
所望のアルキル化芳香族生成物の高収率を得る事を特徴
とする。
の段階を特徴とする。
触媒としての少なくとも1種のゼオライトの存在におい
て、原料芳香族化合物を少なくとも1種のアルキル化剤
と反応させる段階と、 b)つぎにアルキル化生成物から所望のアルキル化芳香
族生成物を晶出によって分離する段階と、 c)前記のアルキル化芳香族生成物の非晶出部分に対し
て、「脱アルキル化ゼオライト」と呼ばれる触媒として
の少なくとも1種のゼオライトの存在において脱アルキ
ル化を実施し、原料芳香族化合物を再生する段階と、 d)前記の再生された芳香族化合物を循環させて、再び
アルキル化ゼオライトの存在においてアルキル化剤と反
応させる段階。
アルキル化して、ジシクロヘキシル−2,6ナフタレン
を得るのに適している。
合、または反応基、例えばハロゲン、OH基を含まなけ
ればならない。このような反応試薬は例えばシクロヘキ
セン、クロロまたはブロモシクロヘキサン、シクロヘキ
サノールである。
トはプロトン形状、またはカチオン、特に希土類カチオ
ン(例えばLa、Ce、Pr、Gd、Yb)によってイ
オン交換されたものとする事ができる。
芳香族化合物、特にジシクロヘキシル−2,6ナフタレ
ンに関するものである。この生成物は、特に2,6位に
水酸基またはカルボキシル基を含む化合物を酸化によっ
て得る事ができ、これらの化合物は特にポリエステルま
たは芳香族ポリアミドの合成に役立つので、重合体化学
工業においてきわめて重要である。
明する。
ある。本発明は、本質的に触媒としてのゼオライトの存
在においてナフタレンに対してブロモシクロヘキサンを
反応させてナフタレンをシクロヘキシル化してジシクロ
ヘキシル−2,6ナフタレンを得て、つぎに触媒として
のゼオライトの存在においてナフタレンのアルキル副生
物を脱アルキル化してナフタレンを再生しこれをアルキ
ル化段階に循環させる事によってナフタレンをシクロヘ
キシル化するにある。
ンの精製工程を示し、図3は脱アルキル化処理後に、ア
ルキルのための循環前にナフタレンに対して実施される
精製工程を示す。これらの図2と図3は図1の方法に付
加される実施態様であって、これについては後述する。
て使用されまたは得られた生成物はその循環方向を示す
矢印を有する線によって表示される。
アルキル化反応のために同一ゼオライトを使用する。こ
のゼオライトは名称ZF−520を有し、Zeocat
社から市販されている。
オライトの特性を下表1に示す。
する事によって活性化する。
で50℃/時の速度である。温度を300℃に6時間保
持し、つぎに200℃まで40℃/時の速度で冷却さ
せ、このか焼熱処理は200cm3 /分の空気流のもと
に実施される。
V1を具備し、炎イオン検出器を備えたガス相クロマト
グラフィーDELSIシリーズ330によって実施され
る。このクロマトグラフィーをインテグレータDELS
I ENICA 21に接続する。内部標準としてニト
ロベンゼンを使用し、これを分析に使用されるサンプル
に添加する。
りである: −インゼクタ温度:330℃; −検出器温度:320℃; −加熱炉温度のプログラミング:100℃から280℃
に加熱、加熱速度は15℃/分; −キャリヤガスとしての水素圧:0.65バール、反応
生成物の構造の特定は、ガス相クロマトグラフィーと質
量分析計との組合わせによって実施される。クロマトグ
ラフ装置は、25mのOV1型毛細管カラムを備える。
この組立体による分析条件は下記のとおりである: −インゼクタ温度:250℃; −検出器温度:250℃; −加熱炉温度のプログラミング:100℃から280℃
に加熱、加熱速度は10℃/分; −キャリヤガスとしてのヘリウムの圧力:0.5バー
ル。
する。ナフタレン:NP; ブロモシクロヘキサン:B
CH; シクロヘキサン:CHA; ジシクロヘキシル
−2,6ナフタレン:2,6DCN;モノシクロヘキシ
ルナフタレン:MCN; ジシクロヘキシルナフタレ
ン:DCN; シクロヘキセン:CHE; ゼオライ
ト:ZE。1−ナフタレンのアルキル化とジシクロヘキ
シル−2,6ナフタレンの分離このアルキル化の実施法
は前記の特願PCT/CH 90/00178による。
れ、この反応器は電磁駆動内部回転撹拌器、圧力計およ
び回転速度測定装置を備えたBURTON-CORBLIN社の100
ml(100cm3 )オートクレーブである。
され、この温度調整はSOTELEM 社の調整器によって実施
される。
モシクロヘキサンBCH、シクロヘキサンCHA、ゼオ
ライトZF−520(ZE)、およびNP以外のナフタ
レン系化合物を含有する回収混合物を下記のようにして
導入する。 −ライン1に導入されるNP:6.4g(50mm)、すなわち: ・添加NP1a:3.3g(25.8 ミリモル); ・回収NP1b:3.1g(24.2 ミリモル); −ライン2に導入されるBCH:16.2g(100 ミリモル)
すなわち; ・添加BCH2a:14.0g(86.4ミリモル); ・回収BCH2b:2.2g(13.6 ミリモル); −ライン3に導入されるCHA:全部回収された50c
m3 ; −ライン4から導入されるZE:全部回収された1.0
g; −NP以外のナフタレン系化合物を含有する回収混合物
1c(3.5g)。この混合物は1bと共に、回収脱ア
ルキル化粗生成物を構成する。
の温度と圧はそれぞれ約20℃と1バールである。
方法が不連続であるから先行の製造工程に対応するもの
である。
応器R1 中の反応混合物を撹拌する。このようにして反
応媒質中の触媒懸濁液が得られる。反応器温度を20℃
から200℃まで10分間で上昇させ、反応器温度が2
00℃に達すると同時に撹拌と加熱を停止する。その場
合、反応器中の自生圧は15バールである。従ってアル
キル化中の反応器中の温度および圧力の最高条件はそれ
ぞれ200℃および15バールである。
れるアルキル反応は下記である: NP+BCH → 2,6DCN + MCN + 2,6DCN以外のDCN
+ HBr CHAはNP,BCHおよびアルキル化芳香族生成物の
溶媒である。
0℃に達した時、反応器を開き、アルキル化中に発生し
たHBrガス5を反応器の外部に脱出させる。
入する。このフィルタF1 は2つの要素フィルタから成
る。
焼結ガラスであり、下部の第2フィルタF1bは活性炭を
支持する焼結ガラスから成る。
cm3 の回収CHA7によって洗浄する。洗浄されたZ
E8は反応炉R2 の中に入る。この反応炉R2 は前記の
活性化処理によってZEを再生させる事ができる。この
ようにして再生されたZEが前記のように反応器R1 に
導入される。フィルタF1bは透明濾液9(100ml)を生
じ、これが蒸発器E1 の中に導入される。蒸発器E1 は
2軽質留分を回収する事ができる。その一方の10はC
HA(100ml) から成り、他方2bはBCH(2.2gすなわ
ち13.6ミリモル)から成る。CHA10は前記のような
2供給分7と3を生じる。BCH2bは前記のように反
応器R1 に供給される。蒸発器E1 中で処理して得られ
た粗生成物11(12.09g)がこの蒸発器から出る。この粗
生成物は常温においてはっきり区別される2相から成
る。すなわち2,6DCNの結晶から成る固相と、N
P、MNC、2,6DCN以外のDCN、およびその他
のナフタレン系生成物の混合物に対応する液相。
のフィルタは96重量%の2,6DCN(6,9 ミリモ
ル)と4重量%のMCN(0.4ミリモル)を含有する固
体生成物12(2.1g) を分離する事ができる。
ナフタレン系化合物の混合物であり、この混合物は2,
6DCNの含有が少ない(0.7gすなわち2,4 ミリモ
ル)。この混合物に対して下記のようなナフタレン再生
処理を実施する。 2−ナフタレンの再生 この再生段階は反応器R3 を使用する。この反応器の構
造とその加熱手段は反応器R1 について記載したものと
同一である。
する。 ・NP、MCN、DCNの混合物としての濾液13(9,
9g); ・CHA14 (50cm3 ) ; ・回収ZE15(1.0g)。
の温度と圧はそれぞれ約20℃および1バールに対応す
る。
その温度が約20℃から300℃まで18分で上昇する
ように加熱する。このようにして反応媒質中の触媒懸濁
液を得る。
加熱を停止し、反応器R3 中の自生圧は300℃で50
バールとなる。従って脱アルキル段階での反応器中の温
度と圧の最大条件はそれぞれ300℃および50バール
である。
均一相間で、下記の反応が生じる: MCN + DCN → NP+CHE+H2 故に脱アルキル化処理はナフタレン、シクロヘキセンお
よび水素を生じる。
た時、この反応器を開き水素16を放出する。
ィルタF3 の中に導入し、このフィルタは要素フィルタ
F3aとF3bとから成り、このフィルタの機能は前記のフ
ィルタF1 と同様である。
CHAとCHEの回収混合物18(50cm3 ) によって洗
浄する。
4 の中に送り、そこでZEは前記のアルキル化後の反応
器R2 におけると同様の再生処理を受ける。加熱炉R4
から出た活性ゼオライト15が前記と同様に反応器R3
の中に導入される。
20(100cm3 ) は混合物濾液17と洗浄液18とから成
る透明液である。この液20を蒸発器E2 の中に導入す
る。蒸発作用によりCHAとCHEとの混合物(100c
m3 ) を得る。その一部18が前記のようにフィルタF3
の洗浄に使用され、他の部分21( 50cm3 ) は他の目
的のために貯蔵される。
ル化生成物22(6.6g)はNPの富化された混合物である
(3.1g、すなわち24.2ミリモル)。この生成物は、常温
において2つの相異なる相、すなわち結晶NPから成る
固相と、各種のナフタレン系化合物混合物に対応する液
相から成る。
循環させられ、固相は前記の供給分1b に対応し、液相
が供給分1c に対応する。
記のモル比に対応する: この比は26.7%である。
ロヘキシル−2,6ナフタレンの高収率を生じる。
を使用する公知の方法は下記のような欠点がある。
錯体を形成し、生成物を汚す傾向がある。従って、連続
的に多数回の洗浄を実施する必要がある。
ず、従って望ましくない副生物の利用の問題を生じる。
ロヘキサンと協働する事ができない。従って反応の終了
時に、モノアルキルナフタレンとポリアルキルナフタレ
ンの混合物の処理前に蒸留によって回収しなければなら
ない多量のナフタレンが得られるので、ジシクロヘキシ
ル−2,6ナフタレンの収率が非常に低く、5%以下と
なる。
2は、例えば化学合成のためにそのまま使用できる程度
に2,6DCNに富んでいる。また生成物12の中に含
有される2,6DCNを例えば図2の方式で再晶出させ
る事ができる。その場合に生成物12は晶出装置C1 の
中に導入され、この装置C1 は回収された沸騰エタノー
ル23(100ml )を受ける。このようにして100%純粋な
2,6DCN、24が得られる(2.0gすなわち6,7 ミリ
モル)。晶出装置C1 から出た濾液25は蒸発器E3 の
中に導入され、この蒸発器がエタノール23を回収して
これを晶出装置C1 に戻す。蒸発器E3 から出た残留物
26(0.1g)はMCNと2,6DCNとの混合物である。
この生成物26がフィルタF2 からの濾液13に加えら
れ、脱アルキル反応器R3 に導入される。
うに直接にアルキル化反応器R1 に循環させる事ができ
る。しかし図3に図示のようにして、生成物22のNP
を富化する事ができる。
する。このようにして生成物22を、NPを富化された
固相27(0.9g)(NP89%、すなわち6.3 ミリモル)
と、40% のNPおよび各種のアルキルナフタレンとから
成る液相28(5.7g)とに分離する。この相28は脱アル
キル反応器R3 に循環される。前記の固相27を晶出器
C2 の中に導入し、その中に回収エタノール29(25ml)
を導入する事によってNPを晶出させる。再晶出された
NP30はアルキル化反応器R1 の中に循環される。晶
出器C2 からの液相31は蒸発器E4 に導入され、この
液相からエタノール29を分離し、これを晶出器C2 の
中に循環させ、また各種アルキルナフタレンから成る残
留物32は13と共に脱アルキル反応器R3 の中に循環
される。
に、アルキル化反応器R1 の中に下記の条件を保持す
る。
20℃とする。
バールとする。
/ナフタレンモル比は少なくとも1.5、最大4に等し
くする。
アルキル化反応器R3の中において、最高温度は少なく
とも260℃、最大350℃とし、最高圧は少なくとも
10バール、最大60バールとする。
れるものでなく、例えば本発明をナフタレン以外の化合
物のアルキル化に適用し、また/あるいは所望のアルキ
ル化生成物がアルキル化反応生成物から晶出される場合
にはブロモシクロヘキサン以外のアルキル化剤を使用す
る事ができる。
にZF‐520以外のゼオライトを用いることができ
る。好ましくは前記PCT/CH 90/00178の
ゼオライトと同じ定義のものである他のゼオライトとし
てはたとえばZeocat社のゼオライトZF‐510とZF
‐515があげられる。これらのモル比SiO2/Al
2O3はZF‐510の場合20であり、ZF‐515
の場合30である。
香族化合物および/または複数のアルキル化剤を使用す
る場合、またアルキル化操作のためまた/あるいは脱ア
ルキル化操作のため複数のゼオライトを使用する場合に
も適用される。この上、アルキル化のゼオライトを脱ア
ルキル化のゼオライトと同じものとしてもよく、又別異
のものとすることもできる。
アルキル化が連続的に実施される場合にも適用される。
シート。
シート。
Claims (5)
- 【請求項1】触媒としての少なくとも1種のゼオライト
(4)を使用して少なくとも1種の芳香族化合物(1)
をアルキル化することによってアルキル化芳香族生成物
(12)を製造し、このアルキル化処理は複数のアルキ
ル化芳香族生成物を生じる方法において、 a)「アルキル化ゼオライト」と呼ばれる触媒としての
少なくとも1種のゼオライト(4)の存在において、原
料芳香族化合物(1)を少なくとも1種のアルキル化剤
(2)と反応させる段階と、 b)つぎにアルキル化生成物から所望のアルキル化芳香
族生成物を晶出によって分離する段階と、 c)前記のアルキル化芳香族生成物の非晶出部分(1
3)に対して、「脱アルキル化ゼオライト」と呼ばれる
触媒としての少なくとも1種のゼオライト(15)の存
在において脱アルキル化を実施し、原料芳香族化合物
(1b)を再生する段階と、 d)前記の再生された芳香族化合物(1b)を循環させ
て、再びアルキル化ゼオライト(4)の存在においてア
ルキル化剤(2)と反応させる段階とを含むことを特徴
とする、アルキル化芳香族生成物の製造方法。 - 【請求項2】アルキル化ゼオライト及び/又は脱アルキ
ル化ゼオライトが、6.7オングストローム以上の細孔
開口を有するフォージャサイト構造のゼオライトであ
り、ゼオライトのシリカ対アルミナ重量比が2.5以上
であり、そのアルカリイオン残留率は3重量%以下であ
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】アルキル化がシクロアルキル化である、請
求項1乃至2のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項4】ナフタレンをアルキル化して2,6−ジシ
クロヘキシルナフタレンを得る段階と、アルキル化後に
2,6−ジシクロヘキシルナフタレンを晶出してこの
2,6−ジシクロヘキシルナフタレンを分離する段階
と、前記晶出によって分離された液相を脱アルキル化処
理してナフタレンを得てこれをアルキル化に再使用する
段階とを含む、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】アルキル化が、ナフタレンの溶媒を使用し
て実施される段階と、アルキル化後に反応媒質からゼオ
ライトを分離する段階と、このゼオライトを活性化して
アルキル化に再使用する段階と、ゼオライトの分離によ
って得られた液相の中に含有される溶媒の少なくとも一
部を蒸発させて2,6−ジシクロヘキシルナフタレンの
晶出を生じこれを分離する段階と、残留液体に対して脱
アルキル化処理を実施する段階とを含む、請求項4に記
載の方法。
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