JP4965798B2 - トルエンのメチル化法 - Google Patents
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Description
トルエン転化モル%=(Ti−To/Ti)×100 (2)
ここで、Tiは供給されたトルエンのモル数であり、Toは未反応トルエンのモル数である。本明細書では、全キシレンに対する選択性は次の様に表すことができる。
全キシレン選択性モル%=(Xtx/Ti−To)×100 (3)
ここで、Xtxは、生成物中の全(o−、m−、p−)キシレンのモル数である。本明細書では、p−キシレンに対する選択性を次の様に表すことができる。
p−キシレン選択性モル%=(Xp/Xtx)×100 (4)
ここで、Xpはp−キシレンのモル数である。
以下の実施例の反応を、下でさらに詳細に記載されるように、トルエンとメタノールが反応器に導入する前に予め混合される下降流方式(downflow mode)で、1個の流通式反応器内で実施した。以下の実施例でトルエンのメチル化に用いられたリン酸処理ZSM−5ゼオライト触媒のシリカ/アルミナ(SiO2/Al2O3)モル比は、リン酸処理前に約280であった。実施例1及び2並びに比較例3〜6では、アンモニウムイオン交換されたZSM−5ゼオライトを、最初に脱イオン水でZSM−5ゼオライトのスラリを調製することにより、リン酸水素アンモニウム(AHP)、(NH4)2HPO4を用いて修飾した。ここでは、スラリを約80℃に加熱し、これにAHPを加えた(0.24gのAHP/1gのZSM−5粉末)。次に、すべての水を蒸発させるために、スラリを約100℃に加熱した。次に、得られたゼオライトをオーブン中、約90から120℃の温度で一夜乾燥した。次に、乾燥されたゼオライトを空気中、約530℃の温度で焼成した。触媒の形成に如何なるバインダも使用しなかった。修飾されたZSM−5を大きさによって分け、20〜40メッシュのものをトルエンのメチル化反応に用いた。このようにして合成された最終的な触媒は次の性質をもっていた:BET表面積約190m2/g、細孔容積約0.139ml/g、平均細孔径約29Å。比較例5〜6は比較実施例である。
1.40mlの装填触媒を反応器に充填した。供給原料を導入する前に、200℃で少なくとも1時間、H2を流して触媒を乾燥させた。反応器圧力を20psigに保った。約2/1のモル比のトルエン/メタノール前混合供給原料を、約0.182ml/分の流量で導入し、LHSVを約8hr−1とした。一緒に供給されるH2を471cc/分で用い、H2/HCのモル比を約8.0とした。触媒床の入口温度をゆっくりと上昇させ(10℃/分)、約500℃に調節した。反応器稼動条件並びにトルエン転化率とp−キシレン選択性が、表5と6に要約されている。
2.70mlの装填触媒を反応器に充填した。供給原料を導入する前に、200℃で少なくとも1時間、H2を流して触媒を乾燥させた。反応器圧力を20psigに保った。1/1のモル比のトルエン/メタノール前混合供給原料を、約0.088ml/分の流量で導入し、LHSVを約2hr−1とした。一緒に供給されるH2を50cc/分で用い、H2/HCのモル比を約1.6とした。触媒床の入口温度をゆっくりと上昇させ(10℃/分)、約600℃に調節した。反応器稼動条件並びにトルエン転化率とp−キシレン選択性が、表7と8に要約されている。
前記のように、1.40mlの装填触媒を反応器に充填した。供給原料を導入する前に、200℃で少なくとも1時間、H2を流して触媒を乾燥させた。反応器圧力を20psigに保った。2/1のモル比のトルエン/メタノール前混合供給原料を、約3.18ml/分の流量で導入し、LHSVを約135hr−1とした。一緒に供給されるH2を98cc/分で用い、H2/HCのモル比を約0.1とした。触媒床の入口温度を10℃/分でゆっくりと上昇させ、約450℃に調節した。反応器のスタートアップ時と定常運転の稼動条件並びにトルエン転化率とp−キシレン選択性が、表9と10に要約されている。
2.70mlの装填触媒を反応器に充填した。供給原料を導入する前に、200℃で少なくとも1時間、H2を流して触媒を乾燥させた。反応器圧力を20psigに保った。2/1のモル比のトルエン/メタノール前混合供給原料を、約3.10ml/分の流量で導入し、LHSVを約69hr−1とした。一緒に供給されるH2を98cc/分で用い、H2/HCのモル比を約0.1とした。触媒床の入口温度をゆっくりと上昇させ(10℃/分)、約500℃に調節した。約21時間の運転の後、供給原料流量を、1.56ml/分に減少させ、LHSVを約35hr−1とした。また、一緒に供給されるH2ガスの供給流量を、98cc/分から49cc/分に減少させて、H2/HCのモル比を約0.1に保った。反応器の稼動条件並びにトルエン転化率とp−キシレン選択性が、表11と12に要約されている。
Claims (17)
- リン処理ZSM−5型ゼオライト触媒を含む反応器を供用すること;
トルエン/メタノール供給原料が1hr−1から35hr−1の液空間速度(LHSV)で前記反応器に導入され、一緒に供給される水素が0.1から8.0の水素/炭化水素(H2/HC)モル比で導入され、温度が200℃以上であるスタートアップ条件で前記反応器に導入される前記トルエン/メタノール供給原料及び前記の一緒に供給される水素と、前記触媒とを接触させることにより、トルエンのメチル化反応のスタートアップを開始すること;
前記反応器を前記スタートアップ条件で半時間から20時間稼動させること;そして次に、
前記LHSVを低下させ、及び/又は前記H2/HCモル比を増大させ、このLHSVが1hr −1 から5hr −1 であり、H2/HCのモル比が2から8であり、また、温度が500℃から700℃である定常運転条件で前記反応器を稼動させること;
を含むキシレン生成物の調製方法。 - 前記リン処理ZSM−5型ゼオライト触媒が、(0.01gのP)/(ゼオライト1g)から(0.15gのP)/(ゼオライト1g)の全リン含量を有する請求項1に記載の方法。
- パラ−キシレンの選択性がキシレンの全モル数に対して80%以上である請求項1に記載の方法。
- 前記反応器が10から50psigの圧力で稼動される請求項1に記載の方法。
- 前記トルエン/メタノール供給原料が、1:2から10:1のトルエン/メタノールのモル比をもつ請求項1に記載の方法。
- 前記ZSM−5型ゼオライト触媒がリン酸及びリン酸水素アンモニウムの少なくとも一方で処理されている請求項1に記載の方法。
- 前記反応器温度が最初200℃以上であり、前記トルエン/メタノール供給原料の導入で、前記反応器温度が、1乃至10℃/分の速度で、徐々に、500℃から700℃の最終のスタートアップ温度に昇温される請求項1に記載の方法。
- 前記トルエンのメチル化反応のスタートアップ後、少なくとも25時間、前記触媒が一定の温度条件下で、p−キシレン選択性の低下が1日あたり5%未満であって、転化率の平均の低下が0.20モル%未満である請求項1に記載の方法。
- 前記触媒が、25から300の、リン処理の前のシリカ/アルミナのモル比を有する請求項1に記載の方法。
- 25から300の、リン処理前のシリカ/アルミナのモル比と、0.01g/ゼオライト1gから0.15g/ゼオライト1gの全リン含量とを有するリン処理ZSM−5型ゼオライト触媒を含む反応器を供用すること;
トルエン/メタノール供給原料が1hr−1から35hr−1の液空間速度(LHSV)で前記反応器に導入され、一緒に供給される水素が0.1から8.0の水素/炭化水素(H2/HC)モル比で導入され、温度が200℃以上であるスタートアップ条件で前記反応器に導入される前記トルエン/メタノール供給原料及び前記の一緒に供給される水素と、前記触媒とを接触させることにより、トルエンのメチル化反応のスタートアップを開始すること;
前記反応器を前記スタートアップ条件で半時間から20時間稼動させること;そして次に、
前記LHSVを低下させ、及び/又は前記H2/HCモル比を増大させ、このLHSVが1hr −1 〜5hr −1 であり、H2/HCのモル比が5から8であり、また、温度が500℃から700℃である定常運転条件で前記反応器を稼動させること;
を含むキシレン生成物の調製方法。 - 前記反応器が10から50psigの圧力で稼動される請求項10に記載の方法。
- 前記トルエン/メタノール供給原料が、1:2から10:1のトルエン/メタノールのモル比をもつ請求項10に記載の方法。
- 前記ZSM−5型ゼオライト触媒がリン酸又はリン酸水素アンモニウムで処理される請求項10に記載の方法。
- 前記反応器温度が最初200℃以上であり、前記トルエン/メタノール供給原料の導入で、前記反応器温度が、1乃至10℃/分の速度で、徐々に、500℃から700℃の最終のスタートアップ温度に昇温され、500℃から700℃の前記反応器温度が維持される請求項10に記載の方法。
- 前記トルエンのメチル化反応のスタートアップ後、少なくとも500時間、前記触媒が一定の温度条件下で、p−キシレン選択性の低下が1日あたり5%未満であって、転化率の平均の低下が0.20モル%未満である請求項10に記載の方法。
- パラ−キシレンの選択性がキシレンの全モル数に対して80%以上である請求項10に記載の方法。
- 25から300の、リン処理前のシリカ/アルミナのモル比と、0.02g/ゼオライト1gから0.13g/ゼオライト1gの全リン含量とを有するリン処理ZSM−5型ゼオライト触媒を含む反応器を供用すること;
トルエン/メタノール供給原料が1hr−1から35hr−1の液空間速度(LHSV)で前記反応器に導入され、一緒に供給される水素が0.1から8.0の水素/炭化水素(H2/HC)モル比で導入され、温度が200℃以上であるスタートアップ条件で前記反応器に導入される前記トルエン/メタノール供給原料及び前記の一緒に供給される水素と、前記触媒とを接触させることにより、トルエンのメチル化反応のスタートアップを開始すること;
前記反応器を前記スタートアップ条件で1時間から3時間稼動させること;そして次に、
前記LHSVを低下させ、及び/又は前記H2/HCモル比を増大させ、このLHSVが1hr −1 から5hr −1 であり、H2/HCのモル比が2から8であり、また、温度が500℃から700℃である定常運転条件で前記反応器を稼動させること;
を含み、
前記トルエンのメチル化反応のスタートアップ後、少なくとも500時間、前記触媒が一定の温度条件下で、p−キシレン選択性の低下が1日あたり5%未満であって、転化率の平均の低下が0.20モル%未満である、キシレン生成物の調製方法。
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