JP6857252B2 - 触媒組成物および芳香族アルキル化プロセスへのその使用 - Google Patents
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Description
アイド、マシュー、エス;レヴィン、ドロン;ライ、ウェニー、フランク;ジョンソン、アイビー、ディー;ウェイジェル、スコット、ジェイ;ラヴレス、ブレット、ティー
関連出願の相互参照
本出願は2017年2月28日に出願された米国特許仮出願第62/464,713号および2017年5月4日に出願された欧州特許出願第17169516.6号の優先権およびその利益を主張し、これらの開示内容は両方とも参照によって本明細書に組み込まれる。
技術分野
定義
(i)通常の一次結晶構成ブロックの「MWW骨格構造トポロジーを有する単位格子」から作られたモレキュラーシーブ。単位格子は原子の空間配置であり、それは3次元空間内に嵌め込まれて、Ch.Baerlocher、W.M.MeierおよびD.H.Olsonによる「ゼオライト骨格構造タイプのアトラス」(Elsevier社、第5版、2001年)に記載された結晶を記述する。
(ii)通常の二次構成ブロックから作られたモレキュラーシーブであって、この二次構成ブロックはそのようなMWW骨格構造タイプ単位格子の2次元嵌め込みであり、1個の単位格子の厚さ、好ましくは1個のc軸単位格子の厚さの単層を形成するもの。
(iii)通常の二次構成ブロックから作られたモレキュラーシーブであって、この二次構成ブロックは「1個以上の単位格子の厚さの層」であり、1個より多い単位格子の厚さの層はMWW骨格構造トポロジー単位格子の少なくとも2つの単層を積み重ね、詰め込みまたは結合することによって作られるもの。そのような二次構成ブロックの積み重ねは、規則的な様式、不規則な様式、ランダムの様式またはこれらの任意の組み合わせであることができる。および
(iv)任意の規則的なまたはランダムの、2次元または3次元のMWW骨格構造トポロジーを有する単位格子の組み合わせによって作られたモレキュラーシーブ。
触媒組成物
炭化水素流れから不純物を除去する方法
モノアルキル化芳香族化合物を製造するプロセス
アルキル化触媒およびトランスアルキル化触媒
アルキル化されることが可能な芳香族化合物
アルキル化剤
[実施例]
実験内容
アルファ値
コリジン吸着容量
アンモニア昇温脱離法
80部のベータゼオライト結晶が、焼成された乾燥重量基準で20部のプソイドベーマイトアルミナと一緒にされる。ベータゼオライトおよびプソイドベーマイトアルミナの乾燥粉体が、マラーまたはミキサーに入れられ、約10〜30分間混合される。混合処理の間に十分な水がベータゼオライトおよびアルミナに加えられて、押し出し成形可能なペーストが製造される。押し出し成形可能なペーストは、押出機を使用して1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物へと形成される。押し出しの後、1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物は250°F(121℃)〜325°F(168℃)の範囲の温度で乾燥される。乾燥された押し出し成形物はその後、窒素/空気混合物中で850°F(454℃)〜1100°F(593℃)の温度まで焼成される。
80部のEMM−34ゼオライト結晶が、焼成された乾燥重量基準で20部のプソイドベーマイトアルミナと一緒にされた。EMM−34およびプソイドベーマイトアルミナの乾燥粉体がマラーまたはミキサーに入れられ、約10〜30分間混合された。混合処理の間に十分な水がEMM−34およびアルミナに加えられて、押し出し成形可能なペーストが製造された。押し出し成形可能なペーストは、押出機を使用して1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物へと形成された。押し出しの後、1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物は250°F(121℃)〜325°F(168℃)の範囲の温度で乾燥された。乾燥の後、乾燥された押し出し成形物は窒素流の下で1000°F(538℃)まで加熱された。押し出し成形物はそれから環境温度まで冷却され、飽和空気またはスチームで給湿された。給湿の後、押し出し成形物は0.5〜1Nの硝酸アンモニウム溶液でイオン交換された。硝酸アンモニウム溶液によるイオン交換が繰り返された。硝酸アンモニウムでイオン交換された押し出し成形物は次に、空気中での焼成前に脱イオン水で洗浄されて、残留する硝酸塩が除去された。湿った押し出し成形物が洗浄された後、それは乾燥された。イオン交換され乾燥された押し出し成形物はその後、窒素/空気混合物中で850°F(454℃)〜1100°F(593℃)の温度まで焼成された。
80部のTEA−モルデナイトゼオライト結晶が、焼成された重量基準で20部のプソイドベーマイトアルミナと一緒にされた。モルデナイトおよびプソイドベーマイトアルミナの乾燥粉体がマラーまたはミキサーに入れられ、約10〜30分間混合された。混合処理の間に十分な水がモルデナイトおよびアルミナに加えられて、押し出し成形可能なペーストが製造された。押し出し成形可能なペーストは、押出機を使用して1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物へと形成された。押し出しの後、1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物は250°F(121℃)〜325°F(168℃)の範囲の温度で乾燥された。乾燥の後、乾燥された押し出し成形物は窒素流の下で1000°F(538℃)まで加熱された。押し出し成形物はそれから環境温度まで冷却され、飽和空気またはスチームで給湿された。給湿の後、押し出し成形物は0.5〜1Nの硝酸アンモニウム溶液でイオン交換された。硝酸アンモニウム溶液によるイオン交換が繰り返された。硝酸アンモニウムでイオン交換された押し出し成形物は次に、空気中での焼成前に脱イオン水で洗浄されて、残留する硝酸塩が除去された。湿った押し出し成形物が洗浄された後、それは乾燥された。イオン交換され乾燥された押し出し成形物はその後、窒素/空気混合物中で850°F(454℃)〜1100°F(593℃)の温度まで焼成された。
EMM−34結晶およびベータゼオライト結晶が多くの様々な比率で、焼成された乾燥重量基準で20部のプソイドベーマイトアルミナと一緒にされた。EMM−34、ベータゼオライトおよびプソイドベーマイトアルミナの乾燥粉体がマラーまたはミキサーに入れられ、約10〜30分間混合された。混合処理の間に十分な水が加えられて、押し出し成形可能なペーストが製造された。押し出し成形可能なペーストは、押出機を使用して1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物へと形成された。押し出しの後、1/20インチ(1.3mm)の四つ葉状の押し出し成形物は250°F(121℃)〜325°F(168℃)の範囲の温度で乾燥された。乾燥の後、乾燥された押し出し成形物は窒素流の下で1000°F(538℃)まで加熱された。押し出し成形物はそれから環境温度まで冷却され、飽和空気またはスチームで給湿された。給湿の後、押し出し成形物は0.5〜1Nの硝酸アンモニウム溶液でイオン交換された。硝酸アンモニウム溶液によるイオン交換が繰り返された。硝酸アンモニウムでイオン交換された押し出し成形物は次に、空気中での焼成前に脱イオン水で洗浄されて、残留する硝酸塩が除去された。湿った押し出し成形物が洗浄された後、それは乾燥された。イオン交換され乾燥された押し出し成形物はその後、窒素/空気混合物中で850°F(454℃)〜1100°F(593℃)の温度まで焼成された。
下の図1のアルファ値試験の結果は、100重量%のEMM−34と100重量%のベータゼオライトとの間に引かれた直線の傾向線を示す。100重量%のTEA−モルデナイトと、混合ゼオライである10重量%のTEA−モルデナイト/90重量%のベータゼオライトとは、実質的に直線の傾向線上に落ちる一方で、EMM−34とベータゼオライトとの混合ゼオライトの組み合わせはその傾向線から著しく偏移し、より高い酸性度(およびより高いヘキサン分解活性)を有する。この予期し得ない結果は、GBの操作のための混合ゼオライト配合物である10重量%のEMM−34/90重量%のベータゼオライトの触媒組成物の著しい利点を示す。
図2のコリジン吸着容量試験の結果は、100重量%のEMM−34と100重量%のベータゼオライトとの間に引かれた直線の傾向線を示す。100重量%のTEA−モルデナイトと、混合ゼオライである10重量%のTEA−モルデナイト/90重量%のベータゼオライトとは、本質的に直線の傾向線上に落ちる一方で、EMM−34とベータゼオライトとの混合ゼオライトの組み合わせはその傾向線から著しく偏移している。この予期し得ない結果は、90重量%のEMM−34/10重量%のベータゼオライトはより低いコリジン吸着容量を有し、他方において50重量%のEMM−34/50重量%のベータゼオライトおよび10重量%のEMM−34および90重量%のベータゼオライトは、より高いコリジン吸着容量を有することを示す。この予期し得ない結果は、50重量%/50重量%およびそれより高いベータゼオライト量におけるEMM−34とベータゼオライトとの組み合わせの利点を示す。
図3のアンモニア昇温脱離法(TPAD)試験の結果は、100%のEMM−34と100%のベータゼオライトとの間に引かれた直線の傾向線を示す。EMM−34はベータゼオライト材料が有するのよりも高いTPADを有し、したがって直線の傾向線は負の傾きを有する。この場合に、TEA−モルデナイトは実質的により低いTPADを有し、したがって第2の「モルデナイトの直線傾向」ラインが、100%のTEA−モルデナイトと100%のベータゼオライト材料との間に引かれることになり、これは正の傾きを有する。混合ゼオライトである10%のTEA−モルデナイト/90%のベータゼオライト材料は、「モルデナイトの直線傾向」ラインの近くに位置するTPAD値を有する。この予期し得ない結果は、90%のEMM−34/10%のベータゼオライト材料がより低いTPADを有し、他方において50%のEMM−34/50%のベータゼオライトと、10%のEMM−34/90%のベータゼオライト材料とは、より高いTPADを有することを示す。この予期し得ない結果は、50重量%/50重量%およびそれより高いベータゼオライト量におけるEMM−34とベータゼオライトとの組み合わせの利点を示す。
626.2gの水が検量された。74.5gの50重量%NaOHおよび10.1gの35重量%TEA−OH(SDA)が水に加えられて溶液が形成された。溶液は清澄になるまで撹拌された。83.1gの27%Al2(SO4)3がその溶液にゆっくり加えられた。1.4gのNaClが20gの水に溶解された。7.2gのベータゼオライトの種結晶が溶液に加えられた。溶液は5〜10分間混合された。186.5gの非晶質シリカ(Hi−Sil 233(商標)、PPG社から入手可能)が、溶液にゆっくり加えられてスラリーが形成された。322.6gの50重量%TEA−BrおよびNaCl溶液がスラリーに加えられてゲルが形成された。ゲルは十分に混合され、その後撹拌されているオートクレーブに投入され、250rpm、140℃で120時間撹拌された。名目上のゲルのモル組成パラメーターは以下のとおりであった:
SiO2/Al2O3=41.38
Na(アルカリ)/SiO2=0.34
SDA/SiO2=0.29
OH−/SiO2= 0.35
H2O/SiO2=18.84。
74.6gの50重量%NaOHが641.5gの水の中に希釈された。溶液は清澄になるまで撹拌された。84.2gの27%Al2(SO4)3溶液が上記の水酸化物溶液にゆっくり加えられた。7.3gのベータゼオライト種結晶が溶液に加えられ、5〜10分間混合された。175.9gの沈降シリカ(Ultrasil PM変性シリカ、Evonik社から入手可能)が、溶液にゆっくり加えられてスラリーが形成された。352.8gの50重量%TEA−Brがスラリーに加えられてゲルが形成された。ゲルは十分に混合され、その後撹拌されているオートクレーブに投入され、250rpm、140℃で120時間攪拌された。名目上のゲルモル組成パラメーターは以下のとおりであった:
SiO2/Al2O3=40.7
Na(アルカリ)/SiO2=0.343
SDA/SiO2=0.305
TEA/Na=0.899
OH−/SiO2= 0.343
H2O/SiO2=18.95。
74.1gの50重量%NaOHが647.5gの水の中に希釈された。溶液は清澄になるまで撹拌された。84.8gの27%Al2(SO4)3溶液が上記の水酸化物溶液にゆっくり加えられた。6.7gのベータゼオライト種結晶が溶液に加えられた。溶液は5〜10分間混合された。177.0gの沈降シリカ(Ultrasil PM変性シリカ、Evonik社から入手可能)がゆっくりと加えられた。351.2gの50重量%TEA−Brが加えられてゲルが形成された。ゲルは十分に混合され、その後撹拌されているオートクレーブに投入され、250rpm、140℃で120時間攪拌された。名目上のゲルモル組成パラメーターは以下のとおりであった:
SiO2/Al2O3=40.7
(Na)アルカリ/SiO2=0.338
SDA/SiO2=0.305
TEA/Na=1.11
OH−/SiO2= 0.338
H2O/SiO2=18.95。
54.1gの50重量%NaOHが646.5gの水に加えられてNaOH溶液が形成された。89.3gの35重量%TEA−OH(SDA)がNaOH溶液に加えられた。NaOH溶液を撹拌しながら、85.2gの47%Al2(SO4)3が加えられた。7.4gのベータゼオライト種結晶が加えられた。178.0gの沈降シリカ(Ultrasil PM変性シリカ、Evonik社から入手可能)が溶液にゆっくりと加えられた。267.6gの50重量%TEA−Br(SDA)が加えられ30分間撹拌され、その後そのゲルがオートクレーブに投入され、オートクレーブは250rpm、140℃で120時間攪拌された。名目上のゲルモル組成パラメーターは以下のとおりであった:
SiO2/Al2O3=40.7
(Na)アルカリ/SiO2=0.12
SDA/SiO2=0.31
OH−/SiO2= 0.20
H2O/SiO2=18.51。
Claims (10)
- BEA*骨格構造タイプを有する第1のゼオライトならびにMOR骨格構造タイプおよびBETによって測定された30m2/g超のメソ細孔表面積を有する第2のゼオライトを含んでおり、
前記第1のゼオライトがベータゼオライトであり、
前記第2のゼオライトがEMM−34であり、かつ一次微結晶の凝集体を含んでおり、前記一次微結晶はX線回折によって測定されたa、bおよびc軸結晶ベクトルの各々に80nm未満の平均一次結晶サイズおよび2.0未満のアスペクト比を有し、前記アスペクト比はTEMによって測定された、微結晶の最長の長さを微結晶の幅で割ったものとして定義され、前記微結晶の幅は、前記最長の長さの中点での前記最長の長さと直交する方向における前記微結晶の長さとして定義され、かつ前記EMM−34が、0.05超の、前記メソ細孔表面積と全表面積との比を有する、触媒組成物であって、
前記触媒組成物が、アルキル化反応用および/または炭化水素流れから不純物を除去するためのガード床触媒用である、触媒組成物。 - 前記触媒組成物が、550μモル/g〜1500μモル/gの範囲にコリジン吸着容量を有する、請求項1に記載の触媒組成物。
- 炭化水素流れから不純物を除去する方法であって、以下の工程を含んでいる方法:
(a)供給原料流れの一部およびガード床触媒をガード床に供給する工程であって、前記供給原料流れが1種以上の炭化水素および望ましくない不純物を含んでおり、前記不純物が以下の元素の少なくとも1種を有する少なくとも1種の化合物を含んでおり:窒素、ハロゲン、酸素、イオウ、ヒ素、セレン、テルル、リンおよび1〜12族の金属、前記ガード床触媒が請求項1または2に記載の触媒組成物を含んでいる工程;および
(b)前記供給原料流れの前記一部を前記ガード床中で前記ガード床触媒と接触させて、前記不純物の少なくとも一部を除去し、かつ低減された量の不純物を有する処理済の供給原料流れを製造する工程。 - 以下の工程を含むモノアルキル化芳香族化合物を製造するプロセス:
(a)ガード床の中にガード床触媒が配置された前記ガード床を準備する工程であって、前記ガード床触媒が請求項1または2に記載の触媒組成物を含んでいる工程;
(b)未処理の供給原料流れの少なくとも一部を前記ガード床に供給する工程であって、前記未処理の供給原料流れがアルキル化されることが可能な芳香族化合物および望ましくない不純物を含んでおり、前記不純物が以下の元素の少なくとも1種を有する少なくとも1種の化合物を含んでいる工程:窒素、ハロゲン、酸素、イオウ、ヒ素、セレン、テルル、リンおよび1〜12族の金属;
(c)工程(b)の前記未処理の供給原料流れの前記一部を前記ガード床触媒と接触させて、前記不純物の少なくとも一部を除去し、かつ低減された量の不純物を有する処理済の供給原料流れを製造する工程;および
(d)工程(c)の前記処理済の供給原料流れの少なくとも一部およびアルキル化剤流れを適当な少なくとも部分的に液相の反応条件の下で前記ガード床触媒と同じまたは異なるアルキル化触媒と接触させて、前記アルキル化されることが可能な芳香族化合物の一部を前記アルキル化剤流れでアルキル化して、前記モノアルキル化芳香族化合物およびポリアルキル化芳香族化合物を含んでいる流出物流れを製造する工程であって、前記アルキル化触媒が、MCM−22ファミリーのモレキュラーシーブ、フォージャサイト、モルデナイト、ベータゼオライトまたはこれらの2種以上の組み合わせのいずれか1種であり、
前記MCM−22ファミリーのモレキュラーシーブが、MCM−22、PSH−3、SSZ−25、MCM−36、MCM−49、MCM−56、ERB−1、EMM−10、EMM−10−P、EMM−12、EMM−13、UZM−8、UZM−8HS、UZM−37、ITQ−1、ITQ−2、ITQ−30、MIT−1またはこれらの2種以上の組み合わせのいずれか1種である、工程。 - 工程(b)が、アルキル化剤流れを前記ガード床に供給する工程をさらに含む、請求項4に記載のプロセス。
- 工程(c)が、前記アルキル化剤流れを前記アルキル化されることが可能な芳香族化合物と、前記ガード床触媒の存在の下で接触させて、追加の前記モノアルキル化芳香族化合物を製造する工程をさらに含む、請求項5に記載のプロセス。
- 以下の工程をさらに含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載のプロセス:
(e)工程(d)の前記流出物流れを分けて、モノアルキル化芳香族化合物流れおよびポリアルキル化芳香族化合物流れを回収する工程;および
(f)前記ポリアルキル化芳香族化合物流れおよび工程(b)の前記未処理の供給原料流れの別の一部をトランスアルキル化触媒と、適当な少なくとも部分的に液相のトランスアルキル化条件の下で接触させて、前記ポリアルキル化芳香族化合物流れを前記アルキル化されることが可能な芳香族化合物でトランスアルキル化して、追加の前記モノアルキル化芳香族化合物を製造する工程。 - 工程(f)の前に、前記未処理の供給原料流れの前記別の一部が、最初にガード床触媒と接触させられて、前記不純物の少なくとも一部が除去され、前記ガード床触媒が請求項1または2に記載の触媒組成物を含んでいる、請求項7に記載のプロセス。
- 前記トランスアルキル化触媒が、2未満の拘束指数を有する大きい細孔のモレキュラーシーブまたはMCM−22ファミリーの材料であり、
前記大きい細孔のモレキュラーシーブが、ベータゼオライト、ゼオライトY、超安定Y(USY)、脱アルミニウムY(Deal Y)、希土類交換Y(REY)、超疎水性Y(UHP−Y)、モルデナイト、TEA−モルデナイト、EMM−34、ZSM−2、ZSM−3、ZSM−4、ZSM−14、ZSM−18およびZSM−20、ECR−4、ECR−17、ECR−32、ECR−35およびこれらの組み合わせから成る群から選ばれる、
請求項7に記載のプロセス。 - 前記アルキル化されることが可能な芳香族化合物がベンゼンであり、前記モノアルキル化芳香族化合物がエチルベンゼンでありおよび前記ポリアルキル化芳香族化合物がポリエチルベンゼンであり、または
前記アルキル化されることが可能な芳香族化合物がベンゼンであり、前記モノアルキル化芳香族化合物がクメンでありおよび前記ポリアルキル化芳香族化合物がポリイソプロピルベンゼンである、
請求項5〜9のいずれか1項に記載のプロセス。
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