JP6903070B2 - 化学的に処理された固体酸化物を用いる芳香族アルキル化 - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に、化学的に処理された固体酸化物を用いて、芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスに関する。本明細書にて提供される特定のアルキル化プロセスにおいて、化学的に処理された固体酸化物は、フッ化シリカコートアルミナまたはフッ化塩化シリカコートアルミナを含み得る。
本概要は、本明細書にてさらに記載される選定された概念を簡潔な形態で紹介するために、提供される。本概要は、特許請求される主題の必須または本質的な特徴を特定することを意図していない。本概要はまた、特許請求される主題の範囲を限定するために用いられることも意図していない。
芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスが、本明細書にて開示され、記載される。かかるプロセスは、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを、含み得る。幾つかの実施形態において、芳香族化合物は、C〜C10芳香族化合物(例えば、他の芳香族化合物のうち、ベンゼンまたはトルエン)を含み得、オレフィン供給原料は、C〜C40オレフィン(例えば、他のオレフィン供給原料のうち、C〜C24アルファオレフィンまたはC〜C18ノルマルアルファオレフィン)を含み得、及び化学的に処理された固体酸化物は、化学的に処理されたシリカコートアルミナ(例えば、他の化学的に処理された固体酸化物のうち、フッ化シリカコートアルミナまたはフッ化塩化シリカコートアルミナ)を含み得る。これらのプロセスは、比較的低いアルキル化温度(例えば、他のアルキル化温度のうち、0〜75℃、または20〜60℃)にて、予想外にも高いオレフィン転換率及びアルキル化芳香族選択性を提供し得る。
開示されたアルキル化プロセスにおいて用いられる化学的に処理された固体酸化物は、1.1:1以上の、アルミナのシリカに対する重量比(アルミナ:シリカ)を有する、シリカコートアルミナを含み得、すなわち、シリカコートアルミナは、アルミナリッチである。多くの場合、シリカコートアルミナのアルミナ:シリカの比は、他のアルミナ:シリカの比のうち、1.1:1〜50:1、または1.2:1〜6:1の範囲であり得る。
前述した概要及び以下の詳細な説明は共に、例示を提供しており、説明のためのみである。したがって、前述した概要及び以下の詳細な説明は、限定的であると解釈されるべきでない。さらに、本明細書にて示されるものに加えて、複数の特徴または変形例が、提供されてもよい。例えば、特定の態様及び実施形態が、詳細な説明にて記載される様々な特徴の組み合わせ及び下位組み合わせを対象としてもよい。
定義
本明細書にて用いられる用語をより明確に定義するために、以下の定義が提供される。他に示されない限り、以下の定義が本開示に適用される。ある用語が本開示にて用いられるが、本明細書にて具体的に定義されていない場合、適用される定義が、本明細書に適用される他の開示または定義のいずれかに矛盾しない限り、あるいは定義が適用されるいずれの請求項も不明瞭または不可能にしない限り、IUPAC Compendium of Chemical Terminology、2nd Ed(1997)からの定義が適用され得る。参照により本明細書に組み込まれるいずかの文書により提供されるいずれかの定義または使用が、本明細書にて提供される定義または使用に矛盾する範囲では、本明細書にて提供される定義または使用が優先する。
ここで、主題の特徴は、特定の態様及び/または実施形態内で、異なる特徴の組み合わせが想起され得るように、記載され得る。本明細書にて開示された各々の及びあらゆる態様、及び/または実施形態、及び/または特徴について、本明細書にて開示されたデザイン、組成物、プロセス、及び/または方法に悪影響を与えない全ての組み合わせが、特定の組み合わせの明白な記載を伴って、または伴うことなく、熟慮される。さらに、他に明白に列挙されない限り、本明細書にて開示されたいずれかの態様、及び/または実施形態、及び/または特徴は、本開示に整合する発明の特徴を記載するために、組み合わせられ得る。
請求項移行用語または句に関しては、「含む(including)」、「含有する」、「有する」、または「を特徴とする」と同義である、移行用語「含む(comprising)」は、開放形式であり、かつ、列挙されていないさらなる要素または方法工程を排除しない。移行句「からなる」は、その請求項で特定されていないいずれの要素、工程、または成分も排除する。移行句「本質的に〜からなる」は、特定された材料または工程ならびに特許請求される発明の基本的及び新規の特徴に実質的に影響しないものに、特許請求の範囲を制限する。「本質的に〜からなる」請求項は、「からなる」形式で記載された閉鎖形式の請求項と、「含む」形式で起草された完全に開放形式の請求項との間の、中間領域を占める。反対の指示がない場合、「本質的に〜からなる」として記載される組成物または方法は、「含む」と解釈されるものではないが、該用語が適用された組成物または方法を有意に改変しない材料または工程を含む、列挙された要素を記載するものと意図される。例えば、本質的に材料Aからなるオレフィン供給原料は、列挙された化合物または組成物の工業的に製造されたまたは商業的に入手可能な試料中に通常存在する不純物を含み得る。請求項が異なる特徴及び/または特徴の種類(例えば、他の可能性のうち、方法工程、オレフィン供給原料の特徴、及び/または生成物の特徴)を含む場合、含む、本質的に〜からなる、及びからなる、という移行用語は、該用語が用いられる特徴の種類に対してのみ適用され、また請求項内の異なる特徴については、異なる移行用語または句を用いることが可能である。例えば、ある方法は、幾つかの列挙された工程(及び他の列挙されていない工程)を含み得るが、特定の構成成分からなるか、代替的には、本質的に特定の構成成分からなるか、または代替的には、特定の構成成分及び他の列挙されていない構成成分を含む、オレフィン供給原料を利用し得る。組成物及び方法は、様々な構成成分または工程を「含む」として記載されるが、他に具体的に述べられない限り、該組成物及び方法は、様々な構成成分または工程「から本質的になる」または「からなる」ともされ得る。例えば、本発明の特定の実施形態に整合する化学的に処理された固体酸化物は、フッ化シリカコートアルミナを含み得るか、代替的には、本質的にフッ化シリカコートアルミナからなり得るか、または代替的には、フッ化シリカコートアルミナからなり得る。
別記されない限り、用語「a」、「an」、及び「the」は、その複数形、例えば、少なくとも1つを含むよう意図される。例えば、「電子吸引性陰イオン」という開示は、別記されない限り、1つの、または1つを超える電子吸引性陰イオン(例えば、サルフェート、クロリド、フルオリド等)の組み合わせを包含することが意味される。
一般的に、元素の族は、Chemical and Engineering News、63(5)、27、1985で公表された元素の周期表の解釈において示されたナンバリングスキームを用いて、示される。幾つかの場合において、元素の族は、族に割り当てられた一般名を用いて、例えば、1族元素についてはアルカリ金属を、2族元素についてはアルカリ土類金属を、3〜12族元素については遷移金属を、及び17族元素についてはハロゲンまたはハライドを用いて、示され得る。
本明細書にて開示されたいずれかの特定の化合物または基については、提示されたいずれかの名称または構造は、別記されない限り、特定の一連の置換基から生じ得る、全ての配座異性体、位置異性体、立体異性体、及びそれらの混合物を包含することが意図される。名称または構造は、別記されない限り、当業者により認識され得るような、全てのエナンチオマー、ジアステレオマー、及びエナンチオマーまたはラセミ形態のいずれかの他の光学異性体(もしあるならば)、ならびに立体異性体の混合物も包含する。例えば、ヘキセン(複数可)に対する一般的言及は、6つの炭素原子及び1つの炭素−炭素二重結合を有する、全ての直鎖状または分岐状、非環式または環式、炭化水素化合物を含み、ペンタンに対する一般的言及は、n−ペンタン、2−メチル−ブタン、及び2,2−ジメチルプロパンを含み、ブチル基に対する一般的言及は、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソ−ブチル基、及びt−ブチル基を含み、シクロドデカトリエンに対する一般的言及は、全ての異性体形態(例えば、他のドデカトリエンのうち、トランス,トランス,シス−1,5,9−シクロドデカトリエン、及びトランス,トランス,トランス−1,5,9−シクロドデカトリエン)を含み、ならびに、2,3−ペンタンジオールに対する一般的言及は、2R,3R−ペンタンジオール、2S,3S−ペンタンジオール、2R,3S−ペンタンジオール、及びそれらの混合物を含む。
用語「接触生成物」、「接触する」等は、別記されない限り、複数の構成成分が、いずれかの順番で、いずれかの様式で、及びいずれかの時間にわたって、共に接触される、組成物及び方法を記載するために、本明細書にて用いられる。例えば、複数の構成成分は、配合または混合により、接触され得る。さらに、別記されない限り、いずれかの成分の接触は、本明細書にて記載された組成物及び方法のいずれかの他の成分の存在下または不在下にて、起こり得る。さらなる材料または構成成分を組み合わせることは、いずれかの好適な方法により、実施され得る。さらに、用語「接触生成物」は、混合物、配合物、溶液、スラリー、反応生成物等、またはそれらの組み合わせを含む。「接触生成物」は、多くの場合、反応生成物を含むが、各々の構成成分が互いに反応することは必須ではない。同様に、用語「接触する」は、配合、混合、スラリー化、溶解、反応、処置、または幾つかの他の様式で接触され得る材料を意味するように、本明細書にて用いられる。故に、「接触する」2つ以上の構成成分は、混合物、反応生成物、反応混合物等を生じ得る。
本明細書にて用いられる、「単位時間当たりの重量空間速度」または「WHSV」は、一定の重量/質量の化学的に処理された固体酸化物と接触することになる、オレフィン供給原料の流速の比(1時間あたりのオレフィン供給原料の重量/質量)である。ここで、他に具体的に示されない限り、WHSVは、g/g/hrの単位を有し得る。
本明細書及び特許請求の範囲にて用いられる場合は、常に、用語「炭化水素」は、炭素及び水素のみを含有する化合物を意味する。本明細書にて用いられる、用語「オレフィン」は、芳香族環または環系の一部ではない、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する炭化水素を意味する。他に具体的に示されない限り、用語「オレフィン」は、芳香族環または環系の一部ではない、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する、脂肪族及び芳香族、環式及び非環式、及び/または直鎖状及び分岐状の化合物を含む。1つのみ、2つのみ、3つのみ等の炭素−炭素二重結合を有するオレフィンは、オレフィンの名称内で用語「モノ」、「ジ」、「トリ」等を使用することにより、特定され得る。オレフィンは、炭素−炭素二重結合(複数可)の位置により、さらに特定され得る。本明細書にて用いられる、用語「アルファオレフィン」は、炭素原子の隣接する鎖の第一及び第二の炭素原子の間に二重結合を有するいずれかのオレフィンを意味する。他に明白に述べられない限り、用語「アルファオレフィン」は、直鎖状及び分岐状アルファオレフィン、及び1つを超える非芳香族炭素−炭素二重結合を有するアルファオレフィンを含む。本明細書にて用いられる、用語「ノルマルアルファオレフィン」は、第一及び第二の炭素原子の間に二重結合を有する、直鎖状脂肪族炭化水素モノ−オレフィンを意味する。
「芳香族化合物」は、ヒュッケル則(4n+2)に従う環状に共役された部分を含有し、かつ(4n+2)のパイ電子を含む、化合物を意味し、式中、nは1〜約5の整数である。別記されない限り、芳香族化合物は、単環式または多環式であり得る。芳香族化合物の非限定的な例は、ベンゼン、ナフタレン、及びトルエンなどを含む。
用語「アルキル化」、「アルキル化する」等は、アルキル化芳香族化合物を含有する生成物を生成するプロセスを意味し、ならびに、かかるプロセスは、モノ−アルキル化芳香族化合物及びマルチ−アルキル化芳香族化合物(例えば、ジ−アルキル化、トリ−アルキル化等)の生成物混合物を包含する。別記されない限り、アルキル化プロセスの生成物の特徴が開示される場合、その開示は、アルキル化芳香族及びオレフィンオリゴマー(もしあれば)を含むアルキル化プロセスにより形成される全ての生成物を含むが、未反応のオレフィン及び芳香族化合物は排除する(すなわち、反応生成物中に存在してもよい残留未反応のオレフィン及び芳香族化合物は排除する)、ことが意味される。さらに、不活性溶媒が用いられるならば、別記されない限り、アルキル化プロセスの生成物の特徴付けは、存在してもよいいずれかの不活性溶媒を排除することも意味される。
「モノ−アルキル化」芳香族化合物は、アルキル化プロセスにおいて、(オレフィン反応物質に由来する)1つのアルキル置換基が芳香族化合物へ添加される、芳香族化合物を意味する。この用語は、(反応物質)芳香族化合物中に存在する置換基の数に関わらず、用いられる。例えば、トルエン(メチル−ベンゼン)は、芳香族基に1つのアルキル置換基を含有するが、本明細書の反応物質として用いられるならば、そこから生成される「モノ−アルキル化」芳香族化合物は、2つのアルキル置換基:芳香族化合物(すなわち、トルエン)に元々存在したメチル置換基、及びアルキル化反応にて芳香族化合物(すなわち、トルエン)と反応するオレフィン反応物質からもたらされた1つの置換基、を含有し得る。
本明細書にて開示されたものに同様のまたは相当するいずれかの方法及び材料が、本発明の実施または試験において用いられ得るが、典型的な方法及び材料は本明細書に記載される。
本明細書にて言及された全ての刊行物及び特許は、説明及び開示を目的として、参照により本明細書に組み込まれ、例えば、刊行物に記載されている構成物及び方法論は、本発明と関連付けられて、用いられてもよい。
化学的に処理された固体酸化物を用いる、芳香族化合物のアルキル化が、本明細書にて開示される。好適な化学的に処理された固体酸化物は、フッ化固体酸化物を含み、例えば、他のフッ化固体酸化物のうち、フッ化シリカコートアルミナ及びフッ化塩化シリカコートアルミナを含む。
芳香族アルキル化プロセス
本発明の実施形態は、アルキル化芳香族化合物を生成するためのプロセスを対象とする。芳香族化合物をアルキル化するためのかかる1つのプロセスは、芳香族化合物、オレフィンを含むオレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。一般的に、プロセスの特徴(例えば、他の特徴のうち、芳香族化合物、オレフィンを含むオレフィン供給原料(例えば、他のオレフィン特徴のうち、炭素数及び/またはオレフィン型)、化学的に処理された固体酸化物、アルキル化芳香族化合物、ならびにアルキル化芳香族化合物を含む生成物が生成される条件)は、独立して、本明細書にて記載されおり、及びこれらの特徴は、開示されたアルキル化プロセスをさらに説明するために、いずれかの組み合わせにて組み合わされ得る。さらに、別記されない限り、さらなるプロセス工程は、本明細書にて開示されたいずれかのプロセスのいずれかの工程の前、工程の間、及び/または、工程の後に、実施され得る。
幾つかの実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C40オレフィンを含み得るか、本質的にC〜C40オレフィンからなり得るか、またはC〜C40オレフィンからなり得る。さらに、オレフィン供給原料は、C〜C40に由来するいずれかの単一の炭素数のオレフィン(例えば、Cオレフィン)、またはC〜C40に由来する異なる単一の炭素数のオレフィンのいずれかの組み合わせ(例えば、他の組み合わせのうち、C〜Cオレフィン、またはC、C10、及びC12オレフィン)を含み得るか、本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る。オレフィン供給原料及びオレフィンは、本明細書にて記載されており、及びそれらの特徴は、アルキル化プロセスにて利用され得るオレフィン供給原料及びオレフィンをさらに説明するために、制限なく利用され得る。
幾つかの実施形態において、芳香族化合物は、C〜C24芳香族化合物を含み得るか、本質的にC〜C24芳香族化合物からなるか、C〜C24芳香族化合物からなる。さらに、芳香族化合物は、炭化水素芳香族化合物(例えば、ベンゼンまたはトルエン)を含み得るか、本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る。芳香族化合物が本明細書にて記載され、及びそれらの特徴は、アルキル化プロセスにおいて利用され得る芳香族化合物をさらに説明するために、制限なく利用され得る。
幾つかの実施形態において、アルキル化プロセスは、単一の化学的に処理された固体酸化物を利用し得るか、または代替的には、該プロセスは、1つを超える化学的に処理された固体酸化物を利用し得る。化学的に処理された固体酸化物は、本明細書にて記載されおり、及びそれらは、本明細書にて記載されたアルキル化プロセスにおいて、制限なく利用され得る。
本発明の実施形態に整合するものとして、アルキル化プロセスは、芳香族化合物、オレフィン供給原料、化学的に処理された固体酸化物、及びさらなる列挙されていない材料(例えば、他の材料のうち、不活性溶媒または希釈剤、または安定化剤)を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含み得る。他の実施形態において、アルキル化プロセスは、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することから本質的にからなり得るか、または代替的には、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することからなる。
故に、アルキル化芳香族化合物を含む生成物の形成は、不活性溶媒の存在下(または不在下)にて起こり得る。開示されたオレフィン供給原料及び芳香族化合物に加えて用いられるいずれかの不活性溶媒の量は、いずれかの特定の範囲に限定されない。かかる溶媒、または溶媒の組み合わせは、例えば、アルキル化プロセスの間の反応物質及び/または生成物の流動特性または粘度を改変する流動調整剤として、用いられ得る。利用され得る不活性溶媒が、本明細書にて記載されており、及びこれらの溶媒は、本明細書にて記載されたアルキル化プロセスにおいて、制限なく利用され得る。ある実施形態において、アルキル化プロセスは、不活性溶媒の実質的不在下にて(例えば、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び不活性溶媒の総重量に基づいて、10、5、4、3、2、または1重量%未満の溶媒)、実施され得る。
芳香族化合物のアルキル化のためのプロセスは、様々な温度、圧力、及び時間範囲にて、実施され得る。例えば、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物がはじめに組み合わされる温度は、アルキル化芳香族化合物を含有する生成物が形成される温度と同じであり得るか、または異なり得る。説明のための一例としては、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物は、はじめ、温度T1にて、添加または組み合わされることができ、これらの材料をまず添加した後、該温度を温度T2に変化させて、アルキル化反応を進行させて、アルキル化芳香族化合物を含有する生成物を形成させることができる。同様に、圧力は、該プロセスにわたって、様々であり得る。
ある実施形態において、芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物のためのいずれかの好適なアルキル化温度にて、生成され得る。例えば、該プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、0℃、10℃、15℃、または20℃の最低温度にて、または代替的には、200℃、150℃、120℃、100℃、75℃、60℃、または50℃の最高温度にて、生成され得る。ある実施形態において、アルキル化温度は、本明細書にて開示されたいずれかの最低温度から、本明細書にて開示されたいずれかの最高温度までの範囲であり得る。幾つかの非限定的な実施形態において、アルキル化温度は、0℃〜200℃、代替的には、0℃〜150℃、代替的には、0℃〜100℃、代替的には、0℃〜75℃、代替的には、0℃〜60℃、代替的には、0℃〜50℃、代替的には、20℃〜150℃、代替的には、20℃〜100℃、代替的には、20℃〜75℃、代替的には、20℃〜60℃、または代替的には、20℃〜50℃の範囲であり得る。他の非限定的な実施形態において、該プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、10℃〜60℃、10℃〜50℃、15℃〜75℃、または15℃〜50℃の範囲のアルキル化温度にて生成され得る。アルキル化温度についての他の温度範囲は、本開示から容易に明らかである。これらの温度範囲は、アルキル化プロセスが実施され、及び/または、アルキル化芳香族化合物が、単一の固定された温度ではなく、それぞれの温度範囲内に収まる一連の異なる温度にて、生成されるという状況を包含することも意味される。
一般的に、アルキル化プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、いずかの好適な圧力にて、生成され得る。例えば、該プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、0psig(0kPa)、5psig(34kPa)、または10psig(69kPa)の最低圧力にて、または代替的には、1000psig(6,890kPa)、750psig(5,170kPa)、500psig(3,450kPa)、250psig(1,720kPa)、150psig(1,030kPa)、または100psig(689kPa)の最高圧力にて、生成され得る。ある実施形態において、アルキル化の圧力は、本明細書にて開示されたいずれかの最低圧力から、本明細書にて開示されたいずれかの最高圧力までの範囲であり得る。限定されることはないが、芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、0〜1000psig(0〜6,890kPa)、5〜1000psig(34〜6,890kPa)、5〜750psig(34〜5,170kPa)、5〜500psig(34〜3,450kPa)、5〜250psig(34〜1,720kPa)、5〜150psig(34〜1,030kPa)、または10〜100psig(69〜689kPa)の範囲の反応圧力にて、実施され得る。幾つかの実施形態において、アルキル化プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、大気圧にて生成され得るが、一方、他の実施形態において、アルキル化プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、準大気圧にて生成され得る。これらの圧力範囲は、アルキル化プロセスが実施され、及び/または、アルキル化芳香族化合物が、それぞれの圧力範囲内に収まる単一の固定された圧力ではなく、それぞれの圧力範囲内に収まる一連の異なる圧力にて、生成されるという状況を包含することも意味される。
アルキル化プロセスにおいて、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対するモル比(芳香族:オレフィン)は、特に制限されない。例えば、該プロセスが実施され、及び/または、アルキル化芳香族化合物が、0.2:1、0.5:1、0.7:1、1:1、2:1、5:1、または7:1である、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対する最小モル比にて、または代替的には、50:1、35:1、25:1、17:1、15:1、10:1、7:1、5:1、4:1、3:1、または2:1である、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対する最大モル比にて、生成され得る。ある実施形態において、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対するモル比は、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対する最大モル比が、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対する最小モル比よりも大きい限り、本明細書にて開示された、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対するいずれかの最小モル比から、本明細書にて開示された、芳香族化合物のオレフィン供給原料に対するいずれかの最大モル比までの範囲であり得る。幾つかの非限定的な実施形態において、該モル比は、0.2:1〜50:1、0.5:1〜50:1、1:1〜50:1、2:1〜35:1、または5:1〜25:1の範囲であり得る。モノ−アルキル化芳香族化合物が所望される実施形態において、多くの場合、5:1〜20:1、5:1〜15:1、または7:1〜17:1の非限定的な範囲にあるような高いモル比(芳香族:オレフィン)が用いられ得る。マルチ−アルキル化芳香族化合物が所望される実施形態において、多くの場合、0.2:1〜5:1、0.5:1〜4:1、0.5:〜2:1、または0.7:1〜2:1の非限定的な範囲にあるような低いモル比(芳香族:オレフィン)が用いられ得る。芳香族:オレフィンの他のモル比は、本開示から容易に明白である。当業者が容易に認識できるように、アルキル化反応が進行するにつれ、芳香族:オレフィンのモル比は変化し得る。したがって、芳香族:オレフィンのモル比のこれらの範囲は、はじめの反応物質の比、ならびにアルキル化反応が進行するにつれて遭遇するいずれかの芳香族:オレフィンのモル比を包含することが意味される。
アルキル化プロセスにおいて、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する重量比は、特に限定されない。例えば、該プロセスが実施され得、及び/または、アルキル化芳香族化合物は、1:1、2:1、または5:1の、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する最小重量比にて、または代替的には、1000:1、750:1、500:1、250:1、または100:1の、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する最大重量比にて、生成され得る。ある実施形態において、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する重量比は、本明細書にて開示された、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する重量比のいずれかの最小値から、本明細書にて開示された、オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する重量比のいずれかの最大値までの範囲であり得る。幾つかの非限定的な実施形態において、重量比は、1:1〜1000:1、1:1〜100:1、または2:1〜1000:1の範囲であり得る。他の実施形態において、重量比は、2:1〜100:1、5:1〜1000:1、または5:1〜100:1の範囲であり得る。オレフィン供給原料の化学的に処理された固体酸化物に対する他の重量比は、本開示から容易に明白である。
一実施形態において、アルキル化芳香族化合物を形成するためのプロセスは、バッチプロセスであり得る。別の実施形態において、アルキル化芳香族化合物を形成するためのプロセスは、連続プロセス及び/または流動プロセスであり得る。さらに、アルキル化芳香族化合物を形成するためのプロセスは、固定床プロセスであり得る。固定床プロセスにおいて、オレフィン供給原料及び化学的に処理された固体酸化物の接触時間(または反応時間)は、単位時間当たりの重量空間速度(WHSV)という用語にて表現されることができ、該用語は、化学的に処理された固体酸化物の固定床の単位重量(g)あたりの、オレフィン供給原料の固定床への流速(g/hr)の比である。限定されないが、アルキル化芳香族化合物を含有する生成物を生成するプロセスのために用いられるWHSVは、0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、または1の最小値、または代替的には、10、5、4、3、2.5、または2の最大値を有し得る。ある実施形態において、WHSVは、本明細書にて開示されたいずれかの最小WHSVから、本明細書にて開示されたいずれかの最大WHSVまでの範囲であり得る。非限定的な一例において、WHSVは、0.05〜10、代替的には、0.05〜5、代替的には、0.05〜4、代替的には、0.1〜10、代替的には、0.1〜5、代替的には、0.1〜4、代替的には、0.1〜3、代替的には、0.1〜2、代替的には、0.1〜1、代替的には、0.1〜0.8、代替的には、0.5〜10、代替的には、0.5〜5、代替的には、0.5〜4、代替的には、0.5〜2.5、代替的には、0.8〜3、または代替的には、1〜3の範囲であり得る。他の好適なWHSV範囲は、本開示から容易に明白である。
アルキル化プロセスは、アルキル化芳香族化合物を含有する生成物を形成するために、いずれかの好適な反応器または容器中にて実施され得、その非限定的な例は、直列または並列にある2つ以上の反応器を含み、かつ反応器型及び配置のいずれかの組み合わせを含む、固定床反応器、攪拌タンク反応器、プラグ流反応器、及び管形反応器、を含み得る。本明細書にて開示されたアルキル化プロセスは、幾つかの実施形態において、バッチプロセスであり得るが、一方、他の実施形態において、アルキル化プロセスは、連続プロセスであり得る。
ある実施形態において、オレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)は特に限定されない。オレフィンの転換率は、モルパーセント単位のパーセンテージ転換率が、オレフィンに基づき、かつアルキル化プロセスの間に存在し得る非オレフィン材料を含まず,かつ(反応物質として)はじめに存在するオレフィンのモルに対する、消費されたオレフィンのモルに基づくことを示すために、「オレフィン転換率」として記載され得る。同様に、例えば、Cオレフィンを含むオレフィン供給原料の転換率(またはオレフィン転換率)は、モルパーセント単位のパーセンテージ転換が、Cオレフィンに基づき、かつアルキル化プロセスの間に存在し得る非Cオレフィン材料(例えば、他の炭素数のオレフィン)を含まないことを示すために、“Cオレフィン転換率”として記載され得る。別の実施形態において、最小オレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)は、少なくとも10mol%、少なくとも25mol%、少なくとも50mol%、少なくとも80mol%、少なくとも90mol%、少なくとも95mol%、少なくとも98mol%、または少なくとも99mol%であり得る。さらなる別の実施形態において、最大オレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)は、100mol%、99mol%、98mol%、または95mol%であり得る。一般的に、オレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)は、本明細書にて開示されたいずれかの最小転換率から、本明細書にて開示されたいずれかの最大転換率までの範囲にあり得る。モルパーセンテージ単位での、オレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)の非限定的な範囲は、以下の範囲、50mol%〜100mol%、80mol%〜100mol%、90mol%〜100mol%、95mol%〜100mol%、98mol%〜100mol%、99mol%〜100mol%、50mol%〜99mol%、50mol%〜98mol%、50mol%〜95mol%、80mol%〜99mol%、80mol%〜98mol%、50mol%〜95mol%、または90mol%〜95mol%を含み得るが、これらに限定されない。他のオレフィン供給原料転換率(またはオレフィン転換率)の範囲は、本開示から容易に明白である。幾つかの実施形態において、これらの転換率は、バッチプロセスにて成し遂げられ得るが、一方、他の実施形態において、これらの転換は、例えば、固定床反応器などのマルチパススルー反応器などの、流動または連続プロセスにて成し遂げられ得る。しかし、他の実施形態において、これらの転換は、例えば、固定床反応器などのシングルパススルー反応器などの、流動または連続プロセスにて成し遂げられ得る。かかる実施形態において、転換率は、モルパーセント単位のパーセンテージ転換率が、シングルパススルー反応器または反応ゾーンに基づくことを示すために、「シングルパス転換率」(例えば、シングルパスCオレフィン転換率)として記載され得る。
化学的に処理された固体酸化物がフッ化シリカコートアルミナを含む、本発明に整合するアルキル化プロセスにおいて、予想外にも、オレフィン転換率(シングルパスオレフィン転換率)は、同一アルキル化条件下にて、(シリカリッチ)フッ化シリカ−アルミナを(すなわち、フッ化シリカコートアルミナの代りに)用いる類似プロセスのものよりも、増大され得る。特定の実施形態において、(シリカリッチ)フッ化シリカ−アルミナの代りにフッ化シリカコートアルミナを用いる転換率における増大は、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも75%、または少なくとも100%、及び多くの場合、最高150〜200%であり得る。該パーセンテージの増大は、フッ化シリカ−アルミナを用いる転換率に基づき、例えば、(モルパーセンテージ単位の)フッ化シリカ−アルミナを用いる転換率が50%であり、かつフッ化シリカコートアルミナを用いる転換が(同一のモルパーセンテージ単位に基づいて)80%であるならば、パーセンテージ増大は、60%増大であり得る。
同様に、化学的に処理された固体酸化物がフッ化塩化シリカコートアルミナを含む、本発明に整合するアルキル化プロセスにおいて、予想外にも、オレフィン転換率(またはシングルパスオレフィン転換率)は、同一アルキル化条件下で、(シリカリッチ)フッ化シリカ−アルミナを(すなわち、フッ化塩化シリカコートアルミナの代りに)用いる類似プロセスのものよりも、増大され得る。特定の実施形態において、(シリカリッチ)フッ化シリカ−アルミナの代りにフッ化塩化シリカコートアルミナを用いる転換率における増大は、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも75%、または少なくとも100%、及び多くの場合、最高150〜200%であり得る。上述したように、パーセンテージの増大は、フッ化シリカ−アルミナを用いる転換率に基づく。
本明細書にて開示されたアルキル化プロセスは、マルチ−アルキル化芳香族化合物、例えば、ジ−アルキル化化合物、トリ−アルキル化化合物等とは対照的に、モノ−アルキル化芳香族化合物に対して優れた選択性を有し得ることが、熟慮される。一実施形態において、例えば、アルキル化生成物は、少なくとも1:1の、例えば、少なくとも1.1:1、少なくとも1.2:1、少なくとも1.5:1、少なくとも2:1、少なくとも3:1、少なくとも5:1、または少なくとも10:1の、モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化のモル比の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族に対するモル比(モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化)を特徴とし得る。それ故に、モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化のモル比についての説明的及び非限定的な範囲は、1:1〜50:1、1.1:1〜50:1、1.2:1〜50:1、2:1〜50:1、3:1〜50:1、5:1〜50:1、10:1〜50:1、1.1:1〜25:1、1.2:1〜25:1、1.5:1〜25:1、2:1〜25:1、3:1〜25:1、5:1〜25:1、または10:1〜25:1を含み得る。モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化のモル比についての他の好適な範囲は、本開示から容易に明白である。
さらに、本明細書にて開示されたアルキル化プロセスが、非常に低量のオレフィンオリゴマーを生成し得ることが、熟慮される。一実施形態において、アルキル化生成物は、生成物の総重量に基づき、10重量%以下の、8重量%以下の、または5重量%以下の、オレフィンオリゴマーを含有し得る。別の実施形態において、アルキル化生成物は、生成物の総重量に基づき、3重量%以下の、2重量%以下の、1重量%以下の、0.5重量%以下の、0.25重量%以下の、または0.1重量%以下の、オレフィンオリゴマーを含有し得る。オレフィンオリゴマーの他の好適な量は、本開示から容易に明白である。
以下の理論に拘束される意図はないが、本明細書にて開示されたモノ−アルキル化芳香族化合物に対する優れたオレフィン転換率及び選択性、ならびにアルキル化プロセスにおいて生成されるオレフィンオリゴマーを最小量にすることは、5:1〜25:1、または7:1〜17:1の範囲内に収まる典型的な芳香族:オレフィンのモル比を伴う、5:1より大きなモル比、または7:1より大きなモル比などの、より高い芳香族:オレフィンのモル比にて、より容易に達成され得ると考えられる。
本発明の実施形態に整合して、アルキル化芳香族化合物は、生成物から、ならびに残留反応物質及び触媒から、単離され得る。例えば、本明細書にて開示されたいずれかのプロセスは、化学的に処理された固体酸化物の少なくともの一部をアルキル化芳香族化合物から分離する工程をさらに含み得る。さらにまたは代替的には、本明細書にて開示されたいずれかのプロセスは、アルキル化芳香族化合物の少なくともの一部を芳香族化合物から、及び/またはオレフィン供給原料から、及び/または化学的に処理された固体酸化物から単離する工程をさらに含み得る。当業者により認識され得るように、これらの工程は、ろ過、蒸発、または蒸留、及びこれらの技法の2つ以上の組み合わせなどの、いずれかの好適な技法を用いて実施され得る。
オレフィン供給原料
本発明の実施形態は、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含むアルキル化プロセスを対象とする。C〜C40オレフィンを含む、本質的にC〜C40オレフィンからなる、またはC〜C40オレフィンからなる広範囲のオレフィン供給原料が、本明細書で提供され、かつ本明細書にて開示された化学的に処理された固体酸化物及び芳香族化合物を用いるアルキル化プロセスにおいて、利用され得る。いずれかの実施形態において、オレフィン供給原料は、内部オレフィンを含み得、及び/または、オレフィン供給原料は、アルファオレフィンを含み得る。幾つかの実施形態において、内部オレフィンは、直鎖状オレフィンを含み得るか、または本質的に直鎖状オレフィンからなり得る。さらに、アルファオレフィンは、ノルマルアルファオレフィンを含み得るか、本質的にノルマルアルファオレフィンからなり得るか、またはノルマルアルファオレフィンからなり得る。結果として、幾つかの実施形態において、本明細書にて開示されたアルキル化プロセスは、内部オレフィン及びアルファオレフィンの混合物であるオレフィン供給原料を使用し得る。幾つかの実施形態において、オレフィン供給原料は、アルファオレフィン、または代替的には、ノルマルアルファオレフィンを含み得るか、または本質的にそれらからなる。幾つかの実施形態において、オレフィン供給原料のオレフィン(内部オレフィンまたはアルファオレフィン)は、モノ−オレフィンであり得る。
一般的に、オレフィン供給原料は、C〜C40オレフィン、代替的には、C〜C36オレフィン、代替的には、C〜C24オレフィン、または代替的には、C〜C18オレフィンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。別の実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C18オレフィン、代替的には、C〜C18オレフィン、代替的には、C〜C18オレフィン、または代替的には、C18〜C40オレフィンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。さらなる別の実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C18オレフィン、代替的には、C〜Cオレフィン、代替的には、C〜Cオレフィン、代替的には、C10〜C18オレフィン、または代替的には、C10〜C14オレフィンを含み得る。他の実施形態において、オレフィン供給原料は、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、Cオレフィン、代替的には、C10オレフィン、代替的には、C12オレフィン、代替的には、C14オレフィン、代替的には、C16オレフィン、または代替的には、C18オレフィンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。故に、開示されたアルキル化プロセスにおけるオレフィン供給原料として、異なる炭素原子数を有するオレフィンの混合物が用いられ得るか、または主に単一の炭素原子数を有するオレフィンが用いられ得る。
ある実施形態において、オレフィン供給原料は、少なくとも50重量%、少なくとも55重量%、少なくとも60重量%、少なくとも65重量%、少なくとも70重量%、少なくとも75重量%、少なくとも80重量%、少なくとも85重量%、少なくとも90重量%、少なくとも92.5重量%、または少なくとも95重量%の本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン、オレフィン炭素数または炭素数範囲、あるいはオレフィンの混合物を含み得る。さらにまたは代替的には、オレフィン供給原料は、最高100重量%、99重量%、98重量%、97重量%、または96重量%の、本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン、オレフィン炭素数または炭素数範囲、あるいはオレフィンの混合物を含み得る。一般的に、重量パーセントは、本明細書にて開示されたいずれかの最小重量パーセントから、本明細書にて開示されたいずれかの最大重量パーセントまでの範囲であり得る。それ故に、非限定的な重量パーセント範囲は、以下の範囲、50〜100重量%、55〜99重量%、60〜98重量%、65〜97重量%、70〜96重量%、75〜100重量%、80〜100重量%、または80〜98重量%の、本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン、オレフィン炭素数または炭素数範囲、あるいはオレフィンの混合物を含み得るが、これらに限定されない。他の重量パーセント範囲は、本開示から容易に明白である。
これらの及び他の実施形態において、オレフィンは、環式または非環式、及び/または直鎖状または分岐状であり得る。例えば、オレフィン供給原料は、環式オレフィンを含み得るか、本質的に環式オレフィンからなり得るか、または環式オレフィンからなり得るか、さらにまたは代替的には、オレフィン供給原料は、直鎖状オレフィンを含み得るか、本質的に直鎖状オレフィンからなり得るか、または直鎖状オレフィンからなり得る。他の実施形態において、オレフィン供給原料のオレフィンは、脂肪族オレフィンを含み得るか、または本質的に脂肪族オレフィンからなり得る。さらに、オレフィン供給原料は、1つだけオレフィン部分を有するオレフィン(モノ−オレフィン)、及び/または、2つのオレフィン部分を有するオレフィン(ジ−オレフィン)、ならびに分子あたり2つを超えるオレフィン部分を有する化合物、代替的には、モノ−オレフィン、代替的には、ジ−オレフィン、または代替的には、分子あたり2つを超えるオレフィン部分を有するオレフィンを含み得る。
オレフィン供給原料は、直鎖状及び/または分岐状オレフィンを含み得、及びそれ故に、直鎖状及び分岐状オレフィンの混合物が用いられ得る。好適な分岐状オレフィンは、例えば、いずれかの位置にて分岐を有し、及びいずれかの好適な位置にて二重結合を有し得る。一実施形態において、分岐状オレフィンは、1つを超える分岐を有し得る。別の実施形態において、分岐状オレフィンは、炭素−炭素二重結合にて1つ以上の分岐を有し得るか、または代替的には、分岐状オレフィンは、炭素−炭素二重結合の一部ではない炭素原子上で1つ以上の分岐を有し得る。さらなる別の実施形態において、オレフィン供給原料は、直鎖状オレフィン、または代替的には、直鎖状内部オレフィンを含み得るか、本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る。
さらなる実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C40アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜C36アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜C24アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、または代替的には、C〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)を含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。別の実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、または代替的には、C18〜C40アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)を含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。さらなる別の実施形態において、オレフィン供給原料は、C〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜Cアルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C〜Cアルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、代替的には、C10〜C18アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)、または代替的には、C10〜C14アルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)を含み得る。他の実施形態において、オレフィン供給原料は、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、エチレン、代替的には、プロピレン、代替的には、1−ブテン、または代替的には、1−ペンテンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。しかし、他の実施形態において、オレフィン供給原料は、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、1−ヘキセン、代替的には、1−オクテン、代替的には、1−デセン、代替的には、1−ドデセン、代替的には、1−テトラデセン、代替的には、1−ヘキサデセン、または代替的には、1−オクタデセンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。故に、開示されたアルキル化プロセスにおけるオレフィン供給原料として、異なる炭素原子数を有するアルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィンの)の混合物が用いられ得るか、または主に単一の炭素を有するアルファオレフィン(またはノルマルアルファオレフィン)が用いられ得る。
さらに、上述したように、オレフィン供給原料は、いずれかの好適な量の本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン、オレフィン炭素数範囲、またはオレフィンの混合物を含有し得る。例えば、オレフィン供給原料は、50〜100重量%、55〜99重量%、60〜98重量%、65〜97重量%、70〜96重量%、75〜100重量%、80〜100重量%、または80〜98重量%の、C〜C40直鎖状内部オレフィン、アルファオレフィン、またはノルマルアルファオレフィン、代替的には、本明細書にて開示されたいずれかの炭素数範囲の直鎖状内部オレフィン、アルファオレフィン、またはノルマルアルファオレフィン、代替的には、本明細書にて開示された単一の炭素数の直鎖状内部オレフィン、アルファオレフィン、またはノルマルアルファオレフィンのいずれかの組み合わせ、または代替的には、本明細書にて開示されたいずれかの単一の炭素数の直鎖状内部オレフィン、アルファオレフィン、またはノルマルアルファオレフィン、を含有し得る。さらに、他の重量パーセント範囲は、本開示から容易に明白である。例えば、非限定的な一例において、オレフィン供給原料は、少なくとも75重量%、少なくとも80重量%、少なくとも85重量%、少なくとも90重量%、または少なくとも95重量%の、エチレン、代替的には、プロピレン、代替的には、1−ブテン、代替的には、1−ペンテン、代替的には、1−ヘキセン、代替的には、1−オクテン、代替的には、1−デセン、代替的には、1−ドデセン、代替的には、1−テトラデセン、代替的には、1−ヘキサデセン、または代替的には、1−オクタデセンを含み得る含み得る。
本明細書にて開示されるように、オレフィン供給原料は、様々な炭素数範囲及び/または型のオレフィンを含み得る。本発明のアルキル化プロセスにおいて用いるために好適であるオレフィン供給原料またはオレフィン(複数可)を説明するために、オレフィン(複数可)の様々な炭素数(複数可)、オレフィン(複数可)の様々な型、及びオレフィン(複数可)の様々な重量パーセンテージが、いずれかの様式にて組み合わされ得る。
化学的に処理された固体酸化物
本明細書にて開示されたアルキル化プロセスにおいて、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物は、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成するために、接触され得る。1つの化学的に処理された固体酸化物か、あるいは2つ以上の異なる化学的に処理された固体酸化物の混合物または組み合わせのいずれかである、いずれかの好適な化学的に処理された固体酸化物が、本発明にて使用され得る。一実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、電子吸引性陰イオンで処理された固体酸化物を含み得る。代替的には、別の実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、電子吸引性陰イオンで処理された固体酸化物、ルイス酸金属イオンを含有する固体酸化物を含み得る。好適な化学的に処理された固体酸化物の非限定的な例は、例えば、米国特許第7,294,599号、第7,601,665号、第7,884,163号、第8,309,485号、第8,623,973号、第8,703,886号、及び第9,023,959号に開示されている。
固体酸化物は、アルミナなどの酸化物材料、シリカ−アルミナなどのそれらの「混合酸化物」、1つの酸化物の別の酸化物の上へのコーティング、ならびにそれらの組み合わせ及び混合物を含み得る。シリカ−アルミナなどの混合酸化物は、2つ以上の金属が酸素と組み合わされて固体酸化物を形成する、単一または複数の化学相であり得る。化学的に処理された固体酸化物を形成するために、単一または組み合わせて用いられ得る混合酸化物の例は、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、亜鉛−アルミナート、アルミナ−ボリア、シリカ−ボリア、アルミノホスフェート−シリカ、及びチタニア−ジルコニアを含み得るが、これらに限定されない。本明細書にて用いられる固体酸化物は、米国特許第7,884,163号に記載されているような、シリカコートアルミナなどの酸化物材料(例えば、Sasol Siral(登録商標)28、Sasol Siral(登録商標)40等)を含み得る。
したがって、一実施形態において、固体酸化物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカコートアルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノホスフェート、ヘテロポリタングステート、チタニア、シリカ−チタニア、ジルコニア、シリカ−ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらのいずれかの混合酸化物、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。別の実施形態において、固体酸化物は、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカコートアルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノホスフェート、ヘテロポリタングステート、チタニア、シリカ−チタニア、ジルコニア、シリカ−ジルコニア、マグネシア、ボリア、または酸化亜鉛、ならびにそれらのいずれかの混合酸化物、またはそれらのいずれかの混合物を含み得る。本明細書にて熟慮される固体酸化物は、当業者により認識され得るように、いずれかの好適な表面積、細孔容積、及び粒子サイズを有し得る。別の実施形態において、固体酸化物は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらのいずれかの混合酸化物、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。さらなる別の実施形態において、固体酸化物は、シリカ−アルミナ、シリカコートアルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−ボリア、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。さらなる別の実施形態において、固体酸化物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカコートアルミナ、またはそれらのいずれかの混合物、代替的には、シリカ、代替的には、アルミナ、代替的には、シリカ−アルミナ、または代替的には、シリカコートアルミナを含み得る。
アルキル化プロセスにて用いられ得るシリカコートアルミナ固体酸化物材料は、多くの場合、アルミナリッチであり、例えば、シリカコートアルミナ中の、アルミナのシリカに対する重量比(アルミナ:シリカ)が、1.05:1〜50:1、1.1:1〜50:1、または1.2:1〜50:1の範囲であり得る。一実施形態において、シリカコートアルミナ中のアルミナ:シリカの重量比は、1.05:1〜25:1、代替的には、1.05:1〜12:1、代替的には、1.05:1〜6:1、または代替的には、1.05:1〜4:1の範囲であり得る。別の実施形態において、シリカコートアルミナ中のアルミナ:シリカの重量比は、1.1:1〜25:1、代替的には、1.1:1〜12:1、代替的には、1.1:1〜7:1、または代替的には、1.1:1〜3:1の範囲であり得る。さらなる別の実施形態において、シリカコートアルミナ中のアルミナ:シリカの重量比は、1.2:1〜25:1、代替的には、1.2:1〜12:1、代替的には、1.2:1〜6:1、代替的には、1.2:1〜4:1、または代替的には、1.2:1〜3:1の範囲であり得る。さらなる別の実施形態において、シリカコートアルミナ中のアルミナ:シリカの重量比は、1.3:1〜25:1、代替的には、1.3:1〜12:1、代替的には、1.3:1〜6:1、代替的には、1.3:1〜4:1、または代替的には、1.3:1〜3:1の範囲であり得る。
固体酸化物を処理するために用いられる電子吸引性成分は、(少なくとも1つの電子吸引性陰イオンで処置されていない固体酸化物と比較して)処置の際に固体酸化物のルイス酸性度またはブレンステッド酸性度を増大させ得る、いずれかの成分であり得る。一実施形態に従うと、電子吸引性成分は、陰イオンの源または前駆体として働く、塩、酸、または揮発性有機化合物などの他の化合物に由来する、電子吸引性陰イオンであり得る。電子吸引性陰イオンの例は、サルフェート、ビサルフェート、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージド、フルオロサルフェート、フルオロボラート、ホスファート、フルオロホスファート、トリフルオロアセタート、トリフラート、フルオロジルコナート、フルオロチタナート、ホスフォ−タングスタート、タングスタート、及びモリブデート、それらの混合物及び組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。加えて、これらの電子吸引性陰イオンの源として働く他のイオン性または非イオン性化合物が、使用され得る。本明細書にて提供される幾つかの実施形態において、電子吸引性陰イオンは、フルオリド、クロリド、ブロミド、ホスファート、トリフラート、ビサルフェート、またはサルフェート、またはそれらのいずれかの組み合わせであり得るか、これらを含み得ることが、熟慮される。他の実施形態において、電子吸引性陰イオンは、サルフェート、ビサルフェート、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージド、フルオロサルフェート、フルオロボラート、ホスファート、フルオロホスファート、トリフルオロアセタート、トリフラート、フルオロジルコナート、フルオロチタナート、またはそれらの組み合わせを含み得る。しかし、他の実施形態において、電子吸引性陰イオンは、サルフェート、フルオリド、クロリド、またはそれらの組み合わせ、代替的には、サルフェート、代替的には、フルオリド及びクロリド、または代替的には、フルオリドを含み得る。
化学的に処理された固体酸化物は、一般的に、化学的に処理された固体酸化物の重量に基づいて、1〜30重量%の電子吸引性陰イオンを含有し得る。本明細書にて提供される特定の実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、化学的に処理された固体酸化物の総重量に基づいて、1〜20重量%、2〜20重量%、3〜20重量%、2〜15重量%、3〜15重量%、3〜12重量%、4〜10重量%、または5〜9重量%の、電子吸引性陰イオンを含有し得る。
ある実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、フッ化アルミナ、塩化アルミナ、臭素化アルミナ、硫化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、塩化シリカ−アルミナ、臭素化シリカ−アルミナ、硫化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、塩化シリカ−ジルコニア、臭素化シリカ−ジルコニア、硫化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ−チタニア、フッ化シリカコートアルミナ、フッ化塩化シリカコートアルミナ、硫化シリカコートアルミナ、またはリン酸化シリカコートアルミナ、ならびにそれらのいずれかの混合物または組み合わせを含み得る。別の実施形態において、本明細書にて開示されたアルキル化プロセスにおいて使用される、化学的に処理された固体酸化物は、フッ化固体酸化物及び/または硫化固体酸化物であり得るか、それらを含み得、それらの非限定的な例は、フッ化アルミナ、硫化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、硫化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカコートアルミナ、フッ化塩化シリカコートアルミナ、または硫化シリカコートアルミナ、ならびにそれらの組み合わせを含み得る。さらなる別の実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、フッ化アルミナ、代替的には、塩化アルミナ、代替的には、硫化アルミナ、代替的には、フッ化シリカ−アルミナ、代替的には、硫化シリカ−アルミナ、代替的には、フッ化シリカ−ジルコニア、代替的には、塩化シリカ−ジルコニア、代替的には、硫化シリカコートアルミナ、代替的には、フッ化塩化シリカコートアルミナ、または代替的には、フッ化シリカコートアルミナを含み得る。幾つかの実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、フッ化固体酸化物を含み得るが、一方で、他の実施形態において、化学的に処理された固体酸化物は、硫化固体酸化物を含み得る。
様々なプロセスが、本発明において有用な化学的に処理された固体酸化物を形成するために用いられ得る。固体酸化物と電子吸引性成分とを接触させる方法、好適な電子吸引性構成成分及び添加量、金属または金属イオン(例えば、亜鉛、ニッケル、バナジウム、チタン、銀、銅、ガリウム、スズ、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、またはそれらの組み合わせ)での飽和、様々な焼成手順及び条件、例えば、焼成温度(例えば、300℃〜900℃、400℃〜800℃、または500℃〜700℃の範囲の焼成温度)、焼成時間(例えば、1分間〜24時間、5分間〜10時間、または20分間〜6時間の範囲の焼成時間)、焼成装置(例えば、他の熱伝導方法のうち、回転炉、マッフル炉、または流動床などの焼成装置)、及び焼成雰囲気(例えば、乾燥または湿潤焼成雰囲気、空気または酸素などの酸化焼成雰囲気、一酸化炭素または水素などの還元焼成雰囲気、あるいは窒素、アルゴンまたは真空などの非反応性焼成雰囲気)が、例えば、米国特許第6,107,230号、第6,165,929号、第6,294,494号、第6,300,271号、第6,316,553号、第6,355,594号、第6,376,415号、第6,388,017号、第6,391,816号、第6,395,666号、第6,524,987号、第6,548,441号、第6,548,442号、第6,576,583号、第6,613,712号、第6,632,894号、第6,667,274号、第6,750,302号、第7,294,599号、第7,601,665号、第7,884,163号、及び第8,309,485号に開示されている。化学的に処理された固体酸化物(例えば、フッ化シリカコートアルミナなどの化学的に処理されたシリカコートアルミナ)を調製するための他の好適なプロセス及び手順は、当業者によく知られている。
芳香族化合物及びアルキル化芳香族
本明細書にて開示されたアルキル化プロセスにおいて、芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物は、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成するために、接触され得る。1つの芳香族化合物あるいは2つ以上の異なる芳香族化合物の混合物または組み合わせである、いずれかの好適な芳香族化合物が、本発明において使用され得る。例えば、芳香族化合物は、炭化水素芳香族化合物を含み得るか、本質的に炭化水素芳香族化合物からなり得るか、または炭化水素芳香族化合物からなり得る。
一般的に、芳香族化合物は、C6〜24炭化水素芳香族化合物を含み得る(または本質的にそれからなり得るか、またはそれからなり得る)。別の実施形態において、芳香族化合物は、C〜C18、C〜C15、C〜C12、C〜C10、またはC〜C炭化水素芳香族化合物を含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。
好適な炭化水素芳香族化合物の説明的及び非限定的な例は、ベンゼン、ナフタレン、及びそれらの置換アナログ、ならびにそれらのいずれかの組み合わせを含む。ある実施形態において、炭化水素芳香族化合物は、アルキルベンゼン化合物(例えば、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン等、ならびにそれらのいずれかの組み合わせ)であり得る。幾つかの実施形態において、芳香族化合物は、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、ベンゼン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的には、ベンゼン、代替的には、ナフタレン、代替的には、トルエン、キシレン、またはそれらのいずれかの組み合わせ、代替的にはトルエン、代替的には、キシレン、または代替的には、エチルベンゼンを含み得る(または本質的にそれらからなり得るか、またはそれらからなり得る)。
本明細書に包含されるアルキル化芳香族化合物は、明細書にて開示されたいずれかの芳香族化合物本及び本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン供給原料を用いて生成され得る、いずれかのアルキル化芳香族化合物を含み得る。例えば、C〜C36、C〜C24、C〜C18、C〜C12、またはC〜C10アルキルベンゼン化合物(例えば、モノ−アルキルベンゼン化合物、ジ−アルキルベンゼン化合物)が、本発明にて生成され得る。
溶媒
本明細書にて開示されたプロセスにおいて利用され得る好適な不活性溶媒は、本明細書にて開示されたオレフィン供給原料、オレフィン、芳香族化合物、アルキル化芳香族化合物、及び化学的に処理された固体酸化物と反応しない溶媒を含む。例示的な溶媒は、例えば、飽和C〜C20脂肪族炭化水素、代替的には、飽和C〜C15脂肪族炭化水素、または代替的には、飽和C〜C10脂肪族炭化水素などの、飽和脂肪族炭化水素を含み得る。別記されない限り、飽和脂肪族炭化水素は、環式または非環式であり得、及び/または、直鎖状または分岐状であり得る。
単一またはいずれかの組み合わせにて利用され得る好適な非環式脂肪族炭化水素溶媒の非限定的な例は、ペンタン(n−ペンタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、ヘキサン(n−ヘキサン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、ヘプタン(n−ヘプタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、オクタン(n−オクタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、及びそれらの組み合わせ、代替的には、ペンタン(n−ペンタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、ヘキサン(n−ヘキサン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、ヘプタン(n−ヘプタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、オクタン(n−オクタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、及びそれらの組み合わせ、ヘキサン(n−ヘキサン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、ヘプタン(n−ヘプタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、オクタン(n−オクタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、及びそれらの組み合わせ、代替的には、ペンタン(n−ペンタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、代替的には、ヘキサン(n−ヘキサン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、代替的には、ヘプタン(n−ヘプタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)、または代替的には、オクタン(n−オクタン、または飽和直鎖状及び分岐状C非環式脂肪族炭化水素の混合物)を含む。
好適な環式脂肪族炭化水素溶媒の非限定的な例は、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、及びそれらの組み合わせ、代替的にはシクロヘキサン、または代替的には、メチルシクロヘキサンを含む。
本発明は、本発明の範囲に対して何らかの限定を課すと解釈されるべきでない、以下の実施例により、さらに説明される。本明細書の記載の読後、それらの様々な他の態様、実施形態、修正形、及び同等物が、本発明の趣旨または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者に想到され得る。
化学的に処理された固体酸化物の調製
実施例1は、約300m/gの表面積、及び約1.2mL/gの細孔容積を有する、未処理アルミナ、W.R.GraceからのアルミナAを利用した。
シリカコートアルミナは、以下のように調製された。実施例1で用いた同一のアルミナ(アルミナA)は、はじめ、約600℃でおよそ6時間、焼成され、周囲温度に冷却され、次いで、25重量%のSiOに匹敵するまで、イソプロパノール中のテトラエチルオルトシリケートに接触された。乾燥後、シリカコートアルミナは、600℃で3時間、焼成された。フッ化シリカコートアルミナ(7重量%F)は、重フッ化アンモニウムのメタノール中溶液を用いて、焼成されたシリカコートアルミナを飽和させ、乾燥し、次いで、乾燥空気中、3時間、600℃で焼成することにより、調製された。その後、フッ化シリカコートアルミナを収集し、乾燥窒素下で貯蔵し、大気に暴露されることなく用いられた。
フッ化塩化シリカコートアルミナ(4重量%Cl+7重量%F)は、はじめに、シリカコートアルミナを600℃で3時間、焼成することにより、生成された。塩化工程は、500℃のピーク塩化温度にて、焼成の間(焼成操作の合計時間は4時間であった)、シリカコートアルミナを流動化させるために用いられた空気流へ(典型的には、約5分未満の時間にわたって)、CClを導入及び気化させることを含む。フッ化工程は、500℃のピークフッ化温度にて、焼成の間(焼成操作の合計時間は4.5時間であった)、塩化シリカコートアルミナを流動化させるために用いられた空気流へ(典型的には、約5分未満の時間にわたって)、テトラフルオロエタンを導入及び気化させることを含む。
芳香族アルキル化
ガスクロマトグラフィー(GC)分析は、水素炎イオン化型 検出器(FID)及び質量分析検出器(MS)を装着したVarian CP−3800ガスクロマトグラフにて、スプリット注入方法を用いて、実施された。開始オーブン温度は2分間、70℃であり、20℃/分で250℃まで上昇させ、次いで、250℃で49分間、保持した。カラムは、CP8944カラム、30m×0.25mm×0.25μmであった。
実施例1〜4
異なる化学的に処理された固体酸化物を用いる、1−ヘキセンでのトルエンのアルキル化
雰囲気下のドライボックス中、ガラスバイアルに、アルミナまたは化学的に処理された固体酸化物、トルエン、及び1−ヘキセンが、添加された。ガラスバイアルは、密封され、混合物は、5℃(水−氷浴中)または25℃(室温)のいずれかで、所定の反応時間、攪拌された。反応は、発熱性であり,ならびに、実施例2及び4については、反応温度は、室温からおよそ50℃まで、上昇した。表IAに、実施例1〜4についての反応条件を要約する。実施例1は、アルミナを用い、実施例2〜3は、フッ化シリカコートアルミナ(F−SCA)を用い、及び実施例4は、フッ化/塩化シリカコートアルミナ(F/Cl−SCA)を用いた。
ガラスバイアルの内容物はろ過され、液体生成物が固体触媒から単離された。次いで、この液体生成物の試料は、ガスクロマトグラフィーにより分析され、反応生成物の組成が測定された。表IBは、反応生成物の組成的構成を提供する。表IBに示されるように、実施例1については、反応が全く検出されなかったが、実施例2〜4は、非常に低レベルのオレフィンオリゴマーを伴って、アルキル化トルエン生成物を生成した。実施例2〜4は、驚いたことに、1.5:1〜2.6:1の範囲の、モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化の重量比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対して高い選択性を有した。
実施例5
フッ化シリカコートアルミナ(F−SCA)を用いる、プロピレンでのトルエンのアルキル化
雰囲気下のドライボックス中、500mLのガラス反応容器に、500mgのフッ化シリカコートアルミナ(F−SCA)が、添加された。反応器を回収し、ドライボックスから取り出した。反応器は、水を充填した冷却コイルを含む油浴中に設置された。およそ220mLの乾燥トルエンが、反応器に添加された。次いで、容器は、40psig(275kPa)のプロピレン下に設置された。反応器は、機械的に、オーバーヘッドスターラーにより攪拌された。浴の開始温度は、24℃であり、ならびに、反応器内部の温度は、26℃であった。反応器内部の温度は、5分間で75℃に上昇した。プロピレンの消費により、反応器の圧力は、5psig(34.5kPa)に下降させられた。圧力は、40psig(275kPa)に増大され、反応器の圧力が5psig(34.5kPa)になるまで、プロピレンが消費された。反応器の温度を80℃に到達させることなく、本サイクルが、40分間、絶え間なく繰り返された。この時点で、反応器内部の温度は、プロピレン供給に伴って、上昇することを止めた。次いで、反応器は、40psig(275kPa)の一定プロピレン圧力下に、20分間、設置された表IIAは、実施例5についての反応条件を要約する。
プロピレンが反応容器から取り除かれ、次いで、反応容器の内容物がろ過され、固体触媒から液体生成物が単離された。次いで、この液体生成物の試料が、ガスクロマトグラフィーにより分析され、反応生成物の組成が測定された。表IIBは、反応生成物の組成的構成を提供する。表IIBに示されるように、オレフィンオリゴマーは全く検出されず、ならびに、実施例5は、驚いたことに、1.1:1のモノ−アルキル化:マルチ−アルキル化の重量比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対して高い選択性を有した。
実施例6
フッ化シリカコートアルミナ(F−SCA)を用いる、1−ヘキセンでのトルエンのアルキル化
実施例6は、およそ10:1のトルエン:1−ヘキセン(芳香族:オレフィン)のモル比を用いることを除き、実施例2と同様に実施された。実施例2と同様に、実施例6についての反応温度は、室温からおよそ50℃まで上昇した。表IIIAは、実施例6についての反応条件を要約する。
表IIIBは、反応生成物の組成的構成を提供する。表IIIBに示されるように、また、予想外にも、1−ヘキセンの全てが消費され(100%オレフィン転換率)、かつオレフィンオリゴマーは全く検出されなかった。驚いたことに、実施例6は、約12:1のモノ−アルキル化:マルチ−アルキル化の重量比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対して高い選択性を有した。
実施例7〜8
フッ化シリカコートアルミナ(F−SCA)を用いる、1−ドデセンでのトルエンのアルキル化
雰囲気下のドライボックス中、ガラスバイアルに、F−SCA、トルエン、及び1−ドデセンが、添加された。ガラスバイアルは密封され、混合物は、25℃で所定の反応時間、攪拌された。反応は発熱性であり、及び実施例7〜8については、反応温度は、室温からおよそ45〜50℃まで、上昇した。表IVAは、実施例7〜8についての反応条件を要約する。実施例7と実施例8との間の主な差異は、トルエン及び1−ドデセンの相対量、すなわち、芳香族:オレフィンのモル比であった。
該ガラスバイアルの内容物は、ろ過され、液体生成物が固体触媒から単離された。次いで、この液体生成物の試料が、ガスクロマトグラフィーにより分析され、反応生成の組成が測定された。表IVBは、反応生成物の組成的構成を提供する。表IVBに示されるように、また、予想外にも、1−ドデセンの全てが消費され(100%オレフィン転換率)、かつ実施例8ではオレフィンオリゴマーは全く検出されなかったが、実施例7の反応生成物は、非常に低レベルのオレフィンオリゴマーを含有した。驚いたことに、実施例7〜8は共に、実施例7については約1.6:1の、及び実施例8については約12:1の、モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化の重量比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対して高い選択性を有した。
実施例2及び6〜8の比較
芳香族:オレフィンのモル比に基づく生成物選択性
表Vは、化学的に処理された固体酸化物触媒(F−SCA)を用いた場合に、モノ−アルキル化生成物に対する選択性についての、芳香族:オレフィンのモル比の驚異的な効果を示す。実施例2及び6により示されるように、トルエン:1−ヘキセン(芳香族:オレフィン)のモル比における1.2:1〜10.4:1の増大は、3.2:1〜17:1に増大したモノ−アルキル化:マルチ−アルキル化のモル比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対する選択性における増大をもたらした。同様に、実施例7及び8により示されるように、トルエン:1−ドデセン(芳香族:オレフィン)のモル比における1.2:1〜12.5:1の増大は、2.7:1〜19:1に増大したモノ−アルキル化:マルチ−アルキル化のモル比を伴って、モノ−アルキル化トルエン生成物に対する選択性における増大をもたらした。
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本発明は、様々な態様及び実施形態、ならびに特定の実施例に関連して、上記される。上記された詳細な説明を考慮すると、多くの変形例が、当業者に示唆されよう。全てのかかる明白な変形例は、添付の特許請求の範囲の完全に意図された範囲内である。本発明の他の実施形態は、以下のものを含み得るが、これらに限定されない(実施形態は、「含む」として記載されるが、代替的には、「本質的に〜からなる」または「からなる」を含み得る)。
実施形態1.芳香族化合物をアルキル化するため〜のプロセスであって、
芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含む、プロセス。
実施形態2.該芳香族化合物が炭化水素芳香族化合物を含む、実施形態1にて定められたプロセス。
実施形態3.該芳香族化合物が、本明細書にて開示されたいずれかの数の炭素原子、例えば、C〜C24炭化水素芳香族化合物などを含む、実施形態1にて定められたプロセス。
実施形態4.該芳香族化合物が、本明細書にて開示されたいずれかの炭化水素芳香族化合物、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アルキルベンゼン化合物、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態1にて定められたプロセス。
実施形態5.該アルキルベンゼン化合物が、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態4にて定められたプロセス。
実施形態6.該オレフィン供給原料が、本明細書にて開示されたいずれかのオレフィン、例えば、モノ−オレフィン、ジ−オレフィン、トリ−オレフィン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態1〜5のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態7.該オレフィン供給原料が、本明細書にて開示されたいずれかの数の炭素原子、例えば、C〜C40オレフィン、C〜C24オレフィン、またはC〜C18オレフィンを含む、実施形態1〜6のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態8.該オレフィン供給原料が、本明細書にて開示されたいずれかのアルファオレフィン、例えば、C〜C40アルファオレフィン、C〜C24アルファオレフィン、またはC〜C18アルファオレフィンを含む、実施形態1〜6のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態9.該オレフィン供給原料が、本明細書にて開示されたいずれかのノルマルアルファオレフィン、例えば、C〜C40ノルマルアルファオレフィン、C〜C24ノルマルアルファオレフィン、またはC〜C18ノルマルアルファオレフィンを含む、実施形態1〜6のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態10.該オレフィン供給原料が、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態1〜6のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態11.該化学的に処理された固体酸化物が、電子吸引性陰イオンで処理された固体酸化物、例えば、本明細書にて開示されたいずれかの固体酸化物及び本明細書にて開示されたいずれかの電子吸引性陰イオンを含む、実施形態1〜10のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態12.(a)該固体酸化物が、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカコートアルミナ、リン酸アルミニウム、アルミノホスフェート、ヘテロポリタングステート、チタニア、ジルコニア、マグネシア、ボリア、酸化亜鉛、それらの混合酸化物、またはそれらのいずれかの混合物を含み、及び(b)該電子吸引性陰イオンが、サルフェート、ビサルフェート、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージド、フルオロサルフェート、フルオロボラート、ホスファート、フルオロホスファート、トリフルオロアセタート、トリフラート、フルオロジルコナート、フルオロチタナート、ホスフォ−タングスタート、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態11にて定められたプロセス。
実施形態13.該固体酸化物が、シリカコートアルミナを含む、実施形態11または12にて定められたプロセス。
実施形態14.該電子吸引性陰イオンが、サルフェート、フルオリド、クロリド、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態11〜13のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態15.該電子吸引性陰イオンがサルフェートを含む、実施形態11〜13のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態16.該電子吸引性陰イオンがフルオリド、クロリド、またはその両方を含む、実施形態11〜13のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態17.該化学的に処理された固体酸化物が、フッ化アルミナ、塩化アルミナ、臭素化アルミナ、硫化アルミナ、フッ化シリカ−アルミナ、塩化シリカ−アルミナ、臭素化シリカ−アルミナ、硫化シリカ−アルミナ、フッ化シリカ−ジルコニア、塩化シリカ−ジルコニア、臭素化シリカ−ジルコニア、硫化シリカ−ジルコニア、フッ化シリカ−チタニア、フッ化シリカコートアルミナ、フッ化塩化シリカコートアルミナ、硫化シリカコートアルミナ、リン酸化シリカコートアルミナ、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、実施形態1〜10のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態18.該化学的に処理された固体酸化物が、フッ化シリカコートアルミナを含む、実施形態1〜10のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態19.該化学的に処理された固体酸化物が、フッ化塩化シリカコートアルミナを含む、実施形態1〜10のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態20.該化学的に処理された固体酸化物の重量に基づく、該電子吸引性陰イオンの重量パーセンテージが、本明細書にて開示された重量パーセンテージのいずれかの範囲内である、例えば、1〜30重量%、2〜20重量%、3〜15重量%、4〜10重量%、または5〜9重量%である、実施形態11〜19のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態21.該化学的に処理された固体酸化物が、本明細書にて開示されたいずれかの条件にて、例えば、300℃〜750℃、500℃〜700℃、または575℃〜675℃の温度にて、化学的に処理された固体酸化物を焼成することを含むプロセスにより生成される、実施形態1〜20のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態22.該化学的に処理された固体酸化物が、本明細書にて開示されたいずれかの範囲の、例えば、1.1:1〜50:1、1.2:1〜50:1、1.2:1〜25:1、1.1:1〜12:1、1.2:1〜12:1、1.1:1〜7:1、1.2:1〜6:1、または1.2:1〜4:1の、アルミナのシリカに対する重量比(アルミナ:シリカ)を有するシリカコートアルミナを含む、実施形態1〜21のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態23.該アルキル化芳香族化合物が、本明細書にて開示されたいずれかの範囲のアルキル化温度にて、例えば、0℃〜200℃、0℃〜150℃、0℃〜75℃、0℃〜60℃、0℃〜50℃、20℃〜200℃、20℃〜150℃、20℃〜75℃、20℃〜60℃、または20℃〜50℃にて、生成される、実施形態1〜22のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態24.該プロセスが、本明細書にて開示されたいずれかの反応器中にて、例えば、固定床反応器、攪拌タンク反応器、プラグ流反応器、管形反応器、またはそれらのいずれかの組み合わせにて、実施される、実施形態1〜23のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態25.該プロセスが固定床反応器中にて実施され、ならびに、該オレフィン供給原料及び化学的に処理された固体酸化物が、本明細書にて開示されたいずれかの範囲のWHSVにて、例えば、0.05〜10、0.05〜5、0.1〜3、または0.5〜2.5にて、接触される、実施形態1〜24のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態26.該芳香族化合物の該オレフィン供給原料に対するモル比(芳香族:オレフィン)が、本明細書にて開示されたいずれかのモル比範囲、例えば、1:1〜50:1、2:1〜35:1、5:1〜20:1、または7:1〜17:1である、実施形態1〜25のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態27.該オレフィン転換率またはシングルパス転換率(消費されたモル、対、開始時に存在していたモル)が、本明細書にて開示されたいずれかの範囲の、例えば、少なくとも50%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、または100%の、転換率またはシングルパス転換率である、実施形態1〜26のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態28.該生成物が、本明細書にて開示されたいずれかの範囲の、例えば、少なくとも1:1、少なくとも3:1、1:1〜50:1、1.1:1〜50:1、または1.2:1〜25:1の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族化合物に対するモル比(モノ−アルキル化:マルチ−アルキル化)を含む、実施形態1〜27のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態29.該生成物が、本明細書にて開示されたいずれかの量の、例えば、生成物の総重量に基づいて10重量%以下の、5重量%以下の、1重量%以下の、または0.1重量%以下の、オレフィンオリゴマーを含む、実施形態1〜28のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態30.該プロセスが、化学的に処理された固体酸化物の少なくとも一部をアルキル化芳香族化合物から分離させる工程をさらに含む、実施形態1〜29のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態31 該分離工程が、本明細書にて開示されたいずれかの技法、例えば、ろ過、蒸発、または蒸留、及びそれらの組み合わせを用いて実施される、実施形態30にて定められたプロセス。
実施形態32.該プロセスが、アルキル化芳香族化合物の少なくとも一部を、化学的に処理された固体酸化物から、及び/または芳香族化合物から、及び/またはオレフィン供給原料から、単離する工程をさらに含む、実施形態1〜29のいずれか1つにて定められたプロセス。
実施形態33.該単離工程が、本明細書にて開示されたいずれかの技法、例えば、ろ過、蒸発、または蒸留、及びそれらの組み合わせを用いて実施される、実施形態32にて定められたプロセス。
他の記載と重複するが、本発明の一態様を以下に示す。
[発明1]
芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスであって、前記プロセスが、
前記芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含み、
前記化学的に処理された固体酸化物が、電子吸引性陰イオンで処理された、シリカコートアルミナを含む、プロセス。
[発明2]
前記電子吸引性陰イオンが、サルフェート、フルオリド、クロリド、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明3]
前記化学的に処理された固体酸化物が、フッ化シリカコートアルミナを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明4]
前記化学的に処理された固体酸化物が、フッ化塩化シリカコートアルミナを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明5]
前記シリカコートアルミナが、1.2:1〜25:1の範囲の、アルミナのシリカに対する重量比を有する、発明1に記載のプロセス。
[発明6]
前記化学的に処理された固体酸化物の重量に基づく、前記電子吸引性陰イオンの重量パーセンテージが、3〜15重量%の範囲である、発明1に記載のプロセス。
[発明7]
前記オレフィン供給原料が、少なくとも75重量%のC 〜C 18 アルファオレフィンを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明8]
前記芳香族化合物が、C 〜C 24 炭化水素芳香族化合物を含む、発明1に記載のプロセス。
[発明9]
前記芳香族化合物が、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明10]
前記オレフィン供給原料が、C 〜C 40 アルファオレフィンを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明11]
前記オレフィン供給原料が、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、発明1に記載のプロセス。
[発明12]
前記アルキル化芳香族化合物が、0℃〜200℃の範囲のアルキル化温度にて生成される、発明1に記載のプロセス。
[発明13]
前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、0.2:1〜3:1の範囲である、発明1に記載のプロセス。
[発明14]
前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、5:1〜20:1の範囲である、発明1に記載のプロセス。
[発明15]
前記プロセスが、少なくとも80%のオレフィン転換率を有する、発明14に記載のプロセス。
[発明16]
前記生成物が、前記生成物の総重量に基づいて、5重量%以下のオレフィンオリゴマーを含む、発明15に記載のプロセス。
[発明17]
前記生成物が、3:1〜25:1の範囲の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族化合物に対するモル比を含む、発明16に記載のプロセス。
[発明18]
芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスであって、前記プロセスが、
前記芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含み、
前記化学的に処理された固体酸化物が、フッ化シリカコートアルミナ、及び/またはフッ化塩化シリカコートアルミナを含む、プロセス。
[発明19]
前記化学的に処理された固体酸化物が、1.2:1〜6:1の範囲の、アルミナのシリカに対する重量比を有するシリカコートアルミナを含む、発明18に記載のプロセス。
[発明20]
前記アルキル化芳香族化合物が、20℃〜60℃の範囲のアルキル化温度にて生成され、
前記芳香族化合物が、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、フラン、ピリジン、メチルピリジン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み、
前記オレフィン供給原料が、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、発明18に記載のプロセス。
[発明21]
前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、2:1〜35:1の範囲であり、
前記プロセスが、少なくとも90%のオレフィン転換率を有し、
前記生成物が、生成物の総重量に基づいて、1重量%以下のオレフィンオリゴマーを含み、
前記生成物が、1.2:1〜25:1の範囲の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族化合物に対するモル比を含む、発明18に記載のプロセス。

Claims (19)

  1. 芳香族化合物をアルキル化するためのプロセスであって、前記プロセスが、
    前記芳香族化合物、オレフィン供給原料、及び化学的に処理された固体酸化物を接触させて、アルキル化芳香族化合物を含む生成物を生成することを含み、
    前記化学的に処理された固体酸化物がフッ化シリカコートアルミナ及び/又はフッ化塩化シリカコートアルミナを含む、プロセス。
  2. 前記化学的に処理された固体酸化物が、フッ化シリカコートアルミナを含む、請求項1に記載のプロセス。
  3. 前記化学的に処理された固体酸化物が、フッ化塩化シリカコートアルミナを含む、請求項1に記載のプロセス。
  4. 前記シリカコートアルミナが、1.2:1〜25:1の範囲の、アルミナのシリカに対する重量比を有する、請求項1に記載のプロセス。
  5. 前記化学的に処理された固体酸化物の重量に基づく、フッ素又はフッ素及び塩素の組合せの重量パーセンテージが、3〜15重量%の範囲である、請求項1に記載のプロセス。
  6. 前記オレフィン供給原料が、少なくとも75重量%のC〜C18アルファオレフィンを含む、請求項1に記載のプロセス。
  7. 前記芳香族化合物が、C〜C24炭化水素芳香族化合物を含む、請求項1に記載のプロセス。
  8. 前記芳香族化合物が、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項1に記載のプロセス。
  9. 前記オレフィン供給原料が、C〜C40アルファオレフィンを含む、請求項1に記載のプロセス。
  10. 前記オレフィン供給原料が、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項1に記載のプロセス。
  11. 前記アルキル化芳香族化合物が、0℃〜200℃の範囲のアルキル化温度にて生成される、請求項1に記載のプロセス。
  12. 前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、0.2:1〜3:1の範囲である、請求項1に記載のプロセス。
  13. 前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、5:1〜20:1の範囲である、請求項1に記載のプロセス。
  14. 前記プロセスが、少なくとも80%のオレフィン転換率を有する、請求項13に記載のプロセス。
  15. 前記生成物が、前記生成物の総重量に基づいて、5重量%以下のオレフィンオリゴマーを含む、請求項14に記載のプロセス。
  16. 前記生成物が、3:1〜25:1の範囲の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族化合物に対するモル比を含む、請求項15に記載のプロセス。
  17. 前記化学的に処理された固体酸化物が、1.2:1〜6:1の範囲の、アルミナのシリカに対する重量比を有するシリカコートアルミナを含む、請求項に記載のプロセス。
  18. 前記アルキル化芳香族化合物が、20℃〜60℃の範囲のアルキル化温度にて生成され、
    前記芳香族化合物が、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、クメン、キシレン、エチルベンゼン、フラン、ピリジン、メチルピリジン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含み、
    前記オレフィン供給原料が、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項に記載のプロセス。
  19. 前記芳香族化合物の前記オレフィン供給原料に対するモル比が、2:1〜35:1の範囲であり、
    前記プロセスが、少なくとも90%のオレフィン転換率を有し、
    前記生成物が、生成物の総重量に基づいて、1重量%以下のオレフィンオリゴマーを含み、
    前記生成物が、1.2:1〜25:1の範囲の、モノ−アルキル化芳香族化合物のマルチ−アルキル化芳香族化合物に対するモル比を含む、請求項に記載のプロセス。
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