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。
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。
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。C2〜C40オレフィンを含む、本質的にC2〜C40オレフィンからなる、またはC2〜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。
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。
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。
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C3〜C20脂肪族炭化水素、代替的には、飽和C4〜C15脂肪族炭化水素、または代替的には、飽和C5〜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。
実施例1は、約300m2/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。
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。
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
N2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。
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
N2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。
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。
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
N2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。
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。
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。
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 3 〜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 6 〜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 2 〜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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記オレフィン供給原料が、少なくとも75重量%のC3〜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。
- 前記芳香族化合物が、C6〜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。
- 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。
- 前記オレフィン供給原料が、C2〜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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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1に記載のプロセス。
- 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1に記載のプロセス。 - 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1に記載のプロセス。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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