JPH04128244A - アルキルナフタレン混合物の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明はアルキルナフタレン混合物の改質方法に関する
ものであり、より詳しくは、アルキルナフタレン混合物
を固体酸触媒及び水素の存在下、変換反応に付してアル
キルナフタレン混合物を改質する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ アルキルナフタレンのうち、特定の構造を有する化合物
が工業的に多く利用されている。例えば、２，６−シメ
チルナフタレンはガスバリアー性の高いポリエチレンナ
フタレート（ＰＥＮ）等の原料として使用されている。

しかしながら、アルキルナフタレン混合物に種々の異性
体を有する種々の化合物が含有されている。従って、有
用な特定化合物それ自体の濃度は低いことが多く、その
有効な分離方法が望まれており、また該化合物を分離し
た後に残るその他の成分の有効利用が重要であった。例
えば、２，６−シメチルナフタレンの全ジメチルナフタ
レン異性体中に占める熱力学的平衡濃度は１４％程度で
あり、これを分離した後に残るラフィネートを有効利用
するためには、２，６体の濃度を高めるための変換反応
によるアルキルナフタレンの改質が必要となる。

かかる改質のための変換反応は、異性化、不均化、アル
キル化あるいはトランスアルキル化等の反応が複雑に生
じるものであり、通常、アルミノシリケート、ゼオライ
ト等の種々の固体酸触媒（例えば、Ｋｏｚｏ　Ｔａｎａ
ｂｅ　ｅｔ　ａｌ、　、“Ｎｅｗ　５ｏｌｉｄ　Ａｃ１
ｄｓ　ａｎｄＢａｓｅｓ”　、　Ｋｏｄａｎｓｈａ　−
Ｅｌｓｅｖｉｅｒ、　１９８９等参照）あるいは塩化ア
ルミニウム等の金属ハロゲン化物からなるルイス酸触媒
を用いて水素雰囲気上気相または液相で実施される。特
に、工業的には生成物との分離が容易な固体酸触媒を用
いることが多く、且つ高沸点成分の副生によるコーキン
グを抑制する目的で水素気流下炭化水素蒸気を反応させ
ることが多い。

［発明が解決しようとする課題Ｊ しかしながら、上記の方法で変換反応を行う場合、反応
後の気相の水素中には微量のメタン及びその他エタン、
プロパン等のパラフィン系炭化水素、また、エチレン、
プロピレン等のオレフィン系炭化水素が含まれているこ
とが判明している。

例えば、アルキルナフタレン混合物としてジメチルナフ
タレン混合物を反応原料とした場合、原料中の不純物と
して通常エチルナフタレンが含まれているが、このよう
な不純物からも軽沸炭化水素が生成することが確認され
ており、アルキル基の炭素数が大きくなるほど、いっそ
う炭化水素が生成し易くなる。

そして、かかる反応に使用する固体酸触媒等は、アルキ
ルナフタレンを活性化する場合と同様に低級のオレフィ
ンの活性化にも寄与する。従って、反応系から副生ずる
オレフィンとアルキルナフタレンとがアルキル化等の反
応を起こし、より置換度の高いアルキルナフタレンが生
成することとなり、結果として、所望の改質アルキルナ
フタレンを得る際の障害となるという課題がある。

例えば、ジメチルナフタレン異性体混合物を原料として
変換反応に付した場合、上記水素ガスをそのまま循環さ
せるとエチルメチルナフタレン、または、トリアルキル
ナフタレン等のジメチルナフタレン異性体より高沸点の
化合物が生成するようになり、結果として、この場合の
目的化合物である２、６−シメチルナフタレンの収率の
低下を招くこととなる。

［課題を解決するための手段Ｊ そこで、本発明者等は上記の課題を解消すべく鋭意検討
した結果、アルキルナフタレン混合物を出発原料とした
場合に副生ずるオレフィンを除去することにより、優れ
たアルキルナフタレンの改質を行うことができることを
見出し本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的はアルキルナフタレン混合物を
改質し、特定のアルキルナフタレンを効率よく連続的に
取得する方法を提供するものである。

そして、かかる目的は、アルキルナフタレン混合物を固
体酸触媒及び水素存在下、変換反応に付してアルキルナ
フタレン混合物を改質する方法において、変換反応生成
物より改質されたアルキルナフタレン混合物を分離した
後の気相から、前記反応で副生じたオレフィンを除去し
、該気相を水素として前記反応に循環使用することを特
徴とするアルキルナフタレン混合物の改質方法により容
易に達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明におけるアルキルナフタレンとは、アルキル基を
ナフタレン環に１個以上有するものであり、モノ体、ジ
体、トリ体、テトラ体等である。アルキル基としては、
好ましくは炭素数１〜５個程度の低級アルキル基、すな
わち、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、ペンチル基等である。

本発明におけるアルキルナフタレン混合物とは、一般に
石炭タールまた石油系重質油等から得られ通常、アルキ
ルナフタレン成分を５０％以上含む油状物であり、好ま
しくは、蒸留により同じ沸点領域成分を集めた特定のア
ルキルナフタレン混合物である。

特定のアルキルナフタレン混合物として、例えば、ジア
ルキルナフタレン混合物とは、アルキル基の置換位置が
異なる種々の異性体も含むジアルキルナフタレン成分が
、通常５０％以上、好ましくは９０％以上含み、その他
の成分として、通常少量のモノアルキルナフタレン、ナ
フタレン、ビフェニル、インデン、インダン等が含まれ
ている。

本発明の変換反応とは、異性化、アルキル化、トランス
アルキル化等の複雑な反応によるものである。アルキル
ナフタレン混合物を原料として変換反応に付した場合、
アルキル基の配置状態が変更改質される。種々の置換基
数を有するアルキルナフタレン混合物を原料とした場合
は、特に置換基数２のジアルキルナフタレンが有利に改
質生成される。

また、ジアルキルナフタレン混合物を原料とて変換反応
に付した場合は、ジアルキルナフタレンの各異性体の熱
力学的平衡濃度に近い組成の改質混合物が得られる。

本発明で使用する固体酸触媒としては、公知の異性化反
応あるいはトランスアルキル化反応等に使用されるもの
であれば特に限定されるものではないが、好ましくはゼ
オライトを主要活性成分とする固体酸触媒がよく、具体
的には、Ｈ−モルデナイト型、Ｈ−ホージャサイト型あ
るいはＨ−ペンタシル型ゼオライト（Ｈ−ＺＳＭ−５型
ヤＨ−ＺＳＭ−１１型等）等が挙げられ、特にＨ−モル
デナイト型、Ｈ−ホージャサイト型あるいはＨ−ＺＳＭ
−５型ゼオライトからなる群から選択された触媒（例え
ば、特開昭５８−２１００３１、ＵＳＰ　４７８３５６
９、ＵＳＰ　４７８３５７０等）を用いるのが好ましい
。なお、これらのＨ型（プロトン）交換ゼオライトのプ
ロトンの一部は金属カチオンでイオン交換されていても
よい。

本発明での変換反応は、かかる固体酸触媒の存在下、水
素雰囲気中にアルキルナフタレン混合物を導入して行う
。かかる反応の条件としては、反応温度３００〜５００
°Ｃ１反応圧力は常圧〜３０　ＫＧで水素気流下で行う
のがよく、アルキルナフタレン混合物の供給速度（ＬＨ
８Ｖ）は通常、０．０１〜１０ｈ’、水素の供給量は対
炭化水素モル比で０．１〜１００モルとするのがよい。

次に、かかる変換反応生成物より改質されたアルキルナ
フタレン混合物を分離して反応系外に除去する。この場
合の分離方法としては、反応終了後の反応生成物を冷却
することにより容易に行うことができる。

一方、反応に供された水素中には、反応で副生ずる微量
のオレフィンが含まれており、そのまま水素を反応工程
に循環していくとオレフィンが徐々に蓄積し、オレフィ
ンの一部が反応し、変換反応に影響を与える。

そこで、本発明では、かかる循環水素中に含有蓄積され
ていくオレフィン性化合物を除去する。

除去する方法としては、オレフィンの水素化、水素分解
、重合、吸着、抽出等特に限定されないが、低級オレフ
ィンに対して水素化触媒およびｌまたは水素化分解能を
有する触媒存在下で反応させて除去する方法が好ましい
。

このような触媒としては、ニッケル、コバルト、パラジ
ウム、ルテニウム、白金、イリジウムあるいはロジウム
等の金属触媒やこれらの金属を担体に担持した担持触媒
が挙げられる。好ましくは、担持ニッケル、担持ルテニ
ウム、担持白金等の触媒を用いるのがよい。担体として
はアルミナが一般的に使用されるが、特にこれに限定さ
れるものではない。

担持触媒を使用する場合、金属担持量は通常０．１〜５
０％であり、この反応の条件としては、反応温度が通常
１００〜５００°Ｃ１好ましくは２５０〜４００°Ｃ１
反応圧力が通常、常圧〜１００　ＫＧである。また、上
記の気体反応生成物の供給速度（ＧＨ８Ｖ　）としては
、通常１００〜１０００００ｈ・１、好ましくは２００
０〜２００００ｈ−１である。

その他の方法として、ゼオライト、活性炭、アルミナ、
シリカゲル等の吸着剤を用いた吸着分離法、また、水素
分子を選択的透過する性質を用いたパラジウム合金膜法
等が利用できる。

本発明では、かかる処理により気体状反応生成物中に含
有されるオレフィンが低級パラフィンに変換されること
などによりオレフィン性化合物が除去される。そして、
オレフィンが除去され低級パラフィンを含有する水素を
前述の変換反応帯域に循環して再使用する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り下記の実施例に限定される
ものではない。

なお、原料、反応物についてはガスクロマトグラフィー
及びガスクロマトグラフィー質量分析計により分析を行
った。

参考例１ クロマト分離により、２，６−ジメチルナフタレンの濃
度の低下したジメチルナフタレン混合物（２，６−シメ
チルナフタレン０．９％、その他のジメチルナフタレン
混合物体８９．６％、その他少量のモノア、ルキルナフ
タレン、ビフェニル等を含む）を用いて変換反応を行っ
た。

触媒としてＺＳＭ　−５型ゼオライト（ＳｉＯ２／Ａｌ
２０３＝３２．５　）を焼成し、次いでＮＨＡ＋型へイ
オン交換し、更に焼成してＨ÷型に変換して得られたＨ
−ＺＳＭ−５型ゼオライトを打錠成型したものを使用し
た。

内径２０ｍｍの硬質ガラス製反応器に、上記の触媒（粒
径１０〜２０メツシーＬ　）　３．１ｇ　（５，２ｍｌ
　）を充填し、触媒層の上にはガラスピーズ層を充填し
、これに上記のジメチルナフタレン混合物（ＤＭＮ）を
純粋な水素ガス中に気化同伴させて供給し、温度３９０
°Ｃ１圧力１０ｋｇ　／　ｃｍ２、Ｈ２／ＤＭＮ（モル
比）＝２５、ＬＨ８Ｖ　＝　０．６で流通して変換反応
を行なった。

反応生成液中の、２，６−ジメチルナフタレンの全ジメ
チルナフタレンに占める濃度は１３．２％に向上した。

またエチルメチルナフタレンは検出されなかった。

一方、反応生成液分離後の気相中の生成ガスは０．４％
（水素９９．６％）であり、その組織は以下の通りであ
る。

参考例２ 純粋な水素の代わりにエチレン２．５％を含有する水素
ガスを使用した以外は参考例１と同様に反応を行った。

その結果、ジメチルナフタレン異性体混合物中の２，６
−ジメチルナフタレン濃度に関しては１３．０％であっ
たが、微量のベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベ
ンゼン等の軽沸成分、エチルメチルナフタレン、エチル
ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等の高沸成
分の生成が確認された。

参考例３ 純粋な水素の代わりにメタン２．５％を含有する水素ガ
スを使用した以外は参考例１と同様に反応を行ったが、
反応への影響は認められながった。

実施例 参考例１で生成したガスを含む水素ガスを水素化分解触
媒に導き、無害化した。触媒はアルミナ担持ルテニウム
触媒（担持率０．５％）を用い、３６０’Ｃ１１０ｋｇ
／ｃｍ’、水素供給速度１００００ｈ４で反応を行った
ところ、生成ガス中のオレフィン分は消失し、また全炭
化水素中のメタンの割合は４５％に達し、少なくとも低
級炭化水素の一部はメタン化しているのが明らかになっ
た。かかる低級炭化水素を含有した水素ガスを用いて参
考例１と同様に変換反応を行ったところ、反応への影響
は認められなかった。

比較例 参考例１の反応生成ガスを含む水素を純粋な水素の代わ
りに直接そのまま用いた以外は、参考例１と同様に反応
を行ったところ、反応生成液中の２．６−ジメチルナフ
タレンの全ジメチルナフタレ異性体に占める濃度は１３
．０％であり、また、エチルメチルナフタレンがわずか
に検出された。一方、反応生成ガスの組成は実施例１と
ほぼ同様であったが、生成ガスの量は水素全体に対し０
．７％に増加した。

［発明の効果］ 本発明によれば、反応系内にオレフィン性化合物の蓄積
を生じることなく、所望のジアルキルナフタレンを効率
よく得ることができ、 本物質の工 業的生産に寄与するところが太きい。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルキルナフタレン混合物を固体酸触媒および水
   素の存在下変換反応に付してアルキルナフタレン混合物
   を改質する方法において、変換反応生成物より改質され
   たアルキルナフタレン混合物を分離した後の気相から、
   前記反応で副生したオレフィンを除去し、該気相を水素
   として前記反応に循環使用することを特徴するアルキル
   ナフタレン混合物の改質方法。
2. （２）気相を水素化触媒および／または水素化分解能を
   有する触媒と接触させてオレフィンを除去することを特
   徴とする請求項１記載の方法。
3. （３）アルキルナフタレン混合物が５０％以上のジアル
   キルナフタレンを含むことを特徴とする請求項１記載の
   方法。
4. （４）変換反応を気相で実施することを特徴とする請求
   項１記載の方法。