JPH04230227A - sec−ブチルベンゼンの製造法 - Google Patents
sec−ブチルベンゼンの製造法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
よりsec−ブチルベンゼンを製造する方法に関するも
のである。本発明により得られるsec−ブチルベンゼ
ンは、空気酸化及び分解の工程に付すことによりフェノ
ールとメチルエチルケトンを得るための原料として、特
に最適に利用され得る。なお、フェノールは、合成樹脂
や酸化防止剤の原料として用いられ、メチルエチルケト
ンは溶剤又は潤滑油の脱ろうに使用される。 【0002】 【従来の技術】ベンゼンとn−ブテンからsec−ブチ
ルベンゼンを製造する方法において、液体塩化アルミニ
ウム錯体触媒を用いることは従来から知られている。た
とえば、特開昭50−137933号公報には、反応混
合物に対して0.05〜0.25wt%の塩化アルミニ
ウムを与えるように、液体塩化アルミニウム錯体触媒を
用いて反応を行うことが開示されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ベンゼンとn−ブテン
から、アルキル化反応によりsec−ブチルベンゼンを
製造する場合の生成物は、主として、sec−ブチルベ
ンゼン(SBB)、iso−ブチルベンゼン(IBB)
、ジ−sec−ブチルベンゼン(DSBB)及びトリ−
sec−ブチルベンゼン(TSBB)の混合物となる。 これらの内、ジ−sec−ブチルベンゼンとトリ−se
c−ブチルベンゼンは、反応混合物より分離された後、
トランスアルキル化に付され、sec−ブチルベンゼン
に変換される。反応式で表すと次式のようになる。 C6 H4 (C4 H9 )2 +C6 H6 →2
sec−C6 H5 C4 H9 DSBB
ベンゼン
SBBC6 H3 (C4 H9 )3 +2C6
H6 →3sec−C6 H5 C4 H9
TSBB ベンゼン
SBBしかし、iso−ブチルベンゼ
ンとsec−ブチルベンゼンの沸点はそれぞれ172.
8℃及び173.5℃と近接しており、両者を蒸留で分
離することは困難であり、反応時に副生したiso−ブ
チルベンゼンは、そのままsec−ブチルベンゼンと共
に前記の空気酸化工程に供給される。空気酸化工程にお
いて、sec−ブチルベンゼン中にiso−ブチルベン
ゼンが混在すると、酸化反応速度が大きく低下すること
が知られている(特開昭48−80524号公報参照)
。たとえば、sec−ブチルベンゼン中に含まれるis
o−ブチルベンゼンの量が1wt%のときの空気酸化の
速度は、iso−ブチルベンゼンが全く含まれないとき
の約91%であり、同じく1.65wt%のときには約
86%に、同じく2wt%のときには約84%に、同じ
く3.5wt%のときには約82%にまで低下する。し
たがって、空気酸化工程を効率的に実施するためには、
iso−ブチルベンゼンの含有量ができるだけ少ないs
ec−ブチルベンゼンを用いる必要があり、そのために
は、ベンゼンとn−ブテンからsec−ブチルベンゼン
を生成する工程において、副生するiso−ブチルベン
ゼンの量をできるだけ少なくする必要がある。しかし、
従来のアルキル化方法では、目的とするsec−ブチル
ベンゼンの収率を満足すべき高い水準に維持すると、副
生するiso−ブチルベンゼンの副生量も増加し、該副
生量は生成するsec−ブチルベンゼンに対する比でみ
ると1〜4wt%にもなり、この多量のiso−ブチル
ベンゼンは分離されることなく、空気酸化工程に供給さ
れざるを得ないという問題点があった。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の状況
に鑑み、副生するiso−ブチルベンゼンの量を低く保
ち、かつsec−ブチルベンゼンを収率よく製造する方
法を提供することを主たる目的として鋭意検討した。そ
の結果、触媒量、反応温度及び反応時間の最適な組み合
わせにより、上記の目的が達成され得ることを見い出し
、本発明に到達したものである。 【0005】すなわち、本発明は、液体塩化アルミニウ
ム錯体触媒を用いて、ベンゼンとn−ブテンを反応させ
ることによりsec−ブチルベンゼンを製造するにあた
り、下記の式(1)〜(4)を満足する条件下で反応を
行なうことを特徴とするsec−ブチルベンゼンの製造
法に係るものである。 40>C×T×2(K−20)/10 >20
(1)C≦0.9 (
2)T≦0.7 (3
)K≧80 (4
)C:反応混合物中の錯体触媒濃度(重量%)T:反応
時間(Hr) K:反応温度(℃) 【0006】以下、詳細に説明する。本発明に用いられ
る液体塩化アルミニウム錯体触媒(以下「錯体触媒」と
いう。)とは、塩化アルミニウム、塩化水素及び芳香族
炭化水素よりなる均一溶液状の錯体触媒である。ここで
、芳香族炭化水素としては、sec−ブチルベンゼン、
エチルベンゼン、ジーsec−ブチルベンゼン、トリ−
sec−ブチルベンゼンの内の1種又は2種以上の混合
物が用いられるが、中でもsec−ブチルベンゼンが最
適である。塩化アルミニウム、塩化水素及び芳香族炭化
水素の相対的使用量は、塩化アルミニウムの1モルあた
り、塩化水素約1モル、芳香族炭化水素2〜10モルで
ある。錯体触媒の製造は、上記の各成分を、撹拌混合す
ることにより均一溶液とすればよく、これは室温で20
分〜3時間程度の撹拌により達成される。また、場合に
よれば、金属アルミニウムと塩化水素とを芳香族炭化水
素中で反応させることにより製造することもできる。こ
のようにして得られた錯体触媒は、そのまま、ベンゼン
とn−ブテンの反応に供することができる。本発明にお
いては、上記のようにして合成した触媒を一度反応に使
った後に、反応混合物より分離し、再び反応に使用する
こともできる。なお、本発明における錯体触媒は、塩化
アルミウム1モルに対して、塩化水素0.5モル及び芳
香族炭化水素2モルが結合してなる錯体触媒であり、反
応混合物中の錯体触媒濃度(C重量%)とは、かかる錯
体触媒の反応混合物中における濃度で表わされる。 【0007】本発明に用いられるn−ブテンとしては、
1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン
があげられる。あるいは、n−ブテンとしてこれらの混
合物を用いることもできるし、更にブタン等の反応に不
活性な化合物とn−ブテンとの混合物であってもよい。 本発明によるベンゼンとn−ブテンよりsec−ブチル
ベンゼンを製造する方法は、ベンゼン、n−ブテン及び
前記の錯体触媒を、撹拌混合することにより行なわれる
。n−ブテンの使用量は、ベンゼンの使用量1モルに対
して0.2〜1.2モルが好ましく、更に好ましくは0
.4〜1.1モルである。該値が過小であると、反応の
容積効率が低下し、更に反応混合物からsec−ブチル
ベンゼンを分離するためのコストが増加する。一方、該
値が過大であると、2以上のブチル基を有するベンゼン
の副生が増加し、好ましくない。 【0008】本発明において、副生するiso−ブチル
ベンゼンの量を低く保ち、かつsec−ブチルベンゼン
を収率よく製造するためには、反応混合物中の錯体触媒
濃度(C重量%)、反応時間(THr)及び反応温度(
K℃)が、下式(1)〜(4)を満足する条件下におい
て、反応を行う必要がある。 40>C×T×2(K−20)/10 >20
(1)C≦0.9 (
2)T≦0.7 (3
)K≧80 (4
)すなわち、C×T×2(K−20)/10 、C及び
Tの上限は、副生するiso−ブチルベンゼンの量を低
く保つために規定される。また、C×T×2(K−20
)/10 及びKの下限は、sec−ブチルベンゼンを
収率よく製造するために規定される。ここで、反応混合
物中の錯体触媒濃度、反応時間及び反応温度は、上記の
条件を満足する範囲において任意に採用され得るが、そ
の具体例を示すならば、次のとおりである。 【0009】反応混合物中の錯体触媒濃度としては、0
.01〜0.9重量%が例示される。反応時間としては
、0.01から0.7時間が例示される。反応温度とし
ては、80〜150℃が例示され、より好ましい範囲は
90〜120℃である。なお、本発明の反応時間とは、
錯体触媒、ベンゼン及びn−ブテンを、本発明の反応条
件下において接触せしめている時間をいい、反応を連続
式で行なう場合の反応時間は、いわゆる平均滞留時間を
いう。本発明の反応圧力には、制限はない。 【0010】本発明の反応は、バッチ式、連続式のいず
れでも行うことができる。連続式の場合は、多槽の連続
撹拌槽方式が好ましく用いられる。本発明によると、得
られる反応混合物中に含まれる副生したiso−ブチル
ベンゼンの量は、生成したsec−ブチルベンゼンの量
に対して1wt%以下に保つことができる。iso−ブ
チルベンゼンとsec−ブチルベンゼンの生成量の比を
、低く保つことの重要性については、前述のとおりであ
る。本発明によるベンゼンとn−ブテンの反応により生
じたsec−ブチルベンゼンを反応混合物中より分離回
収するには、通常の方法が用いられる。たとえば、反応
混合物より分液操作により、錯体触媒を分離した後に、
あるいは反応混合物より錯体触媒を分離することなく、
反応混合物を水洗することにより錯体触媒を不活性化し
、除去した後、更に水酸化ナトリウム水溶液で洗浄する
ことにより錯体触媒を完全に除去し、油層と水層に分離
する。次に、得た油層を蒸留することにより、sec−
ブチルベンゼンよりなる留分、ジ−sec−ブチルベン
ゼンとトリ−sec−ブチルベンゼンよりなる留分及び
未反応のベンゼンよりなる留分に分離する。その後、必
要に応じて、ジ−sec−ブチルベンゼンとトリ−se
c−ブチルベンゼンよりなる留分は、前述のトランスア
ルキル化工程に供給され、sec−ブチルベンゼンに変
換される。また、未反応のベンゼンは、ベンゼンとn−
ブテンよりsec−ブチルベンゼンを製造する反応域に
再循環され、再使用される。なお、上記の分離されたベ
ンゼンと共に、ジ−sec−ブチルベンゼン及びトリ−
sec−ブチルベンゼンを主とする留分を、本発明のベ
ンゼンとn−ブテンとの反応域にリサイクルして用いる
ことも、好ましい方法である。また、反応に用いた錯体
触媒を、反応終了後、反応混合物から分液操作により分
離回収し、分離された錯体触媒を本発明のベンゼンとn
−ブテンとの反応域にリサイクルして用いることも好ま
しい方法である。本発明の方法により得られるsec−
ブチルベンゼンは、フェノール製造用原料として最適に
使用され得る。sec−ブチルベンゼンからフェノール
を製造する方法としては、たとえば特開昭48−805
24号公報記載の方法をあげることができる。すなわち
、sec−ブチルベンゼンを約75〜140℃で酸化し
、sec−ブチルベンゼンハイドロパーオキサイドに変
換する。次に、該sec−ブチルベンゼンハイドロパー
オキサイドを濃縮した後、酸性触媒を用いる分解工程に
付すことにより、フェノールとメチルエチルケトンを得
ることができる。 【0011】 【実施例】以下に、実施例にて本発明を更に具体的に説
明するが、これによって本発明が限定されるものではな
い。 実施例1 撹拌装置、ガス吹き込み管を装着した200mlの三ツ
口フラスコに、sec −ブチルベンゼン61.64gと塩化アルミニウム26
.79gを入れた。ついで、撹拌しながらガス吹き込み
管より塩化水素ガスを2時間にわたって吹き込んだ。 塩化アルミニウムは時間と共にsec−ブチルベンゼン
に溶解してゆき、均 一溶液として液体塩化アルミニウム錯体触媒(95g、
塩化アルミニウム濃度28wt%)が得られた。次に、
別途、撹拌装置、ガス吹き込み管を装着した200ml
の三ツ口フラスコに、ベンゼン161g/hr、1−ブ
テン58g/hr、及び上記のとおり調製した錯体触媒
1.84g/hrを連続的に供給した(反応混合物中の
錯体触媒濃度は0.84重量%となる。)。この時、フ
ラスコは温水浴で加熱し、反応温度を80℃に制御した
。ここで用いた三ツ口フラスコには、その内容量が17
0mlになるレベルの位置に液の抜き出し管が設置され
ており、反応液は、該抜き出し管からオーバーフロー方
式によって連続的に抜き出された。この時、反応液の平
均滞留時間は0.67時間であり、C×T×2(K−2
0)/10 の値は36.0であった。 かくして抜
き出された反応液を、下記の条件にてガスクロマトグラ
フィーにより分析し、その組成を求めた。 分析条件 カラム:DB−1キャピラリカラム、60m温度:10
0℃(10分保持)から200℃に昇温、昇温速度10
℃/min 反応開始8時間後の反応液の分析結果を表1に示した。 【0012】実施例2〜3及び比較例1〜2錯体触媒の
量及び反応温度を表1〜2のとおりとした他は、実施例
1と同様に行った。結果を表1〜2に示した。 【0013】実施例4 実施例1と同様にして、液体塩化アルミニウム錯体触媒
を得た。次に、撹拌装置を備えた200mlのガラス製
オートクレーブに、ベンゼン644g/hr、1−ブテ
ン232g/hr及び錯体触媒1.84g/hrを連続
的に供給した(反応混合物中の錯体触媒濃度は0.21
重量%となる。)。このときオートクレーブはヒーター
で加熱することにより、反応温度120℃、圧力3kg
/cm2 Gに制御した。ここで用いたオートクレーブ
には、内容量が170mlに保たれるように抜き出し管
が設置されており、反応液は該抜き出し管から連続的に
抜き出された。条件と結果を表1に示した。 【0014】比較例3 錯体触媒の量及び反応温度を表2のとおりとした他は、
実施例4と同様に行った。結果を表2に示した。 【0015】実施例5 錯体触媒の量及び反応温度を表3のとおりとし、更に実
施例1の1−ブテンの代わりに、1−ブテン38wt%
、シス−2−ブテン8wt%、トランス−2−ブテン1
6wt%、イソブタン12wt%及びn−ブタン26w
t%からなる混合ブテンを用いた他は、実施例1と同様
に行った。結果を表3に示した。 【0016】実施例6 撹拌装置、ガス吹き込み管を装着した200mlの三ツ
口フラスコ(フラスコ1)と、撹拌装置を装着した20
0mlの三ツ口フラスコ(フラスコ2)を直列に接続し
、フラスコ1にベンゼン322g/hr、1−ブテン1
16g/hr、及び実施例1と同様に調製した錯体触媒
1.84g/hrを連続的に供給した(反応混合物中の
錯体触媒濃度は0.42重量%となる。)。フラスコ1
には、その内容量が170mlになるレベルの位置に液
の抜き出し管が設置されており、反応液は、該抜き出し
管からオーバーフロー方式によって連続的にフラスコ2
に移送・導入される。フラスコ2についても、その内容
量が170mlになるレベルの位置に液の抜き出し管が
設置されており、フラスコ2に導入された反応液は、オ
ーバーフロー方式によってフラスコ2より連続的に抜き
出された。この時、反応液の2槽合計の平均滞留時間は
0.67時間であり、C×T×2(K−20)/10
の値は36.0であった。なお、フラスコ1及びフラス
コ2共、反応温度は、温水浴により90℃に制御された
。かくしてフラスコ2より抜き出された反応液を、実施
例1と同様にガスクロマトグラフィーにて分析し、その
組成を求めた。反応開始15時間後の反応液の分析結果
を表3に示した。 【0017】本発明が規定する条件下において行った全
実施例においては、反応の進行度(ベンゼン転化率)も
十分であり、好ましくない副生物であるiso−ブチル
ベンゼンの生成も少なく、本発明の目的が十分に達成さ
れている。一方、C×T×2(K−20)/10 及び
反応時間が本発明の範囲より過大な比較例3、並びにC
×T×2(K−20)/10 及び触媒濃度が本発明の
範囲より過大な比較例1においては、好ましくない副生
物であるiso−ブチルベンゼンの生成が著しい。また
、C×T×2(K−20)/10 及び反応温度が本発
明の範囲より過小な比較例2においては、反応液組成中
のsec−ブチルベンゼン濃度と平衡時のsec−ブチ
ルベンゼン濃度との差が大きく、よって反応の進行度(
ベンゼン転化率)が不十分であることがわかる。 【0018】 表1
実 施 例
1
2 3 4
供給速度 g/Hr
ベンゼン
161
161 161 644
1−ブテン
58 58 87
232 C:錯体触媒濃度
重量% 0.84 0.42 0.
37 0.21 T:反
応時間 Hr 0.67
0.67 0.67 0.17
K:反応温度 ℃
80 90 90
120 C×T×2(K−2
0)/10 36.0 36.0
31.7 36.6
反応液組成 重量%
ベンゼン
39.3 40.8 24
.7 39.7 S
BB *1 46
.9 47.0 53.1 48.
0 IBB *2
0.45 0.4
1 0.51 0.44
DSBB *3
10.5 11.2 21.8
9.9 IBB
/SBB % 0.96
0.87 0.96 0.92
平衡SBB 濃度 重量%
*4 48.0 48.0 54.0
48.0 *印は後
記参照 【0019】 表2
比 較 例
1 2
3
供給速度 g/Hr
ベンゼン
161 161
74
1−ブテン
58 58 11
C:錯体触媒濃度 重量%
1.26 0.84 0.11
T:反応時間
Hr 0.67 0.6
7 2.00
K:反応温度 ℃
90 50 120
C×T×2(K−20)/10
108.1 4.5 2
25.3 反応液
組成 重量%
ベンゼン
38.1 70.2 70.0
SBB *
1 46.5
26.2 26.7
IBB *2
1.22 0.24
1.10
DSBB *3
10.6 3.0 2.0
IBB/SBB
% 2.62
0.91 4.12
平衡SBB 濃度 重量% *4
48.0 48.0 27.0
*印は後記参照 【0020】 表3
実施例
5 6 (*6)
供給速度 g/Hr
ベンゼン
161 32
2 1−ブテン
94(*5) 116 C:錯体触媒濃度
重量% 0.37 0.42 T:
反応時間 Hr 0.67
0.67 K:反応温度 ℃
90 90 C×T×2(
K−20)/10 31.7 36
.0 反応液組成 重量%
ベンゼン
38.6 38.9
SBB *1
47.8 47.8 IBB *2
0.40
0.46 DSBB *3
9.2 11.7 IB
B/SBB % 0.8
4 0.96 平衡SBB 濃度 重量%
*4 48.0 48.0 【002
1】 *1:sec−ブチルベンゼン *2:iso−ブチルベンゼン *3:ジ−sec−ブチルベンゼン *4:平衡時最大濃度(理論値) *5:1−ブテンに代えて混合ブテンを用いた*6:2
槽直列反応とした 反応圧力は、実施例4及び比較例3においては3kg/
cm2 G、その他においては大気開放とした。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように、本発明により、生
成するiso−ブチルベンゼンとsec−ブチルベンゼ
ンの比を低く保ち、かつ反応の進行度を十分に高くでき
る、ベンゼンとn−ブテンよりsec−ブチルベンゼン
を製造する方法を提供することができた。
Claims (4)
- 【請求項1】液体塩化アルミニウム錯体触媒を用いて、
ベンゼンとn−ブテンを反応させることによりsec−
ブチルベンゼンを製造するにあたり、下記の式(1)〜
(4)を満足する条件下で反応を行なうことを特徴とす
るsec−ブチルベンゼンの製造法。 40>C×T×2(K−20)/10 >20
(1)C≦0.9 (
2)T≦0.7 (3
)K≧80 (4
)C:反応混合物中の錯体触媒濃度(重量%)T:反応
時間(Hr) K:反応温度(℃) - 【請求項2】反応させるベンゼンとn−ブテンの使用量
モル比が1:0.4〜1:1.1である請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】請求項1記載の方法によりベンゼンとn−
ブテンを反応させて得た反応混合物を、ベンゼンを主と
する部分、sec−ブチルベンゼンを主とする部分、ジ
−sec−ブチルベンゼン及びトリ−sec−ブチルベ
ンゼンを主とする部分、並びに重質物を主とする部分の
各部分に分離し、該ベンゼンを主とする部分並びにジ−
sec−ブチルベンゼン及びトリ−sec−ブチルベン
ゼンを主とする部分を、請求項1記載の反応域にリサイ
クルさせる請求項1記載の方法。 - 【請求項4】得られるsec−ブチルベンゼンが、フェ
ノール製造原料用のsec−ブチルベンゼンである請求
項1記載の方法。
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