JPH06122635A - ジアルキルナフタレンの異性化法 - Google Patents

ジアルキルナフタレンの異性化法

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JPH06122635A
JPH06122635A JP4250129A JP25012992A JPH06122635A JP H06122635 A JPH06122635 A JP H06122635A JP 4250129 A JP4250129 A JP 4250129A JP 25012992 A JP25012992 A JP 25012992A JP H06122635 A JPH06122635 A JP H06122635A
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JP
Japan
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dialkylnaphthalene
isomerization
catalyst
reaction
isomer
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Application number
JP4250129A
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English (en)
Inventor
Masayuki Otake
正之 大竹
Tetsuo Masuyama
鉄男 増山
Akio Nakanishi
章夫 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ジアルキルナフタレン異性体の少なくとも一
種を、ヘキサゴナル晶系に属するフォージャサイト型ゼ
オライトからなる触媒の存在下で加熱処理することを特
徴とするジアルキルナフタレンの異性化方法。 【効果】 所望のジアルキルナフタレン異性体を効率よ
く得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はジアルキルナフタレンの
異性化法に関するものである。中でも2,6−ジアルキ
ルナフタレン、特に2,6−ジメチルナフタレンを工業
的に有利に製造するために好適なジアルキルナフタレン
の異性化法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ジアルキルナフタレンには多数の異性体
が存在する。例えば、ジメチルナフタレンには10種類
の異性体が存在するが、これらの異性体は、次の
(I)、(II)、(III)及び(IV)の4つの族に分類す
ることができ、一般に各族内で行なわれる族内異性化反
応は比較的容易であるのに対して、他の族への族間異性
化反応は生起し難いことが知られている(例えば、触媒
Vol.33 No.8 1991 559〜565
頁)。
【0003】(I):1,5−、1,6−及び2,6−
ジメチルナフタレンのグループ(以下2,6族と略記) (II) :1,7−、1,8−及び2,7−ジメチルナフ
タレンのグループ(以下2,7族と略記) (III) :1,3−、1,4−及び2,3−ジメチルナフ
タレンのグループ(以下2,3族と略記) (IV) :1,2−ジメチルナフタレンのグループ(以下
1,2族と略記)
【0004】ところで、ジメチルナフタレンの主要な用
途の一つはナフタレンジカルボン酸の製造であり、原料
物質として特に2,6−ジメチルナフタレンが好んで用
いられる。2,6−ジメチルナフタレンを得る場合、一
般にジメチルナフタレン異性体混合物を主成分として含
む原料油から2,6−ジメチルナフタレンを分離する
が、2,6−ジメチルナフタレン分離後のラフィネート
の活用を図るためには、他の族から2,6族への異性化
が必要となる。
【0005】このような異性化反応には、ZSM−5型
のゼオライト触媒を使用する方法が提案されている(特
開昭59−88433号公報)。しかし、この方法で
は、2,6−異性体の全異性体中に占める熱力学的平衡
濃度が14%程度に過ぎないため、2,6−異性体を得
る方法としては必ずしも効率的ではない。一方、近年、
ジアルキルナフタレン、特にジメチルナフタレンをアル
キルベンゼン類から合成する方法が注目されている。こ
の方法によれば、目的とする2,6−異性体を含む2,
6群のみを主成分とするジメチルナフタレンの異性体混
合物が得られる。該異性体混合物を原料として、2,6
−群内だけでの異性化反応が実施できれば、2,6−異
性体の2,6−群内での熱力学的平衡濃度は約50%と
いう高濃度になるので、工業的に極めて効率的である。
【0006】2,6−ジメチルナフタレンを得るため
に、2,6−群内だけで異性化を制御する試みは古くか
ら知られており、特表平3−500052号公報には、
ベータ型ゼオライト、Y型超安定(キュービック晶系フ
ォージャサイト型)ゼオライト等の触媒を用い、温度約
200〜300℃において2,6族内での異性化を行な
う方法が記載されている。この方法では、族内異性化に
おいて比較的優れた選択性が達成される。
【0007】しかしながら、なお、充分とはいえず、ま
た、ベータ型ゼオライトについては、水熱合成により製
造する際の合成スラリーの濾過性が極めて悪く、触媒の
工業的な供給が困難であるという副次的な問題が内在す
る。一方、Y型ゼオライトのような従来公知のフォージ
ャサイト型ゼオライトでは、一般に、触媒の活性劣化が
著しいという致命的な欠点が存在する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ジアルキル
ナフタレンの異性化を容易な操作で実施し得ると共に、
触媒ライフを延長し、異性化反応が優先的に進行し、他
の不均化、トランスアルキル化等の副反応を極力抑制す
ることのできる異性化反応を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は長年ジアル
キルナフタレンの異性化方法について検討を行ってきた
ところ、近年、その合成法あるいは結晶構造等について
の基礎研究が進みつつあるヘキサゴナル晶系に属するフ
ォージャサイト型ゼオライトが、ジメチルナフタレンの
異性化反応において特異的な反応活性を有していること
を見い出し、本発明に到達した。
【0010】即ち、本発明の要旨は、ジアルキルナフタ
レン異性体の少なくとも一種を、ヘキサゴナル晶系に属
するフォージャサイト型ゼオライトからなる触媒の存在
下で加熱処理することを特徴とするジアルキルナフタレ
ンの異性化法に存する。以下、本発明を詳細に説明す
る。本発明は触媒としてヘキサゴナル晶系(Hexag
onal、六方)に属するフォージャサイト型ゼオライ
トを用いる点に特徴を有する。
【0011】フォージャサイト型のゼオライトは古くか
らよく知られているが、例えば、ゼオライトX(米国特
許第2,882,244号明細書)、ゼオライトY(米
国特許第3,130,007号明細書)等に見られるよ
うにその結晶系は一般にキュービック系(Cubic、
等軸あるいは立方)に属する。しかしながら、近年、ヘ
キサゴナル晶系のフォージャサイト型のゼオライトの存
在が知られるようになり、その系統的な合成法や物性が
明らかになってきている(J.Phys.Chem.,
86,P.581(1982)、米国特許第5,09
8,686号明細書、ZEOLITE,12,P.16
0(1992))。また、かかるゼオライトにつき、炭
化水素の分解、水添、異性化、アルキル化等の反応触媒
としての応用の可能性も提案されている(国際公開番号
WO 91/15 294号)。
【0012】本発明で用いるヘキサゴナル晶系に属する
フォージャサイト型ゼオライトの製造法については特に
制限はないが、例えば、前記の米国特許第5,098,
686号明細書に開示された方法をあげることができ
る。かかるゼオライトの原料としては、シリカ源、アル
ミナ源、アルカリ源は通常の合成ゼオライトで使用され
る化合物を用いればよいが、テンプレート剤として特定
のクラウンエーテル化合物を用いる点が特徴的であり、
特に18−クラウン−6(1,4,7,10,13,1
6−ヘキサオキソアシルオクタデカン)が好ましい。原
料仕込モル比としては、Si/Alが通常2〜20、好
ましくは4〜10であり、OH/Alが通常0.5〜
8、好ましくは1〜6、また、テンプレート剤/Alが
通常0.1〜4、好ましくは0.1〜1である。これら
原料を、通常のゼオライトと同様に水熱合成を行う。合
成したゼオライトは、通常、常法によりイオン交換、焼
成、乾燥を経てH型で触媒に供されるが、H型ではな
く、種々の金属イオンでイオン交換したものも使用する
ことができる。
【0013】触媒としては、そのまま粉末状で用いても
よいが、ベーマイト、アルミナ、カオリンシリカ等の結
合剤を、触媒に対して5〜50重量%、好ましくは10
〜30重量%程度混合し、粒径0.5〜5mm程度の粒
状、ペレット状、球状等に成形して使用することもでき
る。以上の本発明で用いるフォージャサイト型ゼオライ
トの結晶系は、その展型は完全なヘキサゴナル晶のもの
である。
【0014】しかしながら、場合によっては、従来のフ
ォージャサイト型ゼオライトで一般的なキュービック晶
とヘキサゴナル晶との混晶(インターグロス)の結晶を
得ることも可能である。本発明においては、このインタ
ーグロス晶系のものもヘキサゴナル晶系に属するものと
する。インターグロス晶系のフォージャサイト型ゼオラ
イトを製造する方法として、前記のZEOLITE,
,P.160(1992)に、テンプレート剤とし
て、キュービック晶系のものを生成させる15−クラウ
ン−6と、前述のヘキサゴナル晶系のものを生成させる
18−クラウン−6の2種を併用する方法が記載されて
いる。
【0015】本発明においては以上のゼオライト触媒を
用いてジアルキルナフタレンの異性化を行う。原料とす
るジアルキルナフタレンとしては、単一成分でも各種異
性体の混合物でもよい。また、ジアルキルナフタレンの
アルキル基としては、メチル基、エチル基、インプロピ
ル基等が例示されるが、好ましくはメチル基である。更
に、該ジアルキルナフタレンは原料の由来については特
に限定はなく、芳香族炭化水素原料油より分離したもの
でもよいし、ナフタレン等より合成して得たものでもよ
い。
【0016】異性化の反応条件としては、加熱処理温度
を通常100〜500℃の範囲で、液相反応あるいは気
相反応のいずれでも実施することができる。また、反応
圧力としては、常圧下あるいは加圧下のいずれでもよ
い。更に、反応形式としては、回分法、連続法のいずれ
でもよい。なお、反応雰囲気は水素が存在しないと触媒
活性が劣化し易いので、触媒活性の維持の上からも水素
ガスの存在下が好ましい。
【0017】本発明のジメチルナフタレンの異性化法の
特徴としては、反応条件を適宜設定することにより、ジ
アルキルナフタレンの各異性体の(1)族間異性化を抑
制し、族内異性化のみを行なわせる条件と、(2)族間
異性化を促進させる条件のいずれかを選択することがで
きる。即ち、1,5−ジメチルナフタレンの高純度品を
原料として2,6−ジメチル−ナフタレンを製造したい
ような場合は(1)の条件が有利であるし、全ての異性
体を含むジメチルナフタレンの原料油から2,6−ジメ
チルナフタレンを得たいような場合は(2)の条件が有
利である。
【0018】一般的に−反応温度を高くし、触媒濃度を
大きくし、接触時間を長くするとより族間異性化が起こ
り易くなる。具体的には、反応温度は、(1)の族内異
性化なら通常100〜400℃、好ましくは150〜2
50℃であり、(2)の族間異性化なら通常200〜5
00℃、好ましくは300〜450℃の範囲で行う。な
お、長時間使用して活性の低下した触媒は、酸素含有ガ
スにより酸化処理、あるいは水素含有ガスによる水素化
処理によって再生することができる。
【0019】
【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。また、以下の例における1,
5−ジメチルナフタレン、2,6−ジメチルナフタレン
(以下、各々を「1,5−DMN」、「2,6−DM
N」と略記する)の平衡到達率とは、以下のように定義
される。
【0020】
【数1】
【数2】
【0021】実施例1 シリカゾル(触媒化成工業(株)“カタロイド、S−3
0H”)200.2gに18−クラウン−6 26.7
gを添加し溶解した(溶液−1)。また、アルミン酸ナ
トリウム水溶液(住友化学工業(株)、“NA−17
0”、Al2 318.15%、Na2 O19.24%
含有)52.01g、水酸化ナトリウム(93%純度)
3.49g、弗化ナトリウム1.68gを脱塩水80.
7gに溶解した(溶液−2)。次に、溶液−2に溶液−
1を激しく攪拌しながら添加した。該混合液を1リット
ルのテフロン内筒つきのオートクレーブに移し、24時
間室温で攪拌熟成した。次いで、昇温し、110−11
5℃にて、10日間反応させた。
【0022】反応終了後、スラリーを濾過、水洗し、次
いで60℃で乾燥した。得られた粉体は、X線回析およ
び電子顕微鏡観察により、ヘキサゴナル晶系フォージャ
サイト型ゼオライトのパターンであることが確認され
た。以下の表−1に得られたヘキサゴナル(Hexag
onal)晶系のゼオライトのX線回析の主要ピークを
示す。表−1にキュービック(Cubic)晶系のY型
ゼオライトの主要ピークを参考として示す。表−1よ
り、Cubic晶系にはないHexagonal晶系特
有の多くの回析ピークが認められることがわかる。
【0023】
【表1】
【0024】更に、該粉体を540℃で約5時間、空気
焼成した。これについて、n−ヘキサン及びシクロヘキ
サンの吸着量を測定したところ、14.3重量%及び1
6.0重量%を示した。なお、該吸着量は、25℃及び
120±25mmHgのシクロヘキサン又はn−ヘキサンの
飽和ガス雰囲気中に評量済のゼオライトを6時間保持
し、吸着前後のゼオライトの重量差から測定される。
【0025】得られたヘキサゴナル晶系フォージャサイ
ト型ゼオライトは、1.25M濃度の硝酸アンモニウム
を用いて、固液比1/10(g/ml)、100℃、2時
間回分法でイオン交換処理を行なった。この処理を後2
回繰り返した。イオン交換処理後、温水で洗浄し、12
0℃にて一昼夜乾燥した。次に空気流通下540℃で5
時間焼成した。これを打錠成型し、10〜20メッシュ
にそろえて触媒として反応に供した。
【0026】2,6−DMN(純度99.9%)18.
0gに、触媒4.5gを混合して、攪拌しながら170
℃で液相懸濁反応を行なった。反応時間1時間で1,5
−DMNの平衡到達率は103.4%であり、2,6−
族以外の族への異性化は0.7%以下とロスも少なく、
良好な成績を示した。この反応を更に4時間継続実施
後、熱時濾過し、同じ仕込み量で再び、反応を行い、触
媒の活性を評価した。その結果1,5−DMNの平衡到
達率は1時間後では64.1%まで低下したが、2時間
後は102.0%であり、活性が残存した。
【0027】比較例1 市販のベーター型ゼオライト(SiO2 /Al2 3
25のH型品)触媒に用いて実施例1と同一条件で2,
6−ジメチルナフタレンの異性化反応を行なったとこ
ろ、反応時間1時間で、1,5−DMNの平衡到達率は
59.8%であった。
【0028】比較例2 市販のY型ゼオライト(キュービック型フォージャサイ
ト)(H+ 型、SiO 2 /Al2 3 =6.4)を用い
て実施例1と同一条件で2,6−DMNの異性化反応を
行なった。反応時間1時間で1,5−DMNの平衡到達
率は101.7%であったが、2,6−族以外の族への
異性化は6.8%に達し、ヘキサゴナル型のフォージャ
サイトに比較して選択率が劣ることが判明した。また、
実施例1と同様に熱時濾過して再度反応活性評価を行な
った。その結果、1,5−DMNの平衡到達率は1時間
後では14.8%、5時間後でも62.7%と大きく低
下した。
【0029】実施例2 実施例1で製造した触媒を用い、吸着分離操作で2,6
−DMNの濃度をジメチルナフタレン(「DMN」)中
1.04%に低めたラフィネートを原料として気相異性
化反応を行った。触媒0.57gをパイレックス製内径
20mmのガラス製反応器に充填し水素気流下350℃に
保った。原料を0.82g/hrで反応器上部より導入
し、同伴水素ガス724ml/hrを流して気相異性化反応
を行なった。生成物は反応器下部のトラップ内に捕集し
た。
【0030】その結果、生成物中のDMN中の2,6−
DMNの濃度は7.50%にまで高められ、2,6−D
MNの平衡到達率は64.0%であり、また、DMNの
回収率は96.3%と良好であった。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、ジアルキルナフタレン
類またはそれらの異性体混合物を、不均化やトランスア
ルキル化等の副反応による損失を抑制しつつ、短時間で
工業的有利に熱力学的平衡組成に近づけることができ、
かつ触媒の再生も容易である。また、本発明では、反応
条件を適宜調節することにより、族内、族間どちらの異
性化にも適用可能で多大な工業的利益を提供するもので
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジアルキルナフタレン異性体の少なくと
    も一種を、ヘキサゴナル晶系に属するフォージャサイト
    型ゼオライトからなる触媒の存在下で加熱処理すること
    を特徴とするジアルキルナフタレンの異性化法。
  2. 【請求項2】 ヘキサゴナル晶系のフォージャサイト型
    ゼオライトが、キュービック晶系とヘキサゴナル晶系の
    混晶構造であることを特徴とする請求項1のジアルキル
    ナフタレンの異性化法。
  3. 【請求項3】 加熱処理温度を150〜250℃とし、
    ジアルキルナフタレン異性体の族内異性化を行うことを
    特徴とする請求項1のジアルキルナフタレンの異性化
    法。
  4. 【請求項4】 加熱処理温度を300〜450℃とし、
    ジアルキルナフタレン異性体の族間異性化を行うことを
    特徴とする請求項1のジアルキルナフタレンの異性化
    法。
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