JPH0627078B2 - パラキシレンの製造方法 - Google Patents

パラキシレンの製造方法

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JPH0627078B2
JPH0627078B2 JP61073500A JP7350086A JPH0627078B2 JP H0627078 B2 JPH0627078 B2 JP H0627078B2 JP 61073500 A JP61073500 A JP 61073500A JP 7350086 A JP7350086 A JP 7350086A JP H0627078 B2 JPH0627078 B2 JP H0627078B2
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宗太郎 中村
正雄 石井
久則 岡田
秀之 浜地
増夫 伊藤
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパラキシレンの製造方法に関するものである。
更に詳しくは結晶性アルミノシリケートを含む触媒の存
在下においてエチルベンゼンを含むキシレン類を異性化
することによってパラキシレンを製造する方法に関す
る。
〔従来技術〕
結晶性アルミノシリケートはゼオライトとして知られる
多孔性物質であり(以下結晶性アルミノシリケートをゼ
オライトと呼ぶ)、天然あるいは合成のいずれのものも
Na,K 等の金属又は水素イオンの如き陽イオンを含有
し、主として SiO4 とAlO4から構成される三次元綱状構
造を有し、かつSi原子とAl原子が酸素原子を介して結合
した正四面体の高度配列構造を有している。又ゼオライ
トはその結晶骨格が規則正しいケージ構造を形成してお
り、これを触媒として用いた場合、反応にあずかる物質
に対し分子単位の形状選択性を示すことが知られてい
る。
殊に、合成のゼオライトは均質で純度も高く優れた特性
を有している。又ゼオライトはプロトン交換や希土類カ
チオン交換等種々の変性処理を施すことによって、従来
の固体酸、例えばシリカ、アルミナなどに比べてはるか
に高い触媒活性を示すことも知られている。
前述の如くゼオライトは優れた各種の特徴を有してお
り、それ故工業的に広く利用され、又もって各種工業分
野で技術開発が進められている。
キシレン混合物の内、現在工業的に重要なものはパラキ
シレンとオルトキシレンであるが、オルトキシレンはパ
ラキシレンと比較するとその需要は少ない。又、メタキ
シレンの需要はオルトキシレンに比べて更に少ないのが
現状である。一方ナフサ分解等の石油化学プロセスによ
って得られるパラキシレン製造用原料はキシレン異性体
の他に同一炭素類の化合物であるエチルベンゼンを含む
ことが多い。このためメタキシレン、オルトキシレンお
よびエチルベンゼンをパラキシレンに異性化変換するこ
とは工業的に重要なことである。
以上の様な理由からゼオライトを触媒としてメタキシレ
ン、オルトキシレンおよびエチルベンゼンをパラキシレ
ンに異性化する方法が数多く提案されてきた。例えば特
許公告昭59−46930号公報にはCrを蒸発担持した
モルデナイト型ゼオライトを触媒とする異性化方法が、
又、特許公告昭59−3970号公報にはReを含有する
ゼオライトを触媒とする方法が、さらには特開昭59−
62347号公報にはアルカリ土類金属等を含む2種の
ゼオライトの混合物を触媒として用いる方法などが提案
されている。しかしてこれらの方法によると非芳香族成
分およびトリメチルベンゼン、ジエチルベンゼン等の高
沸点成分が少なからず副生する。このことはキシレン類
の収率および品質を低下させるため工業的実施の観点か
ら見のがすことの出来ない問題である。
〔発明の構成〕
本発明者らは前述の先行技術が有する問題点(副生物の
生成)を改善又は解決するためエチルベンゼンを含むキ
シレン類の異性化方法に関してゼオライト触媒の調製法
ならびにその触媒活性について鋭意研究を進めた結果、
ヘテロポリ酸およびヘテロポリ酸塩からなる群(以下単
にヘテロポリ酸類と呼ぶことがある)より選ばれる一種
又は二種以上の化合物を含む変性剤により処理されたモ
ルデナイト型ゼオライトを含む触媒はエチルベンゼンを
含むキシレン類の異性化反応において生じる副反応を抑
制し得るという優れた性能を示すことを見出し本発明に
到達した。
すなわち本発明はヘテロポリ酸類より選ばれる一種又は
二種以上の化合物を含む変性剤により処理されたゼオラ
イト、白金(Pt)およびアルミナを含有する触媒を用い
ることを特徴とするパラキシレンの製造方法である。
本発明に使用する「ゼオライト」はモルデナイト型であ
れば合成あるいは天然のいずれのものでも使用出来る。
更に使用に目的に応じてプロトン型、アンモニウム塩
型、カチオン交換によって得られる各種の金属塩型ある
いは脱アルミニウム等の適当な処理が施されたものも使
用出来る。尚、モルデナイト型以外のゼオライトも触媒
反応に影響を与えない範囲で適宜含有させることができ
る。
本発明において「ヘテロポリ酸」とは二種以上の無機酸
素酸が縮合して生成した酸の総称であり、ヘテロポリ酸
アニオンの中心のヘテロ原子(I〜VIII族元素)と酸素
を介して配位するポリ原子(通常 Mo,W,Nd,V など)と
の組合わせによって種々の形態をとり得るものである。
本発明において使用するヘテロポリ酸としては各種のも
のが使用出来る。具体的には、例えば、12−タングス
トリン酸(H3PW12O40)、12−タングストケイ酸(H4S
iW12O40)、12−モリブドリン酸(H3PWo12O40)、1
2−タングストゲルマン酸(H3GeW12O40)、12−モリ
ブドゲルマン酸(H3GeMo12O40)等を挙げることが出来
る。
さらに本発明において使用するヘテロポリ酸塩とは前記
ヘテロポリ酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩、アル
カリ土類金属塩およびその他の金属塩などである。
「アルミナ」には天然品および合成品があり結晶性の度
合によりα、β、γなどの各種の形態に分類される。本
発明に使用されるアルミナはいずれの形態でもよいがと
りわけη−アルミナが好ましい。使用量はゼオライトに
対して10〜80重量%、好ましくは20〜60重量%
である。
本発明に使用される触媒の構成要素である白金の担持の
ために使用される原料としては、例えば塩化白金酸、塩
化白金酸アンモニウム、白金酸アミノクロライド、ジニ
トロジアミノ白金などの可溶性白金化合物を挙げること
ができる。白金の担持量は、ゼオライトとアルミナの総
量に対して、白金として0.01〜15重量%、好ましくは
0.02〜5重量%とするのが良い。また担持は含浸法、共
沈法等周知の方法により行なうことが出来、その際の温
度は操作の容易さから約10〜90℃であることが好ま
しい。尚、白金(Pt)と同様に水素化能および脱水素能
を合わせ持つPd、Ni、Re等の金属を共存させることもで
きる。
さらに本発明に使用される触媒はその形状を問わない
が、実用上の観点からは成型品であることが望ましい。
成型を行なう際には結合剤を用いることもできる。結合
剤としてはアルミナゾル、シリカゾル、粘土などのごく
一般的なものが使用出来る。結合剤の使用量については
特に制限はないがゼオライトに対して5〜30重量%程
度使用するのが良い。
本発明に用いる触媒の調製は本触媒を構成するゼオライ
トおよびアルミナとの混合、ヘテロポリ酸類によるゼオ
ライトの変性、Ptの担持、結合剤との混合成型および焼
成等の基本的な操作から成り、その基本的操作の組合せ
によっていくつかの調製方法がある。そのいくつかを例
示すれば次の様である。
(1) 適当にプロトン交換等の処理を行なったゼオライ
トとアルミナの混合物に結合剤を加え成型し、焼成した
後、Ptの担持とヘテロポリ酸類による変性を同時に行な
い、次いでふたたび焼成して触媒を得る方法。
(2) 予め所定量のPtを担持したアルミナとヘテロポリ
酸類によって変性、焼成したゼオライトを用意し、両者
と結合剤を混合し成型した後焼成する方法。
(3) Ptを担持したアルミナとゼオライトを混合した
後、ヘテロポリ酸類によって変性処理を施し次いで結合
剤を加えて成型し焼成する方法。
(4) アルミナとゼオライトの混合物をヘテロポリ酸類
で変性、焼成し次にPtを担持した後、結合剤を加えて成
型、焼成する方法などである。
以上の例示からわかる様に本発明の特徴であるヘテロポ
リ酸類によるゼオライトの変性はゼオライトそのものに
施しても、またゼオライトとアルミナの混合物に施して
も、あるいはPtの担持と同時に施しても、実質的にゼオ
ライトが変性される方法であればよい。その際ヘテロポ
リ酸類はゼオライト、アルミナ、ヘテロポリ酸類、Pt化
合物および結合剤に対して不活性な溶媒に溶解して使用
する。好ましい適当な溶媒の例としては水、アルコー
ル、エーテル、ケトン等およびこれらの混合物をあげる
ことが出来るが工業的実施の観点からは水を使用するこ
とが望ましい。ゼオライトの変性処理は前記ヘテロポリ
酸類を浸漬法、噴霧法等の各種公知の手段によってゼオ
ライトと接触させることによって行なう。その際の温度
はヘテロポリ酸類が分解しない温度であればよい。処理
の容易さから約10〜90℃であることが好ましい。
又、変性は数回繰り返してもよい。さらにPtの担持もア
ルミナに担持してもアルミナとゼオライトの混合物に担
持してもあるいはゼオライトの変性処理と同時に行なっ
ても実質的にPtが担持される方法であればよい。その際
使用されるPt化合物はゼオライト、アルミナ、ヘテロポ
リ酸類Pt化合物および結合剤に対して不活性な溶媒に溶
解して使用する適当な溶媒例としては水、アルコール、
エーテル、ケトン等およびこれらの混合物をあげること
が出来るが工業的実施の観点からは水を使用することが
望ましい。
本発明において使用する触媒調製において実施される焼
成の操作は150℃以下の温度で予備乾燥した後酸素又
は空気等の酸素を含む雰囲気下で行なわれる。焼成はヘ
テロポリ酸が分解し、かつゼオライトの結晶構造が変質
しない範囲の条件で実施する。例えば好ましい焼成温度
は約400〜600℃、焼成時間は約1〜30時間であ
る。
本発明の方法は以上の様にして調製された触媒を使用
し、水素の存在下エチルベンゼンを含有するキシレン類
を異性化してパラキシレンを製造するものである。原料
としてはエチルベンゼンを含むキシレン類が用いられ、
エチルベンゼンの濃度に特に制限はないが、エチルベン
ゼンの濃度が10重量%以上である場合において特に本
発明の優位性が発揮される。また、キシレン類中におけ
るパラキシレン濃度は熱力学的平衡濃度以下のものが使
用されるが熱力学的平衡濃度のパラキシレンを含んでい
てもエチルベンゼンの濃度を低下させる目的でこれを原
料として用いることも一つの使用形態として可能であ
る。原料中にはエチルベンゼンおよびキシレン類(オル
ト、メタ、パラ各異性体)の他ベンゼン、トルエン、ト
リメチルベンゼン、エチルトルエン、ジエチルベンゼン
等の芳香族成分およびシクロヘキサン、メチルシクロヘ
キサン、ジメチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素成
分を含有してもよい。
異性化は次の様な反応条件のもとで実施される。即ち反
応操作温度は300〜600℃、好ましくは350〜5
50℃である。反応操作圧力は大気圧から50kg/cm2G
、好ましくは大気圧から30kg/cm2G の範囲が好まし
い。又原料の供給割合は用いる原料及び反応操作条件等
に応じて広範囲に変えうるが、一般に約0.1 〜200hr
-1、好ましくは0.5 〜50hr-1の範囲内の重量単位時間
空間速度(WHSV)で供給するのが望ましい。本明細
書において「重量単位時間空間速度(WHSV)」は次
式で与えられる。
また異性化は水素の存在下で実施されるがその供給割合
は用いる原料、反応条件、触媒等により広い範囲で変え
ることが出来るが水素/原料炭化水素モル比で表わして
一般に1〜30、好ましくは1〜20の範囲である。
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 シリカ/アルミナ比10のモルデナイト型ゼオライト
(ナトリウムカチオン型)100gに1N塩化アンモニ
ウム水溶液1000mlを加え95℃に加温し5時間バッ
チ的にイオン交換処理した。処理後ゼオライトを蒸留水
で充分洗浄し、110℃で16時間乾燥し500℃で5
時間空気中で焼成した。
イオン交換後の液を原子吸光分析によりナトリウム含量
を測定した結果、このもののプロトン交換率は57%で
あった。これを成分HM(0.57)とする。
同様の処理を2N、3N塩化アンモニウム水溶液で行な
い、それぞれ成分HM(0.83)、HM(0.92)を得た。
実施例2 実施例1で調製した部分的にカチオンをプロトンに交換
したモルデナイト型ゼオライト30gに、η−アルミナ
および結合剤として20重量%シリカゾル水溶液を表−
1の割合になる様に加え充分混練後直径2mmのペレット
に成型し、110℃で16時間乾燥、その後520℃で
16時間焼成した。尚表−1でシリカゾルはSiO2換算し
た値である。
実施例3 実施例2で成型した触媒前駆体A100gを12−モリ
ブドリン酸10重量%水溶液100mlに室温で16時間
浸漬後、110℃で予備乾燥し610℃で5時間空気中
で焼成を行なった。デシケータ中で放冷後これに白金と
して0.25重量%を含む塩化白金酸水溶液150gを加え
50℃で6時間静置後次第に温度を上げ110℃で12
時間乾燥した。
その後空気中500℃で3時間焼成を行なった。この触
媒を“A”とする。
一方比較例として12−モリブドリン酸を用いずに触媒
“A”と同様に調製した触媒を“B”とする。これらの
触媒中に含まれる白金の量は共に0.27%であった。
触媒“A”,“B”の粒径を20〜42メッシュに調製
後内径10mm長さ100mmの反応部を有する連続式反応
装置を用いてこれら触媒の性能を評価した結果を表−2
に示す。
実施例4 実施例2で成型した触媒前駆体C100gに対し、白金
として0.25wt%を含む塩化白金酸水溶液150gおよび
12−モリブドリン酸10重量%水溶液100mlを加え
50℃で6時間静置後次第に温度を上げ110℃で12
時間乾燥した。その後空気中610℃で5時間焼成を行
なった。この触媒を“C”とする。
一方比較例として12−モリブドリン酸を用いずに触媒
“C”と同様に調製した触媒を“D”とする。これらの
触媒中に含まれる白金の量は共に0.26%であった。
表−2の組成からなる供給原料を用いて触媒“C”,
“D”の性能を実施例3と同様の方法で評価した結果を
表−3に示す。
実施例5 実施例2で成型した触媒担体E100gに対し、白金と
して0.25wt%を含む塩化白金酸水溶液150 gを加え50
℃で6時間静置後次第に温度を上げ110℃で12時間
乾燥し、空気中500℃で3時間焼成を行なった。次に
室温で12−モリブドリン酸10重量%水溶液100ml
を加え16時間静置後次第に温度を上げ610℃で5時
間焼成を行なった。この触媒を“E”とする。
一方、比較例として12−モリブドリン酸を用いずに触
媒“E”と同様に調製した触媒を“F”とする。これら
の触媒中に含まれる白金の量は共に0.30%であった。
表−2の組成からなる供給原料を用いて触媒“E”,
“F”の性能を実施例3と同様の方法で評価した結果を
表−4に示す。
〔発明の効果〕 以上の様な方法によって調製されたゼオライト、アルミ
ナおよび白金により実質的になる触媒組成物はエチレン
ベンゼンを含むキシレン類の異性化用触媒として優れた
性能を示すものである。即ちエチルベンゼンを含有する
キシレン類を異性化してパラキシレンを製造する際に本
発明による製造方法を用いれば非芳香族成分の生成が抑
制されると同時にトリメチルベンゼン、ジエチルベンゼ
ン等の高沸点成分の生成も抑制され、その結果パラキシ
レンの収率を向上することが可能である。また非芳香族
成分、高沸点成分の生成が少ないため製造されたパラキ
シレンの品質の向上にもつながる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチルベンゼンを含むキシレン類を水素の
    存在下において、結晶性アルミノシリケートとヘテロポ
    リ酸およびヘテロポリ酸塩からなる群より選ばれる一種
    又は二種以上の化合物を接触させ、次いで焼成して得ら
    れる結晶性アルミノシリケート及び白金を構成要素とす
    る触媒と接触せしめることを特徴とするパラキシレンの
    製造方法。
  2. 【請求項2】結晶性アルミノシリケートがモルデナイト
    型である特許請求の範囲第(1)項記載のパラキシレンの
    製造方法。
  3. 【請求項3】触媒がアルミナを含むものである特許請求
    の範囲第(1)項記載のパラキシレンの製造方法。
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