JPH0699333B2 - Method for producing dichlorobenzene - Google Patents

Method for producing dichlorobenzene

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JPH0699333B2
JPH0699333B2 JP63192862A JP19286288A JPH0699333B2 JP H0699333 B2 JPH0699333 B2 JP H0699333B2 JP 63192862 A JP63192862 A JP 63192862A JP 19286288 A JP19286288 A JP 19286288A JP H0699333 B2 JPH0699333 B2 JP H0699333B2
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catalyst
reaction
chlorine
present
zeolite
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直和 伊藤
将和 石井
達彦 服部
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東亞合成化学工業株式会社
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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 イ)発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベンゼン(以下BZと略記する)および/また
はモノクロロベンゼン(以下CBと略記する)を気相直接
塩素化し、ジクロロベンゼン(以下DCBと略記する)を
製造する方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Purpose of the invention [Industrial field of application] The present invention is directed to gas phase direct chlorination of benzene (hereinafter abbreviated as BZ) and / or monochlorobenzene (hereinafter abbreviated as CB), The present invention relates to a method for producing dichlorobenzene (hereinafter abbreviated as DCB).

DCBは工業的に重要な化合物であり、多くの製品の原料
中間体として用いられている。
DCB is an industrially important compound and is used as a raw material intermediate in many products.

DCBにはパラジクロロベンゼン(以下PDCBと略記す
る)、オルトジクロロベンゼン(以下ODCBと略記する)
そよびメタジクロロベンゼン(以下MDCBと略記する)の
三種の異性体が存在する。このうちPDCBは最も需要が多
く、防虫剤の地にエンジニアリング・プラスチックであ
るポリフェニレンサルファイドの原料として注目されて
いる。
DCB includes paradichlorobenzene (hereinafter abbreviated as PDCB), orthodichlorobenzene (hereinafter abbreviated as ODCB).
There are three isomers of metadichlorobenzene (hereinafter abbreviated as MDCB). Among them, PDCB is the most in demand, and is attracting attention as a raw material for polyphenylene sulfide, which is an engineering plastic, in the field of insect repellent.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来DCBは塩化第二鉄等のフリーデルクラフト型触媒を
用い、BZまたはCBを直接塩素化して製造されている。し
かしながらこの方法ではPDCBの選択率は約60%と低く、
利用価値の低いODCBが多く副生する。
Conventionally, DCB is produced by directly chlorinating BZ or CB using a Friedel-Crafts type catalyst such as ferric chloride. However, this method has a low PDCB selectivity of about 60%,
Many ODCBs with low utility value are by-produced.

これを改良するため硫黄、セレン系の無機あるいは有機
化合物を塩化第二鉄と併用する方法が提案されている。
この方法では、PDCBの選択率は70〜80%と改善されるも
のの、塩化第二鉄を触媒とする反応において一般に見ら
れるトリクロロベンゼン等の高次塩素化ベンゼンの副生
が多いという問題が残されている。また、これらの触媒
で汚染された反応生成物から触媒を除去するために水洗
等の工程が必要であり、触媒の再利用は極めて難しい。
In order to improve this, a method of using a sulfur or selenium-based inorganic or organic compound in combination with ferric chloride has been proposed.
Although this method improves the selectivity of PDCB to 70-80%, it still has the problem that there are many by-products of highly chlorinated benzene such as trichlorobenzene, which is generally found in reactions using ferric chloride as a catalyst. Has been done. Further, it is extremely difficult to reuse the catalyst because a step such as washing with water is required to remove the catalyst from the reaction product contaminated with these catalysts.

また、近年ゼオライトを触媒とするBZおよび/またはCB
の選択的直接塩素化について、いくつかの提案がなされ
ている。例えば、特開昭59−163329号公報には、L型ゼ
オライトを触媒とする液相直接塩素化反応が開示されて
いる。この反応におけるPDCBの選択率は80〜90%と高い
ものの、触媒活性が短時間で低下するという欠点があ
る。また、特開昭61−17144号公報には、オフレタイト
−エリオナイト系ゼオライトを触媒とする気相直接塩素
反応が開示されている。この反応におけるPDCBの選択率
も85〜90%と高く、また、塩素とBZおよび/またはCBを
予め混合することなく、それぞれ別々にゼオライト触媒
層に供給することにより、触媒の寿命を改善できるとさ
れているが、触媒寿命の改善は充分なものとはいえな
い。
In recent years, BZ and / or CB using zeolite as a catalyst
Several proposals have been made for the selective direct chlorination of. For example, JP-A-59-163329 discloses a liquid phase direct chlorination reaction using L-type zeolite as a catalyst. Although the selectivity of PDCB in this reaction is as high as 80 to 90%, it has a drawback that the catalytic activity decreases in a short time. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-17144 discloses a gas-phase direct chlorine reaction using an offretite-erionite zeolite as a catalyst. The selectivity of PDCB in this reaction is as high as 85 to 90%, and chlorine and BZ and / or CB can be supplied to the zeolite catalyst layer separately without being premixed to improve the catalyst life. However, the improvement of the catalyst life cannot be said to be sufficient.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明者らは、触媒としてゼオライトを用い、BZおよび
/またはCBを気相直接塩素化反応させDCBを製造するに
あたり、PDCBの選択率が高く、かつ長い触媒寿命を提供
し得る、工業的に有利なDCBの製造方法につき鋭意研究
を重ねた結果、本発明を完成した。
The present inventors industrially have a high PDCB selectivity and can provide a long catalyst life in producing DCB by subjecting BZ and / or CB to a gas phase direct chlorination reaction using zeolite as a catalyst. The present invention has been completed as a result of intensive research on an advantageous method for producing DCB.

ロ)発明の構成 〔課題を解決する為の手段〕 本発明は、触媒としてゼオライトを用い、BZおよび/ま
たはCBを単体の塩素(以下、単に塩素という)を用い
て、気相直接塩素化反応さることによりDCBを製造する
にあたり、分子状酸素の存在下に反応させることを特徴
とするDCBの製造方法である。
B) Structure of the Invention [Means for Solving the Problems] The present invention uses a zeolite as a catalyst, and uses BZ and / or CB as a simple substance chlorine (hereinafter simply referred to as chlorine) to carry out a gas phase direct chlorination reaction. This is a method for producing DCB, which is characterized by reacting in the presence of molecular oxygen in producing DCB.

本発明において触媒として使用するゼオライトは、通
常、結晶性アルミノシリケートと呼ばれるものであり、
本発明においては特に制限されるものではないが、モル
デナイト系ゼオライトが好適に用いられる。ゼオライト
の中には天然に存在するものもあるが、合成することも
可能であり、本発明においては天然ゼオライトと合成ゼ
オライトのどちらを用いても差し支えないが、不純物が
少なく、結晶化度の高い合成ゼオライトがより好適であ
る。
Zeolite used as a catalyst in the present invention is usually called crystalline aluminosilicate,
In the present invention, although not particularly limited, mordenite zeolite is preferably used. Some of the zeolites are naturally present, but it is also possible to synthesize them. In the present invention, either natural zeolite or synthetic zeolite may be used, but there are few impurities and the crystallinity is high. Synthetic zeolites are more preferred.

ゼオライトは通常、Naイオン、Kイオン等の金属陽イオ
ンを含有するが、本発明においてはこのようなアルカリ
金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有するゼ
オライトが好ましい。
Zeolites usually contain metal cations such as Na ions and K ions, but in the present invention, zeolites containing such alkali metal ions or alkaline earth metal ions are preferred.

触媒の形状については、特に制限はなく、反応の形式に
よって任意に選択することが出来、粉末状、顆粒状、球
状、筒状、環状などがある。またゼオライトはガラスビ
ーズのような不活性充填材と混合して用いることが出来
る。
The shape of the catalyst is not particularly limited and can be arbitrarily selected depending on the reaction type, and includes powder, granules, spheres, cylinders, and rings. Zeolite can be used as a mixture with an inert filler such as glass beads.

本発明において、ゼオライトはいわゆるオキシ塩素化反
応におけるように、触媒の担体として使用されるのでは
なく、それ自体が触媒として用いられる。
In the present invention, the zeolite is not used as a carrier for the catalyst as it is in the so-called oxychlorination reaction, but is itself used as a catalyst.

本発明におけるBZまたはCBに対する塩素の供給モル比
は、BZを基準として塩素が0.1〜3.0が好ましく、更に好
ましくは0.5〜2.0である。BZまたはCBに対する塩素の供
給モル比が低くすぎるとPDCBの収率が低くなる恐れがあ
り、高すぎると高次塩素化物の副生量が増大する可能性
がある。また、本発明においては、塩素源は単体の塩素
が用いられる。
The molar ratio of chlorine supplied to BZ or CB in the present invention is preferably 0.1 to 3.0, more preferably 0.5 to 2.0, based on BZ. If the supply molar ratio of chlorine to BZ or CB is too low, the yield of PDCB may be low, and if it is too high, the amount of higher chlorinated by-products may increase. Further, in the present invention, chlorine alone is used as the chlorine source.

本発明において反応系内に存在させる分子状酸素の割合
は、BZまたは/およびCBを基準としたモル比で0.02〜20
が好ましい。0.02未満では触媒寿命の改善効果があまり
期待できず、20を超えても、それ以上の改善効果の増大
が期待できない場合がある。
In the present invention, the proportion of molecular oxygen present in the reaction system is 0.02 to 20 in terms of molar ratio based on BZ or / and CB.
Is preferred. If it is less than 0.02, the effect of improving the catalyst life cannot be expected so much, and if it exceeds 20, further improvement in the effect may not be expected.

分子状酸素は単独で存在させても良いが、他のガスを併
存させることが望ましく、併存可能なガスとしては窒
素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、二酸化炭素、
塩化水素等が挙げられ、安全性、経済性等の点で空気が
特に好ましい。
Molecular oxygen may be present alone, but it is desirable to coexist with other gases, and as coexistent gases, nitrogen, helium, an inert gas such as argon, carbon dioxide,
Examples thereof include hydrogen chloride, and air is particularly preferable in terms of safety, economy, and the like.

他のガスを併存させた場合の分子状酸素の割合は、他の
ガスと分子状酸素の合計量に対し分子状酸素が5〜50容
量%が好ましい。5容量%未満では必要かつ充分な量の
分子状酸素を存在させるために、触媒層体積を膨大とす
る必要が生じる可能性があり、また50容量%を越えると
BZ等の有機物の燃焼につながる恐れがある。
When other gas is allowed to coexist, the ratio of molecular oxygen is preferably 5 to 50% by volume of molecular oxygen with respect to the total amount of other gas and molecular oxygen. If it is less than 5% by volume, it may be necessary to increase the volume of the catalyst layer in order to allow the necessary and sufficient amount of molecular oxygen to exist, and if it exceeds 50% by volume.
It may lead to combustion of organic substances such as BZ.

本発明において、BZおよび/またはCB、塩素および分子
状酸素を触媒層と接触させる方法としては、各成分を事
前に混合してから接触させても、また各成分を別々に供
給することにより接触させても差し支えない。
In the present invention, BZ and / or CB, chlorine and molecular oxygen may be brought into contact with the catalyst layer by mixing the respective components in advance and then bringing them into contact with each other, or by supplying each of the components separately. It does not matter if you do.

ゼオライトと、BZおよび/またはCB、塩素若しくは分子
状酸素を接触させる割合としては、接触時間=W/F(se
c)〔ただしW(cc):ゼオライト,F(cc/sec):BZおよ
び/またはCB、塩素および分子状酸素並びにその他のガ
スを併用するときはこれを含めたガスの合計供給量〕で
表して、0.5〜500secの範囲が好ましく、更に好ましく
は1〜100secの範囲である。0.5sec未満では十分な塩素
転化率が得られるとは云えず、500secを越えても触媒量
を増加する効果が期待できない可能性がある。
The contact time = W / F (se is the ratio of the contact of zeolite with BZ and / or CB, chlorine or molecular oxygen.
c) [W (cc): Zeolite, F (cc / sec): BZ and / or CB, when chlorine and molecular oxygen and other gases are used in combination, the total supply amount of these gases] Therefore, the range is preferably 0.5 to 500 seconds, more preferably 1 to 100 seconds. If it is less than 0.5 sec, it cannot be said that a sufficient chlorine conversion rate can be obtained, and if it exceeds 500 sec, the effect of increasing the catalyst amount may not be expected.

本発明は気相反応であり、反応温度は100℃〜400℃が好
ましく、更に好ましくは150℃〜300℃である。反応温度
が100℃未満では十分な塩素転化率が得られるとは云え
ず、400℃を越えるとPDCBの選択率が低下する恐れがあ
る。
The present invention is a gas phase reaction, and the reaction temperature is preferably 100 ° C to 400 ° C, more preferably 150 ° C to 300 ° C. If the reaction temperature is less than 100 ° C, it cannot be said that a sufficient chlorine conversion rate can be obtained. If the reaction temperature exceeds 400 ° C, the PDCB selectivity may decrease.

本発明の実施に際しては、用いられる装置の形式につい
ては特に制限はなく、通常の固定床で良いが、流動床あ
るいは移動床であっても実施可能である。
In carrying out the present invention, the type of apparatus used is not particularly limited, and an ordinary fixed bed may be used, but a fluidized bed or a moving bed may also be used.

反応後の生成物の分離、精製は水洗等の手段を必要とす
ることなく、分溜及び晶析等一般の分離精製手段を用い
れば良い。
Separation and purification of the product after the reaction do not require means such as washing with water, and general separation and purification means such as fractional distillation and crystallization may be used.

〔実施例および比較例〕[Examples and Comparative Examples]

以下、実施例および比較例にもとづいて本発明を具体的
に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples.

実施例および比較例 反応は通常の固定床反応装置を用い、反応管(パイレッ
クス製;30mmφ×500mmL)にモルデナイト型ゼオライト
(日本化学工業製の商品名ゼオスターNM100P)10ccとガ
ラスビーズ90ccの混合物を充填し、反応温度200℃にお
いて、BZ:塩素:空気(実施例)またBZ:塩素:窒素(比
較例)=1:1:1(モル比)で、W/F(接続時間)=5secで
これらを供給し反応を行った。
Examples and Comparative Examples The reaction was carried out using an ordinary fixed bed reactor, and a reaction tube (Pyrex; 30 mmφ × 500 mmL) was filled with a mixture of 10 cc of mordenite zeolite (Nippon Kagaku Kogyo's product name Zeostar NM100P) and 90 cc of glass beads. However, at a reaction temperature of 200 ° C., BZ: chlorine: air (Example) or BZ: chlorine: nitrogen (Comparative Example) = 1: 1: 1 (molar ratio) and W / F (connection time) = 5 sec. Was supplied to carry out the reaction.

流出する反応生成物および未反応塩素量を一定時間毎に
分析した。その結果を第1表に示す。またPDCB選択率お
よび塩素転化率の経時変化を第1図に示す。
The amount of reaction product and unreacted chlorine flowing out were analyzed at regular intervals. The results are shown in Table 1. Figure 1 shows the changes over time in PDCB selectivity and chlorine conversion.

PDCB選択率は次式で定義した。PDCB selectivity was defined by the following formula.

塩素転化率は次式で定義した。 The chlorine conversion rate was defined by the following formula.

注)反応に使用したモルデナイト型ゼオライトは、ゼオ
スターNM100Pを10〜14メッシュに圧縮成型した後、300
℃で3時間乾燥した。
Note) The mordenite-type zeolite used for the reaction was 300% after compression molding Zeostar NM100P into 10-14 mesh.
It was dried at ℃ for 3 hours.

ハ)発明の効果 本発明によればODCBの副生を抑え、PDCBを高い選択率で
製造することが出来、更に触媒寿命が長く、かつ塩素転
化率を長時間高率に維持することが出来、工業的に極め
て有利にDCBを製造することが出来る。
C) Effect of the Invention According to the present invention, by-product of ODCB can be suppressed, PDCB can be produced with a high selectivity, the catalyst life can be long, and the chlorine conversion can be maintained at a high rate for a long time. Therefore, DCB can be manufactured industrially extremely advantageously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例および比較例によるBZの塩素転
化率、PDCB選択率の経時変化を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing changes over time in chlorine conversion rate and PDCB selectivity of BZ according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】触媒としてゼオライトを用い、ベンゼンお
よび/またはモノクロロベンゼンを単体の塩素を用いて
気相直接塩素化反応させることによりジクロロベンゼン
を製造するにあたり、分子状酸素の存在下に反応させる
ことを特徴とするジクロロベンゼンの製造方法。
1. When dichlorobenzene is produced by subjecting benzene and / or monochlorobenzene to a gas phase direct chlorination reaction using a single chlorine as a catalyst, the reaction is carried out in the presence of molecular oxygen. A method for producing dichlorobenzene, which comprises:
JP63192862A 1988-08-03 1988-08-03 Method for producing dichlorobenzene Expired - Lifetime JPH0699333B2 (en)

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JPH0245433A JPH0245433A (en) 1990-02-15
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