JPH0723330B2 - ジクロロベンゼンの製造方法 - Google Patents

ジクロロベンゼンの製造方法

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JPH0723330B2
JPH0723330B2 JP60023578A JP2357885A JPH0723330B2 JP H0723330 B2 JPH0723330 B2 JP H0723330B2 JP 60023578 A JP60023578 A JP 60023578A JP 2357885 A JP2357885 A JP 2357885A JP H0723330 B2 JPH0723330 B2 JP H0723330B2
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benzene
dcb
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chlorobenzene
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利隆 金敷
末男 菅野
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Hodogaya Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高純度のパラジクロロベンゼン(以下P−DC
Bと略す)及びオルソジクロロベンゼン(以下O−DCBと
略す)を製造する方法に関するものである。
本発明方法によつて得られるP−DCBは防虫剤や防臭剤
として有用であり、またO−DCBは染料、医薬、農薬等
の中間体として、さらにはラツカー、油脂、ロウ、樹脂
等の溶剤及び化学工業において反応触媒として広く用い
られている。
(従来の技術) 従来から、塩素にてベンゼンまたはクロロベンゼンを塩
素化することによるジクロロベンゼンの製造において種
々の触媒が提案されている。たとえば、塩化第二鉄、三
塩化アンチモン、五塩化アンチモン、塩化アルミニウ
ム、四塩化チタン等のルイス酸を単独にて、または硫化
鉄、二硫化炭素等の硫黄化合物と組み合わせて使用する
方法が知られている。これらの触媒を使用してベンゼン
を塩素により塩素化するとベンゼンヘキサクロライド
(以下BHCと略)等の副生物もなく、高純度のジクロロ
ベンゼンを得ることが可能であるが、反応液から使用触
媒を除去するため、塩酸水洗浄等の工程が必要であり、
回収した触媒の再使用は一般に不可能である。
また、近年ゼオライトを触媒とするベンゼンの塩素化に
ついての報告がいくつかなされている。例えば、特公昭
49−10658号公報ではY型ゼオライトを触媒の担体とし
て使用し、オキシ塩素化を行つている。また特開昭57−
77631号公報には、平均細孔径が5〜13Åのゼオライト
を使用して気相反応によりジクロロベンゼンを製造する
方法が報告されているが、液相反応では発生した塩化水
素のゼオライトへの吸着力がベンゼンより大きいために
ゼオライトの活性低下が著しく、実用上問題があるとの
記載がある。さらに、特開昭59−163329号公報には、L
型ゼオライト触媒による液相塩素化が報告されている
が、有害なBHCの副生がみられる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明者らは、ベンゼンまたはクロロベンゼンの塩素化
触媒について鋭意研究を重ねたところ、驚くべきことに
各種ゼオライトの中でモルデナイト型を使用した場合の
みジクロロベンゼンが高収率で得られ、しかもBHC等有
害な副生物がまつたく生成せず、過等簡単な操作によ
り使用した触媒を除去することができ、さらに回収した
触媒を再使用することも可能なことを見出した。他の一
般に入手可能なゼオライトであるA,X,Y,L型を触媒とし
て使用した場合は、塩素化反応がほとんど進行しないか
BHCの副生があり、工業的製造方法として適切ではな
い。本発明はかかる知見に基づいて完成したものであ
る。
(問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、ベンゼンまたはクロロベンゼンと塩
素を、モルデナイト型ゼオライトの存在のもとに反応さ
せるによりBHC類の副生を抑制することを特徴とするジ
クロロベンゼンの製造方法を提供するものである。
本発明の原料としては、ベンゼンまたはクロロベンゼン
のいずれでも可能であるが、経済性を考慮してベンゼン
を使用することがより好ましい。また反応液から回収し
たクロロベンゼンをベンゼンと混合して原料とすること
も可能である。さらに、本発明に用いるベンゼンまたは
クロロベンゼンは市販品をそのまま使用することも可能
であるが、イオン交換樹脂、モレキユラーシーブ等の脱
水剤または共沸脱水操作等を利用して含有水分量を50pp
m以下にして使用することが好ましい。
本発明に用いるモルデナイト型ゼオライトは結晶性アル
ミノ珪酸塩化合物のひとつで、合成もあれば自然発生の
ものもあり、極めて規則正しく一定した直径を有する、
均一な機構のトンネルもしくは孔を持つ分子フルイであ
り、特に合成モルデナイト型ゼオライトが好ましい。理
想的化学式はNa8Al8Si40O96・24H2Oまたは (Na2O)・(Al2O3・(SiO240・24H2Oで示され
るが、ゼオライトの一般的な性質としてナトリウムイオ
ンを水素、カリウム、アンモニウムなどの陽イオンに交
換することが可能であり、SiO2/Al2O3比をモルデナイト
構造を崩壊させない範囲の、たとえば10〜150まで変化
させることも可能である。この様にモルデナイト型ゼオ
ライトは一般のゼオライトに比較し、シリカ対アルミナ
比率が高いため、最初のナトリウム型から水素型へと完
全な酸交換をうける特異な能力をもつており、また極め
て耐酸、耐アルカリ安定性にすぐれている。本発明の様
に塩素化触媒として使用する場合、特に耐酸性にすぐれ
ていることは大きな利点であり、繰り返し再使用できる
理由と考えている。
本発明に用いるモルデナイト型ゼオライトのイオン交換
可能な陽イオンは、通常ナトリウムイオンとして入手で
きるが、本質的にはいずれでもよく、一価または二価の
金属、水素およびアンモニウムイオンから選ばれた少く
とも一種の陽イオンである。特に好ましくはナトリウム
または水素イオンである。
これら陽イオンのイオン交換法は結晶性アルミノ珪酸塩
の製造に関する知識を有する当業者には広く知られてお
り、通常はゼオライトに交換しようとする一種またはそ
れ以上の陽イオンの硝酸塩水溶液をイオン交換処理液と
して、ゼオライトに接触させてイオン交換するのが好ま
しい。また硝酸塩の代りに塩化物等の他の可溶性塩の水
溶液を用いることも好ましい。またこの陽イオンを一回
のイオン交換液としてイオン交換処理してもよいし、分
割して数回に分けて処理してもよい。その方式はバツチ
式でも連続式でもよい。この時の温度は20〜100℃まで
の範囲であるが、交換速度を速めるためには50〜100℃
が好ましい。
イオン交換処理後には、たとえばNo3 -やCl-イオンが検
出されなくなるまで充分水洗することが必要である。
またゼオライトを触媒として使用する前にその結晶水を
予め除去しておくことが必要である。通常は100℃以上
で結晶水含量を小さくすることができ、好ましくは300
〜600℃で加熱することにより結晶水をほとんど除去す
ることができる。
本発明で用いられるゼオライトの形状は粉末状、砕塊状
でもよいし、圧縮成型、押出し成型およびマルメライザ
ーによる成型法などによつて得られる成型品であつても
よい。
本発明の方法によりベンゼンまたはクロロベンゼンの塩
素化を行なうには、ベンゼンまたはクロロベンゼンに対
しモルデナイト型ゼオライトを0.1〜20重量%、好まし
くは1〜10重量%の割合で混合し塩素を導入する。この
塩素の反応系への導入量は特に制限はなく、各種条件に
応じて適宜選定すればよいが、通常はジクロロベンゼン
が生成するに充分な量、すなわちベンゼンを原料とする
場合は化学量論的に等しい量の2倍であり、クロロベン
ゼンの場合は化学量論的に等しい量とするか、あるいは
それ以下として未反応のクロロベンゼンを回収再使用す
ればよい。過剰に塩素を導入してもほとんど反応せず、
未反応ガスとして逸散する。この理由は以下による。
すなわち、本発明のモルデナイト型ゼオライトの細孔径
は約7Åであり、ベンゼンまたはクロロベンゼンの最小
分子径とほゞ等しい。そして塩素化反応は、ベンゼンま
たはクロロベンゼンがモルデナイト型ゼオライトの細孔
の中に取り込まれて初めて塩素と反応する。一方、より
大きな最小分子径を有するO−DCBはモルデナイト型ゼ
オライトに取り込まれにくく、また最小分子径はベンゼ
ンとほゞ等しいP−DCBの場合も、ゼオライトの細孔内
に取り込まれはするが、塩素置換基による立体障害の影
響が起こり、従つてジクロロベンゼンからトリクロロベ
ンゼンへは塩素化されにくい。
反応に際し、窒素等の不活性ガスを使用してもさしつか
えない。また上記反応においては減圧、加圧のいずれで
もよいが通常は常圧で行う。
なお本発明における塩素化反応は広範な温度で進行する
が、一般には約5〜80℃の温度範囲であり、より好まし
くは約50〜75℃である。
本発明の方式はバツチ式、連続式のいずれの方式によつ
ても行なうことができ、また原料であるベンゼンと塩素
はほゞ全量がクロロ化ベンゼン類になり、逸散塩素もほ
とんどなく、これと共に生成する塩化水素以外はBHC等
毒性の強い副生物はまつたくなく、そのため目的とすジ
クロロベンゼンの分離精製が極めて容易である。なお、
反応液からジクロロベンゼンを分離する方法は、特に限
定されないが、蒸留法、再結晶法、晶析法、深冷分離
法、昇華法等があり、一般には蒸留法と晶析法を組み合
わせて、高純度のP−DCBとO−DCBを各々別個に得るこ
とが出来る。
(発明の効果) かくして本発明の方法によれば、ベンゼンまたはクロロ
ベンゼンの塩素化によりO−DCBまたはP−DCBを製造す
るのに適しており、その効果は極めて高いものである。
(実施例) 次に本発明の実施例を示す。
実施例1 還流冷却器及び撹拌機を備えた200mlの四ツ口フラスコ
に、あらかじめイオン交換樹脂により5ppmまで脱水した
ベンゼン117g(1.5モル)及びH−モルデナイト型ゼオ
ライトの粉末7.0g(6.0重量%)をいれ、窒素ガスを通
じつつ70℃に昇温する。ついで、窒素ガスを止め、同温
度に保ちつつ撹拌下塩素ガスを21.3g/時間の速度にて10
時間導入した。反応終了後、窒素ガスにより溶存する副
生塩化水素を曝気除去し、反応液組成をガスクロマトグ
ラフにより分析した。その結果を次に示す。
反応液組成: ベンゼン 0 重量% クロロベンゼン 10.92 P−DCB 51.51 O−DCB 34.18 M−DCB 1.32 1,2,4−トリクロロベンゼン 1.45 1,2,3−トリクロロベンゼン 0.61 BHC類 0 選択率:P−DCB/ジクロロベンゼン 0.592 なお未反応塩素の逸散は8時間目まではほとんどなく、
9〜10時間目に若干の逸散塩素が認められた。さらに、
反応終了後別回収したゼオライトの再使用は特に問題
なかつた。
また、反応に使用したH−モルデナイト型ゼオライトは
米国ノートン社製の商品名ゼオロン(アメリカ合衆国特
許商標庁登録商標、 組成:SiO2 78.3%,Al2O3 13.35%)900H粉末品を500
℃で3時間加熱し活性化したものを使用した。
なお、四ツ口フラスコは室内光の影響による、BHCの副
生を避けるため、市販黒色染料により外面を塗りつぶし
て使用した。
実施例2 実施例1と同装置、方法で触媒として米国ノートン社製
の商品名がゼオロン900Na(組成:SiO2 67.84%,Al2O3
11.88%)である、Na−モルデナイト型ゼオライト粉
末品を7.0重量%使用して反応した。反応液をガスクロ
マトグラフにより分析した結果を次に示す。なおこの反
応においても逸散塩素量は少く、ゼオライトの再使用も
可能であつた。
反応液組成: ベンゼン 0 重量% クロロベンゼン 14.29 P−DCB 52.08 O−DCB 29.61 M−DCB 2.24 1,2,4−トリクロロベンゼン 1.32 1,2,3−トリクロロベンゼン 0.44 BCH類 0 選択率:P−DCB/ジクロロベンゼン 0.621 実施例3 実施例1と同装置、方法で触媒として米国ノートン社製
の商品名がゼオロン900HであるH−モルデナイト型ゼオ
ライトを硝酸カリウム水溶液によりゼオライト交換して
作製したK−モルデナイト型ゼオライトを10.0重量%使
用して反応した。反応液をガスクロマトグラフにより分
析した結果を次に示す。
反応液組成: ベンゼン 0 重量% クロロベンゼン 67.32 P−DCB 20.15 O−DCB 11.38 M−DCB 0.81 1,2,4−トリクロロベンゼン 0.17 1,2,3−トリクロロベンゼン 0.04 BHC類 0 選択率:P−DCB/ジクロロベンゼン 0.623 実施例4 実施例1と同装置、方法、触媒で、原料としてベンゼン
117gに代えてクロロベンゼン169g(1.5モル)を使用
し、塩素ガスを5時間導入した。反応液をガスクロマト
グラフにより分析した結果を次に示す。なおこの反応に
おいても逸散塩素量は少く、ゼオライトの再使用は可能
であつた。
反応液組成: ベンゼン 0 重量% クロロベンゼン 10.22 P−DCB 51.94 O−DCB 34.38 M−DCB 1.33 1,2,4−トリクロロベンゼン 1.48 1,2,3−トリクロロベンゼン 0.63 BHC類 0 選択率:P−DCB/ジクロロベンゼン 0.593 比較例1〜4 実施例1と同装置、方法で触媒としてNa−X型ゼオライ
ト(ユニオン昭和社製モレキユラーシーブー13X:Na86Al
86Si106O384・264H2O)、K−Y型ゼオライト(東洋曹
達工業社製TSZ−320KOA:K56Al56Si136O384・250H2O)、
Na−A型ゼオライト(ユニオン昭和社製モレキユラーシ
ーブ4A:Na12Al12Si12O48・27H2O)、K−L型ゼオライ
ト(東洋曹達工業社製TSZ−500KOA:K9Al9Si27O72・22H2
O)を各6.0重量%使用して反応した。
反応時間、反応液をガスクロマトグラフにより分析した
結果及び吹込塩素の反応率を次表に示すが、ほとんど触
媒効果を示さないか、有害なBHC類を副生した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−40233(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベンゼンまたはクロロベンゼンを塩素によ
    り塩素化してジクロロベンゼンを製造する方法におい
    て、触媒としてモルデナイト型ゼオライトを使用しベン
    ゼンヘキサクロライド類の副生を抑制することを特徴と
    するジクロロベンゼンの製造方法。
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