JPH07501557A - エチルベンゼンの製造方法 - Google Patents
エチルベンゼンの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
エチルベンゼンの製造方法
本発明は石油精製および石油化学の技術分野に関するものであり、特に、ベンゼ
ンを含む組成物とエチレンを含む別の組成物とからエチルベンゼンを製造する方
法に関するものである。
エチルベンゼンは主としてスチレン製造原料として利用されている。
公知のエチルベンゼン製造法はフリーデル−クラフト型反応を用いたエチレンに
よるベンゼンのアルキル化である。
この反応の触媒はブロンステッド酸またはルイス酸、特に塩化アルミニウム、ア
ルミナに担持させた三弗化硼素または液相または気相で用いるゼオライトの中か
ら選択される。
この反応を実施する上での1つの問題点は、生成したエチルベンゼンがベンゼン
よりもエチレンと反応し易いためにジエチルベンゼンが生じ、これがエチルベン
ゼンよりも反応性が高いためにトリエチルベンゼンを生成し易いことである。
しかし、ベンゼンのこの六置換傾向は立体障害効果で制限され、生成する芳香族
化合物の電子数が次第に増加して最後にはこのアルキル化反応で用いた電子受容
体触媒と極めて安定な錯体を形成して終わる。
こうしたポリアルキル化反応を制限するために、実際にはアルキル化反応器入口
でエチレンに対してベンゼンを大過剰に使用シている。すなわち、ベンゼン/エ
チレンのモル比は塩化アルミニウムを用いるプロセスでは一般に2〜2.5であ
り、気相でゼオライトを用いるプロセスでは8〜1Gにも達する。
エチレンに対してベンゼンを過剰に用いればポリエチルベンゼンの生成を減らす
ことはできるが、完全に防ぐこ七はできない。事実、文献”Petrpchem
ical Processes”(Techni11発行、第1巻、第400頁
、1985)には、反応器出口で得られる典型的なアルキル化物の全体重量に対
する重量パーセントは以下のように記載されている:
ベンゼン 38〜40%
エチルベンゼン 41〜43%
ジエチルベンゼン 12〜14%
トリエチルベンゼン 2〜3%
エチル基の数が4以上の高級ポリエチレン他 3〜4%公知の全てのプロセスで
は、ポリエチルベンゼンすなわち少なく上も2つのエチル基で置換されたフェニ
ル化合物を分離した後に、過剰なベンゼンを用いて下記アルキル交換反応を起こ
させている:
噸
([H2−CH,)ゎ 過剰
このアルキル交換反応は上記のアルキル化反応と同じ触媒によって触媒され、ア
ルキル化反応の反応器とは別の反応器で行うこともできるが、アルキル化反応を
行う装置(これはエチルベンゼンの生成を促進するために過剰なベンゼンを用い
て運転されている)で行うこともできる。
公知のエチルベンゼン製造法は上記の文献“Petrochem ica 1p
rocesses″やEncyclopedia of Chemical T
hchnology″(第3巻、John Wiley and 5ons V
ol、21. p、772 )に詳細に記載されている。
公知の全ての方法では、アルキル化反応で用いるベンゼンとエチレンは生成した
エチルベンゼンを蒸留/精留によって必要な程度まで精製できるだけの純度を有
している。
この石油精製法と得られる主生成物とは”IEncyclopedia orC
hemical Technology ” (第3巻、Vol、17. p、
183 )に記載されている。
一方、石油の蒸留で得られる重い留分は、流動接触分解装置(F、C,C,)で
触媒によりクラッキングされてより軽い物質すなわち価格の高い高オクタン価の
ガソリンに変えられる。
このクラッキングではFCCガスと呼ばれる気体が一定の割合で得られる。この
FCCガスの軽質成分は炭素数が2以下の飽和炭化水素とエチレンとで構成され
ており、一般に、エチレンはこの軽質成分中に30重量%以下の比率で含まれて
いる。このエチレンを液化し、蒸留して回収することは経済的に採算に合わない
。
このエチレンをメタンおよびエタンで希釈して使用する方法は既に公知で、例え
ば英国特許第90.505号、第1.013.268号や米国特許第3.131
.230号、第3.200.164号、第3.205.277号に記載されてい
る。
これらの特許に記載のアルキル化方法でのベンゼン/エチレンの比は2以上であ
り、一般には、はぼ純粋なエチレンを用いる公知の方法で用いている比よりも大
きくして軽質成分中に存在するエチレンを使い尽すようにしている(この点に関
してはPeocess economics program、 5tandf
ord Re5earch In5tiLute−Report No、33.
Oct、 1986. p、37も参照)。
こうして得られたアルキル化物は主としてベンゼンで、少量のエチルベンゼンと
ポリエチルベンゼンとを含んでいるため、この混合物からエチルベンゼンを分離
するには高いコストがかかり、エチレンの価値を高めるためのこの方法は現在の
ところ工業的な開発の対象とはなりそうにない。事実、FCCガスの軽質留分は
エチレンを含んでいてもその価値は高くない。
上記の方法で用いられるベンゼンは一般に石油化学プラントの蒸気クラブキング
装置からのカットまたは原油製油所の改質装置からのカットである。改質装置の
頭部留分は大量のベンゼンを含み、世界のベンゼン生産量の大部分を占めている
。
しかし、改質装置の容量が製油プラントに対して小さすぎる場合や、改質装置に
供給される原料の重質成分が多いため十分な量のベンゼンを生成できない場合に
は、経済的な理由からベンゼンをガソリン中に残したままにしている。しかし、
ベンゼンには公知のように毒性があるので、ガソリン中に残しておくことは現存
および将来の規制上問題を発生させる。
本発明の主目的は、希釈されたエチレン、特にFCCガスからくる希釈エチレン
を経済的レベルまで価値を高めることにある。
本発明の他の目的は、軽質改質油からベンゼンを除去し、それからエチルベンゼ
ンを作り、それから脱水素してスチレンへ変えて、その価値を高めることにある
。ベンゼンを除去した軽質改質油は蒸留/精留によってベンゼンを含まないガソ
リンにすることができる。
本発明のさらに他の目的は、軽質改質油からベンゼンを除去するきともに、ベン
ゼン以外の主要部分をオクタン化の高い製品へ異性化することにある。
本発明の対象は、ベンゼンを含む組成物(A)と、エチレンを含む組成物(B)
とからエチルベンゼンを製造する方法において、a)組成物(八)と組成物(B
)とを反応させ、その際に、ベンゼン/エチレンのモル比を1.5以下にしてベ
ンゼンをエチレンによってアルキル化してモノ−、ジー、およびトリーエチルベ
ンゼンを含み且つ残留ベンゼンをほとんど含まないアルキル化物を作り、
b) このアルキル化物を少なくとも1回蒸留/精留してジーおよびトリーエチ
ルベンゼンを含む蒸留物(18)を作り、C) この蒸留物(18)をベンゼン
(22)でアルキル交換して蒸留物(18)中のジーおよびトリーエチルベンゼ
ンから作られるモノエチルベンゼンの含有量を高くしたアルキル交換物(25)
を作り、
d) このアルキル交換物(25)を少なくとも1回蒸留/精留してエチルベン
ゼン(29)を得る、
ことを特徴とする方法にある。
組成物(^)は純粋なベンゼンでも希釈されたベンゼンでもよい。
ベンゼンとエチレンのモル比は0.3〜1にして、反応に関与する全てのベンゼ
ンを実質的に無くし且つエチレンによるベンゼンのアルキル化反応の速度を十分
に速くするのが好ましい。
工業的に行う場合には、ベンゼンを希釈するための飽和炭化水素を含んだ組成物
(A>を用いてアルキル化反応を行うのが有利である。
上記の飽和炭化水素で希釈したベンゼンを含む組成物(A)は原油精製で出る軽
質改質油にするのが有利である。一般に、軽質改質油は極めて豊富にあり、しか
も、軽質改質油を使用すると、それに含まれるベンゼンを無くすことができ、従
って、規制に合ったガソリンを得ることができる。
組成物(B)は飽和炭化水素で希釈されたエチレンを含み、しかもエチレン以外
の不飽和炭化水素を含まなのが有利である。
すなわち、不飽和炭化水素、例えばプロピレンが存在しないと生成するアルキル
化物の組成が簡単になり、構成成分の分離が容易になり、蒸留/精留で容易に分
離することができる。
組成物(8)は炭素数が2以下の炭化水素を含む「流動接触分解(F、 C,C
,、Fluid Catalytic Cracking) Jガスの蒸留留分
にするのが好ましい。
本発明方法の利点は組成物(A)として製油所で得られる軽質の改質油留分を用
いて、製油所のF、 C,C,ガスに含まれるエチレンの大部分を軽質改質油中
のベンゼンの全量で処理した場合に最も発揮される。
段階b)の蒸留/精留は、段階b)からの蒸留物がモノエチルベンゼンを含まな
いように調節するのが好ましい。そうすることよって少なくとも1回の蒸留/精
留によって、モノエチルベンゼンを含む塔頂留分と、ジーおよびトリーエチルベ
ンゼンと重質生成物とを含む塔底留分とが得られる。
モノエチルベンゼンを含む塔頂留分は段階a)へ再循環してモノ−エチルベンゼ
ンをジーおよびトリーエチルベンゼンヘアルキル化するのが好ましい。従って、
アルキル化反応器から出たアルキル化物は、再循環を行わない場合のアルキル化
物よりもジーおよびトリーエチルベンゼンを豊富に含み、組成物(A)に含まれ
ていたベンゼンは段階C)のアルキル交換でエチル基より良いベクターとなって
より多数のエチレン分子と化合する。
好ましくは、組成物(A)を軽質改質油とし、段階b)で別の蒸留/精留を行っ
てベンゼンを基本的に含まない飽和炭化水素からなるガソリン留分を回収する。
本発明方法の段階C)でのアルキル交換は公知の方法で行うことができ、使用す
るベンゼン流を通常使用するベンゼン/エチルの比となるように調節する。この
アルキル交換は段階a)のアルキル化を行う場所と同じでもよいが、十分な量の
ベンゼンが得られる別の場所で行うこともできる。後者の場合には、ジ−エチル
ベンゼンおよびトリーエチルベンゼンをベースとしたポリエチルベンゼンを従来
のアルキル化設備のアルキル化またはアルキル交換を行う反応器へ導入する。
本発明は以下の実施例の説明でより良く理解できよう。しかし、下記実施例は単
なる例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
添付の図面は実施例5を参照して説明する。
実施例1
攪拌器を備えた耐圧性オートクレーブ中にモレキュラーシーブを通して脱水した
下記重量組成の軽質改質油1,000gを導入する:
C−6バラフイン(炭素数6)ニア2 %C−6シクロパラフイン(炭素数6)
二22 %ベンゼン : 6 %
さらに、1グラムの塩化アルミニウムAlCl3と、1.4gの塩化エチルとを
添加した後にオートクレーブを閉じる。
攪拌開始後、オートクレーブの温度を160℃にする。弁を介してオートクレー
ブ中に下記モル組成の加圧気体を標準状態の圧力・温度の条件下の相当量が18
0リツトルとなるように導入する:
メタン 51 %
エタン 33 %
エチレン 16 %
塩化エチルの形で導入したエチル基も考慮したベンゼン/エチレンのモル比は0
.59になる。
1時間経過後に冷却し、圧力ガスをドライアイスで冷却したトラップ(−78℃
)へ放出し、オートクレーブの内容物とトラップ内に回収した液体成分とを合わ
せ、水で洗浄し、INの水酸化す) IJウム溶液で洗浄・中和し、再度水で洗
浄する。
一方、炭素数8以上の炭化水素化物を含む重質留分の重量組成は気相クロマトグ
ラフィー分析の結果下記の通りであった:エチルベンゼン 41 %
ジエチルベンゼン 43 %
トリエチルベンゼン 13 %
重い生成物 3 %
また、炭素数6の炭化水素からなる塔頂留分を蒸留で除去して、38gのエチル
ベンゼンと下記組成を有するジエチルベンゼンとトリエチルベンゼンとの混合物
52gを得たニジエチルベンゼン 77 %
トリエチルベンゼン 23 %
得られた38gのエチルベンゼンは原則としてそれがなくなるまで同じアルキル
化反応へ再循環することができるので、この混合物は重量組成が77/23のジ
エチルベンゼン/トリエチルベンゼン混合物、約50 gとなる。
従って、アルキル化反応をベンゼン/エチレンのモル比を上記の条件の0.59
とし、生成したエチルベンゼンの全景を再循環した場合、理論上は1.000g
の軽質改質油から約102gのジエチルベンゼン/トリエチルベンゼン混合物(
重量比77/23)が得られる。
このジーおよびトリーエチルベンゼン混合物(77/23)を、120gのベン
ゼンと、0.17gの塩化アルミニウムと、0.24gの塩化エチルとを収容し
たオートクレーブに導入する。ベンゼン/エチル基のモル比は2.3である。
オートクレーブを閉じ、攪拌し、温度を160℃に上げる。この温度で1時間反
応させた後、混合物を冷却し、オートクレーブ内の圧力を下げてオートクレーブ
を開く。内容物を上記アルキル化反応後と同じ方法で洗浄し、中和すると、下記
重量組成の混合物172gが得られる:
ベンゼン 50%
エチルベンゼン 40%
ジエチルベンゼン 7%
重質生成物 1%
この混合物を蒸留/精留すると、約68gのエチルベンゼンと11gのジエチル
ベンゼンとが得られる。
エチルベンゼンの収量を上げるために、ジエチルベンゼンはアルキル交換反応へ
再循環させることもできる。
使用した52gの混合物から製造可能なエチルベンゼンの全量は約86gである
と計算できる。
上記のガス180リツトルから得られるジエチルベンゼンとトリエチルベンゼン
との混合物102gから得られるエチルベンゼンは約169 gでるあ。
従って、軽質改質油1.000gから約169gのエチルベンゼンができる。
実施例2(比較例)
比較のために、実施例1と同じ条件で同じ軽質改質油1.000gを処理したが
、公知方法を用いた。すなわちポリエチルベンゼンの生成を最小限に抑えるため
のベンゼン/エチレンのモル比を2.5にして、実施例1のガス401Jツトル
のみをオートクレーブに導入した。
実施例1と同様に反応、冷却、中和および洗浄して得られる炭素数が少なくとも
8の炭化水素の重量組成は以下の通りである:
エチルベンゼン 84%
ジエチルベンゼン 15%
トリエチルベンゼン 1%
蒸留/精留によって22.7gのエチルベンゼンと、4.2gのポリエチルベン
ゼンとが回収される。ポリエチルベンゼンをアルキル交換反応へ再循環すると、
エチルベンゼンの生成量は約7gになる。
従って、この方法一段階でi、 ooo gの軽質改質油から得られるエチルベ
ンゼンは約29gである。また、軽質改質油中に含まれるベンゼン60gの中で
反応したのはわずか20gであることが分かる。この改質油を再循環することも
考えられるが、そうすると、再循環と共にベンゼンの希釈度が極めて低くなり、
非常に大きな反応容量が必要になるので、実際には不可能である。
また、そうしたと仮定しても、計算上は、ベンゼンが消滅するまで再循環させて
も理論上のエチルベンゼンの最大値は約55gにしかならない。すなわち、1,
000 gの改質油をこの比較実施例に従って処理した場合に理論上寿られるエ
チルベンゼンはわずか85gに過ぎない。
実施例3
攪拌器を備えた耐圧ステンレス鋼のオートクレーブ中に、実施例1の改質油原料
500gと、Si/Al比が25の気孔の小さい脱アルミナ(desalumi
ne) モルデン沸石175gとを導入する。
オートクレーブを閉じ、温度を270℃にした後、実施例1と同じガスを14O
NUツトル相当量だけ弁を介してオートクレーブ中へに注入する。
従って、ベンゼン/エチレンのモル比は0.38になる。270℃で2時間反応
させた後、実施例1と同様に冷却し、気体の圧力を下げる。得られた炭素数が少
なくとも8の炭化水素成分の重量組成は以下の通り:
エチルベンゼン 12%
ジエチルベンゼン 43%
トリエチニルベンゼン 31%
重質生成物 14%
蒸留によって5.5gのエチルベンゼンと、下記重量組成を有するポリエチルベ
ンゼンとの混合物36gが回収されるニジエチルベンゼン 58%
トリエチルベンゼン 42%
上記の5.5gのエチルベンゼンを再循環することによって約7゜6gのジエチ
ルベンゼン/トリエチルベンゼン(5g/42)混合物ができる。
アルキル化反応で生成するエチルベンゼンの全量を再循環させると、500gの
軽質改質油から約44gのジエチルベンゼン/トリエチルベンゼン(58/42
)混合物ができる。
実施例4
実施1と同じアルキル交換オートクレーブ中に、上記ポリエチルベンゼン混合物
36gと、モレキコラーシーブで乾燥させたベンゼン110gと、塩化アルミニ
ウム0.15gと、塩化エチル0.22gとを導入する。実施例1と同じ操作で
下記重量組成を有する混合物136 gを回収した:
ベンゼン 54 %
エチルベンゼン 38 %
ジエチルベンゼン 6 %
重質生成物 2 %
蒸留/精留によって51.7gのエチルベンゼンと、8.2gのジエチルベンゼ
ンとが回収され、これを同じアルキル交換反応へ再循環すると、約13gのエチ
ルベンゼンが得られる。
従って、ジエチルベンゼンをそれが消滅するまで再循鳳することによって、使用
した36gの混合物から67.4gのエチルベンが得られる。
すなわち、500gの改質油を実施例3の操作で処理して得られる44gの混合
物から、82.4gのエチルベンゼンが得られる。
従って、1.000 gの改質油からは約165gのエチルベンゼンが得られる
。
実施例5
図1はアルキル化反応器工と、アルキル交換反応器6と、蒸留カラム2〜5およ
び7〜9とを有するプラントでの本発明実施例の概念図である。
反応器および蒸留カラム自体は公知のものである。このプラントは連続的に運転
される。以下の重量、体積またはモル量は1.000 gの軽質改質油に対する
値である。
軽質改質油Δは、C6パラフィンおよびc6シクロバラフイン(両方合わせて1
1モル)と、ベンゼン(0,77モル)とヲ含ンでいる。
F、C,C,ガス(249リットル)Bは、メタンとエタンの混合物(両方合わ
せて9.34モル)と、エチレン(1,78モル)とを含有している。
この改質油AおよびガスBを、AIC+、 (0,0075モル)および塩化エ
チル(0,0217モル)からなる触媒11と一緒にアルキル化反応器1へ導入
する。十分な滞留時間の後、得られた反応混合物をカラム2へと送る。このカラ
ムで反応混合物を塔頂留分12と塔底留分15とに分離する。カラム5へ送られ
る塔頂留分12はメタンおよびエタン(合わせて9.34モル)と、エチレン(
0,02モル)とを含む気体留分13と、ベンゼンをほとんど含まないガソリン
(11モル)とから成る塔底留分14とに分離される。塔底留成物(0,03モ
ル)とを含んでいる。この留分はカラム3へ送られる。カラム3では塔頂から反
応器1へ再循環されるエチルベンゼン16が得られ、塔底17ではカラム4へ導
入されるジーおよびトリエチルベンゼンが得られる。カラム4では重質生成物が
その塔底から分離される。この塔底での重質生成物19は0.03モルである。
カラム4の塔頂から出る蒸留物18(段階b)はジエチルベンゼン(0,59モ
ル)とトリエチルベンゼンとを含んできいる。
ル)とからなる触媒21と一緒にアルキル交換反応器6へ導入する。このアルキ
ル交換反応器6にはベンゼン22 (0,86モル)も導入される。アルキル交
換反応器6を出たアルキル交換体25はカラム7へと送られ、このカラム7の塔
頂からは反応器6へ再循環されるベンゼン23が得られ、その塔底からはエチル
ベンゼン(1,58モル)と、ニジエチルベンゼン(0,27モル)と、重質生
成物(0,02モル)とを含む得られる混合物26が得られる。この混合物26
はカラム9へ送られ、その塔底からは重質生成物30(0,02モル)が除去さ
れ、塔頂からはエチルベンゼン(1,58モル)とジエチルベンゼン(0,27
モル)との混合物が得られる。
この混合物27はカラム8へ送られ、このカラム8の塔頂から純粋またはほぼ純
粋なエチルベンゼン29(1,58モル)が得られ、塔底からはジエチルベンゼ
ン28 (0,27モル)が分離される。このジエチルベンゼン28は反応器6
へ再循環される。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8) 眞平成6年10月3日
Claims (9)
- 1.ベンゼンを含む組成物(A)と、エチレンを含む組成物(B)をからエチル ベンゼンを製造する方法において、a)組成物(A)と組成物(B)とを反応さ せ、その際に、ベンゼン/エチレンのモル比を1.5以下にしてベンゼンをエチ レンによってアルキル化してモノ−、ジ−、およびトリ−エチルベンゼンを含み 且つ残留ベンゼンをほとんど含まないアルキル化物を作り、 b)このアルキル化物を少なくとも1回蒸留/精留してジ−およびトリ−エチル ベンゼンを含む蒸留物(18)を作り、c)この蒸留物(18)をベンゼン(2 2)でアルキル交換して蒸留物(18)中のジ−およびトリ−エチルベンゼンか ら作られるモノエチルベンゼンの含有量を高くしたアルキル交換物(25)を作 り、 d)このアルキル交換物(25)を少なくとも1回蒸留/精留してエチルベンゼ ン(29)を得る、 ことを特徴とする方法。
- 2.アルキル化反応でのベンゼン/エチレンのモル比を0.3〜1にする請求項 1に記載の方法。
- 3.組成物(A)が飽和炭化水素をさらに含む請求項1または2に記載の方法。
- 4.組成物(A)が軽質改質油である請求項3に記載の方法。
- 5.組成物(B)が飽和炭化水素を含み、エチレン以外の不飽和炭化水素は含ま ない請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 6.組成物(B)が炭素数が2以下の炭化水素を含む流動接触分解ガスの蒸留留 分である請求項5に記載の方法。
- 7.段階b)での蒸留物がモノエチルベンゼンをさらに含み、この蒸留物を少な くとも1回蒸留/精留して、モノエチルベンゼンを含む塔頂留分と、ジ−および トリエチルベンゼンを含む塔底留分とを得る請求項1〜6のいずれか一項に記載 の方法。
- 8.モノエチルベンゼンを含む塔頂留分を段階a)へ再循環してモノエチルベン ゼンをジ−およびトリ−エチルベンゼンへアルキル化する請求項7に記載の方法 。
- 9.段階b)さらに別の蒸留/精留を行ってベンゼンを基本的に含まない飽和炭 化水素からなるガソリン留分を回収する請求項4および請求項5〜8のいずれか 一項に記載の方法。
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