JPS59206320A - 接触的側鎖アルキル化法 - Google Patents

接触的側鎖アルキル化法

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JPS59206320A
JPS59206320A JP58081070A JP8107083A JPS59206320A JP S59206320 A JPS59206320 A JP S59206320A JP 58081070 A JP58081070 A JP 58081070A JP 8107083 A JP8107083 A JP 8107083A JP S59206320 A JPS59206320 A JP S59206320A
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activated carbon
cesium
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reaction
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Naohiro Nojiri
野尻 直弘
Tomoatsu Iwakura
岩倉 具敦
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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】 技術分野 本発明は、アルキル芳香族炭化水素の側鎖アルキル基を
アルキル化する方法に関するものである。
より詳細には、アルキル芳香族炭化水素の側鎖アルキル
基を、メタノール、ホルムアルデヒド、メタノール等の
アルキル化剤の存在下接触的にアルキル化し、原料のア
ルキル芳香族炭化水素より炭素数の多い側鎖アルキル基
を持つアルキル芳香族炭化水素を得る方法に関するもの
、である。
本発明の方法を用いれば、例えばトルエンからエチルベ
ンゼン、スチレンを、キシレンカラ千チルトルエン、メ
チルスチレンヲ、エチルベンゼンからキュメンを等の合
成が収率よくかつ用いる触媒活性の経時劣化が少なく、
行うことができる。
従来、アルキル芳香族炭化水素を得る方法としてはベン
ゼンをオレフィン(エチレン、プロピレン、ドデセン)
によりフリーデルクラフッ触媒存在下で接触的核アルキ
ル化する方法がすでに工業化されている。
例えば工業的にエチルベンゼンを製造するためにはナフ
サの接触改質油あるいはナフサ熱分解油中のトルエン、
キシレン等のアルキル芳香族炭化水素を脱アルキル化し
て得られたベンゼンをエチレンにより塩化アルミニウム
等の酸触媒存在下において核アルキル化する方法が採用
されている。
しかしながらこれらの方法は、塩化アルミニウム等を使
用するため装置の腐食、生成物の回収および廃触媒の処
理等経済的に不利な点が多く、さらに原料のベンゼンは
トルエンに比較し高価であるため工業的に一段と不利で
ある。これに対して接触的側鎖アルキル化法は、接触改
質油、ナフサ熱分解油中に多量に含まれるトルエンをそ
のままメタノールをアルキル化剤としてアルキル化する
ことによってエチルベンゼンを製造することが可能であ
り、従来法の大巾な工程短縮とともに従来法の装置腐食
等の不利を解消しうる点で興味あるプロセスである□ 先行技術 一般に、アルキル芳香族炭化水素をメタノールをアルキ
ル化剤としてアルキル化する手法については数多くの研
究例が知られているが、その大部分は固体酸を使用する
ものであって、この場合には核アルキル化のみが起こり
(例えばトルエンからキシレンの合成など)、本発明の
主眼である側鎖アルキル化は全く起らない。アルキル芳
香族炭化水素の側鎖アルキル基のメタノールによるアル
キル化反応に関する文献として知られているものは、ゼ
オライトをカリウム、ルビジウムあるいはセシウムイオ
ンで交換した後ホウ酸又はリン酸及びこれらのナトリウ
ム塩を添加し゛た触媒を用いる方法が提案されている。
(米国特許第4,140,726号参照)。しかしなが
らこの方法では、初期の活性は高いが炭素析出に帰因す
る活性の経時劣化が大きく、工業的な問題点を有してい
る。
一方、本出願人は、アルキル芳香族炭化水素の側鎖アル
キル化触媒としてカリウム、ルビジウム、セシウム及び
フランシウムからなる群から選ばれた1種以上の金属の
酸化物を活性炭に担持した触媒が、高活性でかつ経時変
化の少ない安定なことを見い出しこれを提供した(特開
昭52−133932号公報参照)。
発明の概要 本発明者らは、上記特開昭52−133932号発明の
方法を更に改良すべく、種々の触媒系を用いてアルキル
芳香族炭化水素のアルキル側鎖を効率よくアルキル化す
べく鋭意検討を行い本発明を完成した。
即ち、本発明は、アルキル芳香族炭化水素のアルキル側
鎖をアルキル化剤の存在下接触的にアルキル化する方法
において、用いる触媒が担体が活性炭でありかつ触媒成
分が、 (a)  カリウム、ルビジウムおよびセシウムからな
るアルカリ金属の化合物の1種以上、および、(b) 
 ホウ酸セシウム を含有することを特徴とする接触的側鎖アルキル化法を
提供するものである。
(触媒) 本発明の方法に用いる触媒は、担体が活性炭でありかつ
触媒成分が、 (a)  カリウム、ルビジウムおよびセシウムからな
るアルカリ金属の化合物の1種以上、および (b)  ホウ酸セシウム を含有するものである。
上記担体として用いられる活性炭としては例えば、やし
がら系活性炭、石炭系活性炭、石油ピッチ系活性炭等が
ある。
カリウム、ルビジウムおよびセ、シウム源としてはこれ
らのアルカリ金属の無機塩例えば炭酸塩、重炭酸塩、硝
酸塩などの他に酸化物、水酸化物、ギ酸、酢酸、シュウ
酸などの有機酸塩等を用いることができる。
本発明の方法に用いる触媒は、上記カリウム、ルビジウ
ムおよびセシウムからなるアルカリ金属の化合物の1種
以上およびホウ酸セシウムを活性炭担体上に触媒成分と
して含有する。この場合、これらのアルカリ金属の化合
物を活性炭に対して1〜50重量%、好ましくは5〜2
5重量%担持する。また、ホウ酸セシウムは活性炭に対
して0.5〜25重量%、好ましくは1〜20重量%担
持する。
(雁媒調製) 触媒調製は従来から知られているいずれの方法でも行い
うるが、アルカリ金属の可溶性化合物の水溶液を蒸発乾
固によって担体上に導入する方法が簡便である。例えば
硝酸セシウムとホウ酸セシウムを溶解した水溶液に活性
炭を浸漬し、50〜100℃で蒸発乾固し、さらに10
0〜120℃で1〜24時間空気中で再乾燥する。
硝酸セシウム等のアルカリ金属の化合物とホウ酸セシウ
ムの担持は、よ記の様に同時に行う方法の他に、まずア
ルカリ金属の化合物を担持し乾燥した後にホウ酸セシウ
ムを添加する方法、またホウ酸セシウムを添加した後に
アルカリ金属の化合物を添加する方法を採用することが
できる。
焼成は不活性ガス(N2 、 He 、 Ar など)
あるいは還元性ガス(H2、CH4,エタン、COなど
)中で400〜600℃、1〜10時間行なう。
(アルキル芳香族炭化水素) 本発明に基づき使用される原料アルキル芳香族炭化水素
とは、モノアルキル単環芳香族炭化水素(例エバトルエ
ン、エチルベンゼンなど)またはポリアルキル単環芳香
族炭化水素(例えばキシレン各異性体など)である。ま
たアルキル化剤としてはメタノールの他にホルマリンも
しくはその低次縮合物(トリオキサン、パラホルムアル
デヒドなど)を使用することも可能である。
(接触的側鎖アルキル化反応) アルキル化反応は、あらかじめ手熱部で気化した原料の
アルキル芳香族炭化水素とメタノールを十分に混合した
後、触媒層に導入する方式で行なわれるのが一般的であ
る。
アルキル化反応を行う際の反応条件としては、反応温度
は350〜600℃の範囲内であることが好ましく、更
に好ましくは3806〜550’Cの範囲である。反応
圧力は0.1〜20 N9 / crlの範囲内である
ことが好ましく、更に好ましくは0.1〜15に9/l
ilの範囲である。原料供給速度は好ましくは液空間速
度(L、H,S、V、)で表わして0.1〜10.0 
CI:、/ CCcat−hr  であり、好ましくは
0.2〜5 CC/CC−cat−hrの範囲である。
メタノール等のアルキル化剤とアルキル芳香族炭化水素
のモル比は、0.05〜30 mot/ matが用い
られ、好ましくは0.1〜20 mot/ molであ
る。
実施例 実施例1 硝酸セシウム1.95 fとホウ酸セシウム0.5 r
が溶解している水溶液50m1中に、石油ピッチ系活性
炭(商品名[クラレコールーJ■クラレケミカル製)8
1を加え時々攪拌しながら50〜100℃で蒸発乾固し
た。次に100〜120℃で24時間乾燥した。さらに
これの22を石英製反応管に入れ、ガス流速12 t/
hrの窒素気流中で450℃、3時間焼成を行なった。
このようにして調製した15重#%CF!20 5重量
%ホウ酸セシウム/活性炭触媒(ホウ酸セシウムとして
添加した以外のセシウムを、C820換算で示す。以下
同じ)の活性を反応温度410℃、常圧、L、[(、S
、V。
2 、5 %/CC−cat−hr、 メタノール/ト
ルエン比115.25 (mol / mat )の反
応条件で評価した。
反応開始後1時間目から2時間目までの1時間の生成物
をガスクロマトグラフにより分析した結果、エチルベン
ゼン収率(メタノール基準)は21.0モル%であった
。この後反応を更に続けた所、収率は徐々に増加し反応
開始後8時間目から9時間目までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフにより分析したところエチルベンゼン
収率(メタノール基準)は26.2モル%であった。こ
の後反応を継続したが活性の経時劣化はほとんどなかっ
た。
実施例2 ホウ酸セシウムの量を変えた以外は実施例1と同様にし
て15重量%C5zO−2,5重量%ポウ酸セシウム/
活性炭触媒を調製した。
この触媒を用いた他は実施例1と同様に反応を行い、反
応開始後8時間目から9時間目まででの生成物を分析し
た結果、エチルベンゼン収率(メタ/−ル基準)は22
.0モル%でアった。
実施例3 ホウ酸セシウムの量を変えた以外は実施例工と同様にし
て15重量%C820−10重量%ポウ酸セシウム/活
性炭触媒を調製した。
この触媒を用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、
反応開始後8時間目から9時間目までの生成物を分析し
た結果、エチルベンゼン収率(メタノール基準)は23
.0モル%であった。
実施例4 実施例1で用いた触媒を調製し、反応条件を次の様に変
えて触媒活性を評価した。
反応温度440℃、常圧、L、H,S、V、 z、6c
C/cc−cat−hr % メタノール/トルエン比
10/1(mol / mat )の反応条件で評価し
た。反応開始後8時間目から9時間目までの1時間の生
成物をガスクロマトグラフにより分析した結果、エチル
ベンゼン収21()ルエン基準) ハ23.8モル%で
あった。
実施例5 担体である活性炭をカーボンモレキュラーシーブ(商品
名「アトソーブC」西尾工業株式会社製)に変えた以外
は実施例1と同様にして15重量%C820−5重量%
ホウ酸セシウム/活性炭触媒を調製し、実施例1と同様
に反応に使用して触媒活性を調べた。
その結果、反応開始後7時間目から9時間目までの生成
物中のエチルベンゼン収率(メタノール基準)は、22
.0モル%であった。
実施例6 実施例5に用いた触媒と同一の触媒を用い、反応条件を
反応温度410℃、常圧′、L、I(、S、V。
2、5 Cr、/C−cat−hr−メタノール/トル
エン/ N2(希釈剤)=115.25/32(モル比
)として触媒活性を調べた。
その結果、反応開始後9時間から10時間までの生成物
を分析したところ、エチルベンゼン収率(メタノール基
m ) 18.5モル%、スチレン収率(メタノール基
準)2.5モル%であった。
比較例1 ホウ酸を溶解した水酸化セシウム水溶液を用いて、ナト
リウム交換X型ゼオライト(商品名「Linde SK
20 Jガスクロ工業株式会社製)のナトリウムの60
%をセシウムでイオン交換し、ホウ酸添加セシウムX型
ゼオライト触媒を調製したO この触媒を使用した以外は実施例1と同様に反応を行い
、反応開始後1時間目から2時間目の1時間の生成物を
分析したところエチルベンゼン収率(メタノール基準)
 13.0モル%、スチレン収率(メタノール基準) 
13.5モル%であった。ところがこの後反応を継続し
、反応開始後8時間目から9時間目までの1時間の生成
物を分析したとコロエチルベンゼン収率(メタノール基
準)4.Oモル%、スチレン収率(メタノール基準)3
.8モル%であった。この触媒は初期活性は高いが、活
性の経時劣化が大きい。
比較例2 ホウ酸セシウムの替りにホウ酸ナトリウムを用いた以外
は実施例1と同様にして、15重量%C820−5重量
%ホウ酸ナトリウム/活性炭触媒を調製し、実施例1と
同様に反応を行い、生成物を分析したところエチルベン
ゼン収率(メタノール基準) 14.2モル%であった
比較例3 ホウ酸セシウムの替りにホウ酸を添加した以外は実施例
1と同様にして、15重量%Cs20−5重量%ホウ酸
/活性炭触媒を調製し、実施例1と同様に反応を行い、
生成物を分析したところエチルベンゼン収率(メタノー
ル基準) it: 10.5モル%であった。
比較例4 ホウ酸セシウムを添加しない他は実施例1と同様の触媒
調製により15重量%Cs2O/活性炭触媒を調製した
反応条件として反応温度480℃、常圧、L。
H,S、V、 x、5cc/cc−cat−hr  、
メタノール/トルエン=10/1(モル比)を用いてこ
の触媒を評価した。反応開始後8時間から9時間までの
生成物を分析した結果エチルベンゼン収率(メタノール
基準)゛は16.7モル%であった。
比較例5 比較例4の実験において反応温度のみを440℃と変え
て反応を行ったところ、エチルベンゼン収率(メタノー
ル基準)は14.0モル%であった。
比較例6 比較例4で調製した触媒を用いた以外は実施例1と同様
に反応して触媒を評価したところ、エチルベンゼン収率
(メタノール基準) ハ16.7 モル%であった。
比較例7 ホウ酸セシウムを添加しない仲は実施例1と同様の触媒
調製法により17.7重量%C820/活性炭触媒を調
製した。
実施例1と同一の反応条件でアルキル化反応を実施し、
反応開始後8時間から9時間までの生成物を分析した結
果エチルベンゼン収率(メタノール基準)は15.7モ
ル%であった。
比較例8 ホウ酸セシウムを添加しない他は実施例1と同様の触媒
調製法により25.0重量%C1120/活性炭触媒を
調製した。
実施例1と同一の反応条件でアルキル化反応を実施し反
応開始後8時間から9時間までの生成物を分析した結果
エチルベンゼン収率(メタノール基準)は15.3モル
%であった。
上記実施例、比較例から、本発明の方法を用いれば、ア
ルキル芳香族炭化水素のアルキル側鎖のアルキル化が収
率よく行われることが明らかである。
特許出願人  三菱油化株式会社 代理人 弁理士 古 川 秀 利 代理人 弁理士 長 谷 正 久

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルキル芳香族炭化水素のアルキル側鎖をアルキ
    ル化剤の存在下接触的にアルキル化する方法において、
    用いる触媒が担体が活性炭でありかつ触媒成分として、 (a)  カリウム、ルビジウムおよびセシウムからな
    るアルカリ金属の化合物の1種以上、および、 (b)  ホウ酸セシウム を含有することを特徴とする接触的側鎖アルキル化法。
JP58081070A 1983-05-10 1983-05-10 接触的側鎖アルキル化法 Granted JPS59206320A (ja)

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JP58081070A JPS59206320A (ja) 1983-05-10 1983-05-10 接触的側鎖アルキル化法

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JP58081070A JPS59206320A (ja) 1983-05-10 1983-05-10 接触的側鎖アルキル化法

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JPS59206320A true JPS59206320A (ja) 1984-11-22
JPH037648B2 JPH037648B2 (ja) 1991-02-04

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