JPS607943A - シリカ変性触媒及びp−ジアルキル置換されたベンゼン類の選択的製造のための使用 - Google Patents

シリカ変性触媒及びp−ジアルキル置換されたベンゼン類の選択的製造のための使用

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JPS607943A
JPS607943A JP59116765A JP11676584A JPS607943A JP S607943 A JPS607943 A JP S607943A JP 59116765 A JP59116765 A JP 59116765A JP 11676584 A JP11676584 A JP 11676584A JP S607943 A JPS607943 A JP S607943A
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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】 本発明up−ジアルキル置換された(1)−ジアルキル
置4’A 4Sk ’fJ −1−ル)ベンモノ類〔以
下″゛pp−ジアルキルベンゼン称する〕の選択的製造
用触媒として適したゼオライト組成物、及びか\る触媒
を使用した特定の原料の高収率のp−ジアルキルベンゼ
ンへの転化方法に関する。
芳香族炭化水素のゼオライト触媒の存在下での不均化は
Grandlo等によりO4l and Gas Jo
urnal Vol。
69、を恒48(1971)に記載されている。米国特
許第3.126,422号;第3,413,374号;
絹3.598,878号;第3,598,879号及び
第3,607,961号は種々の触媚上でのトルエンの
気相不均化をボしている。
これらの先行技術のプロセスでは、生成したキシレン生
り’Y物tj−1大略24%がバラ(p)、54係がメ
タ(【n)及び22チがオルソ(o)の平衡組成を有す
る。キシレン異性体の中で、即ち0−キシしン、rn−
キシレン及びp−キシレンの中で、【n−キシレンが最
も有用性の少い生成物であり、p−キシレンが最も望マ
しい生成・吻である。[)−キシレンは゛ダクロン(D
acron ) ”の様な合成繊維の製造上の中間体で
あるテレフタール酸の製造に有用であり、格別の価値あ
るものである。キシレン異性体の混合物は、それ単独で
あろうと、更にエチルベンゼンとの混合物であろうと、
一般に平儂を組成混合物中に約24wt%の濃度のp−
キシレンを含有し、高価な超精留及び多段冷4則[程に
よってこれ迄分離されている。か\るプロセスは、認識
される様に、高い操業コストを伴い限られた収率を持っ
ているだけである。
上記竹許のほかに、その他の関連先行技術には、約6か
ら15オングストロ一ムIji位の均一な細孔l:i6
0を持った結晶性の金属のアルミノシリケートの存在下
、オレフィンによる芳香族炭化水素のアルキレーション
に言及し〆こ米国特n’F第2,904,607号が必
る。米国特許第3,251,897号はX又はY型時品
性アルミノシリケート・ゼオライト、ノ待にカチオンが
稀土類及び/又は水素のかXる型のゼオライト、の存在
下での芳香族炭化水素のアルキレーションを記載してい
る。米国特許$3,751,504号及び第3.751
,506号はZSM−5型ゼオライト触媒の存在下での
芳香族炭化水素のオレフィンによる、例えばベンゼンの
エチレンによる、気相アルキレーションを記・成してい
る。
カチオン交換したゼオライトYの存在でのメタノールを
用いるトルエンのアルキレーションはへ嶋等によってJ
ournal of Catalysis 16. 2
73−280(1970)に記述されている。この研究
者は、キシレンの混合物中で最高のp−キシレン収率、
即ちキシレン生成物の約50%が225℃で得られたと
の、を持っ2oo℃から275℃の大略の温度範囲での
p−キシレンの選択的生成を報告している。高い温度で
はIn−キシレンの収率が増加し、p−及び0−キシレ
ンの生成が訣1少する結果となると報告されている。米
国特許第3,965,210号は、p−キシレンを選択
的に得るためにシロキサン単位によって結合したメタ−
カルポラン単位から構成された重合体との接触に依り変
性させた結晶性アルミノシリケート・ゼオライト、例え
ばZSM−5、の存在下のメタノールを用いるトルエン
のアルキレーションを6611反している。然し、この
後者の触媒は空気再生で、選択率が殆んど失われるとい
う碓点がある。これは、本発明の方法で可能とされる広
汎な表面被僚よりむしろ、ゼオライト表面上にシリカの
孤立クラスターを生じさせる再生の高温に1暴した際の
炭素−珪素結合の切断に起因する1、米国特許第2,7
22,504号はシリコーン重合体の薄層をその北に沈
着させて接触面の親有機動特性を増加させ、そしてその
点でシリカの沈着を避けることをねらったシリカゲルの
様な活性化した酸化物の触媒を記載している。有機の置
換基のあるシランとの反応によって変性させた結晶性ア
ルミノシリケート・ゼオライトは米国特許第3,682
,996号及び第3,698,157号に記載されてい
る。前者の特許は、新規な組成物即ち水素原子を持つ結
晶性アルミノシリケートとSiH基を持つ有機シランと
の反応で製造された結晶性アルミノシリケート・エステ
ルを記載している。得られた維成l吻は炭化水素(転化
)プロセス、特にハイドロクラッキング、に有効な触媒
であると開示されている。上記特許の後者は有機の基で
置換されたシランを用いる処理によって変性されたZS
M−5型アルミノシリケート・ゼオライトが記載され、
c8芳香族原原料外での化合物のクロマトグラフ的分離
でのが\る変性ゼオライトの利用も記載されている。米
国特許第4.145,315号は、特定のゼオライトを
シリコーン流体の有機溶媒(例えばヘキサン)密液との
接触、ヘキサンの蒸留、及びゼオライト残渣の空気か焼
に依り調製するシリカ変性ゼオライト触媒の製造方法を
開示している。
シリカ変性触媒は米国特許第4,379,761号:第
4.100,219号及び第4,090,981号に示
されている。
いずれの場合もシリカ変性は触媒のゼオライト部分とシ
リカ源、例えばシリコーン、を含有する有機溶液との相
互作用の結果である。米国特許第4,088,605号
はシリカの被覆を持ったゼオライトを合成する目的で、
結晶化中で実質上アルミニウムを無ぐする結晶化媒体の
交代を示している。
本発明によれば、p−ジアルキルベンゼン類に富む転化
生成物への芳香族原料の選択的転化に特に相応しいゼオ
ライトの製造方法が見出された。この方法は、特に規定
された活性及びキシレン吸着特性の結晶′、性ゼオライ
ト基材成分を特定のタイプの珪素含有化合物、例えばシ
リコーン、の水性乳濁液又は分散体と接触させる工程、
及び珪素含有化合物で処理されたこの結晶性ゼオライト
基材成分を、酸素含有雰囲気中で300℃乃至700℃
に加熱する工程より成る。
ゼオライト基材成分は2乃至5000のアルファー(0
)活性、ゼオライト1002当り12のキシレンより大
なるキシレン吸着能及び120℃及び600±100P
a(4,50,8maHf )のキシレン分圧で測定さ
れたそのキシレン吸着能の30係に対して10分間よシ
犬なる0−キシレン吸着時間を有するものである6 ゼオライト基材成分と接触する乳濁液又は分散体中上使
用される珪素含有化合物はゼオライトの細孔に入ること
が実質上不用能な分子の大きさである。か\る珪素含有
化合物は一般式: 〔俳し、R1は水素、弗素、ヒドロキシ、アルキル、ア
ラルキル、アルカリール又はフルオロ−アルキルであす
、炭化水素前駆体は1乃至10個の炭素原子を含有し:
R2は゛(−〕 水素以外の、そしてR,が水素の時はメチル以外でもあ
る、R1と同じ群の中から選ばれたものであり;そして
nは少くとも10の整数である〕を有する。ゼオライト
基材成分と珪素含有化合物乳濁液又は分散体との接触は
、10℃乃至200℃の温度に於て、(次に)処理を済
ませた塞材成分を酸素含有雰囲気中、300℃乃至70
0℃で加熱した時に、0.5wt%乃至30wt%のシ
リカを結晶性ゼオライト基材成分上に沈着させるに充分
な時間の間実施する。
得られたゼオライト組成物はそゐ上にシリカの被覆を沈
mさせており、それはゼオライト組成物の外部表面を広
汎に被糧し、そしてゼオライト組成物の外部表面上に実
質上独占的に存在する。得られたゼオライト組成物は長
い触媒寿命を有し、例えば触媒として使用して後、実質
上活性を失うことなく再生出来ることが見出された。
上記のゼオライト組成物を含有した触媒はその(触媒の
)存在下でのアルキル置換基に1−4個の炭素原子を持
つモノアルキルベンゼンの様な炭化水素前駆体、又はか
\る前駆体の混合物、又は1乃至4個の炭素原子を含有
するアルキル化剤とを用いるベンゼン、の転化に依る1
−4個の炭素原子のアルキル基のp−ジアルキルベンゼ
ン例えばp−キシレン、の選択的生成に峙に有用である
ことが見出された。かメる転化プロセスの典型はトルエ
ンの不均化及びメチル化剤、例えばメタノールを用いる
ベンセン又はトルエンのアルキレーションである。
好ましい態様では、本発明の方法に依り製造されたゼオ
ライト組成物を使用した触媒は特定された芳香族の前駆
体反応物を転化し、p−キシレンの割合が正常の平衡濃
度より実質上過剰であり、セして好丑しくは製造された
キイレン生成物の30W[%を上廻るp−キシレンの割
合のキシレン類を得るプロセスに使用出来る。か\る転
化反応は約250℃乃至狗750℃の温度及び約101
.3 kPa乃至10133kPa(1,0乃至約10
0気圧)の圧力に於て、約0.1乃至約2000の重量
中間速)1fWJ(Sv)を用いてか\る触媒の存在下
で実施出来る。このWH3Vは触媒組成物の重置、即ち
活性ゼオライト組成物干バインダーの金側重量、を基準
とする、流出物は分離及び蒸留して所望の生成物、例え
ばp−キシレン、を取出すことが出来、そして未反応の
物質は得なる反応に再循環する。
先に筋記した様に、その上のシリーカ沈府が効果的であ
る本発明の触媒のゼオライト基材成分は特定の活性及び
吸着5000の間の、アルファー(0)値で示した、活
性、(2)Iy/1oorのゼオライトより犬なるキシ
レン吸着能及び(3)10分間より犬なるその吸4曲の
30%に対する。−キシレン吸着時間、〔但し吸着能及
び成層時間は120℃及び45±0.8 mxHy (
600±100Pa)のキシレン圧力で測定する〕を必
ず有する。
アルファ−111′丁は高活性シリカ−アルミナ分)I
yf)I111!媒に関連したその触媒の相対活性を表
わす。がメる用語を用いるアルファー値の決定のために
ここでは、約538℃に於けるrl−ヘキサンの転化率
を測定する。空間速度を変えて転化率を変化させ、n−
ヘキサンの10から60%の転化率を得て、単位容積の
ゼオライト当りの速度定数に変換して538℃の参照活
性を1に規格化したシリカ−アルミナ触媒の速度定数と
比較する。触媒の触!#:油性はこの基準、即ちシリカ
−アルミナ基準の何倍として示される。シリカ−アルミ
ナ参照触媒は約IQwt%のAl2O3及び残余の5i
02を含有する。上記の様に修正された、アルファー値
をめVl、278−287頁、1966並びに米国特許
第3.354,078号により詳+1111に記載され
ている。
炭化水素吸着能及び速度の測定ばll−fましくは、熱
天秤中で重量法で実施される。特に、p−キシレン、l
11−キシレン、0−キシレン又はそれらの混合物のい
ずilともなり得る、好ましくはp−キシレンである、
ゼオライト100y当り少くとも17のキシレンのキシ
レンの平衡吸着能(120℃及び45±0.8m5Hy
 (600±100Pa)のキシレン分圧で測定して平
衡(ill’j)にp−異性体は最も短時間で到達する
のでp−キシレンの平衡吸着能が好ましい)及び該吸着
能の30%迄についての(温度及び圧力の同一条件での
)10分間より犬なる0−キシレンの吸着時間がp−ジ
ルアルキルベンゼンの選択的生成を達成するには必要と
されることが見出された。p−ジアルキルベンゼンの生
成に極めて高い選択性を示すゼオライトは全キシレン吸
着能の30%の計の0−キシレンを吸着するのに100
0分間迄分間上れを越える極めて長時間を要することが
見出された。これらの物質に対しては吸着能の5%、1
0%又は20%の様な低い吸着度に対する吸着時間を測
定し、5係吸着に対して例示した様な次の羨褒、因子(
F)を利用して30チ吸着時間を推算するのが好ましい
5 36 10 9 20 2.2 −ヒ述の活性及び吸着特性を満足させる、ゼオライトX
ゼオライトY、ZSM−4、ホージャザイト、モルデナ
イト、フェリエライト及びオフレタイトの1茶なゼオラ
イトは本発明の範囲に属する。特に好捷しいのは少くと
も約12のシリカのアルミナに対する(モル)比及び1
から12の大略の範囲にある拘束係数を有するゼオライ
ト当れらのゼオライトは商業上望ましい収率で芳香族炭
化水素への脂肪族炭化水素の激しい変換を誘起し、そし
て芳香族炭化水素に関する転化反応で一般に高度に有効
である。それらは極めて低いアルミナ含計、即ち高いシ
リカ/アルミナ比、を有するに拘らず、シリカ/アルミ
ナ比が30を越えてさえも極めて活性である。触媒活性
は骨格構造のアルミニウム原子及びこれらのアルミニウ
ム原子に随伴するカチオンに一般に起因するので、この
活性は、幡くべきである。
これらのゼオライトは、他のゼオフィト、例えばX及び
Y型ゼオライト、の骨格構造の不可逆的崩壊を誘発する
高温でのスチームの共存にも拘らず長期間その結晶化度
を保持している。更に、炭素質沈着物が生成した時、活
性保持のため、通常温度より高い温度で焼却除去出来る
。多くの使用条件では、この種類のゼオライトのコーク
生成が極めて低く、焼却再生を行う迄に、極めて長い時
間の連続運転に貢献している。
との好ましい種類のゼオライトの結晶構造の重要な特徴
は、約5オングストロームより大きな細孔サイズ及び酸
素原子10員環が備えているのにはソ等しい細孔窓を有
しているため、結晶内自由空間に拘束条件付きの出入口
があることである。勿論、これらの環は結晶性アルミノ
シリケートの(三次元網状体の)アニオン性骨格をつく
り上げている、r・1セ累原子自身が四面体の中心にあ
る珪素又はアルミニウム原子と結合している、四面体の
規則的配置によって形成されているものであることを理
解されよう。要約すると、本発明のプロセスで有用な好
ましい種類のゼオライトは、少くとも約12のシリカの
アルミナに対するモ/L比;及び1乃至12の拘束係数
を有することによって示される結晶の自由空間への拘束
条件付きの出入口を備えた構造を兼備している。
少くとも12のシリカのアルミナに対するモ)b比及び
1から12の範囲の拘束係数を有するゼオライト物質は
良く知られている。か\るゼオライト及び芳香族転化反
応に対する触媒としての利用は例えば先述の米国特許第
4,379゜761号に一般的に記載されている。本発
明の基材ゼオライト成分として有用な好ましい種類の結
晶性ゼオライトには、ZSM−5、ZSM−5/ZSM
−11中間型、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−
23、ZSM−35、ZSM−38及びZSM−48が
誉まれでおり、ZSM−5が7+ifに好ましい。
ZSM−5は米国特許第3,702,883号及び再発
行米国特許第29,948号に極めて詳しく記載されて
おり、その特許はその中で開示されたZSM−5のX線
回折図を提供する。
ZSM−11は米国特許第3,709,979号に記載
されており、この特許はZSM−11のX線回折図を詳
細に開示し′Cいる。
ZSM−5/ZSM−11中間型は米国特許第4.22
9゜424号に記載されており、この摘許はZSM−5
/ZSM−11中間型のX線回折図を詳細に開示してい
る。
ZSM−12は米国特許第3,832,449号に記載
されており、この特許はZSM−12のX線回折図を詳
細に開示している。
ZSM−23は米国特許第4,076,842号に記載
されており、この特許はZSM−23のX線回折図を詳
細に開示している。
ZSM−35は米国特許第4,016,245号に記載
されており、この特許はZSM−35のX課回折図を詳
細に開示している。
ZSM−38は米国特許第4,046,859号に記載
されており、この特許はZSM−38のxmA回折図を
詳細に開示している。
ZSM〜48は米国特許第4.37 !5,573号に
記載されており、この特許はZSM−48のX線回折図
を詳細に1川示している。
アルカリ金属型で合成した場合には、ゼオライト基材成
分を好ましくは水素型に、一般にはアンモニウム・イオ
ン交換の結果としてアンモニウム型を途中で形成させ、
ついでアンモニウム型をか焼して水素謔を得ることで、
変換する。水素型以外に、当初のアルカリ金属を約i’
:”’5 wt%以下に、しばしば約Q、 5 wt%
以下に減少させであるゼオライトの他の型も使用可能で
ある。即ち、ゼオライトの当初のアルカリ金属は、イオ
ン置換によって、例を挙けるとニッケル、銅、亜鉛、パ
ラジウム、白金、カルシウム又は稀土類金属が損金され
る周期律表の第1B族乃至第〜佃族の必当なイオンによ
って置換可能である。
本発明の選択的転化方法の実施に際しては、上述の結晶
性アルミノシリケート・ゼオライトをプロセス中で使用
される温度及び他の諸条件に耐性のある他吻質とΔ;1
1合わせることが望ましい1、かXるマトリック物質に
は合成又は天然産・匈′7?bl[:ひに粘土、シリカ
及び/又は金!鳴酸化物の様な無(代物質が包含される
。金属酸化物は天然産のものでも、ゲル状沈殿の形又は
シリカ及び金属酸化物の混合物を含むゲルであってもよ
い。ゼオライトとホ11成物とし得る天然産粘土にはモ
ンモリオナイト及びカオリン族のものが包含され、この
族には亜−ベントナイト及びデキシー、マクナミー、ジ
ョーシア及びフロリダ白土として一般に知られているカ
オリン及び主要鉱物成分が〕・ロサイト、カオリナイト
、ジョカイト、ナクライト又はアナウキサイトであるも
のが含まれる。か\る粘土は採掘した壕\の粗状態でも
、当初か焼し酸処理又は化学変性を施したものでも使用
出来る。
先述の物質以外に、本発明で使用されるゼオライトは多
孔性マトリックス物質例えばアルミナ、シリカ−アルミ
ナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ
−トリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア並びに
三元組成物例えばシリカ−アルミナ−トリア、シリカ−
アルミナ−ジルコニア、シリカ−アルミナ−マグネシア
及びシリカ−マグネシア−ジルコニアと組成物にし得る
。マトリックスは共ゲルの形でも良い。ゼオライト成分
及び無磯酸化物ゲル・マトリックスの相対比率は組成物
のjK−’3(で示したゼオライト結晶にして、約1乃
至約99wt%の間尺、びより普通には約5から約3Q
wt%の範囲でtiJ広く変り得る。
)M材ゼオライト成分のシリカのアルミナに対する比は
通常の分析法によって決定’J能である。この比は、よ
りij’能なかさり密に、ゼオライト結晶の強固なアニ
オン性骨格構造が存在する割合及びバインダー中の又は
カチオン中の、又は孔路中の油の型の′アルミニウムを
排除する割合を意味する。少くとも12のシリカのアル
ミナに対する比を持ったゼオライトが有用であるが、少
くとも約30のより高い比を待つゼオライトを使用する
のが好ましい。か\るゼオライトは活性化、例えは不活
性雰囲気中で540℃で1時間ノJ11t・ζ、1に水
に対するよりも大きな1]−ヘキサンに対する結晶自吸
5″r能を獲得する、即ち″疎水性゛を示す。この疎水
1’−1=、(rl、不発明でゼオライトに対して使用
される珪素含有化合物に使用する適当な媒体は水では無
く、有機物、例えばn−へキサン、ベンゼン、トルエン
、クロロホルム等であるべきであることを指咲していた
であろう。若しも有機媒体を使用したならば、珪素化合
物はそれに溶解し、ゼオライトの疎水特性は珪素化合物
のゼオライト上への沈着に対して作用しないであろう。
しかるに、驚くべきことにはこの目的に対して珪素含有
化合物の水性乳濁液又は分散体が有効であることが見出
された。
か\る触媒を珪素化合物の有機溶液との接触を経由する
調製方法と比較した時、本発明の触媒調製方法に伴う経
済的利点は数多くある。水の蒸気は大気中に排出出来る
が一方有(配向は不可能である。水に不溶の特定の化合
物を″溶解する゛ためにはパ適当な溶媒゛が先行技術で
は必要とされており、その有機溶媒の代りに水を使用す
ることは経済的利点から容易に予測されるものではない
。明らかに且つ予1υ」されぬ様に、疎水性の結晶性ゼ
オライトの処理に有機密謀の代りに珪素含有水エマルジ
エン又は分散体を使用することは、等価の生成物を生ず
るためでさえも、容易に予測されない利点がある。
先述した如く、珪素含有化合物を使用する本発明の方法
は、次に熱処理を行った時、その上に沈着したシリカの
被覆を持つ多孔質結晶性アルミノシリケート・ゼオライ
トを与える。か\る被覆は広汎にゼオライトの外部表面
を覆い且つ実質上完全に外部表面上に存在する。ゼオラ
イトをゼオライトの細孔に入ることが出来ない分子の大
きさを持ったシリコーン化合物の水性乳濁液又は分散体
と接触させ、次に酸素含有殊囲気例えば空気中で、30
0℃以上だがゼオライトの結晶化度に悪い影響を及ぼす
温度より低い温度で且つシリコーン化合物がシリカへと
酸化されて変る前に揮発しない(昇温)速度で加熱して
ゼオライトの表面にシリカの被覆を沈着させる。
ゼオライト成分のシリカ被覆の実施に用いる、例えばシ
リコーンの様な、珪素含有化合物は一般式:〔世ILR
,は水素、弗素、ヒドロキシ、アルキル、アラルキル、
アルカリール又はフルオロ−アルキルであり、炭化水素
置換分は一般に1乃至10個の炭素原子を含有し、そし
て好ましくはメチル又はエチル基である。R2は水素以
外の、そしてR,が水素の場合はメチル以外でもある、
R。
と同一の基群の中から選ばれたものであり、nけ少くと
も10の、一般的には10から1000の範囲の、整数
である。〕を有することを特徴とする。使用するシリコ
ーン化合物の分子量は一般には約500と約20,00
0の間及び好ましくは1000から10,000の大略
の範囲のものである。代表的なシリコーン化合物には、
ジメチルシリコーン、ジエチルシリコーン、フェニルメ
チルシリコーン、エチル水素シリコーン、フェニル水素
シリコーン、メチルエチルシリコーン、フェニルエチル
シリコーン、ジフェニルシリコーン、メチルトリフルオ
ロプロピルシリコーン、エチルトリノルオロプロビルシ
リコーン、ポリジメチルシリコーン、テトラクロロフェ
ニルメチルシリコーン、テトラクロロフェニルエチルシ
リコーン、テトラクロロフェニルエチルシリコーン、テ
トラクロロフェニルフェニルシリコーン、メチルビニル
シリコーン及ヒエチルビニルシリコーンが包含される。
上述の様なシリコーン化合物を任意の方法及び量で水と
一緒にしてシリコーン化合物の水性乳濁液又は分散体を
形成する。好壕しくけ、シリコーン化合物は、水性乳濁
液又は分散体の約2乃至約5Qwt%、より好ましくは
約5乃至約15wt%を占めるであろう。
シリコーン化合物の水性乳濁液又は分散体を上述のゼオ
ライトと、約10℃と約200℃との間の温度で、究極
[りに所望量のシリコーンをその上に沈着させるに充分
な時間の間、接触させる。接触時間は一般に02から5
時間の間であり、その間に混合物を望−ましくけ蒸発さ
せる。得られた残潴を次に含酸素雰囲気、好丑しくけ空
気中で、好ましくは0.2から0.5℃/分の速度で3
00 ’Cより犬でゼオライトの結晶化度に悪い影響を
与える温度以下の湿度に上げ行きつつか焼する。一般に
、か\る温度は700℃より低いであろう。好ましくは
か焼温度は約350℃から約550℃の間の大略の範囲
内である。生成物をかソ尭渦度に通常1から24時間保
持して、約0−5から約3 Q wt%の、及び好まし
くは約1から15wt%のシリカ苺含有するシリカ−被
閃ゼオライトを得る。
方法態様では、本発明はシリカ−変性ゼオライト物質の
芳香族化合物の転化反応のための触媒としての使用に関
する。上述のゼオライト組成物を含有する触媒を用いる
、転化反応条件下での、接触に依る1乃至41固の炭素
原子のアルキル基を持つp−ジアルキルベンゼンの選択
的製造に本発明で使用する原料は、アルキル置換基に1
−4個の炭素原子を持ったモノアルキルベンゼン、例t
ばトルエン、エチルベンゼン、フロビルベンゼン又はブ
チルベンゼン、より成る群から選ばれた炭化水素前駆体
及びかXる前駆体の混合物、又はベンゼンと1乃至4個
の炭素原子を有するアルキル化剤とを包含する。
ここで対象とするプロセスの代表は、得られるp−キシ
レンの割合が正常の平衡濃度を大巾に上形る様なトルエ
ンのベンゼンとキシレンへの不均化である。か\るプロ
セスは約400℃と約700℃の間の温度、約1気圧(
101,3kPa )と約100気圧(10133kp
a )の間の圧力で、約1乃至約50の重量空間速度を
用いて効果的に実施される。混合した芳香族を原料とし
て使用することも実施出来る。?lJtば、エチルベン
ゼンとトルエンの混合物はp−ジエチルベンゼン及びp
−エチルトルエンの様&p−ジアルキルベンゼンに豊む
混合物へ選択的に転化され、原料中の高いトルエン/エ
チルベンゼン比ではp−エチib l−/Lエンが多い
ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、フロヒツジベン
ゼン又はブチルベンゼン原料と1乃至4個の炭素原子を
持ったアルキル化剤との反応も先述のゼオライト組成物
を含む触媒を使用する対象である。この反応の生成物は
p−ジアルキルベンゼンに富む混合物を含む。適当なア
ルキル化剤には、■乃至4個の炭素原子を持つ讐オレフ
ィン、ア/Lコール、ハロゲン化アルキル、エーテル及
びスルフィドが包“ 含される。か\る化合物の代表例
はエチレン、プロピレン、ブチしン、メタノール、エタ
ノール、プロパツール、ブタノール、塩化メチル 、塩
化エチル、塩化プロピル、塩化ブチル、ジメチルエーテ
ル、ジメチルスルフィド、ジブチルエーテルシ、ジエチ
ルスルフィト、シフロピルエーテル、ジプロピルスルフ
ィド、ジブチルエーテル及びジブチルスlしフィトであ
る1、アルキレーションは約250℃と約700℃の間
の温度及び約1気圧(101,3kPa )と約100
気圧(10t 3 a kpa )の間の圧力で、約(
)、1と約200(7)間の重44借問速度を用いて好
まし〈実施される。涼科/ア/1.キル化剤のモル比は
約区乃至約20/1がこの反応で用いられるであろう。
ここに記載された転化プロセスは固定床又は移動床触媒
系を用いるバッチ型、半連続又は連続操作として実施で
呑よう。使用後の触媒を再生帯に導き、酸素含有雰囲気
、例えば空気、中で高湿でコークを触媒から焼去し、七
の麦再生した触媒を転化帯にもどして、更に原料留分と
接触させる。本発明のシリカ被覆ゼオライト触媒の使用
で、再生で高い割合で触媒の活性が回復することが見出
され、それで長い触媒寿命が与えられる。約2から7)
勺20の水素/炭化水素モル比、1気圧(101,3k
Pa )から100気圧f10133kPa)Wの水素
)モを用いて、水素の存在で所望の転化反応を実施する
ことは特に有効である。反応帯へ水素が存在すると触媒
の劣化速IWを実質上大きく減少させることが見出され
た。
p−キシレンで代表されるp−ジメチルベンゼンの選択
的製造に重点を置いて上のプロセスを記載して米だが、
■乃至4個の炭素原子を含むアルキル基の、その他のp
−ジアルキルベンゼンも同様に選択的己製造可能である
。ここに龍:′隻された方法を用いて、適切な前駆体を
選ぶことによって、エチルベンゼンとトルエンの混合物
はp−エチルト/Lエンに選択的に転化出来;エチルベ
ンゼンが選択的にジエチルベンゼンに転化出来、プロピ
ルベンゼンが選択的にジプロピルベンゼンに転化出来そ
してブチルベンゼンが選択的にジブチルベンゼンに転化
出来る。
以下の実施例は本発明の方法、組成I吻、転化方法を例
示するだめのものであって、これを限定するものではな
い。
実施19111 ]−2ミクロンノ5吉晶サイズ+7)NH4ZSM 5
の 2.Ovにフェニルメチルシリコーン0.45?を
9%の水乳濁液としてIJllえた。水を蒸留させて後
、残渣を1℃/分の(昇温床度)のプログラム空気か焼
で及び次に538℃に到達して7時間空気か焼した。得
られた触媒は名目上9チの結晶外シリカを含んでいた。
実施例2 実施”+yJ 1と同様に調製した結晶外シリカ変性H
2SM−5の試料を流]■0式反応器中で、482℃、
6.5WH8V、400r)Sig (2859kPa
 )、及び40の水素/トルエンモル比でトルエンの不
均化について評価した。ZSM−5の1YIRLに貫入
出来るメチル水素シリコーンの水性乳濁液を用いて実施
例1と同様に調製した結晶内変性ZSM−5と比較して
、結果を下の表1に示しだ。結晶内変性H25M−5は
13%の結晶内シリカを有していた。
表 1 生成物キシレンのwt% D−キシレン 【n−キシレン 0−キシレン熱力学的
平衡 24 52 24 13%結晶内シリカ 25 52 239%結晶外シリ
カ 35 48 17 上の結果は、熱力学的平衡から予想された結果と比較し
た場合、l+l[i i直あるp−キシレンが458%
増加していることを示す。本発明の結晶外食性触媒は、
結晶内変性触媒で実施した同一のプロセスよ940%改
良され一〇いる。本発明の触媒を用いて実施しだプロセ
スでは最もキシレン異性体中で好ましさが少い、 メタ
−異性体がその上減少している。
実施例3 実施1+lJ 1と同様に調製した結晶外シリカー変性
I(ZSM−5を用いてメタノールによるトルエンのア
ルキレーションを実施する。1QWH8V、常圧110
1.3kPa )、40のトルエン/メタノールモ/L
比を一定にして操作温度を400−550℃範囲にわた
って変える。表2に結果を゛戻約する。
表2 550 88 500 91 450 94 400 95 実施例4 実施例1と同様に調製した結晶外シリカー変性H2SM
−5を用いて、エチレンによるトルエンのアルキレーシ
ョンを実施する。29WH8V()ノしエン)、101
00psi 791 kPa )、及び8 / 1. 
/ 3のトルエン/エチレン/水素モル比を一定にして
操作温度を400−425℃の範囲で変える。表3に結
果を要約する。
表3 400 91 425 94 企業生産的規模では待に鴻著な経済的利点を有する、シ
リコーン流体の水性乳濁液又は分散体がその有機溶液と
置換えることが可能な事実も含めた本発明による触媒調
製の利点を認識されたい。その上、先述した如く、シリ
コーン乳濁液に使用したプロセス水は大気中に放出出来
るが、−力へキサンの様な有機縮媒は炭化水素による汚
染を避けるだめに放出出来ず、凝縮する必四があること
を特記すべきであろう。
出 a 人 モービル オイル コーポレーション化 
埋 人 弁理士 川 瀬 良 治、 ゛・、久へ、9t \蝿!−I 代理人弁理士斉藤武彦/−゛、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、p−ジアルキル置換されたベンゼン化合物に富む転
    化生成物への、芳香族原料の選択的転化反応の促進に触
    媒として特に有効なゼオライト組成物の製造方法に於て
    、A) 2乃至5000のアルファー活性、ゼオライト
    1002当り17のキシレンより犬なるキシレン吸着能
    及び、120℃及び600±100Paのキシレン分圧
    で測定された、そのキシレン吸着能の30係に対して1
    0分間より大なるO−キシレン吸着時間を有する結晶性
    ゼオライト基材成分をゼオライトの細孔に入ることが実
    質上不可能な分子の大きさの珪素含有化合物の水性乳濁
    液又は分散体と接。 触させ、而して該珪素含有化合物は一般式:〔但し、R
    1は水素、弗素、ヒドロキシ、アルキル、アラルキル、
    アルカリール又はフルオロ−アルキルであり、炭化水素
    置換分は1乃至10個の炭素原子を含有し、RzN水素
    を除きそしてR1が水素の場合にはメチルも除きR,と
    同じ群から選ばれたものであり、そして口は少くとも1
    ゜の整数である〕を有し、而して該接触は10℃乃至2
    00℃の温度に於て、次に該基材成分を酸素含有雰囲気
    中で300℃乃至700℃の温度で加熱した時に0.5
    wt%乃至3Qwt%のシリカを結晶性ゼオライト基材
    成分上に沈着させるに充分な時間実施し、且つ B)該珪素含有化合物と接触させた結晶性ゼオライト基
    相成分を酸素含有雰囲気中で300℃乃至700℃の温
    度に加熱し、それにより外部表面を覆い且つ核部に実質
    上唯一の成分として存在するシリカの被覆を沈着させた
    該ゼオライト組成物を得ることを特徴とするゼオライト
    組成物の製造方法。 2 該結晶性ゼオライト基材成分が、少くとも12のシ
    リカ/アルミナモル比、大略1から12の範囲にある拘
    束係数、及び、不活性雰囲気で540℃で1時間加熱後
    に水に対するよりも犬なるn−ヘキサンに対する結晶内
    吸着能を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3、該結晶性ゼオライト基材成分がZSM−5、ZSM
    −5/ZSM−11中間型、ZSM−11、ZSM−1
    2、ZSM−23、ZSM−35、ZSM−38又はZ
    SM−48の構造を有する特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 4 珪素含有化合物がジメチルシリコーン、ジエチルシ
    リコーン、フェニルメチルシリコーン、エチル水素シリ
    コーン、フェニル水素シリコーン、メチルエチルシリコ
    ーン、フェニルエチルシリコーン、ジフェニルシリコー
    ン、メチルトリフルオロプロピルシリコーン、エチルト
    リフルオロプロピルシリコーン、ポリジメチルシリコー
    ン、テトラクロロフェニルメチルシリコーン、テトラク
    ロロフェニルエチルシリコーン、テトラクロロフェニル
    水素シリコーン、テトラクロロフェニルフェニルシリコ
    ーン、メチルビニルシリコーン又はエチルビニルシリコ
    ーンから選ばれたものである特許請求の範囲第1項乃至
    第3項のいずれかに記載の方法。 5 珪素含有化合物と接触させたゼオライト基材成分の
    加熱を350℃から550℃の温度範囲内で且つ所定温
    度迄は毎分0.2°乃至0.5℃の昇温速度で実施する
    特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかけ記載の方
    法。 6 ゼオライト基材成分がZSM−5を含み且つ珪素含
    有化合物がフェニルメチルシリコーン又はジメチルシリ
    コーンである特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれ
    にか記載の方法。 7、p−ジアルキル置換されたベンゼン化合物に冨む転
    化生成ヱ吻への芳香族原料の選択的転化反応の促進に触
    媒として4力に有効なゼオライト組成物の製造方法に於
    て、A) 2乃至5000のアルファー活性、ゼオライ
    ト1007肖り1yのキシレンより犬なるキシレン吸腐
    能及び、120℃及び600±100Paのキシレン分
    圧で測定された、そのキシレン吸着能の30チに対して
    10分間より犬なる0−キシレン吸着時間を有する結晶
    性ゼオライト元利成分をゼオライトの細孔に入ることが
    実質上不用能な分子の大きさの珪素含有化合物の水性乳
    濁液又は分散体と接触させ、而して該珪素含有化合物は
    一般式:〔但し、R1は水素、弗累、ヒドロキシ、アル
    ギル、アラルキル、アルカリール又はフルオロ−アルキ
    ルであす、炭化水素置換外は1乃至10個の炭素原子を
    含有し、R2は水素を除き、そしてR4が水素の場合は
    メチルも除きR,と同じ群から選ばれたものであり、そ
    して口は少くとも10の整数である〕を有し、而して該
    接触は10℃乃至200℃の階vに於て、(次に)該基
    材成分を酸素含有雰囲気中で300℃乃至700℃の温
    度で加熱した時に、Q、 5 wt%乃至3Qwt%の
    シリカを結晶性ゼオライト基利成分上に沈着させるに充
    分な時間実施し、且つ B)該珪素含有化合物と接触させた結晶性ゼオライト基
    材成分を酸素含有雰囲気中で300℃乃至700℃の温
    度に加熱し、それにより外部表面を覆い且つ実質上唯一
    の成分として誂向に存在するシリカの被覆を沈着させた
    ゼオライト組成物からなる珪素変性ゼオライト組成物。 8 芳香族原料のジアルキル置換されたベンゼン化合物
    を含す生成物への転化方法に於て、トルエン、エチルベ
    ンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン及びその混
    合物から弄φばれた芳香族成分を含有する原料を、25
    0℃乃至750℃の温度、101.3 kPa乃至10
    133 kPaの圧力及び01乃至2000の原料重量
    空間速度を含む転化条件下で、 A) 2乃至5000のアルファー活性、ゼオライ)1
    001当り17のキシしンより犬なるキシレン吸着能及
    び、120℃及び600±100Paのキシレン分圧で
    測定された、そのキシレンの吸着能の30 %に対して
    1o分間より犬なる0−キシレン吸着時間を有する結晶
    性ゼオライト基材成分をゼオライトの細孔に入ることが
    実質上不可能な分子の大きさの珪素含有化合物の乳濁液
    又は分散体と接触させ、而して該珪素含有化合物は一般
    式:〔但し、R1は水素、弗素、ヒドロキシ、アルキル
    、アラルキル、アルカリール又はフルオロ−アルキルで
    あり、炭化水素fft換分は1乃至10個の炭素原子を
    含有し、R2け水素を除き、そしてR,が水素の場合に
    はメチルも除きR1と同じ群から選ばれたものであり、
    そしてnは少くとも10の整数である〕を有し、而して
    該接触は10℃乃至200℃の温度に於て、(次に)該
    基材成分を酸素含有〆囲気中で300℃乃至700℃の
    温度に加熱した時に0.5wt%乃至3 Q wt%の
    シリカを結晶性ゼオライト基材成分上に沈着させるに充
    分な時間実施し、且つB)該珪素含有化合物と接触させ
    た結晶性ゼオライト基材成分を酸素含有搭囲気中で30
    0℃乃至700℃の温度に加熱し、それにより外部表面
    を覆い且つ実質上誰−の成分として該而に存在するシリ
    カの被覆を沈着させたゼオライ1” +I)11成物か
    らなるシリカ変性ゼオライト組成物を含む触媒と接触さ
    せ、その中のバラ−異性体の量が通常の平衡濃度より過
    剰であるジアルキル置換されたベンセンを含む生成物を
    回収することを特徴とする芳香族原料の転化方法。 9、原料がトルエンを含有し、転化条件が400℃乃至
    700℃の温度、101.3 kPa乃至10133 
    kPaの圧力及び1乃至50のトルエンの重量空間速度
    を含み、且つ転化生成物がベンゼン及びキシレン類を含
    有し、生成物のp−キシレン濃度が生成物m−キシレン
    及び生成物0−キシレンに対する正常の平衡濃度より過
    剰である特許請求の範囲第8項記載の方法。 風原料がエチルベンゼン及びトルエンを含有し、且つ転
    化生成物がp−ジエチルベンゼン及びp−エチルトルエ
    ンを含有する特許請求の範囲第8項記載の方法。 11、 原f4K、アルコール、オレフィン、ハロゲン
    化アルキル、エーテル及びスルフィドから選ばれ、1乃
    至4個の炭素原子を有するアルキル化剤を含有する特許
    請求の範囲第8項記載の方法。 12、ジアルキル置換された化合物を含有する生成物へ
    の芳香族原料の転化方法に於て、ベンゼンを含有する原
    料を、アルコール、オレフィン、ハロゲン化アルキル、
    エーテル及びアルキルスルフィドから選ばれ、1乃至4
    11i!i1の炭素原子を有するアルキル化剤と、触媒
    の存在下、250℃乃至700℃の温度、101.3 
    kPa乃至10133 kPaの圧力及び0.1乃至2
    00の重量空間速度を含む接触転化条件下で]妾触させ
    、而して該触媒は A) 2乃至5000のアルファー活性、ゼオライト1
    o02当り1yのキシレンより犬なるキシレン吸M 能
    及U、120℃及び600±100Paのキシレン分圧
    で測定された、そのキシレン吸着能の30%に対して1
    o分間より犬なるO−キシレン吸着時間を有する結晶性
    ゼオライト基材成分を、ゼオライトの細孔に入ることが
    実質上不可能な分子の大きさの珪素含有化合物の水性乳
    濁液又は分散体と接触させ、而して該珪素含有化合物は
    一般式:〔但し、R1は水素、弗素、ヒドロキシ、アル
    キル、アラルキル、アルカリール又はフルオロ−アルキ
    ルであり、炭化水素置換分は1乃至10個の炭素原子を
    含有し、R2は水素を除き、そしてR+が水素の場合は
    メチルも除きR1と同じ群から選ばれたものであり、そ
    してnは少くとも10の整数である〕を有し、而して該
    接触は10℃乃至200℃の温度に於て、該基材成分を
    酸素含有雰囲気中で300℃乃至700℃の温度で加熱
    した時に、0.5 wt%乃至3゜wt%のシリカを結
    晶性ゼオライト基材成分上に沈着させるに充分な時間実
    施し、目〜っ B)該珪素含有化合物と接触させた結晶性ゼオライト基
    材成分を酸素含有雰囲気中で3oo℃乃至7oo℃の温
    度に加熱し、外部表面をpiい且っ核部に実質上唯一の
    成分として存在するシリカの被覆を沈着させたゼオライ
    ト組成物からなる珪素変性ゼオライト組成物がらなり、
    院っp−ジアルキル置換されたベンゼンを含有する生成
    物を回収することを特徴とする芳香族原料の転化方法。
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