JPS6097922A - トルエンの側鎖アルキル化によるスチレン及び/又はエチルベンゼンの製造方法 - Google Patents

トルエンの側鎖アルキル化によるスチレン及び/又はエチルベンゼンの製造方法

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JPS6097922A
JPS6097922A JP58206800A JP20680083A JPS6097922A JP S6097922 A JPS6097922 A JP S6097922A JP 58206800 A JP58206800 A JP 58206800A JP 20680083 A JP20680083 A JP 20680083A JP S6097922 A JPS6097922 A JP S6097922A
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JP
Japan
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reaction
toluene
methanol
side chain
styrene
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JP58206800A
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English (en)
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Naohiro Nojiri
野尻 直弘
Tomoatsu Iwakura
岩倉 具敦
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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、トルエンの側鎖アルキル化によるスチレン及
び/又はエチルベンゼンの製造方法に関するものである
。更に詳しくは、トルエンの側鎖アルキル基をメタノー
ル、ホルムアルデヒド、メチラール等のアルキル化剤の
存在下、気相で接触的にアルキル化し、スチレン及び/
又はエチルベンゼンを製造する方法に関するものである
本発明の方法によれば、スチレン及び/又はエチルベン
ゼンを収率よくかつ高空時収量で得ることができる。
従来スチレン(SMと略記することがある)を得る方法
としては、ベンゼンをエチレンにより塩化アルミニウム
等の酸触媒存在下でアルキル化しまずエチルベンゼン(
EBと略記することがある)を合成し、この後エチルベ
ンゼンを鉄系の触媒を用いて脱水素しスチレンを製造す
る方法が知られている。この方法は、酸触媒による製造
装置の腐食、及びアルキル化と脱水素の二工程を必要と
する煩雑さ等工業的には種々の問題を含んでいる。
さらに近年石油価格の上昇に伴ない、ベンゼン、エチレ
ン等石油に依存する原料以外の原料からスチレン等の石
油化学誘導品を得る事が強く望まれている。
メタノールによるトルエンの側鎖アルキル化を利用した
エチルベンゼン、スチレンの製造法は、ベンゼンを出発
原料とする方法に比較して、安価なトルエン及び天然ガ
ス石炭等の石油以外の資源より容易に得られるメタノー
ルを原料とする製造法であり、装置腐食等の不利益を解
消する事ができ、かつ一工程でスチレンを合成すること
を可能にする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−ラム、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。
生成物中のスチレン比率を向上させる方法に関しては、
やはり常圧における反応であるがゼオライトをセシウム
、カリウムあるいはルビジウムで交換した後に、マグネ
シウム、カルシウム、アルミニウム等の2価又は3価の
ホウ酸塩あるいはリン酸塩又はベリリウム化合物を添加
した触媒を用いる事により、生成物中のスチレン比率を
増大させる方法が提案されている(特開昭57−681
44及び同57−81419各号公報参照)。
これらの方法では、生成物中のスチレン比率が高く、選
択的にスチレンを合成する事に関してはある程度の成功
を収めているが、液空間速度(LH8V)が低い為、生
成スチレンの空時収量(STY)が著しく低く、工業的
には必ずしも有利な方法とは言えない。
そこで本発明者らは、空時収量(STY)を工業的に十
分な値まで増加させる為液空間速度(LH8V)を増加
させて反ろを実施したのが比較例−1である。比較例性
1の結果によると、工業的に十分な空時収量を得る事が
できるが、SM/EBモル比はかなり小さな値となって
おり、より高い液空間速度(LH8V)で反応を行なっ
た場合には、SM/EBモル比は増加するが、選択率の
低下を招いてしまい必ずしも良い結果とはならない。
通常、空時収量(STY)を上げるには、加圧下で反応
を行なうとか、より温度を高めて高い空間速度で反応す
るなどの方法がとられる。温度を変えないで空間速度を
増加させ空時収量(STY)を増加させようとすると、
収率が減少してしまい好ましくない。ところが、当該反
応の場合、反応温度を上昇させる事により収率を高めよ
うとすると、メタノールの分解反応が促進され、スチレ
ンへの選択率が低下してしまい結局収率の向上を達成す
る事は出来ない。 ′ 発明の要旨 本発明者らは、上記反応につき種々検討した結果、意外
にも減圧下において反応させることによ 5− り上記先行技術の問題点が解決される事を見い出し本発
明を完成した。
即ち、本発明は、トルエンを気相中アルキル化剤の存在
下接触的に側鎖アルキル化してスチレン及び又はエチル
ベンゼンを製造する方法において、側鎖アルキル化を反
応圧力が絶対圧で0.01〜0.8気圧及び液空間速度
が2〜10〜−触媒一時間で行うことを特徴とするトル
エンの側鎖アルキル化によるスチレン及び/又はエチル
ベンゼンの製造方法を提供するものである。
本発明の効果 本発明の方法は、常圧下で反応を行なう先行技術に比較
して以下に示す三つの大きな特長を有している。
■スチレン及び/又はエチルベンゼンを高収率で得る事
ができる。
■スチレン及び/又はエチルベンゼンを高空時収量(S
TY)で得る事ができる。
■生成物中のSM/EBモル比を増加させる事ができる
 6− これらの特長について更に詳しく説明すると、まず第一
の事項については、減圧下で反応を行なわせると、常圧
で反応を行なう場合に比較して数%〜数10%の収率の
増加を達成することが出来る。
次に第二の特徴については、高空間速度(SV)で原料
を供給した場合、常圧では空間速度の増加と共に著しい
収率の低下が起ってしまう。これに対して減圧下の場合
、かなり高い空間速度で反応を行なっても収率の低下は
全く起らず、高空時収量(STY)で生成物を得る事が
出来る。
第三の特徴については、トルエンのメタノールによる側
鎖アルキル化反応は、主にスチレンが生成した後に水素
による水添反応が起りエチルベンゼンが生成する逐次型
反応のある事が種々の文献例えば、J、 Catal、
、i(,2B4(1980)又はJ、Catat、 、
26、a o a’(1972)などに記載されている
。本発明者らの研究によってもこの事を裏付けるデータ
が得られている。従って高空間速度(SV)で反応を行
なえば生成物中のSM/EBモル比をある程度任意に増
加する事が出来るものと予想される。ところが先にも述
べた様に常圧下において、高空間速度(SV)で反応を
行なった場合、生成物中のスチレン比率を増加させる事
は出来ても、著しい収率の低下を伴い良い結果とはなら
ない。一方減圧下で側鎖アルキル化反応を行なった場合
には、高い空間速度(SV)で原料を供給しても収率の
低下はほとんどないので、高収率の状態で空間速度を増
加させる事により、生成物中のS M/E Bモル比を
増加させる事が出来るのである。
3舅ヱリ見1酎彼盟 (側鎖アルキル化反応) 本発明の方法は、反応圧力が絶対圧0.01〜0.8気
圧、好ましくは0.1〜0.8気圧で行うものであるが
、この減圧を得る方法としては、現行のエチルベンゼン
脱水素の際の減圧法をそのまま用いる事が出来る。更に
、原料の分圧を所定圧に調整する為に窒素、水素、ヘリ
ウム、メタン、二酸化炭素等の希釈ガスが使用できる。
この場合、原料のアルキル化剤例えばメタノール1モル
に対し0〜200モル、好ましくは0〜50モルの範囲
テ希釈ガスが用いられる。
上記反応圧力の減圧度は高い方が反応そのものとしては
好ましいが、高い減圧を作るために動力費が高くなり実
際的な面で制約がある。
反応温度は、350〜550℃の範囲内であることが好
ましく、更に好ましくは380〜500℃の範囲内であ
る。
更に好ましくは2〜8 IIl/ll −cat−Hr
の範囲である。
原料の一つであるアルキル化剤としては、メタノール、
ホルムアルデヒド及びメチラール等の一種以上が用いら
れるが、これらの中でもメタノールが特に好ましく用い
られるが、この場合原料であるメタノール/トルエン上
モル比テ1/2〜’/20が好ましく、更に好ましくは
1/3〜1/10 の範囲である。
9一 本発明の方法において反応器は、通常の充填床流通型反
応器やラジアルフロー型反応器を用いる事が出来る。
(触媒) 本発明の方法に用いられる触媒は、アルカリ金属酸化物
を添加した活性炭、アルカリ金属酸化物とホウ酸セシウ
ムを添加した活性炭又はマグネシア等のトルエンのメタ
ノールによる側鎖アルキル化反応に活性な金属酸化物触
媒等があるが特に好ましくは、ナトリウムイオンがリチ
ウム、カリウム及びセシウムの群から選んだ少なくとも
一種以上のカチオンにより一部もしくは全部が交換され
ているSi/Atのモル比が約0.8〜4のフォージャ
サイト型ゼオライト及びこれにホウ酸又はリン酸あるい
はこれらの酸のナトリウム、カリウム、セシウム、マン
ガン、マグネシウム、亜鉛及びカルシウムの塩の少なく
とも一種が添加されている触媒が用いられる。
実験例 次に実施例、比較例を挙げて本発明を更に詳細10− に説明するが、以下の例中で用いる用語を下記の通シ定
義する。
空時収1(Kp’Kr ca t−FIr)=単位触媒
量、単位時間当りに生(STY) 成した(EB+SM
)重量液空間速度(Hr ’)一単位触媒体積、単位時
間当りの常温で(LT(SV) の液原料(トルエン士
メタノール)の供給体積空間速度(It−”)=単位触
媒体積、単位時間当シの0℃、l気(SV) 圧換算で
のガス(トルエン+メタノール+希釈剤)供給体積 実施例1 水酸化セシウム759を水に溶解してioo。
1とした水酸化セシウム水溶液3001に、NaX型ゼ
オライト(ユニオン・カーバイド社製、商品名r Li
nde−8K 20 J ) 20 fを加え、100
℃で攪拌、還流しながら約3時間イオン交換を行なった
。この後上澄み液を除去し、上記と同様にして調製した
新しい水酸化セシウム水溶液300−を加え、上記方法
と同様に約3時間イオン交換を行なった。次に再度上澄
み液を上記と同じ濃度の新しい水酸化セシウム溶液40
0+/と交換し、上記方法と同様に約16時間イオン交
換を行なった。
この様にしてイオン交換したX型ゼオライトは、Cs交
換率が約60%であった。このCs X型ゼオライトを
ioo℃で24時間、空気中で乾燥した。次に上記の方
法で調製したC8Xmゼオライト10?にホウ酸マンガ
ン0.79を加え約2時間らいかいしてホウ酸マンガン
添加CsX型ゼオライト触媒を調製した。
この触媒22を石英製反応管に入れ、ガス流速12/=
/Hrの窒素気流中で450℃、3時間焼成を行なった
。この様にして処理したホウ酸マンガン添加−CsX型
ゼオライト触媒を使用して反応温度410℃、反応圧力
(絶対圧、以下の例も同じ)o 、 s Ky / o
l、及び表1に示すsv及び供給原料モル比の反応条件
で評価した。反応開始後1時間から2時間までの1時間
の生成物を、ガスクロマトグラフによシ分析した結果を
表1に示す。
表1 実施例2 反応圧力を0.2 rKg/dl、SV 900 Hr
入希釈ガスを使用せずメタノール/トルエンのモル比を
115.25とした以外は実施例1と同様にホウ酸マン
ガン添加−CsX型ゼオライト触媒を使用して13− 反応を行った。反応開始後1時間から2時間までの生成
物をガスクロマトグラフで分析した結果、収率44.3
%、S M / E B −E ル比o、35.5TY
0.295 Kg /Kgcal Hrであった。
実施例3 実施例1と同様の方法でNa X型ゼオライトをC8イ
オンでイオン交換、乾燥してCsX型ゼオライトを調製
した。このCsX型ゼオライト1゜2にホウ酸セシウム
0.859を加え、約2時間らいかいホウ酸セシウム添
加CsX型ゼオライトを調製した。この触媒21を石英
反応管に入れ実施例−1と同様の焼成処理を行なって触
媒とし、そのまま反応温度410℃、反応圧力o、5K
y/dzsv6s4oHr−1、メタノール/トルエン
/窒素モル比1/6/47.5の条件で反応を行った。
反応開始後1時間から2時間までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフで分析した結果収率39.5%、SM
/EBモル比0.2、S TYo、234Kf/Kg 
−cat−Hrであった。
14− 実施例4 S V 2000 Hr”、メタノール/トルエン/窒
素のモル比を1/6/9とした以外は実施例1と同様に
実験を行った。
反応開始後1時間から2時間までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフで分析した結果収率18製、SM/E
Bモル比0.13.5TY0.107に9/ K9ca
t Hrであった。
実施例5 反応圧力を0.81’l/d、5V1643Hr−”、
原料の一つのメタノールをメチラールに変えメタノール
/トルエン/窒素のモル比を11515とした以外は実
施例1と同様に実験を行った。
反応開始後1時間から2時間までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフで分析した結果収率38.1%、SM
/EBモル比0.18.5TY0.268 Kg / 
Kp −cat−Hrであった。
実施例6 反応圧力を0.8 Kg/di、S V 2500 H
r ’、希釈ガスとして水素を用いメタノール/トルエ
ン/水素のモル比を1 / a / t aとした以外
は実施例1と同様に実験を行った 反応開始後1時間から2時間までの生成物をガスクロマ
トグラフで分析した結果、収率46.5%、SM/EB
モル比0.16.5TY0.275匂/Kg−cat−
Hrであった。
比較例1 実施例1と全く同一の方法で調製したホウ酸マンガン添
加CsX屋ゼオライトに実施例1と同様の処理を行ない
、常圧、反応温度410℃、表2に示すSv及び供給原
料モル比の条件で反応を行った。
反応開始後1時間から2時間までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフで分析した結果を表2に示す。
(以下余白) 表2 比較例2 水酸化セシウム759を水に溶解して100〇−とした
水酸化セシウム水溶液に、更にホウ酸252を溶解して
交換液を調製した。このホウ酸を溶解した水酸化セシウ
ム水溶液3001にNaX型ゼオライト(UCC製、商
品名「Linde −5K20 J)209を加え、1
00℃で攪拌、還流しながら約3時間イオン交換を行な
った。以下上記の交換液を替えて用いた以外は実施例1
と同様にイオン交換、乾燥を繰り返し行ない、ホウ酸添
加CsX型ゼオライトを調製した。この触媒を実施例1
と同様の焼成処理を行ない、反応圧力常圧、反応温度1
7− 410℃、Sv900Hr 、メタノール/トルエンの
モル比115.25の反応条件で反応を行った。
反応開始後1時間から2時間までの1時間の生成物をガ
スクロマトグラフで分析した結果、収率35o7%、S
M/EBモル比0.09.5TY0.242 Kg /
Kg−cat−Hrであった。
比較例3 実施例1と同様にして調製したCs X型ゼオライト触
媒rにホウ酸ナトリウム0.4fを加え約2時間らいか
い混合して、ホウ酸ナトリウム添加CsX 型ゼオライ
ト触媒を調製した。乙の触媒を実施例1と同一の焼成処
理を行なった後に常圧、反応温度410℃、5V900
Hr”、メタノール/トルエンモル比115.25の反
応条件で反応を行った。反応開始後1時間から2時間ま
での1時間の生成物をガスクロマトグラフで分析した結
果、収率29.5%、SM/EBモル比0.04.5T
YO,200114/Ky −cat−’Hrであった
18−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)トルエンを気相中アルキル化剤の存在下接触的に
    側鎖アルキル化してスチレン及び/又はエチルベンゼン
    を製造する方法において、側鎖アルキル化を反応圧力が
    絶対圧で0.01〜0.8気圧及び液空間速度が2〜1
    0〜−[ 触媒一時間で行うこ養を特徴とするトルエンの側鎖アル
    キル化によるスチレン及び/又はエチルベンゼンの製造
    方法。
JP58206800A 1983-11-02 1983-11-02 トルエンの側鎖アルキル化によるスチレン及び/又はエチルベンゼンの製造方法 Pending JPS6097922A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015796A (en) * 1989-12-14 1991-05-14 Shell Oil Company Methyl alkylation of toluene using basic zeolite catalysts
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JP2012500275A (ja) * 2008-08-18 2012-01-05 フイナ・テクノロジー・インコーポレーテツド トルエンおよび合成ガスからのスチレンの製法
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