JPS6319487B2 - - Google Patents

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JPS6319487B2
JPS6319487B2 JP54041519A JP4151979A JPS6319487B2 JP S6319487 B2 JPS6319487 B2 JP S6319487B2 JP 54041519 A JP54041519 A JP 54041519A JP 4151979 A JP4151979 A JP 4151979A JP S6319487 B2 JPS6319487 B2 JP S6319487B2
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zeolite
toluene
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molar ratio
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Jooji Paakaa Deebitsudo
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、芳香族炭化水素のアルキル化による
アルキル芳香族炭化水素の製造方法、より詳しく
は、トルエンのメチル化によるキシレンの製造方
法に関するものである。 本発明のトルエンのメチル化法は、トルエン又
はトルエンを含む混合物とメチル化剤とを、トル
エンのメチル化剤のモル比が0.1:1ないし10:
1の範囲にあるような割合で、ZSM−5型のア
ルミノケイ酸塩ゼオライトからなる触媒であつて
該ゼオライトのプロトンの一部又は全部がナトリ
ウムイオンによつて置換されており、ゼオライト
中の該ナトリウムイオンの量が少くとも1.5重量
%である触媒の存在下において、300〜800℃の反
応温度、1〜100バールの反応圧力、0.05〜40の
重量毎時空間速度の条件下で、触媒させることを
特徴とする。 ZSM−5型のゼオライトとしてはZSM−5、
ZSM−8、ZSM−11およびZSM−12などが知ら
れている。この型のゼオライトについては、米国
特許第3775570号明細書に一般的な説明がなされ
ている外、前記のゼオライトの各々について下記
の特許文献にさらに詳しく説明されている。 ZSM−5:米国特許第3702886号および英国特
許第1161974号、 ZSM−8:英国特許第1334243号、 ZSM−11:米国特許第3709979号、 ZSM−12:英国特許第1365317号。 ZSM−5型のゼオライトは典型的には下記の
性質によつて特定される。 SiO2/Al2O3モル比 5〜100 細孔サイズ 6〜6.5オングストローム (10個のSiO4およびA104四面体の環に対応す
る)。 この外、個々のゼオライトについての特性X線
回折パターンが前掲特許文献に記載されている。 ZSM−5型のゼオライトの製造方法は前掲な
らびにその他の特許文献に記載されている。これ
までZSM−5型のゼオライトについては、アル
カリ金属含量をできるだけ低水準に、すなわち、
確実に2重量%以下に維持することが通常に行わ
れてきた。この理由はアルカリ金属カチオンの存
在によつてゼオライトの触媒としての性質が抑制
ないしは制限されると信じられていたからであ
る。しかしながら、本発明者は、意外にもZSM
−5型に属するゼオライトよりなる触媒であつて
そのゼオライトのプロトンの一部又は全部を一価
カチオンで交換された触媒を使用することによ
り、芳香族炭化水素のアルキル化反応が顕著に改
善されることを見出した。一価カチオンはアルカ
リ金属カチオンであるのが好ましく、とくにナト
リウムカチオンが一層好ましい。ゼオライト中の
一価カチオン、例えばナトリウムの量は少なくと
も1.5重量%とし、2重量%以上、例えば2重量
%以上3重量%までの範囲が一層好ましい。 本発明方法で使用するためには、ZSM−5型
のゼオライトを、それが普通生成される形態、す
なわち通常は水素の形態から変える。すなわち、
普通生成された形態のゼオライトを、例えばアル
カリ金属化合物との溶液繰り返えし接触させ、次
いで濾過、洗浄、乾燥および〓焼することによ
り、その一価カチオン含量を増加させるように処
理する。例えばZSM−5型ゼオライトを50℃に
おいて5%塩化ナトリウム溶液と繰り返えし接触
させ、次いで濾過し、完全に水洗し、次いで120
℃で乾燥することによりそのナトリウム含量を増
加することができる。このように処理したゼオラ
イトを最後に必要に応じて16時間程度にわたつて
空気中で450℃において〓焼する。 使用後は、触媒を空気中で、好ましくは400〜
500℃例えば450℃付近の温度で加熱することによ
り再生するのが好ましい。 本発明の方法によりアルキル化する炭化水素と
しては、例えばトルエンがある。 本発明方法で使用するのに好ましいアルキル化
剤はアルコール類例えばメタノール、アルキルエ
ステル類例えばメチルエステル類、アルキルエー
テル類例えばジメチルエーテルおよびハロゲン化
アルキル類のいずれか一種またはそれ以上であ
る。 芳香族炭化水素:アルキル化剤のモル比は
0.1:1ないし10:1の範囲が好適であり、さら
に好ましくは0.2:1ないし5:1の範囲である。 本発明の方法は、好ましくは、300〜800℃、さ
らに好ましくは400〜600℃の範囲の温度、1〜
100バール、さらに好ましくは1〜60バ−ルの範
囲の反応圧力、および0.05〜40さらに好ましくは
0.1〜30の範囲の重量毎時空間速度(原料重量/
触媒単位重量/時)で行う。一般により高い反応
温度においてはより高い空間速度を使用する。 本発明方法は、必要に応じて水素の存在下で実
施することができる。この場合、水素:芳香族炭
化水素のモル比は0.1:1ないし20:1が適当で
あり、さらに好ましくは1:1ないし10:1とす
る。 本発明方法はトルエンをメチル化してキシレン
類とするのに特に適当である。この場合の適当な
メチル化剤としては例えばメタノールおよびジメ
チルエーテルがある。 本発明を以下実施例によりさらに説明する。 ナトリウム型のゼオライトZSM−5の調製 水酸化テトラプロピルアンモニウムの20%水溶
液1250mlの中に、106gのシリカ(Syloid−266)
を、還流下で2時間100℃で沸騰させることによ
り溶解した。次いで12gのアルミン酸ナトリウム
を252mlの水に溶解したものを、撹拌しつつ添加
した。得られた混合物をオートクレープに装入
し、144時間にわたつて150℃において150rpmで
撹拌した。その後、オートクレープの内容物を取
り出し、固形分を濾過により回収した。その生成
物(固形分)を2の熱水で2度洗浄し、次いで
乾燥してZSM−5ゼオライト粉末を得た。この
生成物を、5%塩化アンモニウム水溶液で3度イ
オン交換した。このイオン交換生成物を以下
「MS1」と称する。MS1は、ナトリウム含量が
0.053重量%、アルミニウム含量が4.2重量%そし
てケイ素含量が36.9重量%であつた。 粉末ゼオライト5gを5%塩化ナトリウム水溶
液100mlと50℃で1時間接触させた。固体を濾過
により回収し、上記操作を二度繰返えした。最終
濾過後、ゼオライトを水で完全に洗浄し、次いで
120℃で1時間乾燥した。この生成物を「MS2」
と称する。MS2はナトリウム含量が2.1重量%、
アルミニウム含量が4.1重量%そしてケイ素含量
が33.5重量%であつた。 生成物を1〜2.5mmの直径のチツプスにコンパ
クト(密実)化し、その2gを反応器中に入れ、
450℃で16時間空気中で加熱した。 実施例 トルエンのメチル化 上記の二つのゼオライト生成物(すなわち
MS1およびMS2)を用いて一連の実験を実施し
た。トルエンおよびメタノールを(トルエン:メ
タノールのモル比=2:1)含む混合物を、ガラ
ス製管状反応器中の被試験触媒(2g)上に通し
た。反応条件と触媒MS1(このものは、0.053%の
ナトリウムを含むZSM−5)を用いて得られた
結果とを表1に示す。この触媒は各実験の間に
450℃において空気中で再生した。 触媒MS2(2.1%のナトリウムを含むZSM−5)
を用いた結果を表2に示す。この触媒は各実験の
間に450℃において空気中で再生した。 表1を参照するときに、低い重量毎時空間速度
(WHSV)を用いる場合には、該当使用温度にお
いて期待される23〜23.5%のp−キシレン平衡濃
度よりもわずかにp−キシレン選択率が高いだけ
であることが判る。高い重量毎時空間速度を用い
る場合にはp−キシレン選択率が高くなるが、時
間と共に降下してしまう。キシレン類への選択率
(モル基準)はほぼ65〜75%の範囲にある。 表2を参照するときに、低いWHSVであつて
も、良好なp−キシレン選択率が達成されること
が判る。WHSVが高くなるにつれてその選択率
はさらに良くなり、そして前記触媒MS1で観察
された時間と共に選択率が降下することは、触媒
MS2では明らかではない。従つて、前記のよう
なナトリウム含量を多くしたZSM−5型の触媒
は、例えば水素型のZSM−5よりも、芳香族炭
化水素の接触アルキル化において一層長い有効寿
命を有するものであるといえる。
【表】
【表】
【表】
【表】 従つて、トルエンのメチル化については、先行
技術が示していたところとは反対に、高ナトリウ
ム含量のZSM−5型ゼオライトを使用するのが
有利であることが見出された。すなわち、従来
は、ZSM−5型ゼオライトをベースにした触媒
を用いる反応においてナトリウムの存在は不利で
あると思われていたので、ZSM−5型ゼオライ
トのナトリウム含量を極めて低水準にまで減少さ
せるのが一般的であつた。本発明方法は、ナトリ
ウムの存在が逆に有利であることを示すものであ
る。ナトリウム型ZSM−5型を触媒として用い
るときにキシレン類(特にp−キシレン)選択率
が向上する理由は充分に解明されていないが、そ
の一つの説明としては、前述のようにしてゼオラ
イトを製造すると、ゼオライトの内部構造中に存
在するテトラアンモニウムカチオンが分解される
けれども外部ナトリウムカチオンを不変化のまま
残すことが挙げられよう。このため、活性のかな
り酸性のサイトが内部に形成されるが、外部サイ
トは不活性のままのこる。かかるゼオライトの細
孔サイズが内部サイトにおけるキシレン、特にp
−キシレンの選択的生成の原因となり、その後、
生成キシレンが中和された不活性な外部サイトに
よつて影響を受けないこととなるものと考えられ
る。そのような外部サイトは、通常ナトリウムカ
チオンの不存在下では活性であり、キシレン混合
物を少なくとも部分的に熱力学的平衡なキシレン
組成に転化せしめるものと考えられる。従つて本
発明方法のナトリウム含量の高いZSM−5型触
媒は水素型のZSM−5型よりも選択的である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 トルエン又はトルエンを含む混合物とメチル
    化剤とを、トルエンとメチル化剤のモル比が
    0.1:1ないし10:1の範囲にあるような割合で、
    ZSM−5型のアルミノケイ酸塩ゼオライトから
    なる触媒であつて該ゼオライトのプロトンの一部
    又は全部がナトリウムイオンによつて置換されて
    おりゼオライト中の該ナトリウムイオンの量が少
    なくとも1.5重量%である触媒の存在下において、
    300〜800℃の反応温度、1〜100バールの反応圧
    力、0.05〜40の重量毎時空間速度の条件下で接触
    させることを特徴とするトルエンのメチル化法。 2 ゼオライト中のナトリウムイオンの量が2重
    量%を超える量である特許請求の範囲第1項に記
    載の方法。 3 ゼオライト中のナトリウムイオンの量が2重
    量%を超え3重量%までの範囲である特許請求の
    範囲第1項又は第2項に記載の方法。 4 ゼオライトがZSM−5、ZSM−8、ZSM−
    11又はZSM−12である特許請求の範囲第1〜3
    項のいずれかに記載の方法。 5 メチル化剤がメチルアルコール、メチルエス
    テル、ジメチルエーテル又はハロゲン化メチルよ
    りなる特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに記
    載の方法。 6 トルエン:メチル化剤のモル比が0.2:1な
    いし5:1の範囲内にある特許請求の範囲第1〜
    5項のいずれかに記載の方法。 7 水素の存在下で行う特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。 8 水素:トルエンのモル比が0.1:1ないし
    20:1の範囲内にある特許請求の範囲第7項記載
    の方法。 9 水素:トルエンのモル比が1:1ないし10:
    1の範囲内にある特許請求の範囲第8項記載の方
    法。
JP4151979A 1978-05-08 1979-04-05 Alkylation of aromatic hydrocarbon Granted JPS54145620A (en)

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JPS54145620A JPS54145620A (en) 1979-11-14
JPS6319487B2 true JPS6319487B2 (ja) 1988-04-22

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EP (1) EP0005315B1 (ja)
JP (1) JPS54145620A (ja)
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