KR100197923B1 - Bound pillared clay for use in the production of alkyl aromatic compounds - Google Patents

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Abstract

본 발명은 점토를 금속성 주상절리제 졸중에 분산시키고, 생성된 주상절리 점토를 분리시키고, 상기 주상절리 점토를 세척 및 건조시킨 다음, 주상절리 점토와 결합제 화합물의 반죽물을 형성시키고, 상기 반북물을 압출시킨 후, 이 압출물을 소성시킴으로써 제조한 촉매 존재하에, 올레핀, 할로겐화알킬 및 알킬 알콜로 이루어지는 군 중에서 선택된 알킬화제와 방향족 화합물을 알킬화 대역(zone)에서 알킬화 조건 하에 반응시키는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 알킬 방향족 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is to disperse the clay in the metal columnar joints, to separate the resulting columnar clay, to wash and dry the columnar clay, to form a dough of columnar joint clay and the binder compound, and to extrude the drum And an alkyl aromatic compound comprising reacting an alkylating agent and an aromatic compound selected from the group consisting of olefins, alkyl halides and alkyl alcohols under alkylation conditions in an alkylation zone in the presence of a catalyst prepared by firing the extrudate. It relates to a method for producing.

Description

알킬 방향족 화합물 제조용 결합 주상절리 점토Bonded columnar clay for the production of alkyl aromatic compounds

본 발명은 알킬 방향족 화합물 제조용 주상절리 점토에 관한 것이다.The present invention relates to columnar joint clay for the production of alkyl aromatic compounds.

알킬 방향족 화합물은 예를 들면 중합체 물질, 가소제 및 세정제 등과 같은 많은 산업 분야에서 중간체로서 사용될 수 있는 중요한 화합물을 형성한다. 종래에는, 알킬 방향족 화합물은 방향족 화합물을 산 촉매 존재하에 알킬화제로 알킬화시킴으로써 제조하였다. 이들 산 촉매의 예로서는 황산 및 불화수소한을 들 수 있는데, 이들은 의도하는 목적에 대해 상대적으로 양호한 활성을 가지기 때문이다.Alkyl aromatic compounds form important compounds that can be used as intermediates in many industries, such as, for example, polymeric materials, plasticizers and detergents. Conventionally, alkyl aromatic compounds have been prepared by alkylating an aromatic compound with an alkylating agent in the presence of an acid catalyst. Examples of these acid catalysts include sulfuric acid and hydrogen fluoride because they have relatively good activity for their intended purpose.

그러나, 이들 산 액체, 예를 들면 황산 또는 불화수소산을 사용하는데는 본래 약간의 단점이 존재한다. 종래의산은 본질적으로 부식성이 극히 강하여 위험하기 때문에 특별한 조작 및 설비가 요구된다.However, there are some inherent disadvantages in using these acid liquids, such as sulfuric acid or hydrofluoric acid. Conventional acids are inherently corrosive and dangerous and require special handling and equipment.

또한 이들 산을 사용함으로써 여기에 수본되는 환경 위험 문제들이 발생할 수 있다. 따라서, 목적하는 화합물을 생성하기 위해서는 고정상 반응기 중에서 안전하고 좀더 간단한 촉매, 바람직하기로는 고체 상태의 촉매를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.The use of these acids also raises the environmental risks presented here. Thus, it may be desirable to use safer and simpler catalysts, preferably solid catalysts, in fixed bed reactors to produce the desired compounds.

간단한 제조 공정을 사용하면 자본 투자에 있어서도 절감 효과를 얻을 수 있으며, 따라서 생산자는 값싼 제품을 제공할 수 있게 된다.Using a simple manufacturing process can save money on capital investments, so producers can offer cheaper products.

이러한 관점에서, 이제 고체 알킬화 촉매가 목적하는 알킬화를 수행하는데 사용되어 액체 산 촉매를 사용하여 얻은 생성물과 그 품질에 있어서 동등한 생성물을 제공할 수 있으며, 동시에 촉매의 활성 및 생성물의 선택성도 역시 개선시킬 수 있음을 발견하게 되었다.In this regard, solid alkylation catalysts can now be used to perform the desired alkylation to provide products equivalent in quality to those obtained using liquid acid catalysts, while at the same time improving the activity of the catalyst and the selectivity of the product as well. I found it possible.

천연 점토, 에를 들면 스멕타이트(smectites), 버미큘라이트(vermiculite) 및 벤토나이트(bentonites)는 반데르 바알스(Van der Waals) 및 정전기력에 의해 함께 결합되어 있는 반결정질 알루미노시리케이트층(엽편상 구조)으로 구성되어 있다.Natural clays such as smectites, vermiculite and bentonites are semicrystalline aluminosilicate layers (leaf-like structures) that are bound together by Van der Waals and electrostatic forces. Consists of.

규산질 층 상의 음이온 전하는 엽편상간의 공간 중에 존재하는 양이온에 의해 중화된다. 이들 양이온, 통상적으로 Na+및 Ca2+는 다량의 무기 양이온, 예를 들면 Fe3+또는 Cr3+에 의해, 또는 금속 히드록시 중합체 양이온, 예를 들면 [Al13O4(OH)24(H2O)12]7+또는 [Zr(OH)2·4H2O]4 8+으로 이온 교환될 수 있다.Anionic charges on the siliceous layer are neutralized by cations present in the interlamellar spaces. These cations, typically Na + and Ca 2+, are separated by large amounts of inorganic cations such as Fe 3+ or Cr 3+ , or metal hydroxy polymer cations such as [Al 13 O 4 (OH) 24 ( H 2 O) 12 ] 7+ or [Zr (OH) 2 .4H 2 O] 4 8+ .

상기 중합체 양이온은 점토 층을 서로 떨어져 버티게 하는 필라(pillars)로서의 역할을 한다.The polymer cations serve as pillars that hold the clay layers apart.

주상절리(柱狀節理) 점토는 많은 반응, 예를 들면 알킬화, 크래킹, 에스테르 형성, 다이머화, 올리고머화 반응 등을 촉매하는 것으로 공지되어 있다. 주상절리 점토에 의해 촉매된 반응은 제이. 엠. 아담스(J. M. Adams)의 논문[Applied Clay Science, 제2권, 제309-342페이지, 1987년]에 개괄적으로 기재되어 있다.Columnar joint clays are known to catalyze many reactions, such as alkylation, cracking, ester formation, dimerization, oligomerization reactions, and the like. The reaction catalyzed by columnar joint clay is M. Outlined by J. M. Adams, Applied Clay Science, Vol. 2, pp. 309-342, 1987.

이들 반응중에서, 알킬화 반응이 특히 관심의 대상이 되었다.Among these reactions, alkylation reactions are of particular interest.

예를 들면, 미합중국 특히 제4,499,319호에는 방향족 화합물을 알킬화시키는데 사용되는 금속 양이온, 에를 들면 크롬 및 알루미늄으로 이온 교환된 몬모릴로나이트와 같은 충상 점토가 개시되어 있다. 다른 예로서는 수소 이온 교환된 주상절리 점토를 개시하고 있는 미합중국 특허 제 4,605,806호 ; 금속 양이온 교환된 트리옥타 헤드럴 2:1 충상 - 격자 스멕타이트형(layer-lattice smectite type) 점토를 개시하고 있는 미합중국 특허 제3,965,043호 및 방향족 탄화수소의 알킬화에 유용한 금속 양이온 교환된 합성 헥토라이트형 점토를 개시하고 있는 미합중국 특허 제3,979,331호를 들 수 있다.For example, United States, in particular US Pat. No. 4,499,319, describes filling clays such as montmorillonite ion-exchanged with metal cations, for example chromium and aluminum, used to alkylate aromatic compounds. Other examples include US Pat. No. 4,605,806, which discloses hydrogen ion-exchanged columnar clay; Metal cation exchanged synthetic hectorite type clays useful for alkylation of aromatic hydrocarbons and US Pat. No. 3,965,043, which discloses metal cation exchanged triocta headal 2: 1 fill-layer-lattice smectite type clays. U.S. Patent No. 3,979,331 is disclosed.

선행 기술에 대하여, 이제 방향족 화합물의 알킬화는, 결합제 화합물과 혼합시켜 생성된 반죽물을 압출시키고, 건조시키고, 소성시킴으로써 바람직한 촉매 조성물을 형성하는 주상절리 점토를 사용함으로써 성취될 수 있음을 발견하였다.With respect to the prior art, it has now been found that alkylation of aromatic compounds can be achieved by using columnar cutting clays which are mixed with binder compounds to form the desired catalyst composition by extruding, drying and calcining the resulting dough.

생성되는 촉매는 촉매의 활성 및 알킬화 반응에 의해 얻어지는 생성물의 선택성에 있어서 뛰어난 특성을 가진다.The resulting catalyst has excellent properties in terms of activity of the catalyst and selectivity of the product obtained by the alkylation reaction.

본 발명은 알킬 방향족 화합물의 제조 장법 및 목적하는 반응을 수행하는데 사용할 수 있는 촉매에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 말하자면, 본 발명은 방향족 고리 상의 직쇄 알킬 치환체의 존재로 인하여 박테리아가 이 알킬 사슬상에 작용하게 하여 세정제를 분해시킴으로써 물 표면상에 거품 또는 비누 거품의 생성을 최소화하는 고도로 생분해 가능한 세정제를 제조하는데 사용될 수 있는 알킬 방향족 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the preparation of alkyl aromatic compounds and to catalysts that can be used to carry out the desired reactions. More specifically, the present invention provides a highly biodegradable detergent that minimizes the production of foam or soap bubbles on the water surface by causing bacteria to act on this alkyl chain and degrade the detergent due to the presence of linear alkyl substituents on the aromatic ring. It relates to a process for preparing alkyl aromatic compounds that can be used to prepare.

본 발명의 촉매를 사용함으로써 특히 목적하는 알킬 방향족 제품을 얻도록 하는 알파 올레핀에 대한 촉매의 우수한 선택 특성으로 인해 직쇄 알킬 아릴 세정제를 얻는 것이 가능하다.By using the catalyst of the present invention, it is possible to obtain straight chain alkyl aryl cleaners, in particular due to the good selectivity of the catalyst for alpha olefins to obtain the desired alkyl aromatic product.

본 발명의 촉매를 사용할 경우 촉매의 활성이 상대적으로 오랫동안 유지되며, 반응으로부터 생성물을 선택적으로 얻을 수 있는 알킬화 방법을 수행할 수 있다.When using the catalyst of the present invention, the activity of the catalyst is maintained for a relatively long time, and an alkylation method can be carried out to selectively obtain the product from the reaction.

따라서 본 발명의 목적은 방향족 화합물의 알킬화를 수행하는데 사용할 수 있는 촉매 조성물을 제공하는 것이다It is therefore an object of the present invention to provide a catalyst composition that can be used to effect alkylation of aromatic compounds.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 촉매 조성물의 제조 방법을 제공하는 것 이외에도 추가로 알킬 방향족 화합물을 생성하는 필요한 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a necessary method for producing an alkyl aromatic compound in addition to providing a method for preparing the catalyst composition as described above.

본 발명의 일면에 있어서, 본 발명의 실시 태양은 점토를 금속성 주상절리 제졸(metallic pilaring agent sol) 중에 분산시키고, 생성된 주상절리 점토를 분리시키고, 상기 주상절리 점토를 세척 및 건조시키고, 상기 주상절리 점토와 결합제 화합물의 반죽물을 형성시키고, 상기 반죽물을 압출시키고, 생성되는 압출물을 소성시킴으로써 제조한 고체 촉매 존재하에, 방향족 화합물을 알킬화 대역(zone) 에서 알킬화 조건하에, 올레핀, 할로겐화알킬 및 알킬 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택된 알킬화제와 반응시키는 것으로 이루어지는 알킬 방향족 화합물의 제조방법으로 이루어진다.In one aspect of the invention, embodiments of the invention disperse clay in metallic pilaring agent sol, isolate the resulting columnar clay, wash and dry the columnar clay, and the columnar clay and binder In the presence of a solid catalyst prepared by forming a kneading of the compound, extruding the kneading, and calcining the resulting extrudate, the aromatic compound is converted into an olefin, an alkyl halide and an alkyl alcohol under alkylation conditions in an alkylation zone. A method for producing an alkyl aromatic compound comprising reacting with an alkylating agent selected from the group consisting of.

본 발명의 특정 실시태양은 알루미늄 클로로히드롤 용액으로 이루어지는 금속성 주상절리제 졸 중에 벤토나이트로 이루어지는 점토를 분산시키고, 주상절리 점토를 분리시키고, 상기 주상절리 점토를 세척하고, 이 점토를 건조시킨 후 상기 건조된 점토와 알루미나 용액을 혼합시켜 반죽을 형성시키고, 이 반죽을 압출시키고, 상기 반죽을 건조시키고, 건조된 압출물을 소성시킴으로써 제조한 바람직한 고체 촉매의 존재하에, 80℃ 내지 450℃ 의 온도 및 1482 내지 7000 KPa(200 sowl 1000 Psig) 의 압력에서, 사슬 중에 2 내지 20, 바람직하기론는 9 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 올레핀의 혼합물로 이루어지는 알킬화제와 벤젠을 반응시키고, 상기 알킬화된 벤젠을 회수하는 것으로 이루어지는 방향족 화합물의 제조 방법이다.A particular embodiment of the invention is to disperse bentonite clay in a metallic columnar sol sol consisting of aluminum chlorohydrol solution, to separate columnar clay, to wash the columnar clay, and to dry the clay and then to dry the clay. And alumina solution are mixed to form a dough, the dough is extruded, the dough is dried, and a temperature of 80 ° C to 450 ° C and 1482 to 7000 in the presence of a preferred solid catalyst prepared by firing the dried extrudate. At a pressure of KPa (200 sowl 1000 Psig), an aromatic consisting of reacting benzene with an alkylating agent consisting of a mixture of olefins containing 2 to 20, preferably 9 to 15 carbon atoms, in the chain and recovering the alkylated benzene It is a manufacturing method of a compound.

본 발명의 복합촉매는, 결합제 화합물로 처리하여 압출시키고, 압출물을 건조 및 소성시킴으로써 목적하는 촉매를 형성하는 주상절리 점토를 포함한다.The composite catalyst of the present invention comprises columnar cutting clay which is treated with a binder compound to extrude, and the extrudate is dried and calcined to form a desired catalyst.

본 발명의 촉매의 한 성분은 점토로 이루어진다.One component of the catalyst of the invention consists of clay.

천연 및 합성 점토 모두가 사용될 수 있으며, 그 예로서는 벤토나이트, 세피올라이트(sepiolite), 라포나이트(laponite), 버미큘라이트(vermiculite), 몬모릴로나이트, 카올린, 팔리고르스카이트 (palygorskite ; attapulgus), 헥토라이트, 클로라이트, 베이델라이트(beidellite), 사포나이트 및 논트로나이트를 들 수 있지만, 이들에만 한정되는 것은 아니다.Both natural and synthetic clays can be used, examples being bentonite, sepiolite, laponite, vermiculite, montmorillonite, kaolin, palygorskite (attapulgus), hectorite, claw Light, beadellite, saponite and nontronite, although not limited thereto.

상기 점토들 중에서 라포나이트(laponiteTM)는 합성점토(LaPorte Co. 사 제품) 이며, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 베이델라이트 및 사포나이트는 합성 유사체를 가진다.Among the clays, laponite is synthetic clay (manufactured by LaPorte Co.), and montmorillonite, hectorite, baydelite and saponite have synthetic analogues.

이들 점토(천연 및 합성 유사체 모두)는 그대로(또는 합성된 것으로) 사용될 수 있거나, 또는 이들 점토는 금속으로 이온 교환시키거나 또는 층 사이에 필라(pillars)를 도입시켜 변형시킴으로써 주상절리 점토를 제조할 수 있다.These clays (both natural and synthetic analogues) can be used as such (or synthesized), or these clays can be prepared by columnar clays by ion exchange with metals or by introducing pillars between layers to modify them. have.

상기 열거한 모든 점토들을 포함한 점토들은 Fe3+, Cr3+, Al3+, Ti4+및 Zr4+로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속으로 이온교환될 수 있다.Clays including all of the clays listed above may be ion exchanged with one or more metals selected from the group consisting of Fe 3+ , Cr 3+ , Al 3+ , Ti 4+ and Zr 4+ .

필라가 도입되는 점토는 헥토라이트, 베이델라이트, 라포나이트(laponiteTM), 논트로나이트, 사포나이트 및 몬모릴로 나이트인 스멕타이트 점토(천연 및 합성)이다.The clays into which the pillars are introduced are smectite clays (natural and synthetic) which are hectorite, baydelite, laponite , nontronite, saponite and montmorillonite.

상기 점토들은 임의의 공지된 방법에 의해 금속성 주상 젤리제로서 특히 알루미늄, 지르코늄, 란탄, 세륨 및 티탄의 옥시클로라이드를 사용하여 주상절리화할 수 있다. 천연 및 합성 모두를 포함한 상기 열거한 점토 및 금속성 주상젤리제들은 단지 본 발명에 사용될 수 있는 점토 및 주상절리제들의 대표적인 형태일 뿐이며, 본 발명은 상기 점토와 주상절리제들에만 한정되는 것이 아님을 알아야 한다.The clays can be columnarized by any known method using metallic columnar jellys, in particular oxychlorides of aluminum, zirconium, lanthanum, cerium and titanium. It should be noted that the clay and metallic columnar jellys listed above, including both natural and synthetic, are merely representative forms of clay and columnar joints that may be used in the present invention, and the present invention is not limited to the clay and columnar joints. .

점토를 주상절리제 용액 중에서 분산시킴으로써 상기 점토를 주상절리화시킨 후, 생성되는 주상절리 점토는 모액으로부터 분리시키고, 수세하여 과량의 금속염을 제거한 후 건조시킨다.After the clay is columnarized by dispersing the clay in a columnar solution, the resulting columnar clay is separated from the mother liquor, washed with water to remove excess metal salts, and dried.

이어서, 건조된 주상절리 점토는 본 발명의 바람직한 실시태양에서는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 인산 알루미늄 등으로 이루어지는 결합제와 혼합한다.The dried columnar clay is then mixed with a binder consisting of silica, alumina, titania, zirconia, aluminum phosphate and the like in a preferred embodiment of the present invention.

다시 말해서, 이들 화합물들은 단지 본 발명에 사용될 수 있는 대표적인 결합제 화합물 형태들이며, 본 발명은 이들 화합물에만 한정되는 것이 아님을 알아야 한다.In other words, it is to be understood that these compounds are merely exemplary binder compound forms that may be used in the present invention, and the present invention is not limited to these compounds.

주상절리 점토와 결합제 화합물의 혼합은 주상절리 점토를 결합제 화합물의 페이스트에 첨가하여 반죽을 형성함으로써 성취된다. 이어서, 이 반죽물은 다이(die)를 통해 압출시켜 바람직한 입자 모양과 크기의 촉매를 얻고, 이어서 주변 온도(20 - 25 ℃ 내지 150 ℃)의 온도에서, 사용되는 온도에 따라 약 1시간 내지 16시간 동안 건조시킨다.Mixing of the columnar clay and the binder compound is accomplished by adding the columnar clay to a paste of the binder compound to form a dough. The dough is then extruded through a die to obtain a catalyst of the desired particle shape and size, and then at a temperature of ambient temperature (20-25 ° C. to 150 ° C.), about 1 hour to 16 hours depending on the temperature used. Dry for time.

이 압출물을 건조시킨 후, 공기 분위기 또는 약 1 내지 20%의 스팀을 함유하는 공기 분위기에서, 300 내지 800℃의 온도 범위에서 약 1 내지 20시간 동안 숙성시킨다.After the extrudate is dried, it is aged in an air atmosphere or an air atmosphere containing about 1 to 20% of steam at a temperature range of 300 to 800 ° C. for about 1 to 20 hours.

본 발명의 복합 촉매를 사용하는 방향족 화합물의 알킬화는 회분형 또는 연속형 조작을 사용하는 임의의 적합한 방법으로 수행할 수 있다. 알킬화제로 처리하는 방향족 화합물은 단일고리형 (monocyclic) 또는 다중고리형(polycyclic) 화합물일 수 있다.Alkylation of aromatic compounds using the complex catalyst of the present invention can be carried out by any suitable method using batch or continuous operation. The aromatic compound treated with the alkylating agent may be a monocyclic or polycyclic compound.

또한, 방향족 화합물으 고리상에 치환체를 함유할 수 있으며, 이들 방향족 화합물의 예로서는, 벤젠, 톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌, 에틸벤젠, 나프탈렌, 이성질성 메틸 나프탈렌, 이성질성 에틸 나프탈렌, 안트라센, 크리센, 피렌, 등을 들 수 있다.In addition, aromatic compounds may contain substituents on the ring, and examples of these aromatic compounds include benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, naphthalene, isomeric methyl naphthalene and isomeric ethyl Naphthalene, anthracene, chrysene, pyrene, and the like.

제조 방법 중에 제2의 성분으로서 사용되는 알킬화제는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 올레핀, 할로겐화알킬, 알콜 등이 있다.Alkylating agents used as the second component in the production method include olefins having 2 to 20 carbon atoms, alkyl halides, alcohols and the like.

이들 알킬화제의 일부 특정 예로서는 에틸렌, 프로필렌, 이성질성 부텐, 펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 노넨, 데센, 운데센, 도데센, 트리데센, 테트라데센, 펜타데센, 헥사데센, 헵타데센, 옥타데센, 노나데센, 에이코센, 등; 염화메틸, 염화에틸, 염화프로필, 염화부틸, 염화헥실, 염화옥틸, 염화데실, 염화도데실, 염화테트라데실, 브롬화메틸, 브롬화에틸, 브롬화프로필, 브롬화부틸, 브롬화헵틸, 브롬화노닐, 브롬화운데실 등; 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜 등을 들 수 있다.Some specific examples of these alkylating agents include ethylene, propylene, isomeric butenes, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, undecene, dodecene, tridecene, tetradecene, pentadecene, hexadecene, heptadecene, octadecene, Nonadecene, eicosene, and the like; Methyl chloride, ethyl chloride, propyl chloride, butyl chloride, hexyl chloride, octyl chloride, decyl chloride, dodecyl chloride, tetradecyl chloride, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, butyl bromide, heptyl bromide, nonyl bromide, unbrominated bromide Etc; Methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, etc. are mentioned.

또한 올레핀 혼합물 역시 알킬화제로 사용됨을 알 수 있다.It can also be seen that the olefin mixture is also used as an alkylating agent.

알킬화 반응은 방향족 화합물 및 알킬화제를 복합 촉매와 함께 회전식 또는 혼합식 오토클레이브와 같은 적합한 장치에 놓아 회분식 조작으로 행할 수 있다.The alkylation reaction can be carried out in a batch operation by placing the aromatic compound and the alkylating agent together with the complex catalyst in a suitable apparatus such as a rotary or mixed autoclave.

본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서, 알킬 방향족 화합물 양은 반응 혼합물 중 알킬화제보다 과량으로 존재하며, 바람직하게는 알킬화제 1몰당 방향족 화합물 2:1 내지 20:1 몰 범위이다.In a preferred embodiment of the invention, the alkyl aromatic compound amount is present in excess of the alkylating agent in the reaction mixture, preferably in the range of 2: 1 to 20: 1 moles of aromatic compound per mole of alkylating agent.

반응기를 밀봉하고 소정의 조작온도까지 가열한다. 이때의 조작온도는 80℃ 내지 450℃일 수 있다. 또한, 액상에서 반응을 효과적으로 행하기 위하여는 가압하여 조작 압력을 1482 내지 7000 kpa (200 내지 1000psig)로 유지시킨다.The reactor is sealed and heated to a predetermined operating temperature. At this time, the operating temperature may be 80 ℃ to 450 ℃. In addition, in order to effectively perform the reaction in the liquid phase, it is pressurized to maintain an operating pressure of 1482 to 7000 kpa (200 to 1000 psig).

사용된 조작 압력은 알킬화제가 액상인 경우 질소, 헬륨, 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 유입시켜 얻을 수 있다. 이와는 반대로, 사용된 알킬화제가 가스상인 경우에는 조작 압력의 일부는 가스상 알킬화제의 본래 압력으로 충당되고 그 나머지는 불활성 가스 존재로 인해 제공된다.The operating pressure used can be obtained by introducing an inert gas such as nitrogen, helium, argon, etc. when the alkylating agent is in liquid phase. In contrast, when the alkylating agent used is gaseous, part of the operating pressure is covered by the original pressure of the gaseous alkylating agent and the rest is provided due to the presence of an inert gas.

반응이 완료되면(약 0.5 내지 약 4시간 또는 그 이상이 소요될 수 있음) 가열을 중단하고, 반응기 및 그 내용물이 실온으로 감온된 후에 과압력을 배기시키고, 오토클레이브를 열어 그 반응 혼합물을 회수한다.When the reaction is complete (which may take from about 0.5 to about 4 hours or longer) the heating is stopped, the overpressure is evacuated after the reactor and its contents have cooled to room temperature and the autoclave is opened to recover the reaction mixture. .

이어서, 목적하는 알킬 방향족 화합물을 분별 증류법 등의 통상적인 방법을 사용하여 미반응된 출발 물질로부터 분리시켜 회수할 수 있다.The desired alkyl aromatic compound can then be separated and recovered from the unreacted starting material using conventional methods such as fractional distillation.

본 발명의 알킬화 반응을 연속적으로 행하는 경우 약간의 복합 촉매를 반응기에 첨가한다. 이때 반응기는 관형이어도 좋다. 반응기를 소정의 조작 온도까지 가열하고 목적하는 조작 압력까지 도달한 후, 방향족 화합물과 알킬화제로 이루어진 반응물을 0.25 내지 2hr-1이상의 시간당 액체 공간속도로 촉매 베드에 연속 통과시킨다.When the alkylation reaction of the present invention is carried out continuously, some complex catalyst is added to the reactor. At this time, the reactor may be tubular. After heating the reactor to the desired operating temperature and reaching the desired operating pressure, the reactants consisting of the aromatic compound and the alkylating agent are continuously passed through the catalyst bed at an hourly liquid space velocity of 0.25 to 2 hr −1 or more.

미리 정해 놓은 시간 동안 촉매 베드를 통과하고 나면, 반응기 유출물을 연속적으로 배출시켜 통상의 분리 수단으로 유입시킴으로써 목적하는 알킬 방향족 물질을 분리하고 회수하여 미반응된 출발 물질은 공급 원료의 일부를 형성하기 위해 반응기내로 재순환시킬 수 있다.After passing through the catalyst bed for a predetermined period of time, the reactor effluent is continuously discharged and introduced into conventional separation means to separate and recover the desired alkyl aromatics so that unreacted starting materials form part of the feedstock. May be recycled into the reactor.

본래 고상인 본 발명의 복합 촉매의 경우는 다양한 유형의 연속 조작법을 사용하여도 좋다. 예를 들면, 촉매를 고정 베드로서 반응기 내에 유지시키면서 방향족 화합물 및 알킬화제를 상향 유동 또는 하향 유동으로 베드를 통과시킬 수 있다.In the case of the complex catalyst of the present invention which is inherently solid, various types of continuous operation methods may be used. For example, aromatic compounds and alkylating agents can be passed through the bed in an upflow or downflow while maintaining the catalyst in the reactor as a fixed bed.

그 밖에도, 촉매 베드 및 반응물을 순방향 또는 역방향으로 반응기를 통과시키는 이 유동 베드형 조작법을 사용해도 좋다. 마찬가지로, 슬러리형 조작법은 촉매가 반응물 중 하나 또는 둘 모두가 슬러리로서 반응기로 운반되는 슬러리형 조작법을 사용할 수 있다.In addition, this fluidized bed operation may be used in which the catalyst bed and reactants are passed through the reactor in the forward or reverse direction. Likewise, the slurry type operation may use a slurry type operation in which the catalyst is carried to the reactor as one or both of the reactants as a slurry.

다음의 실시예에서 본 발명의 촉매 및 방법을 설명한다.The catalysts and methods of the present invention are described in the following examples.

[실시예 1]Example 1

주상절리제는, 50% 알루미늄 클로로히드롤 용액을 충분량의 물로 희석하여 0.484몰 용액을 얻고, 이어서, 용액을 95℃ 에서 3시간 동안 소화시킴으로써 얻었다.Columnar joints were obtained by diluting a 50% aluminum chlorohydrol solution with a sufficient amount of water to obtain a 0.484 molar solution, followed by digesting the solution at 95 ° C. for 3 hours.

이어서 벤토나이트 점토를 약 65℃ 에서 2시간 동안 주상절리제 중에 분산시켰다. 사용된 벤토나이트 점토의 양은 알루미늄/점토의 비가 무수 점토 1g당 알루미늄 7.0 밀리몰을 충족시키기 충분하도록 사용하였다.Bentonite clay was then dispersed in columnar joints at about 65 ° C. for 2 hours. The amount of bentonite clay used was used such that the ratio of aluminum / clay was sufficient to meet 7.0 millimoles of aluminum per gram of dry clay.

점토를 알루미늄 화합물로 주상절리되도록 한 후에 모액으로부터 분리시킨 후, 물로 충분히 세척하여 과량의 알루미늄 졸을 제거하고, 주상절리 점토 중의 염소 농도를 감소시켰다.The clay was allowed to columnar with the aluminum compound and then separated from the mother liquor, then washed thoroughly with water to remove excess aluminum sol and reducing the chlorine concentration in the columnar clay.

이어서 주상절리 점토 케이크를 박판에서 약 100℃의 온도로 건조시켜 미세한 응고물이 생기는 것을 방지하였다.The columnar joint clay cake was then dried in a thin plate to a temperature of about 100 ° C. to prevent the formation of fine coagulum.

본 발명의 촉매는 알루미나 200g을 탈이온수 800g으로 습윤시켜 제조한 후, 충분히 혼합시킴으로써 제조하였다. 이어서, 질산 29.1cc를 충분히 혼합하면서 천천히 가하였다. 위와 같이 하여 제조한 주상절리 점토 800g을 화합물들을 충분히 교반하면서 알루미나 혼합물에 가하였다.The catalyst of the present invention was prepared by wetting 200 g of alumina with 800 g of deionized water and then mixing it sufficiently. Then, 29.1 cc of nitric acid was slowly added with sufficient mixing. 800 g of columnar joint clay prepared as described above was added to the alumina mixture while sufficiently stirring the compounds.

이와 같이 하여 형성된 반죽물을 다이를 통해 0.8mm (1/32인치) 직경의 압출물이 형성되도록 압출하였다. 이어서, 이 압출물을 110 내지 150℃의 온도에서 약 16시간 동안 건조시킨 후, 이를 오븐에 놓고, 온도를 2시간동안 400℃까지 가온하고, 400℃에서 2시간 동안 더 유지시켜 유동 공기 분위기하에서 소성시켰다.The dough thus formed was extruded through a die to form an extrudate of 0.8 mm (1/32 inch) diameter. The extrudate was then dried at a temperature of 110-150 ° C. for about 16 hours, then placed in an oven, warmed to 400 ° C. for 2 hours, and held at 400 ° C. for 2 hours further under a flowing air atmosphere. Fired.

이어서, 이 압출물을 회수하고, 이를 촉매 A로 명명하였다. 비교를 목적으로, 이 압출물을 세척하고 시험용으로 10-40메쉬(0.4 내지 2mm)크기로 절단하였다.This extrudate was then recovered and termed catalyst A. For comparison purposes, this extrudate was washed and cut into 10-40 mesh (0.4-2 mm) sizes for testing.

[실시예 2]Example 2

비교용의 제2촉매(본 발명의 촉매가 아님)는 위에 기재된 실시예1과 유사한 방법, 즉 알루미늄 클로로히드롤 용액을 물로 희석하고, 95℃ 에서 3시간 동안 소화시켜 주상절리제를 제조하였다.A comparative second catalyst (not the catalyst of the invention) was prepared in a similar manner to Example 1 as described above, i.e., by diluting the aluminum chlorohydrol solution with water and digesting at 95 ° C for 3 hours.

이어서 벤토나이트 점토를 주상절리제에 분산시키고, 그 분산물을 약 65℃에서 2시간 동안 유지시켰다. 점토를 알루미늄 용액으로 주상절리한 후 모액으로부터 분리하고 건조시켜 필터 케익으로 제조하고, 400℃에서 2시간 동안 소성시켰다. 이어서, 시험용으로주상절리 점토를 0.4 내지 2mm 메쉬 크기로 절단하였다. 이 촉매를 촉매 B로 명명하였다.Bentonite clay was then dispersed in columnar paste and the dispersion was held at about 65 ° C. for 2 hours. The clay was columnar jointed with an aluminum solution, separated from the mother liquor and dried to prepare a filter cake and calcined at 400 ° C. for 2 hours. Columnar joint clay was then cut into 0.4-2 mm mesh sizes for testing. This catalyst was named Catalyst B.

[실시예 3]Example 3

비교를 목적으로, 몬모릴로나이트형 점토인 상품명 필트롤(Filtrol) 24 점토로 이루어진 제3촉매(본 발명의 촉매가 아님)를 제조하였다. 이 촉매를 촉매 C로 명명하였다.For the purpose of comparison, a third catalyst (not the catalyst of the invention) consisting of montmorillonite clay trade name Filtrol 24 clay was prepared. This catalyst was named Catalyst C.

[실시예 4]Example 4

실시예1 내지 3의 세 촉매 각각 25cc씩을 내경 12.7mm(1/2인치)인 관형 스테인레스강 반응기에 넣어 알킬화 반응에 사용하였다. 벤젠 및 탄소 원자수 10 내지 14개를 함유하는 올레핀의 혼합물로 이루어지는 알킬화제가 8:1의 벤젠/올레핀 공급 몰비로 혼합된 공급 원료 혼합물을 시간 당 액체 공간속도 2hr-1으로 반응기내로 유입시켰다.25 cc of each of the three catalysts of Examples 1 to 3 were placed in a tubular stainless steel reactor having an internal diameter of 12.7 mm (1/2 inch) and used for the alkylation reaction. An alkylating agent, consisting of a mixture of benzene and olefins containing 10 to 14 carbon atoms, was introduced into the reactor at a liquid space velocity of 2 hr −1 per hour mixed with a benzene / olefin feed molar ratio of 8: 1.

이 반응기는 150℃, 3550 kPa (500 psig) 압력하에 유지시켰다. 반응기로부터 회수한 산물을 분석하여 올레핀 전환율(%), 세정제 알킬레이트 선택율(%) 및 선형도(linearity) 백분률(%)를 측정하였다.The reactor was maintained at 150 ° C. and 3550 kPa (500 psig) pressure. The product recovered from the reactor was analyzed to determine olefin conversion (%), detergent alkylate selectivity (%) and linearity percentage (%).

이러한 분석결과를 다음 표에 기재한다.The results of these analyzes are shown in the following table.

위 표로부터 모노알킬 벤젠의 총 중량을 디알킬 벤젠, 올레핀계 올리고머 및 모노알킬 벤젠을 포함한 모든 산물의 총 중량으로 나눈 값으로 정의될 수 있는 세정제 알킬레이트 선택율(%)은, 본 발명의 촉매가 결합제와 혼합된 주상절리 점토로 이루어진 모든 경우에 있어서 결합제가 함유되지 않은 촉매에 비해 항상 더 크다는 것을 알 수 있다.From the table above, the detergent alkylate selectivity (%), which can be defined as the total weight of monoalkyl benzene divided by the total weight of all products including dialkyl benzene, olefinic oligomer and monoalkyl benzene, is determined by the catalyst of the present invention. It can be seen that in all cases consisting of columnar clay mixed with a binder it is always larger than the catalyst without the binder.

그러므로, 이러한 점은 결합제가 주상절리 점토와 혼합되어 존재함으로써 생분해성 세정제의제조에서 중간체로 사용할 수 있는 모노알킬 벤젠을 포함하는 목적 산물을 보다 다량으로 얻을 수 있음을 분명히 하고 있다.Therefore, this makes it clear that the binder is present in admixture with columnar clay to obtain a larger amount of the desired product comprising monoalkyl benzene which can be used as an intermediate in the preparation of biodegradable detergents.

Claims (8)

점토를 금속성 주상절리제(pillaring agent) 졸중에 분산시키고, 생성된 주상절리 점토를 분리시키고, 상기 주상절리 점토를 세척 및 건조시키고, 상기 주상절리 점토와 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 인산 알루미늄으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 결합제 화합물의 반족물을 형성시키고, 상기 반죽물을 압출시킨 후, 이 압출물을 소성시킴으로써 제조한, 주상절리 점토와 결합제 화합물로 이루어진 고체 촉매 존재하에, 방향족 화합물을 알킬화 대역(zone)에서 알킬화 조건하에 올레핀, 할로겐화알킬 및 알킬 알콜로 이루어지는 군 중에서 선택된 알킬화제와 반응시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알킬 방향족 화합물의 제조 방법.Dispersing clay in a metal pillaring agent stroke, separating the resultant columnar clay, washing and drying the columnar clay, and selecting from the group consisting of the columnar clay and alumina, silica, titania, zirconia and aluminum phosphate Alkylation conditions in the alkylation zone in the presence of a solid catalyst consisting of columnar cutting clay and a binder compound, which are formed by forming a semi-anhydride of the resulting binder compound, extruding the dough and then firing the extrudate. And reacting with an alkylating agent selected from the group consisting of olefins, alkyl halides and alkyl alcohols. 제1항에 있어서, 상기 알킬화 조건이 80℃ 내지 450℃의 온도 및 1482 내지 7000kPa의 압력을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein said alkylation conditions comprise a temperature of 80 ° C. to 450 ° C. and a pressure of 1482 to 7000 kPa. 제1항에 있어서, 상기 알킬화제가 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the alkylating agent contains 1 to 20 carbon atoms. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬화제가 9 내지 15개의 탄소 원자를 함유함을 특징으로 하는 방법.4. A process according to any one of claims 1 to 3, wherein said alkylating agent contains 9 to 15 carbon atoms. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방향족 화합물이 벤젠 또는 톨루엔 또는 나프탈렌임을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein the aromatic compound is benzene or toluene or naphthalene. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점토가 번토나이트, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 카올린, 세피올라이트, 폴리고르스카이트, 헥토라이트, 클로라이트, 베이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군 중에서 선택되고, 상기 금속성 주상젤리제가 알루미늄, 지르코늄, 란탄, 세륨 및 티탄의 옥시클로라이드로 이루어지는 군 중에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.The clay according to any one of claims 1 to 3, wherein the clay is burnonite, vermiculite, montmorillonite, kaolin, sepiolite, polygorskite, hectorite, chlorite, baydelite, saponite, nontronite and Wherein the metallic columnar jelly is selected from the group consisting of oxychlorides of aluminum, zirconium, lanthanum, cerium and titanium. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제 화합물의 양이 상기 주상절리 점토의 5 내지 50중량%임을 특징으로 하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the binder compound is 5 to 50% by weight of the columnar clay. 점토를 금속성 주상절리제 졸중에 분산시키고, 생성된 주상절리 점토를 분리시키고, 상기 주상절리 점토를 세척 및 건조시킨 다음, 상기 주상절리 점토와 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 및 인산 알루미늄으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 결합제 화합물의 반족물을 형성시키고, 상기 반죽물을 압출시킨 후, 이 압출물을 소성시킴으로써 제조한, 주상절리 점토와 결합제 로 이루어진 알킬화 촉매.A binder compound selected from the group consisting of clay and alumina, silica, titania, zirconia and aluminum phosphate, the clay being dispersed in a metal columnar sol, the resulting columnar clay being separated, the columnar joint clay washed and dried An alkylation catalyst consisting of columnar joint clay and a binder prepared by forming a semi-anhydride of the product, extruding the dough, and calcining the extrudate.
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