KR101492550B1 - 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법 - Google Patents

메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법 Download PDF

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Abstract

일 예시적인 실시양태는 공급물 중 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법일 수 있다. 이 방법은 유효량의 하나 이상의 방향족 화합물과 유효량의 하나 이상의 방향족 메틸화제를 반응시켜 메틸 대 페닐의 몰비가 공급물 보다 큰 0.1:1 이상인 생성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법{PROCESS FOR INCREASING A MOLE RATIO OF METHYL TO PHENYL}
우선권에 대한 진술
본 출원은 2010년 1월 19일에 출원된 미국출원 제12/689,560호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명의 기술분야
본 발명은 일반적으로 예를 들어, 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법에 관한 것이다.
전형적으로, 방향족 복합물(complex)은 수소처리된 나프타를 가공처리하여 다양한 생성물, 예컨대 벤젠 및 하나 이상의 크실렌을 생성할 수 있다. 그러나, 예를 들어 시장 상황에 따라, 고급 치환된 방향족 화합물의 생성이 요구될 수 있다. 또한, 자동차 연료 생성물을 제조하는 경우, 환경 규제가 점점 엄격해 짐에 따라 보다 낮은 수준의 벤젠을 요구할 수 있다. 결국, 예를 들어 가솔린으로부터, 벤젠을 제거하기 위한 대안적인 공정에 대한 필요성이 존재한다. 이에, 벤젠을 다른 고부가가치의 생성물로 전환할 수 있는 유연성을 발휘할 수 있는 시스템 및 공정이 요구될 수 있다.
그러나, 기존의 공정들은 원치않은 부산물을 분리하기 위해 추가 처리공정을 요구할 수 있는 값비싼 촉매 및/또는 반응물을 사용할 수 있다. 이에, 원치않은 생성물 및/또는 부반응을 최소화하면서 벤젠을 다른 치환된 방향족 화합물로 전환할 수 있는 시제(agent)를 제공하는 것이 유리할 것이다.
발명의 요약
일 예시적인 실시양태는 공급물 중 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법일 수 있다. 이 방법은 유효량의 하나 이상의 방향족 화합물과 유효량의 하나 이상의 방향족 메틸화제를 반응시켜 메틸 대 페닐의 몰비가 공급물보다 큰 0.1:1 이상인 생성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시양태는 공급물 중 하나 이상의 방향족 화합물들을 반응시키는 방법일 수 있다. 이 방법은 유효량의 하나 이상의 방향족 화합물을 포함하는 공급물과 유효량의 하나 이상의 방향족 메틸화제를 반응시켜 방향족 고리 회수율이 공급물에 대해 85-115 몰%이고 메틸 대 페닐의 몰비가 공급물보다 큰 0.1:1 이상인 생성물을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시양태는 공급물 중 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법일 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 방향족 메틸화제를 스트림으로부터 하나 이상의 방향족 메틸화제를 수용하기에 적합한 반응 구역(zone)으로 제공하여, 메틸 대 페닐의 몰비를 공급물보다 큰 0.1:1 이상으로 증가시켜 하나 이상의 A7+ 화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 실시양태는 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법을 제공할 수 있다. 결과적으로, 본원에 기재된 공정은 방향족 화합물을 고급 치환된(higher substituted) 화합물로 전환할 수 있다. 이러한 전환된 화합물은 시장 상황에 따라 고부가가치의 화합물, 예컨대 파라-크실렌일 수 있다. 이에, 방향족 복합물에 의해 생성된 생성물의 가치는 증가될 수 있다. 또한, 본원에 기재된 실시양태는 생성물, 예컨대 자동차 연료 생성물로부터 원치않은 양의 화합물, 예컨대 벤젠을 제거할 수 있다.
부가적으로, 사용된 방향족 알킬화제 또는 메틸화제는 나프타의 공급물에 존재할 수 있는 하나 이상의 비방향족 화합물 또는 라디칼일 수 있고 하나 이상의 분류탑으로부터 방향족 복합물 내에 제공될 수 있다. 이에, 비방향족 화합물, 예컨대 알칸 또는 시클로알칸은 하나 이상의 방향족 화합물과 쉽게 조합되어 고급 치환된 화합물을 생성할 수 있다. 또한, 전형적으로 덜 바람직한 화합물, 예컨대 큐멘(cumene), 인단(indane), 및 다른 고급 치환된 방향족 화합물이 이용될 수 있으며, 이들의 포화 라디칼은 방향족 화합물, 예컨대 벤젠을 알킬화 또는 메틸화하여 보다 바람직한 생성물, 예컨대 크실렌을 생성할 수 있다. 바람직하게는, 이 방법은 하나 이상의 방향족 화합물 상에 부가적인 치환기인 메틸 기를 만들어낸다. 이에, 본원에 기재된 실시양태는 방향족 복합물에서 벤젠을 전환시키기 위한 경제적이면서 비교적 단순한 시스템을 제공할 수 있다.
정의
본원에서 사용된 용어 "스트림", "공급물", 또는 "생성물"은 다양한 탄화수소 분자, 예컨대 직쇄형, 분지쇄형, 또는 환형 알칸, 알켄, 알카디엔, 및 알킨, 및 임의적으로 다른 물질, 예컨대 가스, 예를 들어 수소, 또는 불순물, 예컨대 중금속, 및 황 및 질소 화합물을 포함할 수 있다. 스트림은 또한 방향족 및 비방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 또한, 탄화수소 분자는 C1, C2, C3...Cn (여기서 "n"은 하나 이상의 탄화수소 분자에서 탄소 원자의 수를 나타냄)으로 약칭될 수 있거나 약어는 예를 들어 비방향족 또는 화합물에 대한 형용사로서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 방향족 화합물은 A6, A7, A8...An (여기서 "n"은 하나 이상의 방향족 분자에서 탄소 원자의 수를 나타냄)로 약칭될 수 있다. 또한, 위첨자 "+" 또는 "-"는 약칭된 하나 이상의 탄화수소 표기, 예를 들어 C3+ 또는 C3- (약칭된 하나 이상의 탄화수소 포함)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 약어 "C3+"는 3개 이상의 탄소 원자의 하나 이상의 탄화수소 분자를 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "구역(zone)"은 하나 이상의 장비 항목 및/또는 하나 이상의 하부구역을 포함하는 영역을 지칭할 수 있다. 장비 항목은 하나 이상의 반응기 또는 반응기 용기, 히터, 교환기, 파이프, 펌프, 컴프레서 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 부가적으로, 장비 항목, 예컨대 반응기, 건조기 또는 용기는 하나 이상의 구역 또는 하부구역을 추가로 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "방향족 알킬화제"는 고급 알킬 치환된 하나 이상의 방향족 화합물을 생성하는 데 사용된 비방향족 화합물 또는 라디칼을 의미한다. 하나 이상의 비방향족 화합물의 예는 알칸 또는 시클로알칸, 바람직하게는 하나 이상의 C2-C8 알칸 또는 C5+ 시클로알칸을 포함할 수 있다. 비방향족 라디칼은 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬 기, 시클로알킬을 형성하는 포화(saturated) 기, 또는 방향족 고리에 융합된 포화 기를 의미할 수 있다. 이러한 비방향족 라디칼을 가진 방향족 화합물은 큐멘, 인단, 및 테트랄린을 포함할 수 있다. 알킬화 방향족 화합물은 부가적인 치환 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 및 고급 기(higher groups)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 방향족 알킬화제는 탄소 원자 및 수소 원자를 포함하고 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소, 황, 인, 불소, 염소 및 브롬을 배제한다.
본원에서 사용된 용어 "방향족 메틸화제"는 고급 메틸 치환된 하나 이상의 방향족 화합물을 생성하는 데 사용된 비방향족 화합물 또는 라디칼을 의미한다. 하나 이상의 비방향족 화합물의 예는 알칸 또는 시클로알칸, 바람직하게는 하나 이상의 C2-C8 알칸 또는 C5+ 시클로알칸을 포함할 수 있다. 비방향족 라디칼은 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬 기, 시클로알킬을 형성하는 포화 기, 또는 방향족 고리에 융합된 포화 기를 의미할 수 있다. 이러한 비방향족 라디칼을 가진 방향족 화합물은 큐멘, 인단, 및 테트랄린을 포함할 수 있다. 메틸화 방향족 화합물은 부가적인 치환기인 메틸 기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 방향족 메틸화제는 탄소 원자 및 수소 원자를 포함하고 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소, 황, 인, 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 배제한다. 이러한 헤테로원자 화합물은 "메틸화제"로 지칭될 수 있고, 이오도메탄, 디메틸 설페이트, 디메틸 카보네이트, 및 메틸 트리플루오로술포네이트와 같은 화합물을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "라디칼"은 화합물의 일부 또는 기를 의미한다. 이에, 예시적인 라디칼은 메틸, 에틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 및 방향족 고리 또는 고리들에 융합된 고리 기를 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "풍부(rich)"는 스트림 중 일반적으로 50 몰% 이상, 바람직하게는 70 몰% 이상의 화합물 또는 화합물 군(glass)의 양을 의미할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "실질적으로"는 스트림 중 일반적으로 80 몰% 이상, 바람직하게는 90 몰% 이상, 최적으로는 99 몰% 이상의 화합물 또는 화합물 군의 양을 의미할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "금속"은 레늄, 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 아연, 우라늄, 디스프로슘(dysprosium), 탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 철, 코발트, 니켈, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 또는 이리듐을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 메틸 대 페닐 비는 하기와 같이 계산될 수 있다:
메틸:페닐 몰비 = [메틸의 총 수]/[총 방향족 고리]
여기서: 총 방향족 고리 = 모든 i (MS(i)/MW(i)*NR(i))에 대한 합
메틸의 총 수 = 모든 i (MS(i)/MW(i)*ME(i))에 대한 합
i: 화합물 종(Species)
종 i에 대한 분자량: MW(i)
종 i에 대한 방향족(페닐) 고리의 수: NR(i)
종 i의 페닐 고리 상에 부착된 메틸 기의 수: ME(i)
공급물 중, 종 i의 질량 함량: MS(i)
다양한 화합물 종에 대한 예시적인 계산은 하기에 기재되어 있다:
단일 고리 방향족: i: 톨루엔, NR(i) = 1, ME(i) = 1; i: 크실렌, NR(i) = 1, ME(i) = 2
융합 방향족 고리: i: 인단 , NR(i) = 1, ME(i) = 0; i: 테트랄린, NR(i) = 1, ME(i) = 0; i: 나프탈렌, NR(i) = 2, ME(i) = 0
포화 융합 고리 상의 치환기: i: 1-메틸-인단 및 2-메틸-인단(여기서 하나의 메틸 기가 5-탄소 고리에 부착됨), NR(i) = 1, ME(i) = 0
불포화 융합 고리 상의 치환기: i: 4-메틸-인단 및 5-메틸-인단(여기서 하나의 메틸 기가 페닐 고리에 부착됨), NR(i) = 1, ME(i) = 1; i: 디메틸 2,6-나프탈렌, NR(i) = 2, ME(i) = 2
따라서, 메틸 기는 방향족 기, 예를 들어 페닐에 부착되는 경우 카운팅되며, 방향족 및 포화 고리를 가진 융합-고리 화합물에 대해 전부 또는 부분적인, 예를 들어 융합된, 포화 고리에 부착되는 경우 카운팅되지 않는다.
본원에서 사용된, 공급물에 대해 방향족 고리 회수율 몰%는 하기와 같이 계산될 수 있다:
방향족 고리 회수율 = [생성물의 총 방향족 고리(몰)]/[공급물의 총 방향족 고리(몰)] * 100%
본원에서 사용된, 공급물로부터 C6+ 비방향족 화합물의 전환율(중량%)은 하기와 같이 계산될 수 있다:
전환율 = (((공급물 C6+ 비방향족의 총 질량) - (생성물 C6+ 비방향족의 총 질량))/(공급물 C6+ 비방향족의 총 질량)) * 100%
상세한 설명
본원에서 제공된 실시양태는 알킬, 바람직하게는 메틸 : 페닐의 몰비가 공급물보다 큰 생성물을 제공할 수 있다. 특히, 하나 이상의 C8- 탄화수소를 포함할 수 있는 공급물은 방향족 고리 상에 메틸 치환기를 증가시킬 수 있는 반응 구역에 제공될 수 있다. 일반적으로, 공급물은 하나의 공급원 또는 다수의 공급원으로부터 제공될 수 있고, 유효량의 하나 이상의 방향족 화합물 및 헤테로원자가 없는 하나 이상의 비방향족 화합물 또는 포화 기를 갖는 방향족 화합물, 즉, 하나 이상의 방향족 알킬화제 또는 메틸화제를 포함한다. 일반적으로, 공급물은 다양한 공급원, 예컨대 개질(reforming), 수소처리(hydrotreating), 촉매 또는 비촉매 분해, 예컨대 파이가스(pygas), 올리고머화, 축합, 수소가공(hydroprocessing), 코우킹, 진공 및 비진공 탄화수소 증류, 방향족 화합물 분리(추출 포함), 및 이들의 임의의 조합의 생성물에서 유래할 수 있다. 이외에, 액화 석유 가스, 분해시 얻어진 개질물(reformate), 및 방향족 추출 구역에서 나온 라피네이트 중 하나 이상이 단독으로 또는 조합되어 상술한 공급원에서 유래한 하나 이상의 공급물과 함께 사용될 수 있다. 비방향족 화합물 및 포화 기는 방향족 화합물 상의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 기의 수를 증가시키기 위한 방향족 알킬화제, 바람직하게는 방향족 메틸화제로서 작용할 수 있다. 비록 본원에서 논의된 실시양태에 의해 제공된 하나의 이점이 메틸 기의 수를 증가시키는 것이지만, 알킬 기의 수 또한 증가될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 방향족 메틸화제는 또한 방향족 알킬화제로서 작용할 수 있다.
비방향족 화합물은 독립적으로 하나 이상의 시클로알칸 및 알칸 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 공급물의 5 중량% 이상을 포함할 수 있다. 임의적으로, 하나 이상의 비방향족 화합물은 또한 하나 이상의 올레핀을 포함할 수 있다. 일반적으로, 비방향족 화합물은 2개 이상, 바람직하게는 3개, 더욱 바람직하게는 4개의 탄소 원자를 포함하고, 시클로알칸, 바람직하게는 고리 중 3개 이상, 적절하게는 5개의 탄소 원자를 가진 시클로알칸 중 하나 이상, 및 독립적으로 C2-C8 알칸을 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시양태에서, 비방향족 화합물은 하나 이상의 C6+ 비방향족 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 C6+ 비방향족 화합물은 디메틸 시클로펜탄 및 메틸 시크로펜탄 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공급물은 공급물의 중량에 대해 10 중량% 이상의 하나 이상의 시클로알칸, 또는 10 - 70 중량%의 하나 이상의 시클로알칸을 포함할 수 있다. 또한, 공급물은 공급물의 중량에 대해 50 중량% 이하의 하나 이상의 C2-C5 탄화수소를 포함할 수 있다.
전형적으로, 공급물은 또한 방향족 화합물, 예컨대 A6+를 포함할 수 있다. 방향족 화합물은 벤젠, 톨루엔, 하나 이상의 크실렌, 나프탈렌, 에틸벤젠, 및 하나 이상의 다핵(polynuclear) 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 공급물은 또한 나프탈렌 고리 또는 복수의 융합 방향족 고리, 예컨대 다핵 방향족 화합물(이하 "PNA"로 약칭될 수 있음)을 포함할 수 있다.
또한, 방향족 화합물은 포화 기를 포함할 수도 있다. 이러한 화합물은 큐멘, 인단, 및 테트랄린을 포함할 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 포화 기는 알킬화제, 바람직하게는 메틸화제로서 작용할 수 있다.
공급물의 경우, 공급물은 일반적으로 20 중량%, 바람직하게는 35 중량%의 하나 이상의 방향족 화합물을 포함한다. 또한, 공급물은 5 중량%의 벤젠을 포함할 수 있고, 나머지는 비방향족 화합물이며 톨루엔의 최대량은 5 중량%일 수 있다. 크실렌이 풍부할 수 있는 생성물을 얻기 위해, 공급물 중 바람직한 벤젠 함량은 공급물의 중량에 대해 75 중량% 미만이다. 톨루엔이 풍부한 생성물을 얻기 위해, 공급물 중 벤젠 함량은 공급물의 중량에 대해 75 중량%를 초과할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 공급물은 일반적으로 공급물의 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 톨루엔 및 5 중량% 이상의 벤젠을 포함하며, 나머지는 비방향족 화합물이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 공급물은 일반적으로 공급물의 중량을 기준으로 0.5 - 99.5 중량%의 벤젠, 0.5 - 99.5 중량%의 톨루엔, 및 0.5 - 99.5 중량%의 비방향족 화합물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급물은 공급물의 중량에 대해 20 중량% 이상의 벤젠을 포함할 수 있다.
전형적으로, 공급물은 공급물의 중량에 대해 20 - 95 중량%의 하나 이상의 방향족 화합물, 예컨대 벤젠을 포함할 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 공급물의 벤젠 함량은 공급물의 중량에 대해 15 - 25 중량%일 수 있다.
일반적으로, 공급물은 하나 이상의 헤테로원자를 함유한 메틸화제가 실질적으로 부재한다. 예를 들어, 공급물은 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.1 중량% 미만의 하나 이상의 메틸화제를 가질 수 있다. 대신에, 공급물은 공급물을 기준으로 하나 이상의 포화 화합물 또는 라디칼의 방향족 알킬화제를 5 몰% 이상의 양으로 포함할 수 있다.
반응 구역, 예컨대 알킬, 바람직하게는 메틸, 첨가 구역은 임의의 적당한 조건하에 액상 또는 가스상에서 작동할 수 있다. 특히, 반응 구역은 250 - 700℃, 바람직하게는 350 - 550℃의 온도, 100 - 21,000 kPa, 바람직하게는 1,900 - 3,500 kPa의 압력, 0.1 - 100 hr-1, 바람직하게는 2 - 10 hr-1의 중량 시간당 공간 속도(WHSV) 및 0.1:1 - 5:1, 바람직하게는 0.5:1 - 4:1의 수소:탄화수소 몰비에서 작동할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시양태에서, 온도는 460℃ 이상, 바람직하게는 510℃ 이상, 더욱 바람직하게는 560℃ 이상일 수 있고, 압력은 7,000 kPa 이하, 바람직하게는 3,500 kPa 이하일 수 있으며, 반응은 비방향족 탄화수소의 분해를 촉진하기 위해 가스상에서 일어날 수 있다. 대안으로, 온도는 460 - 550℃일 수 있다. 비록 이론에 구속되고자 하는 의도는 아니지만, 고온 및 저압 조건에서, 비방향족 탄화수소 및/또는 포화 기가 알킬 기 대신 메틸 기를 형성할 것으로 여겨진다. 그러나, 적어도 일부 알킬화는 기(group), 예컨대 에틸, 프로필, 부틸 및 고급 기가 하나 이상의 방향족 화합물에 치환되어질 수 있도록 일어날 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
임의의 적합한 촉매, 예컨대 임의의 적합한 물질, 예를 들어 알루미노-실리케이트를 포함하는 하나 이상의 분자체가 사용될 수 있다. 촉매는 유효량의 분자체를 포함할 수 있으며, 이는 10원(member) 이상의 고리 구조를 갖는 하나 이상의 공극을 가진 제올라이트일 수 있고 일차원 또는 고차원일 수 있다. 전형적으로, 제올라이트는 Si/Al2 몰비가 10:1 초과, 바람직하게는 20:1 - 60:1일 수 있다. 바람직한 분자체는 BEA, MTW, FAU (입방체형 및 육각형의 제올라이트 Y, 및 제올라이트 X 포함), MOR, LTL, ITH, ITW, MEL, FER, TON, MFS, IWW, MFI, EUO, MTT, HEU, CHA, ERI, MWW, 및 LTA를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제올라이트는 MFI 및/또는 MTW일 수 있다. 촉매에서 적합한 제올라이트 양은 1 - 99 중량%, 바람직하게는 10 - 90 중량% 범위일 수 있다. 촉매의 나머지는 내화성 바인더 또는 매트릭스로 구성될 수 있으며 이는 제조를 촉진하고 강도를 제공하며 비용을 절감하기 위해 임의적으로 사용된다. 적합한 바인더는 무기 옥시드, 예컨대 알루미나, 마그네시아, 지르코니아, 크로미아, 티타니아, 보리아, 토리아, 포스페이트, 산화아연 및 실리카 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일반적으로, 촉매는 본질적으로 하나 이상의 금속이 부재하며, 전형적으로 촉매의 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만의 총 금속을 포함한다. 또한, 촉매는 바람직하게는 촉매의 중량을 기준으로 0.01 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.001 중량% 미만, 최적으로는 0.0001 중량% 미만의 총 금속을 가진다.
반응 구역에서 생성된 생성물은 메틸 기 대 페닐 기의 몰비가 공급물 보다 큰, 0.1:1 이상, 바람직하게는 0.2:1 초과, 최적으로는 0.5:1 초과일 수 있다. 반응 구역은 방향족 고리 회수율이 공급물에 대해 일반적으로 85 몰% 이상, 바람직하게는 85 - 115 몰%, 최적으로는 99 - 101 몰%일 수 있다. 일반적으로, 하나 이상의 C6+ 비방향족 화합물의 전환율은 50 중량% 초과, 바람직하게는 70 중량% 초과, 최적으로는 90 중량% 초과일 수 있다. 이에, 벤젠 뿐만 아니라 하나 이상의 C6+ 비방향족 화합물의 반응은 생성물 중 벤젠의 양을 최소화할 수 있다. 전형적으로, 방향족 화합물은 하나 이상의 메틸 기, 및 임의적으로 다른 알킬 기, 예컨대 에틸, 프로필, 또는 고급 탄소 사슬 치환기를 수용할 수 있다.
생성물은 하나 이상의 A7+ 화합물, 예컨대 톨루엔, 하나 이상의 크실렌, 및 에틸벤젠을 포함할 수 있다. 이처럼, 생성물은 일반적으로 2 중량% 이상의 크실렌, 바람직하게는 5 중량% 이상, 최적으로는 10 중량% 이상의 하나 이상의 크실렌을 포함할 수 있다. 또한, 총 크실렌의 파라-크실렌 함량은 20% 이상, 바람직하게는 23% 이상, 최적으로는 23.8% 이상일 수 있다. 다른 바람직한 실시양태에서, 공급물은 공급물의 중량에 대해 0.5 중량% 이상의 벤젠을 포함할 수 있고, 생성물의 중량에 대해 0.5 중량% 미만의 벤젠을 갖는 생성물을 생성할 수 있다. 다른 바람직한 실시양태에서, 공급물은 공급물의 중량에 대해 0.5 중량% 초과의 벤젠을 함유할 수 있고 생성물의 중량에 대해 벤젠이 20 중량% 미만인 생성물을 생성한다. 다른 바람직한 실시양태에서, 생성물 중 벤젠 함량은 생성물의 중량에 대해 20 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만으로 감소될 수 있다. 공급물에 존재하는 임의의 벤젠은 하나 이상의 다른 방향족 화합물, 예컨대 다핵 방향족 화합물에 존재하는 포화 기로 치환될 수 있으며 이에 메틸 기로 치환된 방향족 화합물(치환된 하나 이상의 나프탈렌 및 다른 다핵 방향족 화합물 포함)이 풍부할 수 있는 생성물을 얻을 수 있다.
나아가, 반응 구역은 다른 화합물, 예컨대 하나 이상의 올레핀 화합물, 하나 이상의 황 함유 화합물 및 하나 이상의 할라이드 함유 화합물을 전환할 수 있다. 특히, 공급물에 대해 하나 이상의 C3+ 올레핀의 80 중량%가 전환될 수 있다. 바람직하게는, 황 함유 화합물, 예컨대 티오펜 및 티오펜 유도체, 하나 이상의 C3+ 머캅탄, 또한 하나 이상의 중질(heavier) 할라이드가 공급물에 대해 95 중량% 이상으로 전환될 수 있다. 또한, 다른 화합물, 예컨대 하나 이상의 산소 함유 화합물, 예를 들어 하나 이상의 3차 부틸 알콜 화합물이 전환될 수 있다.
일반적으로, 하류 공정은 본원에 기재된 실시양태들의 하나 이상의 생성물, 예컨대 벤젠, 파라-크실렌, 메타-크실렌 및 오르토-크실렌을 사용할 수 있다. 특히, 파라-크실렌은 산화시에 직물, 섬유, 및 수지의 제조에 사용되는 테레프탈산을 생성할 수 있다. 또한, 파라-크실렌은 강철 및 실리콘 웨이퍼 및 칩에 대한 세정제로서, 살충제로서, 페인트용 시너로서, 그리고 페인트 및 바니쉬에서 사용될 수 있다. 메타-크실렌은 가소제, 아조 염료, 목재 방부제(wood preservatives) 및 기타 이러한 생성물을 제조하기 위한 중간산물로서 사용될 수 있다. 오르토-크실렌은 프탈산 무수물 생성을 위한 공급원료일 수 있다. 부가적으로, 크실렌은 일반적으로 프린터, 고무, 및 가죽 산업에서 용제로서 사용될 수 있다. 또한, 크실렌 상의 메틸 기는 라카 시너(lacquer thinners)로서 사용을 위해 염소처리될 수 있다. 벤젠은 시클로헥산 제조를 위한 공급물로서 사용될 수 있으며, 시클로헥산은 다시 나일론 제조에 사용될 수 있다. 또한, 벤젠은 스티렌, 에틸벤젠, 큐멘, 및 시클로헥산의 제조를 위한 중간산물로서 사용될 수 있다. 또한, 보다 소량의 벤젠을 사용하여 1종 이상의 고무, 윤활제, 염료, 세제, 약물, 폭발물, 네이팜(napalm), 및 살충제를 제조할 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 실시양태를 추가로 설명하기 위한 의도이다. 본 발명의 실시양태에 대한 이러한 설명은 본 발명의 청구범위를 이들 실시예의 특정 구체예에 한정하고자 하는 의도는 아니다. 이들 실시예는 공학적인 계산 및 유사 공정을 이용한 실제 작업 실험에 기초한다.
총 3회 실험(runs)을 하기의 예외사항을 제외하고 일반적으로 동일한 조건하에, 예컨대 2,760 kPa의 압력에서 시뮬레이션한다: 제1 실험은 481.4℃의 온도에서 수행되고, 제2 실험은 511.3℃의 온도에서 수행되며, 제3 실험은 568.5℃의 온도에서 수행된다. 공급물 및 생성물의 조성(중량%) 및 결과가 하기 표 1에 나타나 있다:
공급물 생성물
실험 1		 생성물
실험 2		 생성물
실험 3
C1 0.00 7.8 14.9 24.6
C2 0.00 10.8 17.5 23.0
C3 0.12 16.1 9.9 2.3
n-C4 0.21 1.9 0.6 0.2
i-C4 0.90 1.9 0.8 0.2
n-C5 5.43 1.0 0.0 0.0
i-C5 5.96 1.7 0.2 0.0
C6-C8 비방향족 화합물 36.89 4.4 0.9 0.4
XY 0.03 4.2 6.1 5.4
TOL 0.98 14.6 19.4 18.3
EB 0.00 3.9 2.5 1.2
BZ 49.03 27.5 22.5 19.7
A9+ 0.44 4.3 4.6 4.6
총 100.00 100.0 100.0 100.0
메틸:페닐 몰비 0.02 0.4 0.6 0.6
벤젠 전환율 % 0.00 44.0 54.1 59.8
C5 비방향족 전환율 % 0.00 76.9 98.4 99.8
평균 Rx 온도 ℃ 0.00 481.4 511.3 568.5
C6-C8 비방향족 전환율 % 0.00 88.2 97.5 99.1
표 1에 나타난 바와 같이, 각 실험에 대한 각 생성물은 메틸:페닐 몰비가 공급물보다 큰 0.1:1 이상이지만, 511℃ 이상의 평균 반응 온도에서 실험 2 및 3의 생성물은 C6-C8 비방향족 화합물의 전환율이 90%를 초과한다.
추가적인 기교없이, 당업자라면 상술한 내용을 바탕으로 본 발명을 최대한 충분한 정도로 활용할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서 상기의 바람직한 실시양태는 오직 설명적인 의도로 해석되어야 하며 어떠한 형태로든 본 기재의 나머지 부분에 대한 한정적인 의도로 해석되어서는 안된다.
상기에서, 달리 언급이 없는 한, 모든 온도는 섭씨(℃)로 설정되며, 모든 부(parts) 및 퍼센티지는 중량을 기준으로 한다.
상기 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 본질적인 특성을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이, 다양한 용도 및 조건에 적합하도록 본 발명의 다양한 변형 및 수정을 행할 수 있다.

Claims (16)

  1. A) 제올라이트를 포함하는 촉매의 존재하에서 알칸, 시클로알칸, 알칸 라디칼 및 시클로알칸 라디칼 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 방향족 메틸화제와 하나 이상의 방향족 화합물을 반응시켜 메틸 대 페닐의 몰비가 공급물보다 큰 0.1:1 이상인 생성물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 공급물 중 하나 이상의 방향족 화합물의 메틸 대 페닐의 몰비를 증가시키는 방법으로서,
    상기 공급물은 나프타; 개질(reforming), 수소처리(hydrotreating), 촉매 또는 비촉매 분해, 올리고머화, 축합, 수소가공(hydroprocessing), 코우킹, 진공 및 비진공 탄화수소 증류, 및 방향족 화합물 분리의 생성물; 액화 석유 가스, 분해시 얻어진 개질물(reformate), 및 방향족 추출 구역에서 나온 라피네이트; 및 이의 조합으로부터 선택된 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 방향족 메틸화제는 2 이상의 탄소 원자를 가진 화합물을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 방향족 메틸화제는 시클로알칸 및 C2-C8 알칸 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 방향족 화합물은 벤젠을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 방향족 화합물은 톨루엔을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급물은 벤젠을 공급물의 중량에 대해 20 중량% 이상 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급물은 벤젠을 공급물의 중량에 대해 20 내지 95 중량% 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 방향족 화합물은 공급물의 중량에 대해 20 중량% 이상으로 포함되는 것인 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급물은 하나 이상의 시클로알칸을 공급물의 중량에 대해 10 중량% 이상 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급물은 하나 이상의 시클로알칸을 공급물의 중량에 대해 10 내지 70 중량% 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 MTW, MOR 및 MFI로부터 선택되는 하나 이상의 제올라이트를 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매는 금속이 부재하는 것인 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매는 촉매의 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만의 총 금속을 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매는 촉매의 중량을 기준으로 0.01 중량% 미만의 총 금속을 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매는 바인더를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 바인더는 무기 옥시드 바인더를 포함하는 것인 방법.
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