JPH0635399B2 - 高沸点炭化水素油の製造法 - Google Patents

高沸点炭化水素油の製造法

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JPH0635399B2
JPH0635399B2 JP60180908A JP18090885A JPH0635399B2 JP H0635399 B2 JPH0635399 B2 JP H0635399B2 JP 60180908 A JP60180908 A JP 60180908A JP 18090885 A JP18090885 A JP 18090885A JP H0635399 B2 JPH0635399 B2 JP H0635399B2
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styrene
hydrocarbon oil
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hydrogenated
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義弘 成瀬
寿美子 酒井
利英 鈴木
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は炭化水素油の製造法に関し、特に水素添加によ
る高沸点炭化水素油の製造法に関するものである。
(従来の技術) 従来、高沸点炭化水素油としてはフェニルキシリルエ
タン、ジフェニルエーテルやアルキルジフェニル、
水素化ターフェニル、アルキルナフタレン、ジベン
ジルトルエン等が知られている。これら炭化水素油は、
常圧での沸点が290 〜380 ℃程度であり、比較的高温の
熱媒体や電気絶縁油、感圧複写紙用溶媒として用いられ
ている。
しかし、常圧での沸点が400 ℃付近のもので安定に使用
できる炭化水素系の熱媒体は知られていない。例えば、
フェニルキシリルエタンは で表される構造を有し、その沸点は300 ℃程度である。
また、このフェニルキシリルエタン系の化合物の製造法
としては、1)特開昭48-97858号公報記載の硫酸や、特開
昭55-24144号公報記載のCF3SO3H 系のような均一系酸触
媒を用いる方法、2)特開昭53-135959 号公報記載のシリ
カアルミナ、特開昭55-24145号公報記載のゼオライト等
の固体酸触媒を用いる方法、3)特開昭56-18928号公報記
載のイオン交換樹脂を触媒とする方法が知られており、
アルキルベンゼンを用いてスチレン類をアラルキル化す
ることによりフェニルキシリルエタンを得ることができ
る。
この種の化合物は沸点が300 ℃程度であり、あまり高温
では使用できない。また、このような方法で合成される
フェニルキシリルエタンにはスチレンは不飽和二量体が
若干量含まれているため、高温で使用すると熱重合等の
起こして粘度が上昇するなど不都合の場合がある。
(発明が解決しようとする問題点) 前述のように現在まで、400 ℃以上の沸点をもつ熱安定
性の高い炭化水素油は用意に入手することが不可能であ
る。近年、各種の熱処理プロセスや反応プロセスにより
400 ℃近辺で安定に用いられる熱媒が所望されている。
しかし、従来知られている組成物では340 〜 380℃が限
度であった。
また、スチレン-アルキルベンゼン系においては、フェ
ニルキシリルエタンだけでなく、約400 ℃以上の沸点を
有する3〜4核体の生成収量を多くするためには、反応
温度を引下げる、スチレン類の濃度を高める等の操作が
必要である。しかし、反応条件、原料組成等により重合
二重結合を含む不飽和二〜四量体も多く生成する。この
ような不飽和体の存在は場合によっては都合のよいこと
もあるが、これは生成物の色相悪化の原因、熱安定性不
良の原因等となり不都合であることが多い。これを避け
るには、重合性の不飽和二重結合を水素添加する必要が
ある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は高沸点炭化水素油を得るために、陽イオン交換
膜を触媒としてアルキルベンゼンとスチレン類を任意の
割合で反応させ、スチレンの二〜四量体のオリゴマーと
スチレン-アルキルベンゼン付加物の混合物を製造す
る。
次いで、混合物中に含まれる重合性の不飽和二重結合を
水素添加するために、これらの混合物を触媒の存在下に
50〜100 ℃において高圧水素により処理し、無色・無臭
の高沸点炭化水素油を製造する。
原料のアルキルベンゼンとしては、例えばトルエン、エ
チレンベンゼン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレ
ン、各種トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼンな
どを用いることができる。これらのアルキルベンゼン原
料は単一成分としても混合物としても用いることができ
る。
他方の原料のスチレン類としては、例えばスチレン、α
-メチルスチレン、p-メチルスチレン等を用いることが
できる。
これらの原料のアルキルベンゼンとスチレン類の混合比
は任意であり、目的とする反応生成物の所望の組成に応
じて原料組成を変えることができる。一般に、アルキル
ベンゼンとスチレン類の混合比は99:1〜1:99の重量比に
することができる。
触媒として用いる陽イオン交換膜はSO3H基を有する陽イ
オン交換膜(例えばデュポン社のナフイオン(Nafion)-1
17,324)または同等のものであり、触媒としての効果を
あげるためには、反応物中のスチレン類に対して0.1 重
量%以上の割合で用いることが好ましい。また、この触
媒系で反応条件を変えることにより、ジアリールアルカ
ン、スチレンの線状および環状の二量体ないし四量体ま
でを含む高沸点の高芳香族性油の所望の組成で得ること
ができる。また、触媒は膜状であるために従来の酸触媒
のような触媒の除去工程が不必要である。
次に、不飽和二重結合を水素添加する際に使用する触媒
としては、例えばNi/ケイソウ土、ラネーニッケル等が
ある。
このようにして得られた高沸点炭化水素油は、必要によ
り蒸留し、沸点300 ±20℃および400 〜430 ℃のものに
二分して、前者は高沸点溶剤、電気絶縁油等に後者は高
温熱媒体に用いることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図に示すように、第1工程は原料のアルキルベンゼ
ンをタンク1に、スチレンをタンク2に収容する。これ
らの原料をポンプ3によりラインミキサー4に送入し混
合した後、予熱機5に送り予熱する。
予熱した混合物は、触媒をとりつけた反応器6に送入
し、反応温度30〜140 ℃、滞留時間1〜8時間に反応さ
せ、スチレンの二〜四量体のオリゴマーとスチレン-ア
ルキルベンゼン付加物の混合物を得る。
未反応のアルキルベンゼン等はフラッシュドラム7を用
いて回収し(回収率80〜90%)、残留する低沸点成分
は、蒸発器8で実質的に未反応成分を0.1 %以下にする
ようにする。このようにして得られた生成物は沸点が29
0 〜430 ℃の前記混合物であるので、一部不飽和二重結
合部分を含んでいる。
第2工程では、第1工程で得られた生成物をサージタン
ク9に溜め、水添反応器10で温和な条件下に水素添加す
る。この場合重要なことは、重合性の二重結合のみを選
択的に部分水素添加することである。
第1工程で得られた生成物中には、フェニル基と不飽和
二重結合部分の両方に被水素化構造が存在している。熱
媒体や高沸点溶剤に使用する場合、不飽和二重結合部分
のみを水素添加すると、十分熱安定性の高い生成物が得
られ、かつ水添生成物は無色無臭となる。このような部
分水素添加について各種検討したところ、Ni/ケイソウ
土系またはラネーニッケル系触媒を用いると好ましい結
果が得られることがわかった。
特に50〜100 ℃および水素圧10〜150 kg/cm2(好まし
くは50〜70℃および水素圧50〜100 kg/cm2)にて、原
料に対して0.1 重量%以上の触媒を使用し水素添加する
と、選択的に不飽和二重結合を水素添加することができ
る。この場合、温度が50℃未満では水添反応速度が遅
く、100 ℃を越えると一部フェニル基が水素添加され、
重合性の不飽和二重結合がかえって増加することもあ
る。水素圧に関してそれほど厳格な制限はないが、反応
速度、装置材料、昇圧コスト等から考えると上記範囲が
適当である。
第3工程では、第2工程で得られた生成物を減圧蒸留塔
11にて蒸留し、沸点300 ±20℃の留分12(ベンゼン核2
個を含む二核体、例えばフェニルキシリルエタン、スチ
レンの二重体)および沸点400 〜430 ℃の留分13(ベン
ゼン核3〜4個を含む三〜四核体、例えばスチレンの四
量体、スチレン-アルキルイベンゼンの三核体)に分離
する。この工程は高温熱媒体の精製に有用である。用途
によっては、水添生成物14を二〜四核体の混合物として
用いることもできる。
実施例1 冷却器と温度計挿入口を有する容積2の三つ口フラス
コに、スチレン200 g、コークス炉軽油を精製して得ら
れるC8留分(混合キシレン)800 gを入れ、触媒として
ナフィオン(Nafion)-117をスチレンに対し1%添加し、
約100 ℃で2時間反応させた。未反応成分を蒸留回収し
た結果、このときのスチレンの反応率は98.1%でありGP
C (ゲルパーミエーションクロマトグラフィによる平均
分子量は267.5 であった。また、ヨウ素価は19.3でっ
た。
この精製物100 部に対し、2部のNi/ ケイソウ土触媒を
添加し、オートクレーブ中で水素初圧100kg/cm2、100
℃で50分反応させ、触媒をろ別して水添精製物95部を得
た。この水添精製物のヨウ素価は3.08であった。
得られた水添精製物および原料についてガスクロマトグ
ラフや核磁気共鳴スペクトルを測定し決定した。第2図
に示したように、核磁気共鳴スペクトルから、水添前
(a) に比較して、水添後(b) の生成物では末端二重結合
部の成分のピーク(δ6.2 〜6.5ppm)が消失しているこ
とが確認された。
実施例2,3 水添条件を第1表に示すように変更した点を除いて、実
施例1と同様に反応させて水点生成物を得た。このとき
の水素の消費量(水素モル/100 g試料)および生成物
のヨウ素価を第1表に示す。
なお、水素添加前のヨウ素価は19.3であった。
比較例1,2 水添条件を第1表に示すように変更した点を除いて、実
施例1と同様に反応させて水添生成物を得た。このとき
の水素の消費量(水素モル/100 g試料)および生成物
のヨウ素価を第1表に示す。
実施例4 流通式反応装置に、スチレン20%および混合キシレン80
%の混合物を200 ml/時間の割合で流通し、実施例1
と同じ触媒を触媒/原料=0.01の割合で用い、滞留時間
3時間にて反応させた。得られた反応物を70℃にて1時
間、実施例1と同じ触媒を0.2 重量%用いて水素初圧10
0 kg/cm2で水素添加した。得られた水添生成物のヨウ
素価は3.5であった。
実施例5 10の反応装置にスチレン2kg、混合キシレン3kgを入
れ、実施例1と同じ触媒をスチレンに対し1%添加し、
約120 ℃で3時間反応させた。同様にしてくり返し3回
反応させて15kg(内スチレン6kg)の原料から減圧蒸留
によりオリゴマー油7.7 kgを得た。この中から7kgをと
り20のオートクレーブ内で水素初圧100 kg/cm2、70
℃でNi/ケイソウ土触媒70g 用いて水素添加した。触媒
粒子を分離して得られた水添生成物は無色透明であっ
た。この水添生成物全量を10の蒸留装置に仕込み、減
圧蒸留し、10mmHgで約100 ℃までに留出した軽質分約40
0 gを除き、130 〜140 ℃で10〜5 mmHgで留出する二核
体を中心とする生成物3.2 kg及び釜残3.3 kgを得た。水
添精製物及び二核体、釜残(三〜四核体)の平均分子量
はそれぞれ、285.7,194.2,375,2 であった。
(発明の効果) 以上、本発明によれば、従来にない高沸点炭化水素油、
特に高温熱媒体や高沸点溶剤、電気絶縁油として有用な
合成炭化水素油を極めて効率的に製造することができ
る。
殊に本発明で得られる三〜四核体からなる組成物は沸点
が400 〜430 ℃の成分の混合物であり高温熱媒体として
秀れたものである。また、同時に得られる二核体成分も
比較的低温での熱媒体、高沸点溶剤、電気絶縁油として
用いられる。さらに、蒸留分離しない精製物である二〜
四核体混合物は誘電率が高く、コンデンサー用絶縁油と
して秀れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例による製造工程を示す線図、 第2図は実施例1において、水素添加前後の炭化水素油
の核磁気共鳴スペクトルを示すグラフであり、(a) は水
素添加前、(b) は水素添加後を示す。 1,2 ……原料タンク、3……ポンプ 4……ラインミキサー 5……予熱機、6……反応器 7……フラッシュドラム 8……蒸留器、9……サージタンク 10……水添反応器、11……減圧蒸留塔 12……沸点300 ±20℃留分 13……沸点400 〜430 ℃留分 14……水添生成物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10G 45/32 2115−4H (72)発明者 河野 吉久 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽イオン交換膜を触媒としてアルキルベン
    ゼンとスチレン類を反応させ、スチレンの二〜四量体の
    オリゴマーとスチレン-アルキルベンゼン付加物を含む
    混合物を得、この混合物中に含まれる不飽和二重結合
    を、触媒の存在下に50〜100 ℃にて高圧水素により水素
    添加する高沸点炭化水素油の製造法。
JP60180908A 1985-08-20 1985-08-20 高沸点炭化水素油の製造法 Expired - Lifetime JPH0635399B2 (ja)

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