JPH09208502A - p−キシレンの選択的製造方法 - Google Patents

p−キシレンの選択的製造方法

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JPH09208502A
JPH09208502A JP8012795A JP1279596A JPH09208502A JP H09208502 A JPH09208502 A JP H09208502A JP 8012795 A JP8012795 A JP 8012795A JP 1279596 A JP1279596 A JP 1279596A JP H09208502 A JPH09208502 A JP H09208502A
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JP
Japan
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xylene
crystalline silicate
catalyst
solution
present
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JP8012795A
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Tetsuya Imai
哲也 今井
Satonobu Yasutake
聡信 安武
Iwao Tsukuda
岩夫 佃
Yukio Tanaka
幸男 田中
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
    • C07C2/862Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms
    • C07C2/864Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms the non-hydrocarbon is an alcohol
    • 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)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベンゼンあるいはトルエンをアルキル化して
p−キシレンを熱力学平衡以上の高濃度で選択的に製造
する方法に関する。 【解決手段】 ベンゼンあるいはトルエンをエチレンあ
るいはメタノールを用いてアルキル化させることにより
p−キシレンを製造する方法において、酸化物のモル比
で、aR2 O・bMO・Al2 3 ・ySiO2 (式
中、R:アルカリ金属イオン、水素イオン、M:一種以
上のアルカリ土類金属イオン、0.7<a<1.2,b
>0,y>30)の化学組成を有し、かつ特定の格子面
間隔を有する結晶性シリケートを触媒として用いてp−
キシレンを選択的に製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は石油のリフォーミン
グ、熱分解、ハイドロクラッキングなどの副生物として
得られるベンゼンあるいはトルエンを、結晶性シリケー
トを触媒としてエチレンあるいはメタノールでアルキル
化することにより、ポリエステルの出発原料として重要
なp−キシレンを熱力学平衡以上の高濃度で選択的に製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりトルエンとメタノールからアル
キル化によりキシレンを合成する反応の場合、従来より
触媒として塩化アルミニウムなどを用いるフリーデル・
クラフツ触媒が用いられている。しかし、反応が触媒表
面で起こるためにキシレンの他にC6 〜C10程度の芳香
族炭化水素とアルカン、アルケンが副反応として生成
し、さらにC8 芳香族においてもP−キシレン、o−キ
シレン、m−キシレンの3種異性体とエチルベンゼンが
生成し、これらはそれぞれ熱力学的な平衡を形成して、
決まった組成になることが知られている。例えば327
℃におけるキシレンの3種異性体の組成はp−キシレ
ン:23.8%、m−キシレン:53.2%、o−キシ
レン:23.0%のようになる。
【0003】現在、p−キシレンはこれらの副反応生成
物を蒸留あるいは深冷分離することにより分離している
が、分離装置が複雑で高価である。特に蒸留の場合は、
8芳香族異性体の沸点が近接しているため条件制御が
困難であり、装置面及び操作面に伴うコストが大きい。
また、p−キシレンは需要が拡大しており、今後工業的
価値に大きな影響を与えるためp−キシレンのコストの
低減が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、熱力学的平衡組成以上のp−キシレンを選択的
に得られる方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術が有す
る上記課題を解決することを目的としたものであり、特
定の組成、結晶構造を有する結晶性シリケートにアルカ
リ土類金属を含有した触媒がベンゼンあるいはトルエン
のアルキル化反応において副反応が少なく、特にp−キ
シレンが熱力学的な平衡組成以上の割合で選択的に生成
していることを見い出し本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明はベンゼンあるいはトル
エンをエチレンあるいはメタノールを用いてアルキル化
させることによりp−キシレンを製造する方法におい
て、酸化物のモル比で、aR2 O・bMO・Al2 3
・ySiO2 (式中、R:アルカリ金属イオン、水素イ
オン、M:一種以上のアルカリ土類金属イオン、0.7
<a<1.2,b>0,y>30)の化学組成を有し、
かつ下記表1に示す格子面間隔を有する結晶性シリケー
トを触媒として用いることを特徴とするp−キシレンの
選択的製造方法である。なお、本発明を実施するに際し
ては、上記触媒を粒状あるいはペレット状に成型したも
のを用いてもよいし、モノリス型に成形したものを用い
てもよい。
【0007】
【表1】 VS:非常に強い M:中級 S:強い W:弱い
【0008】(作用)本発明で使用される触媒の作用に
ついては、直径約0.6nmの結晶性シリケートの細孔
にベンゼン環(分子直径約0.55nm)が入り込み、
細孔中の酸点でアルキル化が起こるが、ベンゼン環が結
晶性シリケートの細孔中で立体的に束縛されるためにp
−キシレンが選択的に生成するものと考えられる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明で使用する触媒を詳
細に説明する。本発明で使用する結晶性シリケートはシ
リカの給源、アルカリ土類金属、アルミナの給源、アル
カリの給源、水及び有機窒素化合物を含有する反応混合
物を作り、この混合物を結晶性シリケートが生成するの
に至る時間及び温度で加熱することにより合成される。
【0010】シリカの給源はゼオライトの合成において
普通に使用されるシリカの化合物であれば、何れのシリ
カの給源であってもよく、例えば固形シリカ粉末、コロ
イド状シリカ、または水ガラスなどの珪酸塩が用いられ
る。アルカリ土類元素としては、マグネシウム、カルシ
ウム、バリウムの硫酸塩あるいは硝酸塩が用いられる。
また、アルミナの給源は、アルミン酸ソーダが最も適し
ているが、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酸化物または水酸
化物等の化合物が用いられる。アルカリの給源はナトリ
ウムなどのアルカリ金属の水酸化物またはアルミン酸、
珪酸との化合物などが用いられる。結晶性シリケートの
水熱合成原料の1つである有機窒素含有化合物として
は、n−プロプルアミンなどの第1級アミン、ジプロピ
ルアミンなどの第2級アミン、トリプロピルアミンなど
の第3級アミンやテトラプロピルアンモニウム塩等の第
4級アンモニウム塩等が用いられる。
【0011】本発明で使用する結晶性シリケートは上記
原料混合物を結晶性シリケートが生成するに十分な温度
と時間加熱することにより合成されるが、水熱合成温度
は80〜300℃で好ましくは130〜200℃の範囲
であり、また水熱合成時間は0.5〜14日好ましくは
1〜10日である。圧力は特に制限を受けないが、自圧
で実施するのが望ましい。本発明で使用する結晶性シリ
ケートは一定の結晶構造を有する規則正しい多孔性結晶
性物質であり、一般に前記表1に示すX線回析パターン
を示す。
【0012】上記の水熱合成で得られる結晶性シリケー
トは、Na+ などのアルカリ金属イオン、(C3 7
4 + などの有機窒素含有化合物イオンを含有してい
る。これらのイオンの一部または全部を水素イオンに置
換するためには、空気中で400〜700℃の範囲で2
〜48時間焼成することにより有機化合物を除去した
後、塩酸などの強酸に浸漬して直接H型にする方法など
がある。以上の方法により本発明に使用される触媒が得
られる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例をあげ、本
発明の効果を明らかにする。
【0014】(実施例1)本発明に使用する結晶性シリ
ケートを一例として、次に示す方法で合成した。198
gの水に140gの水ガラス(Na2 O・3.4SiO
2 ・24H2 O)を溶解して溶液Aを作った。次に、3
16gの水と11.8gの硫酸の混合物中に10.8g
の硫酸アルミニウム{Al2 (SO4 3 ・16H
2 O}及び0.43gの硫酸カルシウム(CaSO4
2H2 O)を溶解させて溶液Bを作った。上記酸は存在
する過剰アルカリを中和することにより反応混合組成物
を所要のNa2 O/SiO2 範囲にするものである。
【0015】溶液Bを溶液A中に攪拌混合し(30分
間)、更に12.7gのテトラプロピルアンモニウムブ
ロマイドを加えた後、1リットルのテフロン内張りステ
ンレス鋼オートクレーブ内で180℃、2日間激しくか
き混ぜながら反応させた。冷却固形分をろ過し、十分洗
浄した後、120℃で12時間乾燥してカルシウム含有
結晶性シリケートを得た。この生成物の結晶粒径は5μ
m程度であり、有機化合物を除外した組成は0.8Na
2 O・0.67CaO・Al2 3 ・40SiO 2 であ
りSi/Al比:80、Si/Ca比:約60であっ
た。
【0016】上記のように合成した結晶性シリケートを
1Nの塩酸に浸漬し、80℃で3日間処理し、前記公知
の慣用法によりナトリウムイオンを水素イオンに置換し
た(水素イオン置換量:約70%)。これを洗浄ろ過し
た後、120℃で12時間乾燥、更に550℃で5時間
焼成し、圧縮成型したものを下記に示す反応条件でメタ
ノール及びトルエンの混合溶液と接触させ表2のような
結果を得た。
【0017】
【表2】 ※p-キシレン選択率(%)=生成p-キシレン分率/生成全キシレン分率×100
【0018】表2のようにカルシウムを含有した結晶性
シリケートを触媒に用いた場合、温度300〜600℃
の範囲でp−キシレンの選択率が40%以上になり、熱
力学的な平衡組成以上になった。
【0019】(実施例2)120gの水に81gの水ガ
ラス(Na2 O・3.4SiO2 ・24H2 O)を溶解
して溶液Cを作った。次に、142gの水と6.4gの
硫酸の混合物中に0.78gの硫酸アルミニウム{Al
2 (SO4 3 ・16H2 O}及び3.06gの硫酸バ
リウム(BaSO4 )を溶解して溶液Dを作った。次に
溶液Dを溶液C中に攪拌混合し(20分間)、更に7.
0gのn−プロピルアミンを加えた後、1リットルのテ
フロン内張りステンレス鋼オートクレーブ内で200
℃、2日間激しくかき混ぜながら反応させた。冷却固形
分をろ過し、十分洗浄した後、110℃で12時間乾燥
して、バリウム含有結晶性シリケートを得た。この結晶
性シリケートの組成は1.2Na2 O・5.3BaO・
Al2 3 ・160SiO2 であり、Si/Al比:3
20、Si/Ba比:約30、結晶粒径は5μmであっ
た。
【0020】上記のように合成した結晶性シリケートを
1Nの塩酸に浸漬し、80℃で3日間処理し、ナトリウ
ムイオンを水素イオンに置換した(水素イオン置換量:
約80%)。これを洗浄ろ過した後、乾燥、更に550
℃で5時間焼成し、圧縮成型したものを下記に示す反応
条件でベンゼンを一定割合のエチレンと接触させ下記表
3の結果を得た。
【0021】
【表3】 ※p-キシレン選択率(%)=生成p-キシレン分率/生成全キシレン分率×100
【0022】(比較例)120gの水に81gの水ガラ
ス(Na2 O・3.4SiO2 ・24H2 O)を溶解し
て溶液Cを作った。次に、150gの水と5.2gの硫
酸の混合物中に3.1gの硫酸アルミニウム{Al
2 (SO4 3 ・16H2 O}を溶解して溶液Dを作っ
た。次に溶液Dを溶液C中に攪拌混合し(20分間)、
更に7.8gのn−プロピルアミンを加えた後、11の
テフロン内張りステンレス鋼オートクレーブ内で200
℃、2日間激しくかき混ぜながら反応させた。冷却固形
分をろ過し、十分洗浄した後、110℃で12時間乾燥
して、バリウム含有結晶性シリケートを得た。この結晶
性シリケートの組成は1.2Na2 O・Al2 3 ・4
0SiO2 であり、Si/Al比:80、結晶粒径は
0.7μmであった。
【0023】上記のように合成した結晶性シリケートを
1Nの塩酸に浸漬し、80℃で3日間処理し、ナトリウ
ムイオンを水素イオンに置換した(水素イオン置換量:
約70%)。これを洗浄ろ過した後、乾燥、更に550
℃で5時間焼成し、圧縮成型してアルカリ土類金属を含
有していない結晶性シリケート触媒を合成した。この触
媒をベンゼンとエチレンとの反応及びトルエンとメタノ
ールとの反応について下記に示す反応条件で試験を行い
下記表4及び表5の結果を得た。
【0024】
【表4】
【0025】
【表5】
【0026】上記結果より、アルカリ土類金属を含有し
ない結晶性シリケート触媒を用いた場合、p−キシレン
選択率が熱力学的平衡組成付近になる。
【0027】
【発明の効果】以上、実施例に示したように、ベンゼン
とエチレンあるいはトルエンとメタノールとの反応にお
いて、従来熱力学的平衡組成であったものが本発明の結
晶性シリケートにアルカリ土類金属を含有させた触媒を
用いることにより、熱力学的平衡組成以上のp−キシレ
ンを得ることが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 幸男 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベンゼンあるいはトルエンをエチレンあ
    るいはメタノールを用いてアルキル化させることにより
    p−キシレンを製造する方法において、酸化物のモル比
    で、aR2 O・bMO・Al2 3 ・ySiO2 (式
    中、R:アルカリ金属イオン、水素イオン、M:一種以
    上のアルカリ土類金属イオン、0.7<a<1.2,b
    >0,y>30)の化学組成を有し、かつ本文に詳記す
    る表1に示す格子面間隔を有する結晶性シリケートを触
    媒として用いることを特徴とするp−キシレンの選択的
    製造方法。
JP8012795A 1996-01-29 1996-01-29 p−キシレンの選択的製造方法 Withdrawn JPH09208502A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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