JPH11100332A - アルキル化反応生成物の残留オレフィン含有量を低下させる方法 - Google Patents

アルキル化反応生成物の残留オレフィン含有量を低下させる方法

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JPH11100332A
JPH11100332A JP10206696A JP20669698A JPH11100332A JP H11100332 A JPH11100332 A JP H11100332A JP 10206696 A JP10206696 A JP 10206696A JP 20669698 A JP20669698 A JP 20669698A JP H11100332 A JPH11100332 A JP H11100332A
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Curt B Campbell
ビー.キャンプベル カート
Thomas V Harris
ブイ.ハリス トーマス
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    • C07C15/107Monocyclic hydrocarbons having saturated side-chain containing at least six carbon atoms, e.g. detergent alkylates
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一環芳香族炭化水素と長鎖オレフィンとの
アルキル化反応生成物の残留オレフィン含有量を低下さ
せ、同時に重質アルキレート含有量を増加させる方法を
提供する。 【解決手段】 酸性ゼオライトYの粉末と酸・解凝固ア
ルミナとを混合し、押し出す。得られたゼオライト80
%とAl2 3 20%の押出物を焼成し、粉砕して20
〜40メッシュの触媒粒子を製造する。この粉末(0.
5g)をテフロンインサートを備えた金属反応器に入
れ、この反応器を100℃のオーブンに空気中で約19
時間入れて置く。この反応器を室温まで冷却した後、蒸
留及び窒素スパージングされた、トルエンとC20-24
レフィンとの反応生成物10.0gを加え、150℃の
オーブンに入れる。77時間後に、その反応器をオーブ
ンから取り出し、そして室温まで放冷し、その内容物を
濾過し、そして触媒をトルエンで洗浄、除去すると、未
反応オレフィン量が低下し、重質アルキレート量が増加
した生成物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、(トルエンのよう
な)単一環芳香族炭化水素と少なくとも16個の炭素原
子を有するオレフィンとのアルキル化反応生成物の残留
オレフィン含有量を低下させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】各種のルイス酸又はブレンスッテド酸触
媒による芳香族化合物のアルキル化は周知である。典型
的な商業的触媒にリン酸/珪藻土、塩化アルミニウム及
びフッ化水素がある。プロピレンのような低分子量オレ
フィンによるアルキル化は液相又は気相で行うことがで
きる。C16+ オレフィンのような高級オレフィンによる
アルキル化では、そのアルキル化は、通常フッ化水素の
存在下で、液相で行われる。高級オレフィンによるベン
ゼンのアルキル化が特に困難で、それにはフッ化水素処
理が必要である。このような方法は、ヒメス(Himes )
によって“芳香族炭化水素のアルキル化法におけるHF
の再生”と題される米国特許第4,503,277号明
細書に開示されている。この米国特許の全体をその全て
の目的についてここに引用、参照することによって、そ
の開示が本明細書に含まれるものとする。
【0003】長鎖オレフィンによる芳香族化合物のアル
キル化においては、ある場合に、オレフィンの最後の痕
跡を除去するには転化が不十分であることが見いだされ
ている。生成物から過剰の芳香族化合物をストリッピン
グするとき、高沸点の残留長鎖オレフィンが留出しない
のである。この残留オレフィンは生成物を性質の劣った
ものにする可能性がある。
【0004】米国特許第4,795,550号明細書に
は、1分子当たり6〜20個の炭素原子を有する芳香族
炭化水素及びナフテン系炭化水素を実質的に含有する炭
化水素プロセス流から残留オレフィン含有量を低下させ
る方法が開示される。この方法は、液相操作を確実に行
わせる反応条件において、固体触媒、好ましくはゼオラ
イトYを用いて、1〜10時間-1の液空間速度で運転さ
れる固定床式反応器中で、オレフィンを本質的に含まな
い生成物を生成させる接触オレフィン消費アルキル化反
応により行われる。オレフィンを本質的に含まないその
生成物は、芳香族炭化水素とナフテン系炭化水素とを、
元のプロセス流中に含まれていたのとほぼ同じ量と分布
で含む。米国特許第4,795,550号明細書の全体
をその全ての目的についてここに引用、参照することに
よって、その開示が本明細書に含まれるものとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、単一環芳香
族炭化水素と長鎖オレフィンとのアルキル化反応生成物
の残留オレフィン含有量を低下させ、同時に重質アルキ
レート含有量を増加させる方法を提供することを主たる
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明は、単一環芳香族炭化水素と少なくとも16個の
炭素原子を有するオレフィンとのアルキル化反応生成物
の残留オレフィン含有量を低下させる方法を提供するも
のである。その方法は、アルキル化反応生成物からまず
非アルキル化・単一環芳香族炭化水素の少なくとも一部
を除去し;次いで残っているアルキル化反応生成物を、
約0〜約1バールの圧力、好ましくは大気圧において、
及び約100〜約250℃の温度において、酸性触媒の
存在下で反応させる工程を含んで成る。酸性触媒は分子
篩又はクレーであることができる。分子篩は天然ゼオラ
イト又は合成ゼオライトであるのが好ましい。
【0007】残留オレフィン含有量を芳香族炭化水素及
びナフテン系炭化水素の量と分布を変えることなく低下
させる米国特許第4,795,550号明細書に記載の
発明とは違って、本発明の方法は重質アルキレートの含
有量が増加した生成物を生成させるものである。その重
質アルキレートは生成物にとって有利となり得るもので
ある。
【0008】単一環芳香族炭化水素はベンゼン、トルエ
ン、キシレン又はそれらの混合物であるのが好ましい。
それはトルエンであるのが最も好ましい。
【0009】単一環芳香族炭化水素が反応せしめられる
オレフィンは、少なくとも16個の炭素原子を有するも
のである。それは20〜28個の炭素原子を有するのが
好ましい。それは20〜24個の炭素原子を有するのが
更に好ましい。
【0010】発明の詳しい説明 本発明は、その最も広い面では、単一環芳香族炭化水素
と少なくとも16個の炭素原子を有するオレフィンとの
アルキル化反応生成物の残留オレフィン含有量を低下さ
せる方法にある。
【0011】その方法は2つの工程を含んで成る。第一
工程では、アルキル化反応生成物から非アルキル化・単
一環芳香族炭化水素の少なくとも一部が除去される。第
二工程では、第一工程の生成物が、約0〜約1バールの
圧力(好ましくは、大気圧)及び約100〜約250℃
の温度において、酸性触媒の存在下で反応せしめられ
る。
【0012】本発明の方法はアルキル化反応生成物の残
留オレフィン含有量を低下させるものであるので、この
方法は“低下オレフィン含有量法”と称することができ
る。ここで、“残留オレフィン含有量”とは、芳香族炭
化水素のアルキル化後に残っている未反応のオレフィン
を意味する。
【0013】アルキル化反応生成物 “アルキル化反応生成物”なる用語は、単一環芳香族炭
化水素の長鎖(少なくとも16個の炭素原子)オレフィ
ンによるアルキル化の反応生成物を意味する。このアル
キル化反応生成物が本発明の方法のための供給原料であ
る。
【0014】アルキル化される単一環芳香族炭化水素は
ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、クメン、キシレ
ン又はそれらの混合物であることができる。単一環芳香
族炭化水素はベンゼン、トルエン、キシレン又はそれら
の混合物であるのが好ましい。それはトルエンであるの
が更に好ましい。
【0015】オレフィンはノルマル−アルファーオレフ
ィンの混合物であるのが好ましいが、それらオレフィン
は異性化されているか及び/又は分枝構造をある程度含
んでいるものであってもよい。オレフィンは20〜28
個の炭素原子を有しているのが好ましい。それらオレフ
ィンは20〜24個の炭素原子を有しているのが更に好
ましい。
【0016】アルキル化反応生成物は、レッシュ(Res
h)が“アルキル芳香族化合物の製造法”と題される米
国特許第4,691,098号明細書に開示している方
法、及びコーカル(Kocal )が“芳香族化合物の線状オ
レフィンによるアルキル化における触媒寿命の長期化と
生成物の直線性の改良”と題される米国特許第5,33
4,793号明細書に開示している方法と同様の方法の
ような、任意、常用の方法で形成することができる。こ
の両米国特許、即ち米国特許第4,691,098号及
び同第5,334,793号明細書の全体をそれらの全
ての目的についてここに引用、参照することにより、そ
れらを本明細書に取込む。
【0017】アルキル化反応生成物は、一般に、残留オ
レフィンを5重量パーセントまでの含有量で、また非ア
ルキル化・単一環芳香族炭化水素を2重量パーセントま
での含有量で含んでいる。ここで、“非アルキル化・単
一環芳香族炭化水素”とは、アルキル化後に未反応のま
ま残っている単一環芳香族炭化水素を意味する。
【0018】アルキル化反応生成物のモノ−アルキレー
ト含有量は少なくとも80重量%であるのが好ましい。
“モノ−アルキレート含有量”とは、1個の長鎖アルキ
ル基が芳香族環に付いている単一環芳香族炭化水素の量
を意味する。残りは、一般に、少量の未反応物質と重質
アルキレートから成る。ここで、“重質アルキレート”
とは、モノ−アルキレートより高い分子量を持って存在
する化学種より成る全アルキレートの量を意味する。モ
ノ−アルキレートより高い分子量を持って存在するこれ
らの化学種は、次の:
【0019】(a)オリゴマー化オレフィンのモノ−ア
ルキル化芳香族化合物、(b)ジ−アルキル化芳香族
種、及び(c)オリゴマー化オレフィン種より構成され
ていることができるが、これらに限定される訳ではな
い。
【0020】非アルキル化・単一環芳香族炭化水素の除
本発明の方法の第一工程では、非アルキル化・単一環芳
香族炭化水素の少なくとも一部がアルキル化反応生成物
から除去される。非アルキル化・単一環芳香族炭化水素
が実質的に全て除去されるのが好ましい。
【0021】非アルキル化・単一環芳香族炭化水素の除
去は、限定される訳ではないが、蒸留及び窒素スパージ
ングを含めて各種の公知の方法で達成することができ
る。
【0022】触媒 本発明の触媒は固体の酸性触媒である。それら触媒は分
子篩又はクレーであることができる。分子篩は天然ゼオ
ライト又は合成ゼオライトであるのが好ましい。触媒は
使用に先立って活性化される。活性化された触媒は、そ
の触媒を、例えば、真空下又は乾燥した不活性ガスの流
動下で、少なくとも150℃の温度において乾燥するこ
とにより、大気中の水分に曝露することなく用いるのが
好ましい。
【0023】酸性触媒は、酸性クレー、又は結晶性ゼオ
ライト若しくは少なくとも6オングストロームの気孔サ
イズを有するその他の酸性分子篩といった酸形態のもの
から成るのが好ましい。
【0024】有用なゼオライトに、ゼオライトY、ベー
ターゼオライト、SSZ−25、SSZ−26及びSS
Z−33がある。その他の可能な触媒に、Lゼオライ
ト、モルデン沸石、ボッグサイト(boggsite)、クロー
バーライト(cloverite )、VPI−5、MCM−4
1、MCM−36、SAPO−8、SAPO−5、MA
PO−36、SAPO−40、SAPO−41、MAP
SO−46、CoAPO−50、六方晶形ホージャサイ
ト(EMC−2)、グメリン沸石、マジット(mazzite
:オメガゼオライト)、オフレタイト、ZSM−18
及びZSM−12がある。これらの触媒は、ローズマリ
ー・スゾスタックの分子篩ハンドブック(Rosemarie Sz
ostak's Handbook of Molecular Sieves)[ニューヨー
ク(New York)、バン ノストランド レインホールド
社(Van Nostrand Reinhold )、1992年]で議論さ
れている。
【0025】有用な酸性クレーは天然産材料又は合成材
料から誘導することができる。当業者であれば、アルキ
ル化触媒であることが知られている多数のそのような触
媒が存在していることは分かるであろう。このような酸
性クレーの例に、モンモリロン石、ラポナイト(laponi
te)及びサポー石がある。ピラードクレー類(pillared
clays)も触媒として使用することができる。
【0026】低下オレフィン含有量法の条件 本発明の方法の第二工程は、約0〜約1バールの圧力
(好ましくは、大気圧)及び約100〜約250℃の温
度において、酸性触媒の存在下で行われる。
【0027】このプロセス条件は液相操作を維持するこ
とに制限されるものではない。この方法は、触媒を用い
て、バッチ式反応器か固定床式反応器のいずれかで操作
することができる。バッチ式において、1つの典型的な
方法は、所望とされる反応温度に加熱することができる
撹拌機付きのオートクレーブ又はガラスフラスコを用い
るものである。連続法は固定床式方法で最も効率的に実
施される。固定床式方法での空間速度は、約0.01〜
約10又はそれ以上の重量空間速度(WHSV)の範囲
であることができる。
【0028】低下オレフィン含有量法の生成物 本発明はアルキル化反応生成物の残留オレフィン含有量
を低下させる方法を提供するものである。この低下オレ
フィン含有量法の生成物は、残留オレフィンが少なくな
っていることのみならず、高い重質アルキレート含有量
も有している。
【0029】低下オレフィン含有量法の機構は完全に分
かっている訳ではないが、その主たる反応は、追加のモ
ノ−アルキレート類を形成させる未反応芳香族化合物の
未反応オレフィンによるアルキル化と、それより低度で
あるが、重質アルキレート類を形成させるモノ−アルキ
レート類と未反応オレフィン類との反応、そしてトラン
スアルキル化反応であると思われる。触媒及びプロセス
条件の選択が、形成される追加のモノ−アルキレート類
と重質アルキレート類との相対量を決める。
【0030】
【実施例】本発明を次の実施例で更に例証するが、これ
ら実施例は特に有利な方法の態様を述べるものである。
これらの実施例は本発明を例証するために与えられるも
のであるが、それら実施例で本発明を限定しようとする
ものではない。
【0031】実施例1 当業者に公知の方法を用いて、シリカ対アルミナ比が約
60:1である市販の酸性ゼオライトYの粉末を、酸に
より解凝固された(acid-peptized )アルミナと混合
し、押し出すことにより、上記酸性ゼオライトYの粉末
を押出物(80%のゼオライトと20%のAl2 3
の混合物)触媒に転化させた。得られた押出物の直径は
1/20″であった。これらの押出物を焼成した。この
触媒を粉砕し、篩に掛けて大きさが20〜40メッシュ
の触媒粒子を製造した。この粉末(0.5g)をテフロ
ン(TEFLON)インサートを備えた金属反応器[パル ア
シッド ダイジェスション ボンベ(Parr Acid Digest
ion Bomb)・モデルNo.4749]に入れ、この反応
器を100℃のオーブンに空気中で約19時間入れて置
いた。その反応器を次にオーブンから取り出し、そして
直ちに蓋をして閉じた。
【0032】その反応器が室温まで冷えた後、それを開
け、次いで10.0gのアルキル化反応生成物(蒸留及
び窒素スパージングされた、トルエンにC2024オレフ
ィンが結合した反応生成物)を速やかに加え、そして反
応器を再び閉じた。この反応器を次に150℃のオーブ
ンに入れた。77時間後に、その反応器をオーブンから
取り出し、そして室温まで放冷した。反応器の内容物を
濾紙を通して濾過し、そして触媒を1〜2mLのトルエ
ンで洗浄して低下オレフィン含有量法の生成物を得た。
上記のアルキル化反応生成物と低下オレフィン含有量法
の生成物とを超臨界流体クロマトグラフィー(SFC )で
分析すると、次の結果を示した。
【0033】
【表1】 SFC分析(重量%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ アルキル化 低下オレフィン 反応生成物 含有量法生成物 ──────────────────────────────── 未反応C20-24 オレフィン 2.5 1.4 モノ−アルキレート 94.4 87.2 重質アルキレート 3.1 11.4 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0034】低下オレフィン含有量法の機構は完全に分
かっている訳ではないが、この実施例では、トランスア
ルキル化反応が支配的であるように思われる。
【0035】実施例2 30ccのガラス製血清用びんに0.25グラムのフィ
ルトロール(Filtrol)F−24・粒状酸性クレー触媒
[オハイオ州(Ohio)エリリア(Elyria)のエングルハ
ード社(Englehard Corporation )から入手]を加え
た。このびんを次に100℃のオーブンに空気中で約2
1時間入れて置いた。そのびんを次いでオーブンから取
り出し、そして直ちに管口締器(crimpon tool)を用い
て、隔壁に面したテフロンゴムで密封した。びんが室温
まで冷えたら、そのびんにシリンジ経由で10グラムの
アルキル化反応生成物(蒸留及び窒素スパージングされ
た、トルエンにC20-24 オレフィンが結合した反応生成
物)を加えた。このびんを次に145〜155℃に保た
れた油浴に入れた。48時間後に、そのびんを取り出
し、そして室温まで放冷し、次いでそのびんを開け、そ
してその内容物を濾紙を通して重力下で濾過した。上記
のアルキル化反応生成物と低下オレフィン含有量法の生
成物とのSFCによる分析は、次の結果を示した:
【0036】
【表2】 SFC分析(重量%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ アルキル化 低下オレフィン 反応生成物 含有量法生成物 ──────────────────────────────── 未反応C20-24 オレフィン 23.8 4.9 モノ−アルキレート 75.4 82.1 重質アルキレート 0.8 13.0 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0037】この実施例の低下オレフィン含有量法によ
る生成物は、供給原料中にトルエンが存在していること
を反映していると思われる。
【0038】実施例3 実施例1で使用したゼオライトY触媒の押出物を粉砕
し、篩に掛けて20〜40メッシュの大きさを持つ粒子
を得た。この粉砕された触媒(2.08グラム)を外径
(OD)1/2″の固定床式反応器に仕込んだ。その反
応器は触媒の上下に不活性なアランダム充填物(packin
g )を備えていた。その触媒床は単一ゾーン式炉の等温
ゾーンに来るように位置決めされた。その触媒をその上
に乾燥窒素ガスを流し(100SCCM)、そして18
0℃で21時間加熱することによって活性化した。未反
応C20-24 オレフィンを1.1重量%含むアルキル化反
応生成物(トルエンに対してC20-24 オレフィンにより
アルキル化;未反応トルエンは蒸留と窒素スパージング
によりトルエン量0.35重量%まで減少せしめられ
た)を、排気して大気圧にした触媒床を通して、逆流式
で、0.13グラム/分(2.0WHSV)の速度で流
した。このオレフィン低下法からの生成物を色々な時間
において採集し、秤量し、そして残留オレフィン含有量
についてSFCで分析した。次の表に観察結果をまとめ
て示す:
【0039】
【表3】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 未反応 モノ−アル 重質アル 時間 測定 オレフィン キレート キレート 試料 (時間) WHSV (重量%) (重量%) (重量%) ───────────────────────────────── 供給原料 − − 1. 07 98. 21 0. 73 1 19 2. 19 0. 93 97. 64 1. 43 2 26. 5 2. 24 0. 81 97. 67 1. 23 3 33. 5 2. 12 0. 70 98. 01 1. 35 4 49. 5 2. 18 0. 78 97. 97 1. 25 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0040】C20-24 アルキルトルエンアルキレート類
の残留オレフィンを超臨界流体クロマトグラフィー(S
FC)で定量する方法 長さ10メートル×外径195ミクロン/内径(ID)
50ミクロンで、厚さ0.25ミクロンのフィルム[S
B−メチル−100(SB-Methyl-100 )]の毛管カラム
及び325℃で運転されるFID検出器を備えた、超臨
界流体クロマトグラフィー(SFC )であるダイオネック
ス・リー サイエンティフィック モデル 600(Di
onex, Lee Scientific Model 600)、及び二酸化炭素溶
離剤を分割注入法(split injection )と共に用いた。
次の密度勾配(density ramp)プログラムを用いた(1
00℃の等温オーブン):
【0041】初期密度=0.2g/cc 試料の注入 5分間保持 0.02g/cc/分で0.3g/ccまで勾配変化
(ramp) 0.01g/cc/分で0.5g/ccまで勾配変化 0.02g/cc/分で0.76g/ccまで勾配変化 12分間保持
【0042】相対的保持時間に寄与する条件(キャリア
ーガスの流れ、カラムの状態、その他の因子)の下にあ
るC20-24 トルエンアルキレートでは、C20-24 の未反
応オレフィンは22分と27.5分の間で溶離された。
20-24 トルエンモノ−アルキレートは28分と36.
5分の間で溶離され、そして“重質アルキレート”は3
7分と45分の間で溶離された。
【0043】残留オレフィン含有量、モノ−アルキレー
ト含有量及び“重質分”含有量は、次のようにして計算
した:
【0044】
【数1】
【0045】
【数2】
【0046】
【数3】
【0047】以上、本発明を特定の態様を参照して説明
したが、本出願は当業者が前記特許請求の範囲とその精
神から逸脱しない範囲でなし得る色々な変更及び置換を
もカバーせんとするものである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一環芳香族炭化水素と少なくとも16
    個の炭素原子を有するオレフィンとのアルキル化反応生
    成物の残留オレフィン含有量を低下させる方法にして、
    次の: (a)アルキル化反応生成物から非アルキル化・単一環
    芳香族炭化水素の少なくとも一部を除去して非アルキル
    化・単一環芳香族炭化水素の含有量が少なくなった残留
    生成物を製造し;そして (b)工程(a)の該残留生成物を、約0〜約1バール
    の圧力及び約100〜約250℃の温度において、分子
    篩及びクレー類より成る群から選択される酸性触媒の存
    在下で反応させる工程を含んで成る、工程(b)の反応
    生成物中の重質アルキレートの含有量が初めのアルキル
    化反応生成物中の重質アルキレートの含有量より多く、
    そして工程(b)の残留オレフィン含有量が初めのアル
    キル化反応生成物中の残留オレフィン含有量より少なく
    なっている、上記の方法。
  2. 【請求項2】 前記分子篩を中性ゼオライト及び合成ゼ
    オライトより成る群から選択する、請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記の工程(b)の反応を大気圧で行
    う、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記単一環芳香族炭化水素をトルエン、
    ベンゼン、キシレン及びそれらの混合物より成る群から
    選択する、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記単一環芳香族炭化水素がトルエンで
    ある、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記オレフィンが20〜28個の炭素原
    子を有する、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の方法で製造された、残
    留オレフィン含有量が低下した、単一環芳香族炭化水素
    のアルキル化反応生成物。
  8. 【請求項8】 トルエンと20〜28個の炭素原子を有
    するオレフィンとのアルキル化反応生成物の残留オレフ
    ィン含有量を低下させる方法にして、次の(a)アルキ
    ル化反応生成物から非アルキル化・トルエンの少なくと
    も一部を除去して非アルキル化・トルエン含有量が少な
    くなった残留生成物を製造し;そして(b)工程(a)
    の該残留生成物を、ほぼ大気圧及び約100〜約250
    ℃の温度において、中性ゼオライト、合成ゼオライト及
    びクレー類より成る群から選択される酸性触媒の存在下
    で反応させる工程を含んで成る、工程(b)の反応生成
    物中の重質アルキレートの含有量が初めのアルキル化反
    応生成物中の重質アルキレートの含有量より多く、そし
    て工程(b)の反応生成物の残留オレフィン含有量が初
    めのアルキル化反応生成物中の残留オレフィン含有量よ
    り少なくなっている、上記の方法。
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