JPH07252170A - Production of ethylbenzene or p-xylene - Google Patents
Production of ethylbenzene or p-xyleneInfo
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- JPH07252170A JPH07252170A JP4132994A JP4132994A JPH07252170A JP H07252170 A JPH07252170 A JP H07252170A JP 4132994 A JP4132994 A JP 4132994A JP 4132994 A JP4132994 A JP 4132994A JP H07252170 A JPH07252170 A JP H07252170A
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエチルベンゼン又はp−
キシレンの製造方法に関し、更に詳細には、ゼオライト
を触媒としてベンゼンをエチルベンゼン又はp−キシレ
ンに変換する方法に関する。The present invention relates to ethylbenzene or p-
More particularly, it relates to a method for converting benzene into ethylbenzene or p-xylene using zeolite as a catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】ベンゼン、トルエン、キシレン等の単環
芳香族化合物は、石油化学業界において多種にわたる化
合物群の主要原料としての位置を占め、今後ともその位
置付けは大きくは変らないと考えられる。他方、石油業
界において環境問題の観点から、特にガソリン中の単環
芳香族化合物の規制問題が大きくクローズアップされて
いる。今後ガソリン中のベンゼン濃度の規制が本格化し
てくると、石油業界各社のリファイナリーにおいて、ベ
ンゼンが多量に抽出されることが予想される。ベンゼン
は前述したように、石油化学工業において、スチレン、
フェノール、無水マレイン酸等、基礎化成品の原料とし
て重要であるが、今後それほど多く需要が伸びることは
予想できない。従って、このような状況下において、ベ
ンゼンの新規な利用方法の開発が望まれている。2. Description of the Related Art Monocyclic aromatic compounds such as benzene, toluene and xylene occupy positions as main raw materials of various compound groups in the petrochemical industry, and it is considered that their position will not change significantly in the future. On the other hand, in the petroleum industry, from the viewpoint of environmental problems, the control problem of monocyclic aromatic compounds in gasoline has been particularly highlighted. As regulations on the concentration of benzene in gasoline become more serious in the future, it is expected that a large amount of benzene will be extracted in refineries of oil industry companies. As mentioned above, benzene is used in the petrochemical industry as styrene,
Although it is important as a raw material for basic chemical products such as phenol and maleic anhydride, it cannot be predicted that demand will increase so much in the future. Therefore, under such circumstances, it is desired to develop a new method of utilizing benzene.
【0003】上述のように、ベンゼンの大きな用途の一
つにスチレンの原料としてのエチルベンゼンの製造があ
る。これは通常塩化アルミニウム・塩酸−炭化水素錯体
触媒を用いて行われ、工業的に重要な技術である。しか
し、この製法ではアルキル化剤としてエチレンを必要と
し、これが製造コストに大きな影響を与えているが、技
術的には完成されたものであり、これ以上の技術開発の
余地は少ない。As mentioned above, one of the major uses of benzene is the production of ethylbenzene as a raw material for styrene. This is usually carried out using an aluminum chloride / hydrochloric acid-hydrocarbon complex catalyst and is an industrially important technique. However, this production method requires ethylene as an alkylating agent, which has a great influence on the production cost, but it is technically completed, and there is little room for further technological development.
【0004】今後も需要の伸びが期待できる化成品とし
て、ポリエチレンテレフタレートの原料であるテレフタ
ル酸がある。テレフタル酸は通常p−キシレンの酸化に
より製造されるが、原料のp−キシレンに関しては種々
の製造方法が考えられ、現在でもいろいろ検討が行われ
ている。例えばトルエンを原料としてメタノールを用い
たアルキル化によるp−キシレンの製造に関する技術が
数多く開示されている。これらの方法で問題になるの
が、メタノールの利用効率とp−キシレンに対する選択
性であり、現在までのところ工業化に耐えられる技術は
ない。むしろキシレン類の異性化及び分離の繰り返しに
よりp−キシレンを製造する方法が技術的に進んでお
り、工業的にも行われている。しかし、いずれの方法も
今後余剰になると予想されるベンゼンを原料とした方法
ではなく、ベンゼンの有効利用につながるものではなか
った。There is terephthalic acid, which is a raw material of polyethylene terephthalate, as a chemical product whose demand is expected to grow in the future. Although terephthalic acid is usually produced by oxidation of p-xylene, various production methods are conceivable for p-xylene as a raw material, and various studies are being made even now. For example, many techniques relating to the production of p-xylene by alkylation using toluene as a raw material and methanol have been disclosed. The problems of these methods are the utilization efficiency of methanol and the selectivity for p-xylene, and there is no technology that can withstand industrialization so far. Rather, a method for producing p-xylene by repeating isomerization and separation of xylenes is technically advanced and is also industrially performed. However, neither of these methods was a method using benzene as a raw material, which is expected to be a surplus in the future, and did not lead to effective use of benzene.
【0005】注目すべき技術として、ペンタシル型のア
ルミノシリケート上にベンゼンを通過させることのみに
より、トルエン、キシレン類、ナフタレン、メチルナフ
タレン化合物に変換する方法が知られている(米国特許
明細書第4,926,000号)。これはアルキル化剤等を使用
せずにベンゼンを変換できる技術であり、ベンゼン利用
技術として今後の発展が期待できる。しかしこの方法で
は反応の選択性は低く、経済性の点でp−キシレン又は
エチルベンゼンの製造技術としては難があった。As a noteworthy technique, there is known a method of converting into a toluene, xylenes, naphthalene or methylnaphthalene compound only by passing benzene over a pentasil-type aluminosilicate (US Pat. No. 4,926,000). issue). This is a technology that can convert benzene without using an alkylating agent, and future development is expected as a technology for utilizing benzene. However, with this method, the selectivity of the reaction is low, and it is difficult as a production technology of p-xylene or ethylbenzene in terms of economy.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はベン
ゼンを原料としてより経済的にエチルベンゼン及びp−
キシレンを製造する技術を提供することを目的とする。Therefore, the present invention uses ethylbenzene and p- as a raw material more economically.
It is intended to provide a technique for producing xylene.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】かかる実情において本発
明者らは鋭意研究を重ねた結果、有機シラン化合物で処
理したゼオライトを触媒としてベンゼンを加熱反応させ
ると、選択的にトルエン、エチルベンゼン及びp−キシ
レンが生成することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。Under such circumstances, the inventors of the present invention have conducted extensive studies and as a result, when benzene was heated and reacted using a zeolite treated with an organic silane compound as a catalyst, toluene, ethylbenzene and p- They found that xylene was produced, and completed the present invention.
【0008】すなわち本発明は、有機シラン化合物で処
理したゼオライトを触媒として、ベンゼンを加熱反応さ
せることにより、エチルベンゼン又はp−キシレンを製
造する方法に係るものである。That is, the present invention relates to a method for producing ethylbenzene or p-xylene by heating and reacting benzene with zeolite treated with an organosilane compound as a catalyst.
【0009】本発明において有機シラン化合物とは、シ
ランの水素原子を有機基で置換したものをいうが、具体
的には例えば下記一般式で表される化合物が好ましいも
のとして挙げられる。In the present invention, the organic silane compound refers to a compound in which a hydrogen atom of silane is replaced with an organic group, and specifically, for example, compounds represented by the following general formula are preferred.
【0010】[0010]
【化2】 [Chemical 2]
【0011】(式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞ
れ同一でも異なってもよい水素原子又はアルコキシル基
を示す。ただし、R1〜R4のすべてが同時に水素原子と
なることはない。)(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or an alkoxyl group which may be the same or different, provided that all of R 1 to R 4 are hydrogen atoms at the same time. Nothing.)
【0012】ここで、R1〜R4のアルコキシル基として
は、炭素数1〜6のもの、特にメトキシル、エトキシル
基又はプロポキシル基が好ましい。The alkoxyl group represented by R 1 to R 4 is preferably one having 1 to 6 carbon atoms, particularly methoxyl, ethoxyl or propoxyl.
【0013】本発明に使用されるゼオライトとしては、
MFI型ゼオライト(ペンタシル型ゼオライト又はZSM-5ゼ
オライトと総称されるもの)、Y型ゼオライト(ホージ
ャサイト)、モルデナイト、フェリエライト、L型ゼオ
ライト、ゼオライトβ等が挙げられるが、中でもMFI型
ゼオライト、Y型ゼオライト及びモルデナイトが、更に
MFI型ゼオライト及びモルデナイトが、特にMFI型ゼオラ
イトが好ましいものとして挙げられる。MFI型ゼオライ
トはいずれの製造方法で合成されたものであっても好適
に使用することができるが、特に特開昭56-92114号公報
記載のもの(DGAゼオライト)が活性及び選択性の点で
優れている。ゼオライトのSi/Al比はそれぞれのゼオラ
イトのタイプにより最適値が異なるが、通常Si/Al比2
〜400の範囲が好ましい。The zeolite used in the present invention includes:
MFI-type zeolite (generally referred to as pentasil-type zeolite or ZSM-5 zeolite), Y-type zeolite (faujasite), mordenite, ferrierite, L-type zeolite, zeolite β, and the like, among which MFI-type zeolite, Y Type zeolite and mordenite
MFI type zeolite and mordenite are particularly preferable, and MFI type zeolite is preferable. MFI-type zeolite can be preferably used regardless of whether it has been synthesized by any production method, especially those described in JP-A-56-92114 (DGA zeolite) in terms of activity and selectivity. Are better. The optimum Si / Al ratio of zeolite varies depending on the type of zeolite, but the Si / Al ratio is usually 2
A range of up to 400 is preferred.
【0014】ゼオライトは通常プロトン型フォーム(ゼ
オライト骨格格子中のアルカリ金属をアンモニウムイオ
ン又はプロトンイオンによりイオン交換することにより
形成される。)で使用される。イオン交換率は任意の値
を採ることができるが、交換率が高いほど活性は高くな
る。なお、プロトン型フォームへの変換は有機シラン化
処理の前でも後でも行うことができる。Zeolites are usually used in proton form (formed by ion-exchange of alkali metals in the zeolite framework lattice with ammonium ions or proton ions). The ion exchange rate can take any value, but the higher the exchange rate, the higher the activity. The conversion to the proton type foam can be performed before or after the organic silanization treatment.
【0015】本発明においてはゼオライトとして、イオ
ン交換法又は含浸法により金属、金属イオン及び/又は
金属酸化物を一種以上含有せしめたものを使用すること
もできる。かかる金属種としては周期表CASバージョン
のシンボルでIB族、IIA族、IIB族、IIIA族、IIIB族、IV
A族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族及びVIII族の金属が
好ましい。具体的には、IB族金属では銅、銀及び金が、
IIA族金属ではマグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム及びバリウムが、IIB族金属では亜鉛及びカドミウ
ムが、IIIA族金属ではアルミニウム及びガリウムが、II
IB族金属ではイットリウム、及びすべてのランタノイド
系列元素が、IVA族金属ではゲルマニウム、錫及び鉛
が、IVB族金属ではチタン、ジルコニウム及びハフニウ
ムが、VB族金属ではバナジウム及びニオブが、VIB族金
属ではクロム、モリブデン及びタングステンが、VIIB族
金属ではマンガン及びレニウムが、及びVIII族金属では
鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、オスミウム、イリジウム及び白金が好ましい。
特に好ましい金属種はガリウム、亜鉛、白金、鉄、銅及
びパラジウムである。なお、このゼオライトへの金属含
有化処理は、有機シラン化処理の前でも後でも行うこと
ができる。In the present invention, it is also possible to use, as the zeolite, one containing at least one metal, metal ion and / or metal oxide by an ion exchange method or an impregnation method. Examples of such metal species are symbols of the CAS version of the periodic table, IB group, IIA group, IIB group, IIIA group, IIIB group, IV.
Group A, IVB, VB, VIB, VIIB and VIII metals are preferred. Specifically, Group IB metals include copper, silver and gold.
For Group IIA metals magnesium, calcium, strontium and barium, for Group IIB metals zinc and cadmium, for Group IIIA metals aluminum and gallium, II
Yttrium and all lanthanide series elements in Group IB metals, germanium, tin and lead in Group IVA metals, titanium, zirconium and hafnium in Group IVB metals, vanadium and niobium in Group VB metals, chromium in Group VIB metals. , Molybdenum and tungsten, manganese and rhenium for Group VIIB metals, and iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum for Group VIII metals are preferred.
Particularly preferred metal species are gallium, zinc, platinum, iron, copper and palladium. The metal-containing treatment of the zeolite can be performed before or after the organic silanization treatment.
【0016】上記MFI型ゼオライト、Y型ゼオライト、
モルデナイト、ゼオライトβ等の酸型を有するゼオライ
トを用いる場合には、液相にてゼオライトを有機シラン
化合物で処理することが好ましく、酸型を有しないNa
型、K型のゼオライトを用いる場合には、有機シラン化
合物処理と、酸型への転化とを行って使用するのがよ
い。後者の場合の処理の順序は、どちらを先行してもよ
い。The above MFI type zeolite, Y type zeolite,
Mordenite, when using a zeolite having an acid type such as zeolite β, it is preferable to treat the zeolite with an organic silane compound in a liquid phase, Na having no acid type
In the case of using zeolites of type K and type K, it is preferable to perform treatment with an organic silane compound and conversion to an acid type before use. In the latter case, the order of processing may be preceded by either one.
【0017】ゼオライトとしては、骨格中の金属種がア
ルミニウムであるアルミノシリケートゼオライト以外
に、鉄、クロム、亜鉛、ガリウム、ホウ素等であるメタ
ロシリケートゼオライトや、アルミニウムの一部を上記
金属で置換したアルミノメタロシリケートを使用するこ
ともできる。As the zeolite, in addition to the aluminosilicate zeolite in which the metal species in the skeleton is aluminum, metallosilicate zeolites such as iron, chromium, zinc, gallium, and boron, and alumino in which a part of aluminum is substituted with the above metal Metallosilicates can also be used.
【0018】有機シラン化合物によるゼオライトの処理
方法としては特に限定されず、例えば通常のCVD法や浸
漬法により行うことができる。The method of treating the zeolite with the organic silane compound is not particularly limited, and for example, a usual CVD method or a dipping method can be used.
【0019】CVD法は、有機シラン化合物を不活性ガス
気流中で結晶性アルミノシリケートゼオライト上を通過
させ、一部の有機シラン化合物をゼオライト表面に蒸着
させる方法である。この方法は、工業的には困難さを有
するものの、均一にゼオライト表面を被覆できる点で優
れている。The CVD method is a method in which an organic silane compound is passed over a crystalline aluminosilicate zeolite in an inert gas stream to deposit a part of the organic silane compound on the zeolite surface. Although this method is industrially difficult, it is excellent in that the zeolite surface can be uniformly coated.
【0020】浸漬法は、有機シラン化合物単独又はこれ
を非水系の溶媒で希釈した溶液からなる処理液中に所定
量のゼオライトを一定時間浸した後、ゼオライトを分離
焼成してシリカをゼオライト上に付着させる方法であ
る。非水系溶媒としては、例えばパラフィン系ではn−
ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン等が、芳香族
系ではトルエン、ベンゼン等が挙げられる。処理液の量
は、有機シラン化合物がゼオライトに均一に分散できる
量であればよく、特に限定されないが、一般には、ゼオ
ライトの重量に対して0.1〜10倍量を用いるのが好まし
い。また、一般には有機シラン濃度20重量%以下の溶液
を用いるのが好ましい。In the dipping method, a predetermined amount of zeolite is immersed in a treatment liquid consisting of an organic silane compound alone or a solution obtained by diluting it with a non-aqueous solvent for a certain period of time, and then the zeolite is separated and calcined to deposit silica on the zeolite. This is the method of attachment. As the non-aqueous solvent, for example, in the case of a paraffinic solvent, n-
Hexane, n-heptane, cyclohexane and the like, and aromatic compounds include toluene, benzene and the like. The amount of the treatment liquid is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the organosilane compound in the zeolite, but in general, it is preferably 0.1 to 10 times the weight of the zeolite. In general, it is preferable to use a solution having an organic silane concentration of 20% by weight or less.
【0021】浸漬法におけるゼオライトと有機シラン化
合物の接触法は、バッチ法が好ましく、温度、濃度、攪
拌条件により、シラン処理の程度を任意に変化させるこ
とができる。ゼオライトは処理液による処理後、通常、
ろ過を行うが、処理量が少ない場合はこの操作を省略す
ることができる。The contact method between the zeolite and the organic silane compound in the dipping method is preferably a batch method, and the degree of silane treatment can be arbitrarily changed depending on the temperature, concentration and stirring conditions. Zeolite is usually treated with a treatment solution,
Although filtration is performed, this operation can be omitted when the throughput is small.
【0022】ゼオライトは、シラン化処理した後、空気
中電気炉で焼成して触媒とする。焼成温度は600℃以
下、特に100〜600℃が好ましい。また焼成時間は2時間
以上、特に2〜10時間とするのが好ましい。Zeolite is silanized and then calcined in an electric furnace in air to obtain a catalyst. The firing temperature is 600 ° C or lower, and particularly preferably 100 to 600 ° C. The firing time is preferably 2 hours or more, and particularly preferably 2 to 10 hours.
【0023】本発明に使用されるベンゼンとしては、純
度が高い方が好ましいが、数%の不純物(トルエン等)
を含んでいてもよく、石油精製の抽出によって得られる
ものから、試薬級の純度を有するものまでいかなるもの
も用いることができる。The benzene used in the present invention preferably has a high purity, but a few percent of impurities (toluene, etc.)
And any of those obtained by extraction for petroleum refining to those having reagent grade purity can be used.
【0024】本発明の製造方法に係る反応の反応方式と
しては特に限定されず、固定床流通式、流動床式、移動
床式、バッチ式等種々の方法で行うことができる。以下
に固定床方式における条件を説明するが、反応を他の方
式で行う場合は、固定床方式の条件に準じた条件で行う
ことができる。反応温度は150〜700℃、特に300〜600℃
が好ましい。反応圧力は1〜100気圧、特に5〜50気圧
が好ましい。キャリアガスは窒素等の不活性ガス又は水
素、炭酸ガス、メタンガスなどを使用することができ
る。LHSVは0.1〜10h-1の範囲であればよい。キャリアガ
ス/原料比は0.1〜100(mol/mol)の任意の値を選択す
ることができる。なお、シラン処理したゼオライトは非
常に安定な活性を示すが、ある程度反応させた後、通常
の活性付与方法、例えばゼオライトの空気焼成等によ
り、簡単に活性が回復する。The reaction system of the reaction according to the production method of the present invention is not particularly limited, and various methods such as a fixed bed flow system, a fluidized bed system, a moving bed system and a batch system can be carried out. The conditions in the fixed bed system will be explained below, but when the reaction is carried out by another system, it can be carried out under the conditions according to the conditions of the fixed bed system. Reaction temperature is 150-700 ℃, especially 300-600 ℃
Is preferred. The reaction pressure is preferably 1 to 100 atm, particularly preferably 5 to 50 atm. As the carrier gas, an inert gas such as nitrogen or hydrogen, carbon dioxide gas, methane gas or the like can be used. LHSV may be in the range of 0.1 to 10 h -1 . The carrier gas / raw material ratio can be selected from any value of 0.1 to 100 (mol / mol). Although the silane-treated zeolite exhibits a very stable activity, the activity is easily recovered by a normal activity-imparting method such as air calcination of the zeolite after the reaction to some extent.
【0025】[0025]
【作用】本発明において、ベンゼンから直接的に選択性
良く、化成品として有用なエチルベンゼン及び/又はp
−キシレンが生成する理由は、現在までのところ明らか
ではないが、ゼオライト触媒上でベンゼンの分解反応が
起こり、生成したオレフィン化合物がアルキル化剤とし
てベンゼンに付加し、アルキルベンゼンが生成してくる
ものと考えられる。このとき、エチルベンゼン及びp−
キシレンに対する選択性が高まるのは、シラン化処理で
ゼオライト表面に付着したシリカにより、ゼオライトの
細口径がエチルベンゼン又はp−キシレンの生成に有利
な大きさに制御されるためと推定される。特にモルデナ
イトをシラン処理すると、ベンゼンの転換反応そのもの
の活性が増大し、しかも触媒活性の安定性が増すことが
判明している。In the present invention, ethylbenzene and / or p, which are useful as chemical products, are directly selected from benzene with good selectivity.
-The reason why xylene is produced is not clear so far, but it is considered that the decomposition reaction of benzene occurs on the zeolite catalyst and the produced olefin compound is added to benzene as an alkylating agent to produce alkylbenzene. Conceivable. At this time, ethylbenzene and p-
It is presumed that the selectivity for xylene is increased because the silica adhering to the zeolite surface during the silanization treatment controls the fine diameter of the zeolite to a size that is advantageous for the production of ethylbenzene or p-xylene. In particular, it has been found that silane treatment of mordenite increases the activity of the benzene conversion reaction itself and further increases the stability of the catalytic activity.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明方法により、ベンゼンのみを原料
として、化成品として非常に有用なエチルベンゼン又は
p−キシレンを経済的に一段階で製造することが可能と
なる。このことは同時に、石油精製業において多量に排
出され、環境保護の観点から排出量の規制が本格化しつ
つあるベンゼンの有効利用の一助ともなり得るものであ
る。なお、本発明方法において、エチルベンゼン及びp
−キシレン以外に、副生成物としてある程度のトルエン
及び若干の軽質ガス(C1〜C4)を生じるが、トルエ
ンはベンゼンより毒性が低く、またオクタン価が高いた
め、オクタンブースターとしてガソリンに戻して利用す
ることができ、本発明の工業的意義は非常に高いもので
ある。According to the method of the present invention, it is possible to economically produce ethylbenzene or p-xylene, which is very useful as a chemical product, in one step, using only benzene as a raw material. At the same time, this can contribute to the effective use of benzene, which is emitted in large quantities in the petroleum refining industry and is being regulated in full scale from the viewpoint of environmental protection. In the method of the present invention, ethylbenzene and p
-In addition to xylene, some by-products and some light gases (C1-C4) are produced as by-products, but since toluene is less toxic than benzene and has a higher octane number, it should be returned to gasoline as an octane booster for use. Therefore, the industrial significance of the present invention is extremely high.
【0027】[0027]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0028】合成例1 (1)ゼオライトの合成(特開昭56-92114号公報記載の合
成法に準じて) コロイダルシリカ(シリカ含有量20.6重量%)1605gに
純水500gとジグリコールアミン362gを加えた溶液に、
苛性ソーダ30.6gを純水500gに溶解した水溶液と、純
水493gにアルミン酸ナトリウム31.6gを溶かした水溶
液の双方を、250rpmの速度で攪拌しながら加えてゲル原
料物を調合した。これを加熱しながらゲルエージングと
同様に攪拌した。次いでオートクレーブ中、温度160℃
で48時間、再度加熱攪拌した。生成した結晶物をろ過し
た後、過水溶液pHが8以下となるまで純粋で洗浄して高
結晶のアルミノシリケートゼオライトを得た。得られた
合成物をろ過し、十分水洗した後、電気乾燥器中、110
℃で3時間乾燥を行った。Synthesis Example 1 (1) Synthesis of zeolite (according to the synthesis method described in JP-A-56-92114) 1605 g of colloidal silica (silica content 20.6% by weight), 500 g of pure water and 362 g of diglycolamine. To the added solution,
A gel raw material was prepared by adding both an aqueous solution in which 30.6 g of caustic soda was dissolved in 500 g of pure water and an aqueous solution in which 31.6 g of sodium aluminate was dissolved in 493 g of pure water while stirring at a speed of 250 rpm. While heating, this was stirred in the same manner as gel aging. Then, in the autoclave, the temperature is 160 ℃
The mixture was heated and stirred again for 48 hours. The formed crystal product was filtered and then washed with pure water until the pH of the peraqueous solution became 8 or less to obtain a highly crystalline aluminosilicate zeolite. The obtained synthetic product was filtered, washed thoroughly with water, then, in an electric dryer, 110
Drying was carried out at ℃ for 3 hours.
【0029】(2)酸型ゼオライトへの転化 次いで、上記ゼオライトを、4N塩化アンモニウム水溶
液を用いて90℃で2時間イオン交換を実施した。使用し
た塩化アンモニウム水溶液の量は、ゼオライト1g当た
り5gとし、この操作を3回繰り返した。イオン交換
後、塩素が検出されなくなるまでゼオライトを洗浄し、
更に上記と同様に乾燥を行い、次いで電気焼成炉中、空
気存在下540℃で3時間焼成してプロトン型ゼオライト
を得た。(2) Conversion to Acid Type Zeolite Next, the above zeolite was subjected to ion exchange at 90 ° C. for 2 hours using a 4N ammonium chloride aqueous solution. The amount of the ammonium chloride aqueous solution used was 5 g per 1 g of zeolite, and this operation was repeated 3 times. After ion exchange, wash the zeolite until chlorine is no longer detected,
Further, it was dried in the same manner as above, and then calcined in the presence of air at 540 ° C. for 3 hours in an electric calcination furnace to obtain a proton-type zeolite.
【0030】触媒製造例1(TEOS法) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト25gをテトラ
エチルオルソシリケート(TEOS)とトルエンとの混合溶
液(TEOS濃度1、3又は5重量%)50g中に浸漬し、約
5時間攪拌した後取り出し、電気炉にて、空気流通下54
0℃で4時間焼成した。これを32〜64meshに成型して、
シラン化処理ゼオライトを得た。TEOS処理濃度の高い順
に、それぞれ触媒1、2及び3とした。Catalyst Production Example 1 (TEOS Method) 25 g of the proton-type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was immersed in 50 g of a mixed solution of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and toluene (TEOS concentration 1, 3 or 5% by weight). Then, after stirring for about 5 hours, it was taken out and placed in an electric furnace under air flow.
It was baked at 0 ° C. for 4 hours. Mold this into 32-64 mesh,
A silanized zeolite was obtained. Catalysts 1, 2 and 3 were designated in descending order of TEOS treatment concentration.
【0031】触媒製造例2(TMOS法) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト25gをテトラ
メチルオルソシリケート(TMOS)とトルエンとの混合溶
液(TMOS濃度1、3又は5重量%)50g中に浸漬し、約
5時間攪拌した後取り出し、電気炉にて、空気流通下54
0℃で4時間焼成した。これを32〜64meshに成型して、
シラン化処理ゼオライトを得た。TMOS処理濃度の高い順
に、それぞれ触媒4、5及び6とした。Catalyst Production Example 2 (TMOS Method) 25 g of the proton type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was added to 50 g of a mixed solution of tetramethyl orthosilicate (TMOS) and toluene (TMOS concentration: 1, 3 or 5% by weight). Immerse, stir for about 5 hours, then take out and place in an electric furnace under air flow.
It was baked at 0 ° C. for 4 hours. Mold this into 32-64 mesh,
A silanized zeolite was obtained. Catalysts 4, 5 and 6 were used in order of increasing TMOS treatment concentration.
【0032】触媒製造例3(CVD法) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト5gを32〜64
meshに成型し、これを固定床石英ガラスリアクターに詰
め入れた。テトラエチルオルソメタシリケート(TEOM)
中にヘリウムガスを毎分50mlの速度で吹き込み、蒸気圧
分のTEOMを触媒床温度300℃に保ったガラスリアクター
中に導入した。その状態を3時間保持した後、ヘリウム
ガスのみでゼオライト層をパージしながら、触媒床の温
度を2時間かけて室温まで下げた。ゼオライトをガラス
リアクターから取り出し、電気炉にて、空気流通下540
℃で4時間焼成した。このCVD処理を行ったゼオライト
を触媒7とした。Catalyst Production Example 3 (CVD Method) 5 to 32 g of the proton-type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was used.
It was molded into mesh and packed in a fixed-bed quartz glass reactor. Tetraethyl ortho metasilicate (TEOM)
Helium gas was blown into the glass reactor at a rate of 50 ml / min, and TEOM of vapor pressure was introduced into a glass reactor kept at a catalyst bed temperature of 300 ° C. After maintaining that state for 3 hours, the temperature of the catalyst bed was lowered to room temperature over 2 hours while purging the zeolite layer with only helium gas. Zeolite was taken out of the glass reactor and placed in an electric furnace under air flow 540.
Calcination was performed for 4 hours. This CVD-treated zeolite was used as catalyst 7.
【0033】触媒製造例4(TEOS法,モルデナイト) 市販のプロトン型モルデナイト(東ソー社製,HSZ-630H
OA,Si/Al=16.1)5gをTEOSとトルエンとの混合溶液
(TEOS濃度5重量%)10g中に浸漬し、約5時間攪拌し
た後取り出し、電気炉にて、空気流通下540℃で4時間
焼成した。これを32〜64meshに成型して、シラン化処理
ゼオライトを得た。このTEOS処理モルデナイトを触媒8
とした。Catalyst Production Example 4 (TEOS Method, Mordenite) Commercially available proton type mordenite (Tosoh Corp., HSZ-630H)
5g of OA, Si / Al = 16.1) was immersed in 10g of a mixed solution of TEOS and toluene (TEOS concentration 5% by weight), stirred for about 5 hours, then taken out and placed in an electric furnace under air flow at 540 ° C for 4 hours. Burned for hours. This was molded into 32 to 64 mesh to obtain a silanized zeolite. This TEOS-treated mordenite was used as catalyst 8
And
【0034】触媒製造例5(TMOS法,金属イオン交換ゼ
オライト) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト10gを、0.1N
硝酸ガリウム水溶液100mlを用い、90℃で5時間イオン
交換を行った。イオン交換後、ゼオライトを洗浄し、電
気乾燥器中110℃で3時間乾燥した。次いで、電気焼成
炉中で、空気存在下540℃で3時間焼成してガリウムイ
オン交換ゼオライトを得た。上記のガリウムイオン交換
ゼオライトのガリウムイオン交換率を、プラズマ発光分
光光度計(ICP)を用いて測定した結果、全イオン交換
サイト中におけるガリウムイオン交換率は、71.1%であ
った。このガリウムイオン交換ゼオライト10gをTMOSと
トルエンとの混合溶液(TMOS濃度5重量%)20g中に浸
漬し、約5時間攪拌した後取り出し、電気炉にて、空気
流通下540℃で4時間焼成した。これを32〜64meshに成
型して、シラン化処理ガリウムイオン交換ゼオライトを
得た。これを触媒9とした。Catalyst Production Example 5 (TMOS Method, Metal Ion Exchange Zeolite) 10 g of the proton type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was added to 0.1N.
Ion exchange was performed at 90 ° C. for 5 hours using 100 ml of an aqueous gallium nitrate solution. After ion exchange, the zeolite was washed and dried in an electric dryer at 110 ° C for 3 hours. Then, gallium ion-exchanged zeolite was obtained by calcination in an electric calcination furnace at 540 ° C. for 3 hours in the presence of air. As a result of measuring the gallium ion exchange rate of the above gallium ion exchanged zeolite using a plasma emission spectrophotometer (ICP), the gallium ion exchange rate in all the ion exchange sites was 71.1%. 10 g of this gallium ion-exchanged zeolite was immersed in 20 g of a mixed solution of TMOS and toluene (TMOS concentration 5% by weight), stirred for about 5 hours, then taken out, and fired in an electric furnace at 540 ° C for 4 hours under air flow. . This was molded into 32 to 64 mesh to obtain silanized gallium ion-exchanged zeolite. This was designated as catalyst 9.
【0035】触媒製造例6(TMOS法,金属イオン交換ゼ
オライト) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト10gを、0.1N
硝酸銅水溶液100mlを用い、90℃で5時間イオン交換を
行った。イオン交換後、ゼオライトを洗浄し、電気乾燥
器中110℃で3時間乾燥した。次いで、電気焼成炉中
で、空気存在下540℃で3時間焼成して銅イオン交換ゼ
オライトを得た。上記の銅イオン交換ゼオライトの銅イ
オン交換率を、プラズマ発光分光光度計(ICP)を用い
て測定した結果、全イオン交換サイト中における銅イオ
ン交換率は、83.1%であった。この銅イオン交換ゼオラ
イト10gをTMOSとトルエンとの混合溶液(TMOS濃度5重
量%)20g中に浸漬し、約5時間攪拌した後取り出し、
電気炉にて、空気流通下540℃で4時間焼成した。これ
を32〜64meshに成型して、シラン化処理銅イオン交換ゼ
オライトを得た。これを触媒10とした。Catalyst Production Example 6 (TMOS Method, Metal Ion Exchange Zeolite) 10 g of the proton type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was added to 0.1N.
Ion exchange was performed for 5 hours at 90 ° C. using 100 ml of an aqueous solution of copper nitrate. After ion exchange, the zeolite was washed and dried in an electric dryer at 110 ° C for 3 hours. Then, in an electric calcination furnace, calcination was performed at 540 ° C. for 3 hours in the presence of air to obtain a copper ion-exchanged zeolite. As a result of measuring the copper ion exchange rate of the above copper ion exchange zeolite using a plasma emission spectrophotometer (ICP), the copper ion exchange rate in all the ion exchange sites was 83.1%. 10 g of this copper ion exchanged zeolite was immersed in 20 g of a mixed solution of TMOS and toluene (TMOS concentration 5% by weight), stirred for about 5 hours, and then taken out.
Firing was performed in an electric furnace at 540 ° C for 4 hours under air flow. This was molded into 32 to 64 mesh to obtain silanized copper ion-exchanged zeolite. This was designated as catalyst 10.
【0036】触媒製造例7(TMOS法,金属イオン交換ゼ
オライト) 合成例1で得られたプロトン型ゼオライト10gを、0.1N
硝酸鉄水溶液100mlを用い、90℃で5時間イオン交換を
行った。イオン交換後、ゼオライトを洗浄し、電気乾燥
器中110℃で3時間乾燥した。次いで、電気焼成炉中
で、空気存在下540℃で3時間焼成して鉄イオン交換ゼ
オライトを得た。上記の鉄イオン交換ゼオライトの鉄イ
オン交換率を、プラズマ発光分光光度計(ICP)を用い
て測定した結果、全イオン交換サイト中における鉄イオ
ン交換率は、48.6%であった。この鉄イオン交換ゼオラ
イト10gをTMOSとトルエンとの混合溶液(TMOS濃度5重
量%)20g中に浸漬し、約5時間攪拌した後取り出し、
電気炉にて、空気流通下540℃で4時間焼成した。これ
を32〜64meshに成型して、シラン化処理鉄イオン交換ゼ
オライトを得た。これを触媒11とした。Catalyst Production Example 7 (TMOS Method, Metal Ion Exchange Zeolite) 10 g of the proton type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was added to 0.1N.
Ion exchange was performed for 5 hours at 90 ° C. using 100 ml of an aqueous iron nitrate solution. After ion exchange, the zeolite was washed and dried in an electric dryer at 110 ° C for 3 hours. Then, in an electric calcination furnace, calcination was performed at 540 ° C. for 3 hours in the presence of air to obtain iron ion exchanged zeolite. As a result of measuring the iron ion exchange rate of the above iron ion exchanged zeolite using a plasma emission spectrophotometer (ICP), the iron ion exchange rate in all the ion exchange sites was 48.6%. 10 g of this iron ion-exchanged zeolite was immersed in 20 g of a mixed solution of TMOS and toluene (TMOS concentration 5% by weight), stirred for about 5 hours, and then taken out.
Firing was performed in an electric furnace at 540 ° C for 4 hours under air flow. This was molded into 32 to 64 mesh to obtain silanized iron ion exchanged zeolite. This was designated as catalyst 11.
【0037】比較触媒製造例 合成例1で得られたプロトン型ゼオライトを比較触媒1
とした。また触媒製造例4で使用したモルデナイト及び
触媒製造例5〜7で調製した金属イオン交換ゼオライト
を、そのまま32〜64meshに成型したものを、それぞれ比
較触媒2(モルデナイト)、比較触媒3(ガリウムイオ
ン交換)、比較触媒4(銅イオン交換)及び比較触媒5
(鉄イオン交換)とした。Comparative Catalyst Production Example The proton type zeolite obtained in Synthesis Example 1 was used as Comparative Catalyst 1
And Further, the mordenite used in Catalyst Production Example 4 and the metal ion-exchanged zeolite prepared in Catalyst Production Examples 5 to 7 were molded into 32-64 mesh as they were, respectively, as Comparative Catalyst 2 (mordenite) and Comparative Catalyst 3 (gallium ion exchange). ), Comparative catalyst 4 (copper ion exchange) and comparative catalyst 5
(Iron ion exchange).
【0038】試験例1 触媒製造例1〜7及び比較触媒製造例で得られた各触媒
の評価を行った。反応は加圧固定床流通式反応装置によ
り、原料として関東化学社製の試薬特級のベンゼンを用
い、以下の条件で行った。Test Example 1 Each of the catalysts obtained in Catalyst Production Examples 1 to 7 and Comparative Catalyst Production Example was evaluated. The reaction was carried out by a pressure fixed bed flow type reaction device using benzene of a reagent special grade manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. as a raw material under the following conditions.
【0039】〈反応条件〉 触媒量:5ml 反応温度:500℃ 反応圧力:10kg/cm2G LHSV:1.0h-1 水素/ベンゼン(mol/mol) キャリアガス:水素 キャリアガス量:50ml<Reaction conditions> Catalyst amount: 5 ml Reaction temperature: 500 ° C. Reaction pressure: 10 kg / cm 2 G LHSV: 1.0 h −1 Hydrogen / benzene (mol / mol) Carrier gas: Hydrogen Carrier gas amount: 50 ml
【0040】〈反応物の分析〉反応開始後3〜4時間の
間の反応物のサンプルを採り、FID-ガスクロマトグラフ
ィー(HP社製PONAカラム使用)により分析した。ベンゼ
ン転化率、エチルベンゼン選択率及びp−キシレン選択
率は下式に従って求めた。<Analysis of reaction product> A sample of the reaction product for 3 to 4 hours after the start of the reaction was taken and analyzed by FID-gas chromatography (using PONA column manufactured by HP). The benzene conversion rate, ethylbenzene selectivity and p-xylene selectivity were determined according to the following formulas.
【0041】[0041]
【数1】 [Equation 1]
【0042】(1)シラン化処理MFI型ゼオライト触媒の評
価 DGAゼオライトをシラン化処理した触媒1〜7の評価
を、比較触媒1の評価と併せて表1に示す。表1から、
いずれのシラン化処理を行った触媒も、未処理の比較触
媒1に比べてエチルベンゼン及びp−キシレンの生成割
合が高く、ゼオライトをシラン化処理して用いることに
より、エチルベンゼン及びp−キシレンの選択率を増大
させることが分かる。(1) Evaluation of silanized MFI-type zeolite catalyst Table 1 shows the evaluation of Catalysts 1 to 7 in which DGA zeolite was silanized, together with the evaluation of Comparative Catalyst 1. From Table 1,
All of the silanized catalysts had a higher production ratio of ethylbenzene and p-xylene than the untreated comparative catalyst 1. By using the zeolite after the silanization treatment, the selectivity of ethylbenzene and p-xylene was obtained. It turns out to increase.
【0043】[0043]
【表1】 [Table 1]
【0044】(2)シラン化処理モルデナイト触媒の評価 モルデナイトをシラン化処理した触媒8の評価を、比較
触媒2の評価と併せて表2に示す。表2から明らかなよ
うに、シラン化処理を行ったモルデナイト触媒は、未処
理の比較触媒2に比べてベンゼンの転化率が高く、また
エチルベンゼンの生成率も高い。(2) Evaluation of Silanized Mordenite Catalyst The evaluation of the catalyst 8 obtained by silanizing mordenite is shown in Table 2 together with the evaluation of the comparative catalyst 2. As is clear from Table 2, the mordenite catalyst subjected to the silanization treatment has a higher benzene conversion rate and a higher ethylbenzene production rate than the untreated comparative catalyst 2.
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】(3)シラン化処理金属イオン交換DGAゼオラ
イト触媒の評価 各種金属イオン交換を行ったDGAゼオライトをシラン化
処理した触媒9〜11の評価を、比較触媒3〜5の評価と
併せて表3に示す。表3から明らかなように、いずれの
シラン化処理を行った触媒も、未処理の比較触媒に比べ
てエチルベンゼン及びp−キシレンの生成割合が高く、
ゼオライトをシラン化処理して用いることにより、エチ
ルベンゼン及びp−キシレンの選択率を増大させること
が分かる。(3) Evaluation of silanized metal ion-exchanged DGA zeolite catalysts Evaluations of catalysts 9 to 11 obtained by silanizing various metal ion-exchanged DGA zeolites are shown together with evaluations of comparative catalysts 3 to 5 3 shows. As is clear from Table 3, in any of the silanized catalysts, the production ratio of ethylbenzene and p-xylene was higher than that of the untreated comparative catalyst,
It can be seen that the selectivity of ethylbenzene and p-xylene is increased by using the zeolite after the silanization treatment.
【0047】[0047]
【表3】 [Table 3]
【0048】試験例2 触媒1を用い、各種条件でベンゼンを反応させた結果を
表4に示す。いずれの条件でもエチルベンゼン及びp−
キシレンの選択率は高い。Test Example 2 Table 4 shows the results obtained by reacting benzene under various conditions using the catalyst 1. Under either condition, ethylbenzene and p-
The selectivity of xylene is high.
【0049】[0049]
【表4】 [Table 4]
Claims (3)
を触媒として、ベンゼンを加熱反応させることにより、
エチルベンゼン又はp−キシレンを製造する方法。1. A method in which benzene is heated to react with zeolite treated with an organosilane compound as a catalyst,
A method for producing ethylbenzene or p-xylene.
トゼオライトである請求項1記載の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the zeolite is a crystalline aluminosilicate zeolite.
なってもよい水素原子又はアルコキシル基を示す。ただ
し、R1〜R4のすべてが同時に水素原子となることはな
い。)で表されるものである請求項1又は2記載の製造
方法。3. An organosilane compound is represented by the following general formula (1): (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or an alkoxyl group which may be the same or different. However, not all of R 1 to R 4 are hydrogen atoms at the same time. The manufacturing method of Claim 1 or 2 represented by these.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4132994A JPH07252170A (en) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Production of ethylbenzene or p-xylene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4132994A JPH07252170A (en) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Production of ethylbenzene or p-xylene |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07252170A true JPH07252170A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=12605486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4132994A Pending JPH07252170A (en) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Production of ethylbenzene or p-xylene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07252170A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013147261A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | SILICATE-COATED MFI-TYPE ZEOLITE AND PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND PROCESS FOR PRODUCING p-XYLENE USING SAME |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP4132994A patent/JPH07252170A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013147261A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | SILICATE-COATED MFI-TYPE ZEOLITE AND PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND PROCESS FOR PRODUCING p-XYLENE USING SAME |
JPWO2013147261A1 (en) * | 2012-03-30 | 2015-12-14 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Silicate-coated MFI zeolite, method for producing the same, and method for producing p-xylene using the same |
US9687827B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-06-27 | Jx Nippon Oil & Energy Corporation | Silicate-coated MFI-type zeolite, method of producing the same, and method of producing p-xylene using the same |
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