JPH1135498A - クメンの製造方法 - Google Patents

クメンの製造方法

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JPH1135498A
JPH1135498A JP19600597A JP19600597A JPH1135498A JP H1135498 A JPH1135498 A JP H1135498A JP 19600597 A JP19600597 A JP 19600597A JP 19600597 A JP19600597 A JP 19600597A JP H1135498 A JPH1135498 A JP H1135498A
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cumene
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benzene
isopropyl alcohol
water
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Tadamitsu Kiyoura
忠光 清浦
Teruo Muraishi
照男 村石
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベンゼンをイソプロピルアルコールでアルキ
ル化し工業的に効率よくクメンを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 ベンゼンをイソプロピルアルコールでア
ルキル化してクメンを製造するに際し、アルキル化反応
後の反応生成物から水を除去し、次いで未反応ベンゼン
を回収することを特徴とするクメンの製造方法。 【効果】 アルキル化剤にイソプロピルアルコールを使
用してもプロピレンを使用して反応させた場合と同様に
工業的に効率よくクメンを取得できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルキル化剤として
プロピレンの代わりにイソプロピルアルコールを使用し
てベンゼンをアルキル化しクメンを効率よく製造する方
法に関するものである。本発明の方法で得られるクメン
は酸化しクメンハイドロパーオキサイドとし、これを酸
の存在下に分解してフェノールとアセトンを製造するた
めに大量に使用される極めて重要な化合物である。
【0002】
【従来の技術】クメンを出発原料としてフェノールを製
造する際には生成フェノールと等モル量のアセトンが常
に副生する。副生するアセトンは溶剤または有機合成原
料として広範な用途があるが、その時々の市場の動向に
よってはアセトンが過剰であったり、アセトンの市況が
悪い場合があり製造するフェノールの経済性を低下させ
る原因となっている。
【0003】クメンは通常ベンゼンをプロピレンでアル
キル化することにより製造されている。プロピレンはナ
フサの熱分解で製造されており同時に併産されるエチレ
ンとプロピレンとの需要バランスによりプロピレンが不
足しクメン生産の隘路となる場合が多い。この隘路を避
ける目的でフェノール製造時に併産されるアセトンに水
素添加しイソプロピルアルコールとし、これを更に脱水
してプロピレンを回収しクメンの製造または他の化合物
などの製造原料としてリサイクルする提案や試みがなさ
れている。
【0004】本発明はフェノール製造時に副生するアセ
トンを水素添加して得られるイソプロピルアルコールを
脱水してプロピレンに転換せずにそのままアルキル化剤
として使用し、ベンゼンと反応させてクメンを製造する
方法に関するものである。
【0005】従来、アルコールが芳香族類のアルキル化
剤として働くことは知られている。然しながら、アルコ
ールをアルキル化剤として使用した場合、アルキル化剤
と当量の水が生成しアルキル化触媒に対する水の求核性
が高いため触媒反応を阻害すると考えられていた。その
ためアルコールをアルキル化剤とする接触的アルキル化
反応は殆ど工業的に実施されていない。
【0006】ベンゼンをオレフィン、アルコールまたは
ハロゲン化アルキルでアルキル化する方法として、ハメ
ツトの酸度関数の値が−8.2より弱いモルデナイトを
使用する方法が提案されている(特開昭58−2161
28)。これによれば、反応は液相でも実施可能である
が気相で実施するのが好ましいと記載されている。然し
ながら、液相で実施する際の方法、実施例に関しては何
ら記載されていない。アルキル化およびトランスアルキ
ル化をアルミナと混合したモルデナイトを触媒として行
う際にアルキル化剤の種類としてオレフィン、ハロゲン
化アルキル、アルコール、エーテル、またはエステルが
列挙されているがオレフィン以外については何ら具体的
な記載が無い(US.4826801、US.4849
570)。
【0007】シリカ対アルミナ比(シリカ/アルミナモ
ル比)が15以上で、対称性指数(SI)が1以上であ
るモルデナイトを触媒とするアルキル化方法が提案され
ている(特開平1−165531)。上記明細書にもア
ルキル化剤としてオレフィン、ジオレフィン、またはア
ルコールが列挙されているが、オレフィン以外を使用し
たアルキル化の方法に関しては何ら記載されていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころはアルキル化剤にイソプロピルアルコールを使用し
ベンゼンをアルキル化し効率よくクメンを製造する方法
を提供することにある。本発明者等の知見に依れば、ア
ルキル化反応の触媒にゼオライト、特にシリカ対アルミ
ナ比の高いハイシリカゼオライトを使用し反応条件を選
べば、イソプロピルアルコールをアルキル化剤に使用し
液相で反応を実施しても、アルキル化反応はオレフィン
をアルキル化剤に使用した場合と略同一の反応成績で進
行する。イソプロピルアルコールをアルキル化剤に使用
する事による問題点は生成するクメンと当モルの水が生
じ、これが生成物の分離、精製工程に影響することにあ
る。 すなわち反応によって生じた水は未反応ベンゼ
ン、イソプロピルアルコール等と共沸混合物を形成する
ためにクメンの単離取得および副生するジイソプロピル
ベンゼンとベンゼンの不均化行程などを複雑なものにす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者はイソプロピル
アルコールをアルキル化剤としベンゼンと反応させて効
率よくクメンを得る方法につき詳細に研究した。その結
果、ベンゼンとイソプロピルアルコールを反応させてク
メンを製造するに際し、触媒としてゼオライトを使用
し、触媒層から出た反応後の目的物を含む混合物から水
を先ず最初に分離除去し、次いで過剰に仕込んだ未反応
ベンゼンを分離除去すれば工業的に効率よくクメンを単
離取得できることを見出し本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ベンゼンをイソプロピルアルコールで
アルキル化してクメンを製造するに際し、アルキル化反
応後の反応生成物から水を除去し、次いで未反応ベンゼ
ンを回収することを特徴とするクメンの製造方法であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の方法で使用する触媒はゼ
オライト(結晶性アルミノシリケート類またはその類縁
化合物)であり、その細孔にベンゼン環が進入可能で、
固体酸性を示すものであれば、各種のゼオライトが使用
可能である。好ましいゼオライトの例としては、モルデ
ナイト、Y型ゼオライト、フォージャサイト、MFI
型、またはMCM−22型等がある。この他のゼオライ
トとしてガリウムシリケート、ボロシリケート等の結晶
性メタロシリケートまたはシリコアルミノホスフェート
等の結晶性メタロホスフェート等も使用できる。
【0011】これらのゼオライトは水素イオン型または
レニウム、ランタンなどの多価金属イオン型として固体
酸性を付与して触媒として使用する。水素イオン型にす
るにはゼオライトを塩化アンモニウム、硝酸アンモニウ
ムなどのアンモニウム塩水溶液でイオン交換してアンモ
ニウム型にしてから400〜600℃に焼成するか、塩
酸、硫酸などの鉱酸の稀薄水溶液で処理し同様に焼成す
る常法による。
【0012】使用するゼオライトが結晶性アルミノシリ
ケートである場合には、そのシリカ対アルミナ比も本反
応に対し好ましい範囲がある。通常シリカ対アルミナ比
(シリカ/アルミナモル比)は10〜300、より好ま
しくは20〜250の範囲である。シリカ対アルミナ比
(シリカ/アルミナモル比)が上記の範囲以下である
と、触媒にタール様の有機物が蓄積し易く、長期運転の
際に触媒活性の低下をもたらす原因となる。シリカ対ア
ルミナ比(シリカ/アルミナモル比)が上記の範囲以上
であると、触媒上にタール様の有機物の蓄積は認められ
なくなるが、触媒活性が充分でなくなるために上記の範
囲がえらばれる。上記ゼオライトはアルミナセメント、
シリカゾルまたは粘土等の成形助剤と混合、常法により
成形し焼成して触媒として使用に供する。
【0013】本発明の方法は、上記のゼオライト触媒の
存在下ベンゼンとイソプロピルアルコールを反応させ触
媒層出口から流出する反応混合物中に含まれる水を他の
成分の分離に先立って行う方法である。勿論、水の分離
に先立ち反応によって生ずる軽質留分例えばプロパンま
たはプロピレン等が生じた際には、これらの軽質留分を
水の分離に先立って実施する方法も本発明の範疇に属す
る。
【0014】アルキル化反応器から流出する反応混合物
中には通常3〜8wt%の水が含有されている。含有さ
れる水の量は主に反応に供するベンゼンとイソプロピル
アルコールのモル比によって変動する。
【0015】これらの水の分離除去は蒸留、吸着分離等
の各種の方法で実施できるが本発明の系では液液分離方
式が好ましい方法として多用される。液液分離により水
を分離するには、アルキル化反応器出口成分液を捕集し
塔型の静置槽中に放置すれば連続相として水が塔底に沈
降し上部にクメン、ベンゼン、及びジイソプロピルベン
ゼンを主成分とする油相が分離するので塔底から水を抜
き出し上部の油相を目的物の単離行程に供する。
【0016】液液分離が静置槽のみによる場合には、2
液相の分離に要する静置時間が長時間を要する場合また
は油相中に微小な水滴が懸濁してエマルジョンを形成し
水と油相の分離効率が悪い場合がある。この様な場合に
は遠心沈降分離機を使用して水相の分離をおこなう。遠
心沈降分離機として、円筒型遠心沈降分離器または分離
板型遠心沈降分離機などが多用される。本反応系の場
合、水と油相の密度差が充分あり、油相の粘度が充分低
いため遠心沈降分離機による水の分離は容易に実施でき
る。液液分離は静置槽のみ、遠心沈降分離機のみ、また
はその両者を直列に組み合わせるいずれの方式でもよ
い。
【0017】水を分離除去した後の油相は次いで未反応
ベンゼンを分離除去する。ベンゼンの分離は蒸留等の常
法による。油相中に溶存するプロパン、プロピレンなど
の軽留分がある場合、軽留分をを水の分離除去操作の前
に除去していない場合には未反応ベンゼンを除去する前
行程でこれを除去してもよい。未反応ベンゼンを除去す
る前行程に軽留分を除去する行程を組み合わせる方法も
勿論本発明の範疇に含まれる。
【0018】本発明の方法では反応に供するベンゼンと
アルキル化剤のモル比は、15対1〜2対1の範囲、と
くに10対1ないし4対1の範囲が多用される。これら
のモル比は生成物であるクメンとジイソプロピルベンゼ
ンとの比率に影響する。生成するジイソプロピルベンゼ
ンはベンゼンとのトランスアルキレーシヨンによりクメ
ンへ変換されるが、使用するトランスアルキレーターの
能力により適当なベンゼンとイソプロピルアルコールの
モル比を選択する。
【0019】本発明の方法を工業的規模で流通式の反応
器により実施する場合、通常、ベンゼンとイソプロピル
アルコールは全量同時に触媒層に供給せず触媒層を多段
に分割し、これに合わせてベンゼン中にイソプロピルア
ルコールを多段に分割して供給する方法が多用される。
触媒層は2〜6段に分割して、イソプロピルアルコール
もそれに合わせて2〜6点の供給点に分割して供給す
る。
【0020】本発明の方法で使用するベンゼンは純度の
高いものが好ましいが、水を溶解しているものではそれ
をそのまま本発明の方法に使用できが、分子量の高いオ
レフィン、有機アミン類、またはニトリル類を含有する
ものは好ましくない。また、界面活性作用をしめす物質
の混入は反応生成物から水を液液分離する際の効率を低
下させるので好ましくない。
【0021】イソプロピルアルコール中に高級アルコー
ル、高級オレフィン、有機アミン類、またはニトリル類
を不純物として含有するものも本発明の方法に好ましい
原料でない。これらの不純物を含む原料を使用すると触
媒活性が低下し触媒寿命が短くなる。
【0022】本発明の方法の反応温度は130〜280
℃の範囲が多用される。反応時の圧力はその反応温度で
反応物を液相に保持するのに必要な圧力以上であればよ
い。上記反応温度範囲では20〜40kg/cm2G.の範
囲である。触媒と反応物の接触時間はWHSV(weight
hourly space velocity)で表すと0.5〜30kg
/Hr.kg.cat.の範囲が多用される。イソプロ
ピルアルコールの転化率は高く保つことが好ましい。通
常転化率90%以上、より好ましくは95%以上で操業
する。イソプロピルアルコールの転化率が低いと目的物
のone-pass収率が低下するばかりでなく、反応器出口成
分から水を分離除去する効率が低下するので好ましくな
い。
【0023】
【実施例】以下実施例により本発明をより具体的に説明
する。 実施例1 シリカ対アルミナ比(シリカ/アルミナモル比)が12
0である水素イオン型の高シリカモルデナイトの粉末7
5重量部にコンデア社製アルミナセメント粉末25重量
部を混合し10%蓚酸水溶液を加えぺースト状に混錬し
た。これを押し出し2mmφ×2mmに成形し、500
℃に焼成して触媒とした。内径22mmのステンレスス
チール製反応管に上記触媒63ml(40g)を充填し
反応管外部を砂流動浴で加熱し触媒層温度を180℃と
した。ベンゼン対イソプロピルアルコールをモル比で5
対1に混合した溶液に水を0.2%添加したものを反応
原料として毎時320g(WHSV=8)を予熱器を経
て触媒層に供給し反応させた。反応開始20〜30時間
後の反応器出口成分を捕集し、常法により分析した結果
イソプロピルアルコールの転化率98.5%、クメンの
選択率85.5%、ジイソプロピルベンゼンの選択率1
3.5%およびジイソプロピルエーテルの選択率0.1
%であった。
【0024】捕集した生成液をガラス製円筒型の静置槽
に入れ一晩静置し水相と油相を分離させた。静置槽下部
から水相を抜き出した後の油相中の水分をカールフィツ
シヤー試薬で滴定した結果、油相中の水分は0.35%
であった。このときの油相の温度は30℃で、この温度
での油相の水の溶解度は0.08〜0.1%の範囲であ
るので、油相中にエマルジヨンとして懸濁して存在する
水は0.2〜0.3%程度の極く少量であることが認め
られた。水を除去した後の油相をオールダーショウ型の
蒸留器で軽留分、ベンゼン、クメン、およびジイソプロ
ピルベンゼンを単離した結果は、アルキル化剤にプロピ
レンを使用して得た反応混合物の蒸留結果と同様であっ
た。
【0025】
【発明の効果】本発明の方法に依り、アルキル化剤にイ
ソプロピルアルコールを使用しても、反応により化学量
論量生成する水の影響なしに、ベンゼン、クメン、およ
びジイソプロピルベンゼンの単離取得ができる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベンゼンをイソプロピルアルコールでア
    ルキル化してクメンを製造するに際し、アルキル化反応
    後の反応生成物から水を除去し、次いで未反応ベンゼン
    を回収することを特徴とするクメンの製造方法。
  2. 【請求項2】 該反応生成物から水を除去する方法が液
    液分離方式である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 該反応生成物から水を除去する操作の前
    工程または後工程として、反応によって副生した軽留分
    を除去する工程を有する請求項1または2に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 アルキル化反応の触媒が、ゼオライトで
    ある請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 アルキル化反応を液相で実施する請求項
    1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 反応に供するベンゼンとイソプロピルア
    ルコールのモル比が、15対1〜2対1である請求項1
    〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 アルキル化の温度が130〜280℃
    で、上記温度で液相に保つに充分な圧力下で反応させる
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 イソプロピルアルコールの転化率を90
    %以上に保持して反応させる請求項1〜7のいずれかに
    記載の方法。
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