JP2641201B2 - ２，６―ジメチルナフタレンの分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジメチルナフタレン異性体の混合物を含む
原料油から、2,6−ジメチルナフタレンを分離する方法
に関する。さらに詳しくは、本発明は、特定の吸着剤お
よび脱離剤を使用して、2,6−ジメチルナフタレンと少
くとも２種の他のジメチルナフタレン異性体とを含む原
料油から2,6−ジメチルナフタレンを分離する2,6−ジメ
チルナフタレンの分離方法に関するものである。

〔従来の技術〕

交換可能なカチオンサイトに或る種のカチオンを含有
するＸ型またはＹ型ゼオライトがジメチルナフタレン異
性体を含有する混合物から、特定のジメチルナフタレン
を分離することができることは従来技術でも認められて
いる。例えば米国特許3,133,126及び米国特許3,114,782
では、交換可能なカチオンサイトにナトリウムまたはカ
ルシウムを含有しているＸ型ゼオライトがジメチルナフ
タレン異性体間の選択的吸着剤として有用であることを
指摘している。

特公昭52−945にはＹ型ゼオライトを使用し、脱離剤
としてベンゼン、トルエン、オルトキシレンを使用して
2,6/2,7−ジメチルナフタレン共晶混合物から選択的に
2,7−ジメチルナフタレンを分離することができると述
べられている。

特公昭49−27578にはＹ型ゼオライトを使用し、2,6−
ジメチルナフタレンが分離できることが記載されてい
る。更にオランダ特許7,307,794、米国特許3,772,399、
米国特許3,840,610、米国特許3,895,080、米国特許4,01
4,949等には、いずれもＹ型ゼオライトが環状炭化水素
類の分離に際しての吸着剤として有用であることが記載
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、米国特許3,133,126および米国特許3,1
14,782では、ジメチルナフタレン異性体間の吸着選択制
を観測するに際して、実際には吸着に強くは関与しない
パラフインの存在下でジメチルナフタレン異性体混合物
の希薄溶液について、静置回分法にて吸着選択性を論じ
ているにすぎず、実際工業的に運転する場合、例えば疑
似移動床等を使用した連続分離を行なう場合、必要不可
欠である脱離剤の関与についての記載が見られない。

工業的に必須な脱離剤について、記載がないことは、
先に挙げた特公昭49−27578、米国特許3,772,399、米国
特許3,895,080、米国特許4,014,949、オランダ特許7307
794についても同様である。一般に吸着分離操作におい
て優れた吸着分離系とは、まず吸着剤については平衡状
態に達した時の分離係数及び吸着容量が大きいこと、被
分離物質に変質が見られないこと、更には、被分離物質
の吸着および脱着の速度が速いことなどが要求され、ま
た脱離剤については、被分離物質の中で、最も弱い吸着
力をもつものと最も強い吸着力をもつものとの中間程度
の吸着力をもつもので、被分離物質のうち、特に目的物
質の吸着及び脱着を促進させる物質が要求される。この
ような要求を満たさない場合、例えば被分離物質のテー
リングが大きくなる等の問題が生じ目的物質を効率よく
分離することができない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは2,6−ジメチルナフタレンと少くとも２
種の他のジメチルナフタレン異性体を含む原料油から、
2,6−ジメチルナフタレンを吸着分離するにあたり、吸
着剤としてそのカチオンサイトが亜鉛、鉄、コバルトお
よびニツケルから選ばれる少くとも１種のカチオンでイ
オン交換されたＹ型ゼオライトを用い、脱離剤として炭
素数７〜10の芳香族炭化水素を用いる2,6−ジメチルナ
フタレンの分離方法である。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

ゼオライトは天然に産するもの、および人工的に合成
されるものが多種知られている。しかし、これらゼオラ
イトの全てが本発明方法による、2,6−ジメチルナフタ
レンの分離用吸着剤として有効であるわけではなく、本
発明においては、Ｙ型ゼオライトを用いる。フオージヤ
サイト型ゼオライトに属するＹ型ゼオライトは、その酸
化物表示として 0.9±0.2Na₂O:Al₂O₃:4.5±1.5SiO₂:YH₂O （ここでＹは９以下の０を含む任意の値） で表わされるようにナトリウム体に関して酸化物のモル
比で示すことができる。Ｙ型のゼオライトのナトリウム
体は、そのカチオンサイトにあるナトリウムを公知の方
法に従つて他のカチオンにイオン交換することが可能で
ある。本発明ではこのようにイオン交換したＹ型ゼオラ
イトを吸着剤として使用する。

交換カチオンとしては、遷移金属のなかから少くとも
１種のカチオンを選ぶことができる。具体的には、亜
鉛、鉄、コバルトおよびニツケルのいずれかのカチオン
を用いる。特に好ましいのは亜鉛およびコバルトであ
る。

本発明方法により2,6−ジメチルナフタレンを分離す
るにあたつては、ジメチルナフタレン異性体の混合物を
含む原料油の供給流を、カチオンサイトに上記のカチオ
ンを少くとも１種有するＹ型ゼオライトを単一床として
クロマトカラムに充填したものに接触させ、続いてこの
床上に2,6−ジメチルナフタレンを選択的に脱着する脱
離剤物質を通す溶離型クロマトグラフイ法または疑似移
動床方式等の連続分離技術を利用することができる。吸
着剤としてのゼオライトは、粉末状に限らず、ペレツ
ト、押し出し品、顆粒品等に成形してもよく、その場合
は、バインダーとしてシリカ、アルミナ、クレーなどが
用いられるが、いずれのバインダー材料を使用すること
もできる。また、カラムに充填する際に、該ゼオライト
の形状は、球状、破砕した状態等いずれも用いることが
できるが、ゼオライトの平均粒径をｄ、充填するカラム
の内径をＤとしたとき、その比D/dが15以上、好ましく
は20以上であるような大きさをもつものが好ましい。

2,6−ジメチルナフタレンの吸着分離を効率的に行な
うには、脱離剤の選択が重要である。即ち、脱離剤は、
遷移金属交換Ｙ型ゼオライトから2,6−ジメチルナフタ
レンをそれ以外の原料油成分とは別に、選択的にかつ容
易に脱離させることができ、さらにその後蒸留その他の
方法によつて、2,6−ジメチルナフタレンから容易に除
去できるものでなければならない。そのためには、該ゼ
オライトへの吸着力が、ジメチルナフタレン異性体の混
合物を含む原料油に存在する2,6−ジメチルナフタレン
と最も吸着力の強い成分との中間にある脱離剤が好まし
い。本発明において、2,6−ジメチルナフタレンの脱着
に用いる脱離剤は、炭素数７から10までの芳香族炭化水
素である。具体的には、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−
キシレン、ｐ−キシレン、エチルベンゼン、ｎ−プロピ
ルベンゼン、イソプロピルベンゼン、４−エチルトルエ
ン、３−エチルトルエン、２−エチルトルエン、1,2,4
−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン、
1,2,3−トリメチルベンゼン、ｏ−シメン、ｍ−シメ
ン、ｐ−シメン、ｏ−ジエチルベンゼン、ｍ−ジエチル
ベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、ｏ−プロピルトルエ
ン、ｍ−プロピルトルエン、ｐ−プロピルトルエン、ｎ
−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチ
ルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,2,3,5
−テトラメチルベンゼン、1,2,4,5−テトラメチルベン
ゼン、テトラリンが挙げられるが、これらを２種以上混
合して使用することもできる。また上記脱離剤のなかで
もトルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレ
ン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロ
ピルベンゼン、４−エチルトルエン、1,2,4−トリメチ
ルベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、ｐ−シメン、テト
ラリンが好ましく、最も好ましいのはトルエン、ｏ−キ
シレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、エチルベンゼ
ン、イソプロルベンゼン、４−エチルトルエンおよびテ
トラリンである。

さらに上記脱離剤は不活性希釈剤との混合物として使
うことも可能であり、その場合には希釈剤としてアルキ
ル置換基を有していてもよい炭素数６〜20の飽和環状炭
化水素であるナフテン類等が使用できる。

本発明方法において原料であるジメチルナフタレン異
性体混合物を含む原料油とは、ジメチルナフタレン分と
して、2,6−ジメチルナフタレン、2,7−ジメチルナフタ
レン、2,3−ジメチルナフタレン、1,2−ジメチルナフタ
レン、1,3−ジメチルナフタレン、1,4−ジメチルナフタ
レン、1,5−ジメチルナフタレン、1,6−ジメチルナフタ
レン、1,7−ジメチルナフタレン、1,8−ジメチルナフタ
レンのうち、2,6−ジメチルナフタレンとその他のジメ
イルナフタレン異性体の２種以上異性体を含有してお
り、更に沸点範囲220〜270℃の炭化水素化合物例えば、
α−メチルナフタレン、β−メチルナフタレン、α−エ
チルナフタレン、β−エチルナフタレン、ビフエニル、
アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルケン
等を含有しうるものである。

本発明方法は、気相、液相のいずれでも実施すること
ができるが、液相のほうが好ましい。被分離物質及び脱
離剤をゼオライト吸着剤に接触させる際の操作条件は、
ゼオライトの種類、被分離物質及び脱離剤の物性、例え
ば融点、沸点、粘度等を考慮して適当に選ばなければな
らないが、液相状態を保つためには、０〜300℃の範囲
の温度、ほぼ大気圧〜50気圧の範囲の圧力が好ましい。
更に好ましくは、60〜200℃の温度範囲、ほぼ大気圧〜2
0気圧の範囲の圧力から選択される。

一般に吸着剤の分離能を挙合わす指標として、原料供
給物中の特定の２成分間の吸着平衡状態における未吸着
相の２成分の比率に対する吸着相の同じ２成分の比率と
して規定される分離係数Ｋを用いる。すなわち、成分
Ａ、Ｂの未吸着相の容積％をそれぞれX_A、X_B、吸着相の
容積％をそれぞれY_A、Y_Bとしたとき、 で定義される成分ＡとＢの分離係数▲Ｋ^B _A▼が用いられ
る。ここで吸着平衡状態とは、未吸着相と吸着相の間で
正味の物質移動が起こらない状態である。吸着力の強い
成分をＢ、吸着力の弱い成分をＡとした場合、▲Ｋ^B _A▼
の値が大きい程吸着剤の分離能が優れていることにな
る。つまり、２成分Ａ、Ｂの▲Ｋ^B _A▼の値が1.0に近い
場合、成分Ａに対して吸着剤が成分Ｂを優先的に吸着す
るということが起らず、両者は互いにほぼ同じ程度に吸
着される。また、▲Ｋ^B _A▼の値が1.0より大きいという
ことは、成分Ｂが成分Ａに比べて優先的に吸着されるこ
とを意味する。ジメチルナフタレン異性体の混合物を含
む原料供給物について、各種の吸着剤と脱離剤を用いて
吸着容量、選択性および脱離速度等の特性を測定するた
めには、動的試験装置を使用する。この装置は、内径8m
m、長さ1mのステンレス製カラムで外側に保温用のジヤ
ケツトを有している。

カラム入口部には、液分散用デイストリビユーターを
有し、偏流が生じないようにしてある。この装置を用い
て、次に述べる一般的手順に従つてパルス試験を行な
い、各種の吸着剤／脱離剤系について選択性等のデータ
を測定する。吸着剤をカラムに充填し、脱離剤を通して
コンデイシヨニングを行なう。次いでジメチルナフタレ
ン異性体混合物を含む原料をパルスで数分間注入し、所
定量をカラムに導入した後再び脱離剤流に切換えて、プ
ラグフローが保たれ逆混合拡散を起こらない流量範囲で
脱離剤を流し、カラム内に原料供給物を展開する。カラ
ム出口にサンプリング口を設けここから定期的に一定量
の流出液を採取し、ガスクロマトグラフを用いて分析す
ることにより、そのフラクシヨン中の各成分を定量す
る。各々の成分濃度を対応する流出時間に対して点綴す
ると、各成分に対応するピークの包絡線を得ることがで
きる。

選択した吸着剤並びに脱離剤の適否は、一般に目的と
する被脱離物質の容量指数、目的物質と原料中に含まれ
るそれ以外の各々の成分との分離係数、およびその目的
物質の脱離速度等によつて判断される。容量指数は、吸
着された任意の成分のピーク包絡線の中心と、吸着に関
与しないトレーサー成分のピーク包絡線の中心（既知参
照点）との間の時間内にポンプによつて送り込まれた脱
離剤の容量として表わされる。ところで、吸着に関与し
ないトレーサー成分が流れる体積とは、カラム内の吸着
剤粒子間の空隙体積と同義であり、この値は吸着剤の真
密度、ポア体積等の吸着剤物性とカラムに充填した時の
充填密度を測定することによつて求められる。したがつ
て、上記既知参照点とは、換言すればこの空隙体積を脱
離剤流量で除して求まる時間となる。一方、原料中の成
分Ａと成分Ｂの分離係数▲Ｋ^A _B▼は、両者の容量指数K_A
とK_Bの比K_A/K_Bで表わすこともできる。以上のことか
ら、本発明においては、2,6−ジメチルナフタレンに対
する他のジメチルナフタレン異性体成分ｉの分離係数▲
Ｋⁱ _2,6▼を、成分ｉのピーク包絡線の中心と既知参照点
のの間隔と、2,6−ジメチルナフタレンのピーク包絡線
の中心と既知参照点の間の間隔の比から算出する。

本発明方法によれば、2,6−ジメチルナフタレンに対
する他のジメチルナフタレン異性体の分離係数▲Ｋⁱ _2,6
▼は良好であり、2,6−ジメチルナフタレンが選択的に
分離できることが明らかである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ カチオンサイトが亜鉛であるＹ型ゼオライトの顆粒品
（粒度分布250〜420μｍ）を内径8mm、長さ1mの保温用
ジヤケツト付ステンレス製カラムに充填した。カラム入
口部には、液分散用のデイストリビユーターを付設して
偏流が起こらない構造とした。カラム温度を100℃に保
持し、カラムの一端より脱離剤として、パラキシレンを
毎分5mlの割合で送入し、カラムを脱離剤で満たすコン
デイシヨニングの操作を行なつた。次いで、ジメチルナ
フタレン異性体混合物を含む原料を塔頂へ3mlパルスと
して送入した後、再び脱離剤流に切換えて毎分0.4mlの
割合で脱離剤を送入し、原料供給物をカラム内に展開し
た。脱離剤で展開を開始した時点を０として、一定時間
毎に出口流をサンプリングし、ガスクロマトグラフを用
いて各々のフラクシヨン中に含まれる成分を定量し、流
出時間の経過に伴う出口流中の原料成分の濃度変化を測
定した。流出液の各フラクシヨンの分析値を点綴する
と、ピーク包絡線が得られる。これに基づいて得られる
2,6−ジメチルナフタレンに対する他の原料成分の分離
係数を第１表に示す。

実施例２〜４ 交換可能なカチオンサイトを各々鉄、コバルト、ニツ
ケルで置換したＹ型ゼオライトの顆粒品（粒度分布250
〜420μｍ）を吸着剤として使用したこと以外は実施例
１と同様にして行なつた。この結果得られた2,6−ジメ
チルナフタレンに対する他の原料成分の分離係数を第２
表に示す。

実施例５〜７ 交換可能なカチオンサイトが亜鉛であるＹ型ゼオライ
トの顆粒品（粒度分布250〜420μｍ）を吸着剤とし、脱
離剤として各々トルエン、イソプロピルベンゼン、テト
ラリンを用いたこと以外は実施例１と同様にして行なつ
た。この結果得られた2,6−ジメチルナフタレンに対す
る他の原料成分の分離係数を第３表に示す。

比較例１ 吸着剤として交換可能なカチオンサイトがナトリウム
であるＹ型ゼオライトの顆粒品（250〜420μｍ）を用
い、脱離剤としてトルエンを用いたこと以外は実施例１
と同様にして行なつた。得られた2,6−ジメチルナフタ
レンに対する他の原料成分の分離係数を第４表に示す。
この表から、2,6−ジメチルナフタレンと2,7−ジメチル
ナフタレン以外は、2,6−ジメチルナフタレンとそれ以
外のジメチルナフタレンとの分離が良好でないことが明
らかである。

〔発明の効果〕 本発明によれば、ジメチルナフタレン異性体混合物を
含む原料油から2,6−ジメチルナフタレンを効率よく選
択的に分離することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 章夫 横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成 工業株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特公 昭52−945（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−27578（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】2,6−ジメチルナフタレンと少なくとも２
   種の他のジメチルナフタレン異性体とを含む原料油か
   ら、吸着分離法により2,6−ジメチルナフタレンを分離
   するにあたり、吸着剤として、そのカチオンサイトが亜
   鉛、鉄、コバルトおよびニッケルから選ばれる少くとも
   １種のカチオンでイオン交換されたＹ型ゼオライトを用
   い、脱離剤として炭素数７〜10の芳香族炭化水素を用い
   て、2,6−ジメチルナフタレンを吸着力の最も弱いジメ
   チルナフタレン留分として取得することを特徴とする2,
   6−ジメチルナフタレンの分離方法。
2. 【請求項２】脱離剤が、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−
   キシレン、ｐ−キシレン、エチルベンゼン、イソプロピ
   ルベンゼン、４−エチルトルエンおよびテトラリンから
   選ばれる少くとも１種の化合物である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。