여러고리 방향족 화합물의 크실렌으로의 촉매 전환 document_id A220623043680

크실렌 이성질체, 파라크실렌, 메타크실렌 및 오르토크실렌은 화학 합성에서 광범위하고 다양하게 이용되고 있는 중요한 중간체이다. 파라크실렌을 산화시키면, 테레프탈산이 얻어지며, 이것은 합성 직물 섬유와 수지의 제조에 사용된다. 메타크실렌은 가소제, 아조 염료, 목재 보존제 등의 제조에 사용된다. 오르토크실렌은 프탈산 무수물 제조를 위한 원료이다. 접촉 개질(catalytic reforming) 또는 다른 공급원으로부터 얻어지는 크실렌 이성질체는 대개 화학 중간체로서 수요량 부분을 충족시키지 못하며, 분리하거나 전환시키기 어려운 에틸벤젠을 더 포함한다. 특히, 파라크실렌은 그 수요가 빠르게 증가하고 있는 주요 화학 중간체이지만, 통상의 C8-방향족 화합물 스트림의 단지 20% 내지 25%에 불과하다. 방항족 탄화수소 중에서, 크실렌의 포괄적인 중요성은 공업용 화학제품에 대한 원료로서 벤젠의 그것과 맞먹는다. 크실렌과 벤젠 모두 수요를 충족시키기에 충분한 양으로 나프타의 개질에 의해 석유로부터 생산되지는 않으며, 다른 탄화수소의 전환이 크실렌과 벤젠의 수율을 증가시키는데 필요하다. 종종 톨루엔(C7)을 탈알킬화하여 벤젠(C6)을 생성하거나, 선택적으로 불균등화하여(disproportionated) 벤젠과 각각의 크실렌 이성질체를 회수하는 C8 방향족 화합물을 산출한다. 많은 방향족 화합물 복합체(complex)의 현재 목적은 크실렌의 산출을 증가시키는 것과 벤젠 생산을 덜 중요시하는 것이다. 벤젠 유도체보다는 크실렌 유도체에 대한 수요가 더 빠르게 증가하고 있다. 산업화된 국가에서 가솔린의 벤젠 함량을 감소시키도록 정제 변경(refinery modification)이 이루어졌는데, 이것은 수요를 충족시는데 유용한 벤젠의 공급을 증가시킬 것이다. 불균등화 공정(disproportionation processes)으로부터 생산된 벤젠은 종종 시장에서 경쟁할 수 있을 만큼 충분히 순수하지는 않다. 따라서, 벤젠을 희생하여 크실렌을 더 높은 수율로 얻는 것은 좋은 목적이고, C9 방향족 화합물 및 톨루엔을 알킬교환하는 공정이 높은 크실렌 수율을 얻기 위해 상업화되었다. US-A-4,341,914는 톨루엔과 C9+ 방향족 화합물을 이용하여 모데나이트 상에서의 알킬교환 공정을 개시하는데, 여기서 증류에 의해 새로운 공급물로부터 활성억제제로서 인단(indane)을 제거하였다. US-A-4,857,666은 모데나이트 상에서의 알킬교환 공정을 개시하고, 스트림 불활성화에 의해 모데나이트를 개질하거나 또는 금속 개질제(metal modifier)를 촉매에 결합하는 것을 제시한다. US-A-5,763,720는 무정형 실리카-알루미나, MCM-22, ZSM-12, 및 제올라이트베타를 포함하는 목록에 나타낸 제올라이트를 포함하는 촉매 상에서 C9+ 탄화수소를 혼합된 크실렌과 C10+ 방향족 화합물로 전환하기 위한 알킬교환 공정을 개시하는데, 여기서 촉매는 플라티늄과 같은 VIII 그룹 금속을 더 포함한다. US-A-5,942,651은 두개의 제올라이트를 포함하는 촉매의 존재 하에서의 알킬교환 공정을 개시한다. 제1 제올라이트는 MCM-22, PSH-3, SSZ-25, ZSM-12, 및 제올라이트 베타로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제2 제올라이트는 ZSM-5을 포함하고, 벤젠 생성물을 만드는데 있어서 포화 공유 보일러(co-boiler)의 레벨을 감소시키는데 사용된다. US-A-5,952,536은 SSZ-26, Al-SSZ-33, CIT-1, SSZ-35, 및 SSZ-44로 이루어진 군으로부터 선택된 제올라이트를 포함하는 촉매를 사용하는 알킬교환 공정을 개시한다. 촉매는 또한 니켈이나 팔라듐과 같은 순한 수소화 금속을 포함하고, 방향족 화합물을 적어도 하나의 알킬기를 포함하는 벤젠으로 전환하는데 사용될 수 있다. US-A-6,060,417은 특별한 제올라이트 입자 직경을 갖는 모데나이트에 기초한 촉매를 사용하고, 특정한 양의 에틸을 포함하는 무거운(heavy) 방향족 화합물에 한정된 공급물 스트림을 갖는 알킬교환 공정을 개시한다. 촉매는 니켈 또는 레늄 금속을 포함한다. US 6,486,372 B1은 적어도 하나의 금속 성분도 포함하며, 높은 실리카 대 알루미나 비율을 갖는 탈알루미늄화된 모데나이트를 기초로 한 촉매를 사용하는 알킬교환 공정을 개시한다. US 6,613,709 B1는 제올라이트 구조 타입 NES와 레늄을 포함하는 알킬교환용 촉매를 개시한다. 다양한 형태의 보다 가벼운 방향족 화합물을 크실렌으로 알킬교환하는 방법에서 촉매로서 사용하기 위한 많은 형태의 지지물와 요소들이 개시되었다. 그러나, 출원인은 보다 무거운 여러고리 방향족 화합물을 보다 가벼운 방향족 화합물로 전환시킬 수 있고, 보다 통상적인 알킬교환 경로를 통해 크실렌으로 더 전환시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 인단과, 나프탈렌과 같은 C10+ 성분들은 이전에 통상적인 알킬교환 기술에서 코크(coke) 전구체로 여겨졌지만, 출원인은 이러한 성분들을 크게 전환시키고, 낮은 가치의 무거운 방향족 화합물을 덜 긴축된(less stringent) 공급물 스트림(feed stream) 사전 분별증류(pre-fractionation) 규격(specification)을 갖는 높은 가치의 가벼운 방향족 화합물로 가공할 수 있다는 것을 발견하였다.