本発明のアルキル化芳香族化合物の製造� ��法は、芳香族化合物とアルコールとを含む� ��料を、固体酸触媒を充填した固定床反応器� ��に、気液下降並流方式で反応器に導入する� ��とによりアルキル化芳香族化合物を製造す� ��方法であって、前記原料がガス流通下で反� ��器に導入され、下記式(1)で規定する反応ガ� ��流量が、固体酸触媒層入口で0.05以上の値で あることを特徴とする。

 ρg・ug・[ρair・ρwater/(ρg・ρl)] ^1/2 (kgm ^-2 s ^-1 )      ・・・(1)
 (ここで、ρgは反応ガスの密度、ρlは反応液 の密度、ρairは空気のガス密度、ρwaterは水の ガス密度、ugは反応ガスの空塔基準流速を表� ��。)
 なお、固体酸触媒層とは、固定床反応器中� ��固体酸触媒を充填することにより形成され� ��触媒層を示す。

 本発明のアルキル化芳香族化合物の製造� ��法における反応は、固体酸触媒を用いた芳� ��族化合物のアルコールによるアルキル化で� ��り、液固2相反応である。しかしながら、本 発明においては、原料をガス流通下で反応器 に導入することにより、アルキル化反応の反 応成績が著しく向上する。

 図1に気液下降並流での流動領域を示す。 この流動領域図は、空気-水系から得られた� �ータに基づいて作成されたものであり、そ� �以外の系については物性の違いに基づく補� �項を考慮することにより作成される(「触媒� ��座第6巻(工学編2) 触媒反応装置とその設計� ��、触媒学会、講談社、1985年12月、第1刷、p.1 82)。なお、図1において、斜線の部分は境界� �存在する範囲を表している。この図のx、y軸 は以下のように定義されている。

 X軸:ρl・ul・[(σwater/σ)(ρwater/ρl) ² ] ^1/3  (kgm ^-2 s ^-1 ) 
 Y軸:ρg・ug・[ρair・ρwater/(ρg・ρl)] ^1/2 (kgm ^-2 s ^-1 )
 ここで、ρl、ρg、ρair、及びρwaterはそれぞ� ��、反応液の密度、反応ガスの密度、空気の� ��ス密度及び水のガス密度を表し、σ及びσwat erはそれぞれ反応液及び水の表面張力を表し� ��ul及びugは反応液及び反応ガスの空塔基準流 速を表す。

 なお、本発明において、反応ガスとは、� ��応器内の気相成分を意味する。すなわち、� ��応ガスには、気体として存在する全成分が� ��まれ、具体的には原料を気液下降並流方式� ��導入するために用いるガス以外にも、気化� ��た芳香族化合物やアルコール、さらには気� ��したアルキル化芳香族化合物、水等が含ま� ��る。また本発明において、反応液とは、反� ��器内の液相成分を意味する。すなわち、反� ��液には液体として存在する全成分が含まれ� ��具体的には原料として導入する芳香族化合� ��やアルコール、液相に溶解したガス、さら� ��はアルキル化芳香族化合物、水等が含まれ� ��。

 また、本発明において反応器内の流動状� ��が、トリクルベッド領域(灌液流)であるこ� �が好ましい。トリクルベッド領域において� �、液がしずくの様に触媒の外表面を滴下し� �おり、また、触媒の狭い空隙に付着して停� �している液もある。いずれにしても液体は� �々のかたまりとして散在しており、分散相� �形成している。一方、気体は触媒および液� �のまわりを囲んで連続相を形成している。

 反応器内の流動状態がトリクルベット領� ��であると、特開平11-116523号公報にあるよう� ��系内濃度分布が均一で穏やかな運転が可能� ��なり、高度の耐圧設備にする必要がなく、� ��た触媒にかかる物理的な負荷も低減し触媒� ��損を防止することができる。

 また、本発明においては、下記式(1)で規� ��する反応ガス流量が、固体酸触媒層入口で0 .05以上の値である。

 ρg・ug・[ρair・ρwater/(ρg・ρl)] ^1/2 (kgm ^-2 s ^-1 )      ・・・(1)
 (ここで、ρgは反応ガスの密度、ρlは反応液 の密度、ρairは空気のガス密度、ρwaterは水の ガス密度、ugは反応ガスの空塔基準流速を表� ��。)
 上記式(1)は、図1の流動領域図のy軸に相当� �る式である。式(1)で規定する反応ガス量が0. 05以上では、高いクメン類選択率であり好ま� ��い。反応ガス量は0.08~0.6であることがより� �ましい。

 なお、図1においてはx軸は反応液(反応器内� ��液相成分)の流量であり、式(2)で表わされる 。本発明のアルキル化芳香族化合物の製造方 法により、効率よくアルキル化芳香族化合物 を得ることが可能であるが、式(2)で表わされ る反応液流量は、式(1)で表わされる反応ガス 流量と比べ、本発明の製造方法に与える影響 は少なかった。
ρl・ul・[(σwater/σ)(ρwater/ρl) ² ] ^1/3  (kgm ^-2 s ^-1 )      ・・・(2)
 (ここで、ρlは反応液の密度、ρwaterは水の� �ス密度、σは反応液の表面張力、σwaterは水� �表面張力、ulは反応液の空塔基準流速を表す 。)
 本発明のアルキル化芳香族化合物の製造方� ��は、前述のように反応器内の流動状態が、� ��リクルベッド領域であることが好ましく、� ��リクルベッド領域となる範囲であれば、反� ��液流量は本発明の製造方法に悪影響をおよ� ��すことはない。

 本発明のアルキル化芳香族化合物の製造� ��法において、前記芳香族化合物としては、� ��ンゼン、ナフタレン等が挙げられ、中でも� ��ンゼンが好適である。また、前記アルコー� ��としては、イソプロパノール、2-ブタノー� �等が挙げられ、中でもイソプロパノールが� �適である。

 すなわち、本発明のアルキル化芳香族化� ��物の製造方法は、芳香族化合物としてはベ� ��ゼンであり、アルコールとしてはイソプロ� ��ノールであることが好ましく、この場合に� ��られるアルキル化芳香族化合物は、クメン� ��ある。

 本発明に用いるガスは、通常窒素、水素� ��よび希ガスからなる群から選択される少な� ��とも一種のガスである。

 本発明に用いる固体酸触媒は、酸として� ��機能を持つ触媒であり、一般的に固体酸と� ��ばれるものであれば良く、ゼオライト、シ� ��カアルミナ、アルミナ、硫酸イオン担持ジ� ��コニア、WO3担持ジルコニアなどを用いるこ� ��ができる。

 特に、ケイ素とアルミニウムから構成さ� ��る無機の結晶性多孔質化合物であるゼオラ� ��トは耐熱性や目的とするアルキル化芳香族� ��合物(クメン)の選択率の面から本発明に好� �な固体酸触媒である。

 アルキル化芳香族化合物として、クメン� ��製造する際には、ゼオライトとしては、ク� ��ンの分子径と同程度の細孔を有する、10~12� �環構造を有するゼオライトが好ましい。

 12員環構造を有するゼオライトの例とし� �は、Y型、USY型、モルデナイト型、脱アルミ� ��ウムモルデナイト型、β型、MCM-22型、MCM-56� �などが挙げられ、とくにβ型、MCM-22型、MCM-56 型が好適な構造である。

 これらゼオライトのケイ素とアルミニウ� ��の組成比は2/1~200/1の範囲にあれば良く、特� ��活性と熱安定性の面から5/1~100/1のものが好� ��しい。さらにゼオライト骨格に含まれるア� ��ミニウム原子を、Ga、Ti、Fe、Mn、Bなどのア� ��ミウム以外の金属で置換した、いわゆる同� ��置換したゼオライトを用いることも出来る� ��

 固体酸触媒の形状は特に制限は無く、球� ��・円柱状・押し出し状・破砕状いずれでも� ��く、またその粒子の大きさも、例えば0.01mm~ 100mmの範囲のものを用いることができ、反応� ��の大きさに応じ選定すればよい。

 本発明における原料の供給速度は、高生� ��性を達成するために好ましくは触媒重量に� ��する液重量基準空間速度(WHSV)が通常は50以� �の範囲、より好ましくは20以下の範囲、さら に好ましくは10以下の範囲である。また、液� ��量基準空間速度(WHSV)は通常1以上である。

 上記範囲では、高収率でクメンを製造す� ��ことができる。

 また、本発明に用いる芳香族化合物は、� ��理的には、アルコールと等モル以上あれば� ��く、分離回収の点からは、好適な範囲は、� ��ルコールに対して、1~10倍モル、好ましくは 、1~5倍モルである。

 本発明に用いるガスは、分離回収の点か� ��は、好適な範囲は、アルコールに対して、1 ~20倍モル、好ましくは、1~10倍モルである。

 本発明のアルキル化芳香族化合物の製造� ��法では、気液下降並流方式で原料を固定床� ��応器中に導入するが、該反応器内の反応温� ��は、100~300℃の範囲、好ましくは120~250℃の� �囲である。また、反応圧力は0.5~10MPaG、好ま� ��くは2~5MPaGの範囲である。

 本発明のフェノールの製造方法は、下記工� ��(a)~工程(e)を含むフェノールの製造方法にお いて、工程(d)を前述のアルキル化芳香族化合 物の製造方法に従って実施することを特徴と する。なお、フェノールの製造方法の工程(d) として、前述のアルキル化芳香族化合物の製 造方法を実施する場合には、前記芳香族化合 物がベンゼンであり、アルコールがイソプロ パノールである。
工程(a):クメンを酸化してクメンヒドロペル� �キシドへ変換する工程
工程(b):クメンヒドロペルオキシドを酸分解� �せてフェノールとアセトンとを得る工程
工程(c):上記工程(b)において得られるアセト� �に水素添加してイソプロパノールへ変換す� �工程
工程(d):上記工程(c)で得られるイソプロパノ� �ルを用いて、ベンゼンとイソプロパノール� �を反応させてクメンを合成する工程
工程(e):上記工程(d)で得られるクメンを工程(a )へ循環する工程
 本発明のフェノールノ製造方法は、工程(a)� ��よび(b)においてクメンからフェノールを生� ��し、副生するアセトンを工程(c)でイソプロ� ��ノールに水素化し、工程(d)において、クメ� ��を生成し、工程(e)において、工程(d)で得ら� ��たクメンを工程(a)に循環するため、理論上� ��アセトンを反応系外から導入する必要がな� ��、コストの面でも優れている。なお実際の� ��ラントにおいては、アセトンを100%回収する ことは困難であり、少なくとも減少した分の アセトンは新たに反応系に導入される。

 また本発明のフェノールの製造方法にお� ��ては、種々の改良法を提供しても問題ない� ��