JP2011001304A - 一級アミンの製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ニッケル、コバルトおよび鉄から選ばれる一種以上の金属を含有する水素化触媒の存在下、水素とニトリルを反応させて一級アミンを製造するに際して、反応に用いて活性が低下した触媒を水素化分解による再生処理を実施するたびに、処理剤を用いて気相で前処理することで常に高い収率で一級アミンを得る製造方法。
【選択図】なし
Description
また、これら縮合生成物が触媒に付着することで触媒の活性低下をもたらすだけでなく、触媒層の閉塞原因になりうる。したがって、これらの反応を継続的に行うためには定期的な再生操作を必要とする。
かかる前処理は、新規触媒を水素化反応に供する時にも実施することが好ましい。
硝酸ニッケル6水和物Ni(NO3)2・6H2O 305.0g、硝酸銅3水和物Cu(NO3)2・3H2O 6.5gおよび硝酸クロム9水和物Cr(NO3)3・9H2O 7.1gを40℃の純水1kgに溶解し、さらに珪藻土29.6gをこの水溶液に懸濁させながら40℃で撹拌した。このスラリーに、炭酸ナトリウムNa2CO3 128.6gを40℃の純水1kgに溶解した水溶液をよく撹拌しながら注加して沈殿スラリーを調製した。このスラリーを80℃まで昇温し、30分同温度で保持した。こうして得られた沈殿スラリーを濾過洗浄し、沈殿物を得た。この沈殿物を110℃で1晩乾燥し、380℃18時間空気雰囲気下で焼成した。この焼成粉に3重量%グラファイトを混合し、3.0mmφ×2.5mmに打錠成型した。この成型品を水素気流中400℃で還元した。還元後の成型品を希薄酸素ガス(酸素/窒素=1/99(体積比))流通下、室温〜40℃以下の温度で一晩酸化処理して安定化させた。さらにこの安定化成型品を破砕して60〜80meshに粒度を揃えた破砕触媒を得た。これを触媒Aとした。また、破砕前の安定化成型品そのものを触媒Bとした。
触媒A0.6gを内径4mmのステンレス製管状反応管に充填した。触媒層に100%水素ガスを流通させ、常圧、250℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもと10時間還元して活性化させた。水素ガスの流通を止め、反応管を50℃まで冷却したのち、反応装置を水素で10MPaGに昇圧し、触媒層に液体アンモニアを供給し、触媒層を液体アンモニアで濡れた状態とした。反応管上部から0.6NL/hの水素、およびイソフタロニトリル(IPN)、プソイドクメン(PCM)、液体アンモニア(NH3)の混合液で組成がIPN:PCM:NH3=8:8:84(重量比)のものを2g/hで供給し、連続的に水素化反応を行った。全圧は10MPa、反応温度は80℃とした。反応開始後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が92.1mol%、高沸点の縮合生成物の収率が7.8mol%であった。
累積で320時間反応を継続したところ、触媒層内の差圧が上昇した。そこで液体アンモニアで触媒層を洗浄した後、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、290℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもと13時間水素化分解処理を行い、出口ガス中のメタンが検出されなくなるまで再生操作を実施した。再生後、前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った。反応開始後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が88.3mol%、高沸点の縮合生成物の収率が11.7mol%であった。
累積で495時間経過後、再び触媒層内の差圧上昇が見られたため、前記同様の再生操作を実施した。再生後、前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った結果、反応再開後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が88.7mol%、高沸点の縮合生成物の収率が11.2mol%であった。
(処理剤としてエチレン)
触媒A0.6gを内径4mmのステンレス製管状反応管に充填した。触媒層に100%水素を流通させ、常圧、250℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもと10時間還元して活性化させた。引き続き流通ガスをエチレン:窒素=4:96vol%なる混合ガスに切り替え前処理を実施した。常圧、250℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもと混合ガスの流通を1時間継続した。ガスの流通を止め、反応管を50℃まで冷却したのち、反応装置を水素で10MPaGに昇圧し、触媒層に液体アンモニアを供給し、触媒層を液体アンモニアで濡れた状態とした。反応管上部から0.6NL/hの水素、およびイソフタロニトリル(IPN)、プソイドクメン(PCM)、液体アンモニア(NH3)の混合液で組成がIPN:PCM:NH3=8:8:84(重量比)のものを2g/hで供給し、連続的に水素化反応を行った。全圧は10MPa、反応温度は80℃とした。反応開始後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が97.8mol%、高沸点の縮合生成物の収率が2.1mol%であった。
累積で880時間反応を継続したところ、触媒層内の差圧が上昇した。そこで液体アンモニアで触媒層を洗浄した後、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、290℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもと、出口ガス中のメタンが検出されなくなるまで13時間水素化分解処理を行い、再生操作を実施した。水素化分解による再生後、引き続き流通ガスを常圧、250℃、ガス流量0.6NL/hなる条件のもとエチレン:窒素=4:96vol%なる混合ガスに切り替え、気相による前処理を実施した。前処理を実施後、前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った。反応再開後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が99.2mol%、高沸点の縮合生成物の収率が0.8mol%であった。
累積で1150時間経過後、触媒層内の差圧上昇が見られ、前記同様の再生操作および前処理を実施した。前処理を実施後、前記同様の条件でイソフタロニトリル水素化反応を行った。反応開始後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が97.0mol%、高沸点の縮合生成物の収率が3.0mol%であった。
水素化分解による触媒再生処理の後に気相による前処理を追加することで、目的物質であるメタキシリレンジアミンを常に高収率で得られるだけでなく、高沸点化合物による触媒層の閉塞も抑制し、長時間の連続運転をすることが出来た。
(処理剤としてメタノール)
触媒量を0.6g、前処理時の流通ガスをメタノール:窒素=4:96vol%なる混合ガスとし、前処理条件を常圧、200℃、ガス流量0.18NL/h、3時間とした以外は実施例1と同じ条件で触媒の還元、前処理、ニトリルの水素化反応を行った。反応開始後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が98.5mol%、高沸点の縮合生成物の収率が1.5%であった。
累積で1370時間経過後、触媒層内の差圧上昇が見られたため、液体アンモニアで触媒層を洗浄した。その後、実施例1と同様の再生操作を実施した。水素化分解による再生後、引き続き前記混合ガスを常圧、200℃、ガス流量0.18NL/hで流通させ、3時間気相による前処理を実施し、その後前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った。イソフタロニトリル水素化反応再開後24時間目の反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が97.8mol%、高沸点の縮合生成物の収率が2.2mol%であった。
触媒B14gを内径17mmのステンレス製管状反応管(前段)に、触媒A1.0gを内径4mmのステンレス製管状反応管(後段)に充填した。2つの反応管を接続し、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、250℃、ガス流量3NL/hなる条件のもと12時間還元して活性化させた。ガスの流通を止め、反応管を50℃まで冷却したのち、反応装置を水素で10MPaGに昇圧し、触媒層に液体アンモニアを供給し、触媒層を液体アンモニアで濡れた状態とした。前段の反応管上部から3NL/hの水素、およびイソフタロニトリル(IPN)、プソイドクメン(PCM)、液体アンモニア(NH3)の混合液で組成がIPN:PCM:NH3=8:8:84(重量比)のものを15g/hで供給し、連続的に水素化反応を行った。全圧は10MPa、反応温度は55℃とした。反応開始直後から100時間目の平均反応成績はイソフタロニトリルの転化率が99.7%、メタキシリレンジアミンの収率が93.6mol%、高沸点の縮合生成物の収率が5.8mol%であった。
(処理剤としてエチレン、メタノール)
触媒B14gを内径17mmのステンレス製管状反応管(前段)に、触媒A1.0gを内径4mmのステンレス製管状反応管(後段)に充填した。2つの反応管を接続し、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、250℃、ガス流量3NL/hなる条件のもと12時間還元して活性化させた。引き続き流通ガスをエチレン:窒素=10:90vol%なる混合ガスに切り替え前処理を実施した。常圧、200℃、ガス流量1NL/hなる条件のもと混合ガスの流通を8時間継続した。ガスの流通を止め、反応管を50℃まで冷却したのち、反応装置を水素で10MPaGに昇圧し、触媒層に液体アンモニアを供給し、触媒層を液体アンモニアで濡れた状態とした。前段の反応管上部から3NL/hの水素、およびイソフタロニトリル(IPN)、プソイドクメン(PCM)、液体アンモニア(NH3)の混合液で組成がIPN:PCM:NH3=8:8:84(重量比)のものを15g/hで供給し、連続的に水素化反応を行った。全圧は10MPa、反応温度は前段の反応管出口でのイソフタロニトリル転化率が95%以上になるように、55〜70℃の範囲で調節した。反応開始直後から100時間目の平均反応成績はイソフタロニトリルの転化率が99.8%、メタキシリレンジアミンの収率が95.8mol%、高沸点の縮合生成物の収率が3.4mol%であった。
累積で100時間反応を継続したところで、液体アンモニアにより触媒層を洗浄した後、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、290℃、ガス流量3NL/hなる条件のもと、出口ガス中のメタンが検出されなくなるまで13時間水素化分解処理を行い、再生操作を実施した。水素化分解による再生後、引き続き流通ガスを常圧、250℃、ガス流量2NL/hなる条件のもとエチレン:窒素=6:94vol%なる混合ガスに切り替え3時間、気相による前処理を実施した。前処理を実施後、前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った。反応再開直後から100時間目(累積で100〜200時間)の平均反応成績はイソフタロニトリルの転化率が99.9%、メタキシリレンジアミンの収率が96.7mol%、高沸点の縮合生成物の収率が3.1mol%であった。
累積で200時間反応を継続したところで、液体アンモニアで触媒層を洗浄した後、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、290℃、ガス流量3NL/hなる条件のもと13時間水素化分解処理を行い、再生操作を実施した。再生後、前処理を実施せず前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った結果、反応再開直後から100時間目(累積で200〜300時間)の平均反応成績はイソフタロニトリルの転化率が99.7%であり、メタキシリレンジアミンの収率が92.3mol%まで低下し、高沸点の縮合生成物の収率が7.5mol%と増加した。
累積で300時間反応を継続したところで、液体アンモニアで触媒層を洗浄した後、触媒層に100%水素を流通させ、常圧、290℃、ガス流量3NL/hなる条件のもと13時間水素化分解処理を行い、再生操作を実施した。水素化分解による再生後、引き続き流通ガスを常圧、250℃、ガス流量2NL/hなる条件のもとメタノール:窒素=4:96vol%なる混合ガスに切り替え10時間、気相による前処理を実施した。前処理を実施後、前記同様の条件でイソフタロニトリルの水素化反応を行った。反応再開直後から100時間目(累積で300〜400時間)の平均反応成績はイソフタロニトリルの転化率が100%、メタキシリレンジアミンの収率が98.2mol%まで向上し、高沸点の縮合生成物の収率が1.8mol%まで減少した。
Claims (12)
- ニッケル、コバルトおよび鉄から選ばれる一種以上の金属を含有する触媒の存在下、水素とニトリルを反応させて一級アミンを製造するに際して、(1)触媒の再生、(2)触媒の前処理および(3)ニトリルの水素化反応をこの順で実施し、且つ該前処理が炭化水素化合物、アルコール、エーテルおよびエステルから選ばれる少なくとも一種の処理剤を触媒に気相で接触させることで実施されることを特徴とする一級アミンの製造方法。
- 処理剤が炭化水素化合物およびアルコールから選択される、請求項1に記載の方法。
- 炭化水素化合物が炭素数4以下のアルケン類である、請求項1または2に記載の方法。
- 炭化水素化合物がエチレンである、請求項1または2に記載の方法。
- アルコールが炭素数6以下のアルコールである、請求項1または2に記載の方法。
- アルコールがメタノールである、請求項1または2に記載の方法。
- 前処理が150〜500℃の気相条件下で実施される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 触媒の再生が150〜500℃の範囲で、触媒層に水素、もしくは不活性ガスで希釈された水素を供給し、出口ガス中のメタン濃度が供給ガス中の水素濃度に対し1%以下になるまで実施される、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 水素化触媒がニッケル含有触媒である、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- ニトリルが芳香族ニトリルである、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- ニトリルがジシアノベンゼンである、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- ニトリルの水素化反応が固定床連続流通式で行われる、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
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Citations (3)
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JP2004107327A (ja) * | 2002-08-26 | 2004-04-08 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | キシリレンジアミンの製造方法 |
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