JP5750367B2 - Method for producing tertiary amine - Google Patents

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本発明は、3級アミンの製造方法に関し、詳しくは副生する水素含有ガスを再利用して水素の使用量を抑制した3級アミンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a tertiary amine, and more particularly to a method for producing a tertiary amine in which a hydrogen-containing gas produced as a by-product is reused to suppress the amount of hydrogen used.

3級アミンは家庭用及び工業用分野において重要な中間材料であり、繊維柔軟仕上げ剤、シャンプー、リンス、帯電防止剤、洗浄剤、分散剤、繊維助剤等の様々な用途に用いられている。
3級アミンの製造方法は種々知られているが、その中の1つに水素及び触媒の存在下、アルコールにアミンを接触させる方法がある。この方法における触媒としては、銅系触媒(特許文献1参照)、ニッケル系触媒(特許文献2参照)等の遷移金属触媒や、ルテニウム系触媒(特許文献3参照)等の貴金属触媒が知られている。
Tertiary amines are important intermediate materials in the household and industrial fields, and are used in various applications such as fiber softeners, shampoos, rinses, antistatic agents, cleaning agents, dispersants, and fiber auxiliaries. .
Various methods for producing tertiary amines are known, and one of them is a method in which an amine is brought into contact with an alcohol in the presence of hydrogen and a catalyst. As catalysts in this method, transition metal catalysts such as copper catalysts (see Patent Document 1) and nickel catalysts (see Patent Document 2), and noble metal catalysts such as ruthenium catalysts (see Patent Document 3) are known. Yes.

前記触媒を用いる方法においては、次の(a)〜(c)の3工程により3級アミンが製造される。
(a)原料アルコールの脱水素化反応によりアルデヒドが生成する工程
(b)生成したアルデヒドにアミンが求核付加し、続く脱水反応によりエナミンが生成する工程
(c)生成したエナミンの水素化反応により、アミンが生成する工程
この製造方法においては、水素化反応の基質として、また、反応時に生成する水を反応系から追い出すためのキャリアガスとして、さらには、反応性、選択性の向上、生成物の外観や、誘導体化する際の着色性の向上を目的として、大量の水素ガスを用いる必要がある。
In the method using the catalyst, a tertiary amine is produced by the following three steps (a) to (c).
(A) Step of producing aldehyde by dehydrogenation reaction of raw material alcohol (b) Step of producing amine by nucleophilic addition of amine to aldehyde produced and subsequent dehydration reaction (c) By hydrogenation reaction of produced enamine In this production method, as a substrate for hydrogenation reaction, as a carrier gas for expelling water generated during the reaction from the reaction system, and further, reactivity, selectivity improvement, product It is necessary to use a large amount of hydrogen gas for the purpose of improving the appearance and colorability when derivatizing.

特開平2−233号公報JP-A-2-233 特開昭50−30804号公報Japanese Patent Laid-Open No. 50-30804 特開平8−243392号公報JP-A-8-243392

前記(a)〜(c)の工程を経る3級アミンの製造方法においては大量の水素ガスが必要であり、同時に大量の水素含有ガスが排出されるため、環境保護の観点から水素含有ガスの再利用が望まれるところであるが、これまで排出される水素ガスの再利用は行われていなかった。そこで、水素含有ガスに含まれる水素を再度反応に利用しようと試みたところ、目的とする3級アミンの収率が低下してしまうことが判明した。
本発明は、水素含有ガスの再利用を図ることにより、反応に用いる水素ガスの使用量を抑制することができる3級アミンの製造方法を提供することを課題とする。
In the method for producing a tertiary amine through the steps (a) to (c), a large amount of hydrogen gas is required, and at the same time, a large amount of hydrogen-containing gas is discharged. Although reuse is desired, the hydrogen gas discharged so far has not been reused. Therefore, when an attempt was made to use hydrogen contained in the hydrogen-containing gas again for the reaction, it was found that the yield of the intended tertiary amine was lowered.
This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the tertiary amine which can suppress the usage-amount of the hydrogen gas used for reaction by aiming at reuse of hydrogen containing gas.

本発明者らは、前記製造方法により排出された水素含有ガスについて分析を行ったところ、この水素含有ガス中に前記(a)工程で生成したアルデヒド由来の一酸化炭素が存在していること、及びこの一酸化炭素が触媒毒となるため、これを除去することにより水素含有ガスの再利用が可能となることを見出した。
すなわち、本発明は、下記工程(1)及び(2)を含む3級アミンの製造方法を提供する。
工程(1):炭素数1〜36のアルコールと下記一般式(I)で表される原料アミンとを第1反応槽に導入し、触媒及び水素の存在下で反応させ、反応生成水及び水素含有ガスを反応系外へ排出しつつ反応を継続する工程。
12NH (I)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜36の直鎖、分岐鎖又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。R1及びR2は、互いに結合して飽和炭化水素又は不飽和炭化水素の環を形成していてもよい。)
工程(2):第1反応槽より排出された水素含有ガスを第2反応槽に導入し、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素の量を低減させた後、水素含有ガスの一部又は全部を第1反応槽へ導入する工程。
The inventors of the present invention have analyzed the hydrogen-containing gas discharged by the production method, and that the aldehyde-derived carbon monoxide generated in the step (a) is present in the hydrogen-containing gas. And since this carbon monoxide becomes a catalyst poison, it has been found that the hydrogen-containing gas can be reused by removing it.
That is, this invention provides the manufacturing method of the tertiary amine including the following process (1) and (2).
Step (1): An alcohol having 1 to 36 carbon atoms and a raw material amine represented by the following general formula (I) are introduced into the first reaction tank and reacted in the presence of a catalyst and hydrogen to produce reaction water and hydrogen. The process of continuing the reaction while discharging the contained gas out of the reaction system.
R 1 R 2 NH (I)
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms. R 1 and R 2 are And may be bonded to each other to form a saturated hydrocarbon or unsaturated hydrocarbon ring.)
Step (2): After introducing the hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank into the second reaction tank and reducing the amount of carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas, part or all of the hydrogen-containing gas Step of introducing the first reaction vessel into the first reaction vessel.

水素含有ガスの再利用を図ることにより、反応に用いる水素ガスの使用量を抑制することができる3級アミンの製造方法を提供することができる。   By reusing the hydrogen-containing gas, it is possible to provide a method for producing a tertiary amine capable of suppressing the amount of hydrogen gas used for the reaction.

本発明の3級アミンの製造方法は、特定のアルコールと前記一般式(I)で表される原料アミンとを第1反応槽に導入し、触媒及び水素の存在下で反応させ、反応生成水及び水素含有ガスを反応系外へ排出しつつ反応を継続する工程(1)(以下、「アミノ化工程」ともいう)と、第1反応槽より排出された水素含有ガスを第2反応槽に導入し、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素の量を低減させた後、水素含有ガスの一部又は全部を第1反応槽へ導入する工程(2)(以下、「一酸化炭素低減工程」ともいう)とを備えるものである。
以下、本発明に用いられる各成分、各工程、及び実施するための製造装置等について説明する。
In the method for producing a tertiary amine of the present invention, a specific alcohol and a raw material amine represented by the above general formula (I) are introduced into a first reaction vessel, and reacted in the presence of a catalyst and hydrogen to produce reaction product water. And the step (1) of continuing the reaction while discharging the hydrogen-containing gas out of the reaction system (hereinafter also referred to as “amination step”), and the hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank into the second reaction tank After introducing and reducing the amount of carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas, a step (2) of introducing part or all of the hydrogen-containing gas into the first reaction tank (hereinafter referred to as “carbon monoxide reduction step”) Also).
Hereinafter, each component used for this invention, each process, the manufacturing apparatus for implementing, etc. are demonstrated.

[工程(1):アミノ化工程]
本発明の工程(1):アミノ化工程では、下記反応式(II)に示すように反応が進行し、目的とする3級アミンが製造される。
12NH + R3OH → R12NR3 (II)
式(II)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜36の直鎖、分岐鎖又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。R1及びR2は、互いに結合して飽和炭化水素又は不飽和炭化水素の環を形成していてもよい。R3は、炭素数1〜36の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。
[Step (1): Amination step]
Step (1) of the present invention: In the amination step, the reaction proceeds as shown in the following reaction formula (II) to produce the target tertiary amine.
R 1 R 2 NH + R 3 OH → R 1 R 2 NR 3 (II)
In formula (II), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a saturated hydrocarbon or unsaturated hydrocarbon ring. R 3 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms.

このアミノ化工程においては、金属触媒の存在下で、アルコール(R3OH)を脱水素化してアルデヒドを生成させた後、このアルデヒドと原料アミンとを接触させることによりエナミンを生成させ、次いで、金属触媒の存在下でこのエナミンに水素を付加することにより3級アミンを生成させる。
この反応において、アルコールが脱水素化され、生じたアルデヒドが副反応として脱カルボニル化されることにより、一酸化炭素が生成する。一酸化炭素は金属触媒の触媒毒となるため、次の工程(2):一酸化炭素低減工程により、廃水素中の一酸化炭素を低減する。
アミノ化工程に用いることができるアルコール及び原料アミンは以下のとおりである。
In this amination step, an alcohol (R 3 OH) is dehydrogenated in the presence of a metal catalyst to form an aldehyde, and then the aldehyde is brought into contact with the raw material amine to form an enamine, A tertiary amine is formed by adding hydrogen to the enamine in the presence of a metal catalyst.
In this reaction, alcohol is dehydrogenated, and the resulting aldehyde is decarbonylated as a side reaction, thereby producing carbon monoxide. Since carbon monoxide becomes a catalyst poison of the metal catalyst, carbon monoxide in the waste hydrogen is reduced by the following step (2): carbon monoxide reduction step.
The alcohol and raw material amine that can be used in the amination step are as follows.

<アルコール>
本発明で用いられるアルコールR3OHは、炭素数1〜36の飽和又は不飽和の炭化水素基を有するアルコールである。
炭素数1〜36のアルコールとしては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数6〜24、更に好ましくは炭素数10〜22、特に好ましくは炭素数12〜16の直鎖、分岐鎖又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基を有するアルコールが挙げられる。また、炭化水素基は、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルコキシ基等の官能基を1つ以上含んでいてもよい。
アルコールの好適例としては、炭素数1〜30の飽和炭化水素基を有する1価アルコール、炭素数2〜30の飽和炭化水素基を有する2価アルコール、炭素数6〜22の飽和環状アルコール、炭素数6〜22の不飽和環状アルコール等が挙げられる。
<Alcohol>
The alcohol R 3 OH used in the present invention is an alcohol having a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms.
The alcohol having 1 to 36 carbon atoms is preferably a linear or branched chain having 2 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 24 carbon atoms, still more preferably 10 to 22 carbon atoms, and particularly preferably 12 to 16 carbon atoms. Or the alcohol which has a cyclic | annular saturated or unsaturated hydrocarbon group is mentioned. The hydrocarbon group may contain one or more functional groups such as a hydroxyl group, an amino group, an alkylamino group, and an alkoxy group.
Preferred examples of the alcohol include a monohydric alcohol having a saturated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a dihydric alcohol having a saturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, a saturated cyclic alcohol having 6 to 22 carbon atoms, and carbon. Examples thereof include unsaturated cyclic alcohols of Formula 6-22.

炭素数1〜30の飽和炭化水素基を有する1価アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、各種ブチルアルコール、各種ペンチルアルコール、各種ヘキシルアルコール、各種へプチルアルコール、各種オクチルアルコール、各種ノニルアルコール、各種デシルアルコール、各種ウンデシルアルコール、各種ドデシルアルコール、各種トリデシルアルコール、各種テトラデシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、3,5,5−トリメチルヘキシルアルコール、3,7−ジメチルオクチルアルコール、2−プロピルへプチルアルコール等が挙げられる。ここで、「各種」とは、n−、tert−、iso−を含む各種異性体を意味する。
炭素数2〜30の不飽和炭化水素基を有するアルコールとしては、オレイルアルコール、ゲラニオール等が挙げられる。
Examples of the monohydric alcohol having a saturated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, various butyl alcohols, various pentyl alcohols, various hexyl alcohols, various heptyl alcohols, various types Octyl alcohol, various nonyl alcohols, various decyl alcohols, various undecyl alcohols, various dodecyl alcohols, various tridecyl alcohols, various tetradecyl alcohols, 2-ethylhexyl alcohol, 3,5,5-trimethylhexyl alcohol, 3,7-dimethyl Examples include octyl alcohol and 2-propylheptyl alcohol. Here, “various” means various isomers including n-, tert-, and iso-.
Examples of the alcohol having an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms include oleyl alcohol and geraniol.

炭素数2〜30の飽和炭化水素基を有する2価アルコールとしては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジグリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ビス[4−ヒドロキシシクロヘキシル]プロパン等が挙げられる。   Examples of the dihydric alcohol having a saturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, diglycol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentane. Examples include diol, 1,6-hexanediol, and 2,2-bis [4-hydroxycyclohexyl] propane.

炭素数6〜22の飽和環状アルコールとしては、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロペンチルメタノール、シクロヘキシルメタノール等が挙げられる。
炭素数6〜22の不飽和環状アルコールとしては、シクロペンテニルメタノール、シクロヘキセニルメタノール、シクロヘキセニルアルコール等を挙げることができる。
その他のアルコールとしては、ベヘニルアルコール、イコシルアルコール、メトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシエタノール、ポリイソブチルアルコール、ポリプロピルアルコール、チーグラー法によって得られるチーグラーアルコール等が挙げられる。
これらの中では、炭素数2〜30の直鎖又は分岐鎖のアルコールが好ましく、炭素数2〜30の直鎖アルコールがより好ましい。
上記アルコールは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the saturated cyclic alcohol having 6 to 22 carbon atoms include cyclopentanol, cyclohexanol, cyclopentylmethanol, cyclohexylmethanol and the like.
Examples of the unsaturated cyclic alcohol having 6 to 22 carbon atoms include cyclopentenyl methanol, cyclohexenyl methanol, and cyclohexenyl alcohol.
Examples of other alcohols include behenyl alcohol, icosyl alcohol, methoxyethanol, propoxyethanol, butoxyethanol, polyisobutyl alcohol, polypropyl alcohol, and Ziegler alcohol obtained by the Ziegler method.
In these, a C2-C30 linear or branched alcohol is preferable, and a C2-C30 linear alcohol is more preferable.
The said alcohol can be used individually or in combination of 2 or more types.

<原料アミン>
本発明で用いられる原料アミンは、下記一般式(I)で表されるアミンである。
12NH (I)
式(I)において、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜36の直鎖、分岐鎖又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。R1及びR2は、互いに結合して飽和炭化水素又は不飽和炭化水素の環を形成していてもよい。また、環中に不飽和結合、又はヘテロ原子(O、N、S等)が含まれていてもよい。R1及びR2が炭化水素基である場合の炭素数は1〜20が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜6が更に好ましく、1〜3が特に好ましい。
原料アミンの好適例としては、炭素数1〜20の脂肪族アミン、炭素数6〜20の芳香族アミン等が挙げられる。なお、原料アミンは、アンモニアであってもよい。
<Raw material amine>
The raw material amine used in the present invention is an amine represented by the following general formula (I).
R 1 R 2 NH (I)
In the formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a saturated hydrocarbon or unsaturated hydrocarbon ring. Further, the ring may contain an unsaturated bond or a heteroatom (O, N, S, etc.). R 1 and the carbon number of R 2 is a hydrocarbon group is preferably from 1 to 20, more preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, 1 to 3 is particularly preferable.
Preferable examples of the raw material amine include aliphatic amines having 1 to 20 carbon atoms and aromatic amines having 6 to 20 carbon atoms. The raw material amine may be ammonia.

炭素数1〜20の脂肪族アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、各種ブチルアミン、各種ペンチルアミン、各種ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、各種ジブチルアミン、各種ジペンチルアミン、各種ジヘキシルアミン等のジアルキルアミンが挙げられる。なお、ジアルキルアミンは、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、メチルペンチルアミン、メチルヘキシルアミン、メチルヘプチルアミン、メチルオクチルアミン、メチルドデシルアミン、メチルステアリルアミン、エチルプロピルアミン等、各アルキル鎖の炭素数が異なるものであってもよい。
炭素数6〜20の芳香族アミンとしては、フェニルアミン、ベンジルアミン、メチルフェニルアミン、エチルフェニルアミン、メチルベンジルアミン、エチルベンジルアミン等のモノアリールアミン等、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン等のジアリールアミン及びその類縁化合物が挙げられる。
その他のアミンとしては、モルホリン、ピロリジン、ピペラジン、イソインドリン等の環状アミン及びその類縁化合物等が挙げられる。
Examples of the aliphatic amine having 1 to 20 carbon atoms include monoalkylamines such as methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, various butylamines, various pentylamines and various hexylamines; dimethylamine, diethylamine, di-n- Examples include dialkylamines such as propylamine, diisopropylamine, various dibutylamines, various dipentylamines, and various dihexylamines. Dialkylamine is a carbon of each alkyl chain such as methylethylamine, methylpropylamine, methylbutylamine, methylpentylamine, methylhexylamine, methylheptylamine, methyloctylamine, methyldodecylamine, methylstearylamine, ethylpropylamine, etc. The number may be different.
Examples of aromatic amines having 6 to 20 carbon atoms include monoarylamines such as phenylamine, benzylamine, methylphenylamine, ethylphenylamine, methylbenzylamine, and ethylbenzylamine; diarylamines such as diphenylamine and dibenzylamine; The related compound is mentioned.
Examples of other amines include cyclic amines such as morpholine, pyrrolidine, piperazine, and isoindoline and related compounds.

なお、原料アミンは、第1反応槽に対して連続的に導入しても、断続的に導入してもよい。また、液状アミンを用いる場合には反応に用いるアミンの全量を一回の操作で導入してもよい。   The raw material amine may be introduced continuously or intermittently into the first reaction tank. Moreover, when using a liquid amine, you may introduce | transduce the whole quantity of the amine used for reaction by one operation.

<アミノ化工程において用いる触媒>
アミノ化工程において用いる触媒(アミノ化触媒)としては、例えば、銅系触媒、ニッケル系触媒等の遷移金属触媒や、ルテニウム系触媒等の貴金属触媒を用いることができる。
銅系触媒としては、例えば、特開平2−233号公報(Cu−Cr、Mu、Fe、Ni、Co、Znから選ばれる1種以上の遷移金属−白金族元素−Li、Mg等のアルカリ金属、アルカリ土類金属触媒)、特開平2−234号公報(Cu−Ni、Co等の第4周期遷移金属元素−白金族元素−Al等の第4成分)、及び特開2001−151733号公報(Cu−第4周期遷移金属−白金族元素触媒)等に記載の触媒が挙げられる。
ニッケル系触媒としては、例えば、特開昭50−30804号公報(Ni−Cu−Cr触媒)、特開平7−69999号公報(Ni触媒)、特表2005−527516号公報(Ni−Cu−Co−ZrO2触媒)、及び特開2007−176889号公報(Ni−Cu−アルカリ金属触媒)等に記載の触媒が挙げられる。
ルテニウム系触媒としては、例えば、特開平8−243392号公報(Ru−多孔質酸化物触媒)、欧州特許第729785号明細書(Ru−貴金属触媒)、特開2008−150312号公報(Ru−ZrO2複合酸化物及び/又は金属表面処理ZrO2触媒)、特開2007−176891号公報(Ru−多孔性酸化物触媒)、特開2007−176892号公報(Ru−Ni、Coのうちの1種以上の金属成分−La、Y、Mg、Baのうちの1種以上の金属成分を含む触媒)、及び米国特許第4912260号明細書(Ru−Ni−Pd、Re、Irのうち1種以上の金属成分を含む触媒)等に記載の触媒が挙げられる。
<Catalyst used in the amination step>
As a catalyst (amination catalyst) used in the amination step, for example, a transition metal catalyst such as a copper catalyst or a nickel catalyst, or a noble metal catalyst such as a ruthenium catalyst can be used.
As the copper-based catalyst, for example, JP-A-2-233 (one or more transition metals selected from Cu—Cr, Mu, Fe, Ni, Co, and Zn—an alkali metal such as a platinum group element—Li, Mg, etc.) , Alkaline earth metal catalysts), JP-A-2-234 (fourth period transition metal element such as Cu-Ni, Co, etc.-fourth component such as platinum group element-Al), and JP-A-2001-151733. (Cu-fourth period transition metal-platinum group element catalyst) and the like.
Examples of the nickel-based catalyst include Japanese Patent Laid-Open No. 50-30804 (Ni-Cu-Cr catalyst), Japanese Patent Laid-Open No. 7-69999 (Ni catalyst), and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2005-527516 (Ni-Cu-Co). -ZrO 2 catalyst) and catalysts described in JP 2007-176889 A (Ni-Cu-alkali metal catalyst).
Examples of the ruthenium catalyst include, for example, JP-A-8-243392 (Ru-porous oxide catalyst), European Patent No. 729785 (Ru-noble metal catalyst), JP-A-2008-150312 (Ru-ZrO). 2 composite oxide and / or metal surface-treated ZrO 2 catalyst), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-176891 (Ru-porous oxide catalyst), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-176892 (Ru-Ni, Co) The above metal component-a catalyst containing one or more metal components of La, Y, Mg, Ba), and U.S. Pat. No. 4,912,260 (one or more of Ru-Ni-Pd, Re, Ir) Examples of the catalyst include a catalyst containing a metal component).

アミノ化触媒は、反応性の観点から、銅の他、下記の(i)第4周期遷移金属、(ii)白金及び第5周期遷移金属、及び(iii)アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種を主活性成分として含有し、次の(a)〜(c)の条件を満たしている触媒が好ましい。なお、条件(a)〜(c)の比は金属モル比である。
(i)第4周期遷移金属:ニッケル、コバルト、鉄、クロム、及び亜鉛から選ばれる少なくとも1種。
(ii)白金及び第5周期遷移金属:白金、パラジウム、ルテニウム、及びロジウムから選ばれる少なくとも1種。
(iii)アルカリ金属及びアルカリ土類金属:リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムから選ばれる少なくとも1種。
From the viewpoint of reactivity, the amination catalyst is selected from the following (i) fourth period transition metal, (ii) platinum and fifth transition metal, and (iii) alkali metal and alkaline earth metal in addition to copper. A catalyst containing at least one selected from the above as the main active component and satisfying the following conditions (a) to (c) is preferable. The ratio of the conditions (a) to (c) is a metal molar ratio.
(I) Fourth period transition metal: at least one selected from nickel, cobalt, iron, chromium, and zinc.
(Ii) Platinum and the fifth period transition metal: at least one selected from platinum, palladium, ruthenium, and rhodium.
(Iii) Alkali metal and alkaline earth metal: at least one selected from lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, and barium.

・条件(a):銅/第4周期遷移金属=1/9〜99/1、好ましくは50/50〜99/1
・条件(b):白金及び第5周期遷移金属/(銅+第4周期遷移金属)=0〜0.1、好ましくは0〜0.05
・条件(c):第4周期遷移金属/(アルカリ金属+アルカリ土類金属)=1/0〜1/2、好ましくは1/0〜1/1
上記アミノ化触媒の中では、銅と第4周期遷移金属(特にニッケル)を含有する触媒、銅と白金又は第5周期遷移金属(特にルテニウム)を含有する触媒、銅と第4周期遷移金属(特にニッケル)と第5周期遷移金属(特にルテニウム)を含有する触媒が好ましい。
上記アミノ化触媒は、金属酸化物や複合酸化物等の多孔質担体に、前記主活性成分を担持させて用いることができる。その形状に特に制限はなく、粉末状、球状、円柱状(ペレット状)のいずれであってもよい。
上記アミノ化触媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Condition (a): Copper / fourth period transition metal = 1/9 to 99/1, preferably 50/50 to 99/1
Condition (b): platinum and fifth transition metal / (copper + fourth transition metal) = 0 to 0.1, preferably 0 to 0.05
Condition (c): 4th period transition metal / (alkali metal + alkaline earth metal) = 1/0 to 1/2, preferably 1/0 to 1/1
Among the amination catalysts, a catalyst containing copper and a fourth periodic transition metal (particularly nickel), a catalyst containing copper and platinum or a fifth periodic transition metal (particularly ruthenium), a copper and a fourth periodic transition metal ( In particular, a catalyst containing nickel) and a fifth period transition metal (particularly ruthenium) is preferable.
The amination catalyst can be used by supporting the main active component on a porous carrier such as a metal oxide or a composite oxide. There is no restriction | limiting in particular in the shape, Any of powder shape, spherical shape, and columnar shape (pellet shape) may be sufficient.
The amination catalyst can be used alone or in combination of two or more.

前記アミノ化触媒は、還元されていないものでもよく、また還元されたものでもよいが、反応性、選択性の観点から、還元されたものが好ましい。還元されたアミノ化触媒は、水素ガス等の還元性雰囲気下で還元を行うことにより調製することができる。したがって、例えば、未還元状態のアミノ化触媒を原料アルコールと共に反応容器に入れた後、水素ガスを導入しながら反応温度まで昇温する工程で調製することもできる。
アミノ化触媒の使用量は反応方式に応じて適宜調整することが好ましい。反応方式が懸濁床バッチ式の場合には、反応性、選択性の観点から、アミノ化触媒の使用量は、原料アルコールに対して0.01〜30重量%が好ましく、0.1〜10重量%がより好ましい。
The amination catalyst may be unreduced or reduced, but is preferably reduced from the viewpoint of reactivity and selectivity. The reduced amination catalyst can be prepared by performing reduction in a reducing atmosphere such as hydrogen gas. Therefore, for example, after the amination catalyst in an unreduced state is placed in a reaction vessel together with the raw material alcohol, it can be prepared in a step of raising the temperature to the reaction temperature while introducing hydrogen gas.
The amount of the amination catalyst used is preferably adjusted as appropriate according to the reaction method. When the reaction system is a suspension bed batch type, from the viewpoint of reactivity and selectivity, the amount of the amination catalyst used is preferably 0.01 to 30% by weight with respect to the raw material alcohol, 0.1 to 10 Weight percent is more preferred.

<アミノ化工程の反応条件>
アミノ化工程の反応方式に特に制限はなく、懸濁床バッチ式でも固定床流通式でもよい。反応温度は、反応性の観点から、100〜300℃が好ましく、150〜250℃がより好ましい。反応圧力は100kPa〜40MPaが好ましく、100kPa〜25MPaがより好ましい。
<Reaction conditions for the amination step>
There is no restriction | limiting in particular in the reaction system of an amination process, A suspension bed batch type or a fixed bed flow type may be sufficient. 100-300 degreeC is preferable from a reactive viewpoint, and, as for reaction temperature, 150-250 degreeC is more preferable. The reaction pressure is preferably 100 kPa to 40 MPa, more preferably 100 kPa to 25 MPa.

第1反応槽への水素の導入に際しては、反応性、選択性の観点から、水素と水素以外の気体とを混合した混合気体を反応系に導入することが好ましい。ここで、水素と混合する気体は、水素及びアミノ化反応に悪影響を与えない気体であれば特に制限はない。混合気体を用いることにより、反応で生成する水を反応系外に効率的に除去することができる。
水素含有ガスの導入速度は、原料アルコール1kg当たり3〜300NL/hが好ましく、8〜100NL/hがより好ましく、20〜50NL/hがさらに好ましい。ここで、NLは標準状態、すなわち0℃、101.3kPaにおける体積(ノルマルリットル)を表す。
反応で生成する水は、断続的に除去しても、連続的に除去してもよいが、反応性、選択性の観点から連続的に除去することが好ましい。反応により生成する水は、反応系中に適当な溶媒を加えておき、共沸させることにより除去してもよい。
第1反応槽から排出された水素含有ガスは、タンク等に貯蔵した後、第2反応槽へ導入してもよく、貯蔵せずにそのまま第2反応槽へ導入してもよい。
なお、原料としてガス状のアミンを用いた場合、第2反応槽での反応性確保と副反応抑制の観点から、予め第2反応槽に導入する前に該水素ガス中の残留アミンガスを除くことが好ましい。残留アミンガスの除去手法として酸スクラバー等を用いることができる(後述の工程(A))。
ここで、ガス状とは、常温(25℃)において1kPa以上の蒸気圧を有するものである。
When introducing hydrogen into the first reaction tank, it is preferable to introduce a mixed gas in which hydrogen and a gas other than hydrogen are mixed into the reaction system from the viewpoint of reactivity and selectivity. Here, the gas mixed with hydrogen is not particularly limited as long as it does not adversely affect hydrogen and the amination reaction. By using the mixed gas, water generated by the reaction can be efficiently removed out of the reaction system.
The introduction rate of the hydrogen-containing gas is preferably 3 to 300 NL / h, more preferably 8 to 100 NL / h, and still more preferably 20 to 50 NL / h per 1 kg of the raw material alcohol. Here, NL represents the volume (normal liters) in the standard state, that is, 0 ° C. and 101.3 kPa.
The water produced by the reaction may be removed intermittently or continuously, but it is preferably removed continuously from the viewpoint of reactivity and selectivity. The water produced by the reaction may be removed by adding an appropriate solvent to the reaction system and azeotropically.
The hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank may be introduced into the second reaction tank after being stored in a tank or the like, or may be introduced into the second reaction tank as it is without being stored.
When gaseous amine is used as a raw material, the residual amine gas in the hydrogen gas should be removed in advance before introducing it into the second reaction tank from the viewpoint of ensuring the reactivity in the second reaction tank and suppressing side reactions. Is preferred. An acid scrubber or the like can be used as a method for removing the residual amine gas (step (A) described later).
Here, the gaseous state has a vapor pressure of 1 kPa or more at room temperature (25 ° C.).

[工程(2):一酸化炭素低減工程]
前記アミノ化工程において、生成したアルデヒドの一部が副反応(脱カルボニル化反応)により一酸化炭素に変換される。この一酸化炭素は、アミノ化工程で用いる前記アミノ化触媒の活性サイトを被覆したり、アミノ化触媒と複合体を形成して触媒を失活させる。したがって、本発明においては、水素含有ガスの再利用を行うために、第2反応槽において一酸化炭素量(濃度)を低減させることが必要である。
一酸化炭素を低減する方法としては、(i)活性炭等の吸着素材を用いて吸着する方法、(ii)ヘモグロビン等に吸着する生化学的方法、(iii)一酸化炭素を更に酸化して二酸化炭素に変換する化学的方法、及び(iv)一酸化炭素をメタンに変換するメタン化法等が挙げられる。
これらの中では、工業的な観点から、触媒を用いて(iv)一酸化炭素をメタンに変換するメタン化法(メタネーション法)が好ましい。
[Step (2): Carbon monoxide reduction step]
In the amination step, a part of the generated aldehyde is converted into carbon monoxide by a side reaction (decarbonylation reaction). This carbon monoxide coats the active site of the amination catalyst used in the amination step or forms a complex with the amination catalyst to deactivate the catalyst. Therefore, in the present invention, in order to reuse the hydrogen-containing gas, it is necessary to reduce the amount (concentration) of carbon monoxide in the second reaction tank.
Methods for reducing carbon monoxide include (i) a method of adsorption using an adsorbent material such as activated carbon, (ii) a biochemical method of adsorbing to hemoglobin, etc., and (iii) further oxidizing carbon monoxide to produce carbon dioxide. Examples thereof include a chemical method for converting to carbon, and (iv) a methanation method for converting carbon monoxide to methane.
Among these, from an industrial viewpoint, a methanation method (methanation method) in which (iv) carbon monoxide is converted into methane using a catalyst is preferable.

<一酸化炭素低減工程において用いる触媒>
メタン化法に用いることができる触媒としては、ニッケル、コバルト、ルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム、モリブデン、タングステン、及びレニウム等が挙げられる。本発明においては、特に高活性であるニッケル、コバルト、及びルテニウムを用いることが好ましい。
なお、前記金属の1種以上を主活性成分とし、この主活性成分とは異なる金属を助活性成分として用いてもよい。
また、触媒活性の向上の観点から、Al23、SiO2、TiO2、CeO2、MgO、及びLa23等の金属酸化物や複合酸化物の多孔質担体に、前記主活性成分を担持させてもよい。さらに、触媒活性や入手の容易さの観点から、市販のRu/γ−Al23やNi/珪藻土等を用いてもよい。
メタン化触媒の形状に特に制限はなく、粉末状、球状、円柱状(ペレット状)のいずれであってもよい。
<Catalyst used in the carbon monoxide reduction step>
Examples of the catalyst that can be used in the methanation method include nickel, cobalt, ruthenium, platinum, rhodium, palladium, molybdenum, tungsten, and rhenium. In the present invention, it is preferable to use nickel, cobalt, and ruthenium, which are particularly highly active.
In addition, you may use 1 or more types of the said metal as a main active component, and the metal different from this main active component may be used as a co-active component.
Further, from the viewpoint of improving the catalytic activity, the main active component is applied to a porous support of metal oxide or composite oxide such as Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , CeO 2 , MgO, and La 2 O 3. May be supported. Furthermore, commercially available Ru / γ-Al 2 O 3 , Ni / diatomaceous earth, or the like may be used from the viewpoint of catalyst activity and availability.
There is no restriction | limiting in particular in the shape of a methanation catalyst, Any of powder form, spherical shape, and columnar shape (pellet shape) may be sufficient.

<一酸化炭素低減工程の反応条件>
一酸化炭素低減工程の反応温度は、反応性の観点から、用いる触媒に応じて反応温度を変更することが好ましい。
前記触媒の主活性成分としてルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム、タングステン、及びレニウムから選ばれる少なくとも1種を用いる場合の反応温度としては、100〜350℃が好ましく、120〜300℃がより好ましい。
また、前記触媒の主活性成分としてニッケル、コバルト、及びモリブデンから選ばれる少なくとも1種を用いる場合の反応温度としては、150〜600℃が好ましく、200〜550℃がより好ましい。
反応圧力は、主活性成分としていずれの金属を用いた場合であっても、100kPa〜40MPaが好ましく、100kPa〜25MPaがより好ましい。
<Reaction conditions for the carbon monoxide reduction process>
The reaction temperature in the carbon monoxide reduction step is preferably changed according to the catalyst used from the viewpoint of reactivity.
The reaction temperature when using at least one selected from ruthenium, platinum, rhodium, palladium, tungsten and rhenium as the main active component of the catalyst is preferably 100 to 350 ° C, more preferably 120 to 300 ° C.
Moreover, as reaction temperature in the case of using at least 1 sort (s) chosen from nickel, cobalt, and molybdenum as a main active component of the said catalyst, 150-600 degreeC is preferable and 200-550 degreeC is more preferable.
The reaction pressure is preferably 100 kPa to 40 MPa, more preferably 100 kPa to 25 MPa, even when any metal is used as the main active component.

第2反応槽から排出される一酸化炭素の濃度は、第1反応槽におけるアミノ化反応の原料、触媒、温度や圧力等の反応条件、目的生成物に求められる品質の程度、再利用の用途等により異なるが、通常5000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは300ppm以下、より好ましくは100ppm以下、更に好ましくは20ppm以下である。
第2反応槽から排出される水素含有ガスは、タンク等に貯蔵した後、第1反応槽に導入してアミノ化反応を行ってもよいし、貯蔵することなく第1反応槽へ導入し、連続的に使用してもよい。また、本発明においては、第2反応槽から排出された水素含有ガスの一部を第1反応槽、第2反応槽以外の槽に導入して水素の再利用を図ってもよい。
なお、第1反応槽と第2反応槽との間で水素含有ガスを循環させる場合には、第1反応槽と第2反応槽との間の流通経路に適当な容積を有するガスホルダーを設置することが経路内の圧力を管理する上で好ましい。
The concentration of carbon monoxide discharged from the second reaction tank depends on the raw material of the amination reaction in the first reaction tank, the catalyst, the reaction conditions such as temperature and pressure, the degree of quality required for the target product, and the reuse application. Although it varies depending on, etc., it is usually 5000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and still more preferably 20 ppm or less.
The hydrogen-containing gas discharged from the second reaction tank may be stored in a tank or the like and then introduced into the first reaction tank to perform an amination reaction, or may be introduced into the first reaction tank without being stored, It may be used continuously. In the present invention, hydrogen may be reused by introducing a part of the hydrogen-containing gas discharged from the second reaction tank into a tank other than the first reaction tank and the second reaction tank.
When hydrogen-containing gas is circulated between the first reaction tank and the second reaction tank, a gas holder having an appropriate volume is installed in the flow path between the first reaction tank and the second reaction tank. It is preferable to manage the pressure in the path.

[工程(A)]
本発明においては、工程(1)と工程(2)との間に、排出された水素含有ガス中に含まれるアミンの量を低減させる工程(A)を設けることが好ましい。具体的には、第1反応槽と第2反応槽との間に残留アミンガスを取り除くための除去手段を設け、第2反応槽にガス状のアミンが混入しないようにすることが好ましい。
本発明においては、工程(1)で排出される前記水素含有ガスを水と接触させて、この水素含有ガス中に含まれる原料アミンの量を低減させることが好ましく、前記水素含有ガスを酸水溶液と接触させることにより前記水素含有ガス中に含まれる原料アミンの量を低減させることがより好ましい。
前記水素含有ガスと水又は酸水溶液とを接触させる方法としては、水又は酸水溶液に水素含有ガスをバブリングさせて、水又は酸水溶液にアミンを吸収させてもよいし、シャワーリング状態の水又は酸水溶液に対して、水素含有ガスを向流接触させることによりアミンを吸収させてもよい。
具体的な除去手段としては、水を溶媒として用いる吸収塔や、硫酸水溶液を媒体とする酸スクラバー等を挙げることができる。水素含有ガスをまず水のような吸収媒体に吸収させて大部分のアミンを回収した後、さらに残留するアミンを酸スクラバーで除去することが好ましい。
なお、酸スクラバー等を経た後に水素含有ガス流によって飛散する液を中和するためのアルカリスクラバーを備えていてもよい。
工程(A)を経た水素含有ガス中の残留アミン濃度は、1重量%以下が好ましく、0.2重量%以下がより好ましく、0.05重量%以下がさらに好ましい。
[Step (A)]
In the present invention, it is preferable to provide a step (A) for reducing the amount of amine contained in the discharged hydrogen-containing gas between the step (1) and the step (2). Specifically, it is preferable to provide a removing means for removing residual amine gas between the first reaction tank and the second reaction tank so that gaseous amine is not mixed into the second reaction tank.
In the present invention, it is preferable that the hydrogen-containing gas discharged in step (1) is brought into contact with water to reduce the amount of raw material amine contained in the hydrogen-containing gas. It is more preferable to reduce the amount of the raw material amine contained in the hydrogen-containing gas by contacting with the hydrogen-containing gas.
As a method for bringing the hydrogen-containing gas into contact with water or an acid aqueous solution, water or an acid aqueous solution may be bubbled with a hydrogen-containing gas to absorb amine in the water or acid aqueous solution, or water in a showering state or The amine may be absorbed by bringing the hydrogen-containing gas into countercurrent contact with the acid aqueous solution.
Specific examples of the removing means include an absorption tower using water as a solvent, and an acid scrubber using a sulfuric acid aqueous solution as a medium. It is preferable that the hydrogen-containing gas is first absorbed in an absorption medium such as water to recover most of the amine, and then the remaining amine is removed with an acid scrubber.
In addition, you may provide the alkali scrubber for neutralizing the liquid which disperses with a hydrogen-containing gas flow after passing through an acid scrubber.
The residual amine concentration in the hydrogen-containing gas after the step (A) is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.2% by weight or less, and further preferably 0.05% by weight or less.

[製造装置]
本発明を実施するための製造装置としては、前記アミノ化工程と、一酸化炭素低減工程とを実施することができるものであれば特に制限はない。例えば、アミノ化反応を行う第1反応槽と、この第1反応槽から排出される水素含有ガス中に含まれる一酸化炭素を除去するための第2反応槽と、第1反応槽と第2反応槽とを直接的又は間接的に連結する管とを有する装置を用いることができる。
第1反応槽としては、水素及び原料アミンを導入する管を備えているものが好ましく、また、反応生成水、水素ガス、アルコール等を凝縮・分離するための凝縮器、分離器を備えたものが好ましい。
第2反応槽としては、前述のメタネーションを行うことができるものが好ましいが、一酸化炭素を除去、又は変換することができる装置であってもよい。
第1反応槽と第2反応槽との間にはアミノ化反応で消費されなかった過剰アミンを除去するための前述の除去手段を設けることが好ましい。
[manufacturing device]
A production apparatus for carrying out the present invention is not particularly limited as long as it can carry out the amination step and the carbon monoxide reduction step. For example, a first reaction tank that performs an amination reaction, a second reaction tank for removing carbon monoxide contained in a hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank, a first reaction tank, and a second reaction tank An apparatus having a pipe directly or indirectly connected to the reaction vessel can be used.
The first reaction tank is preferably equipped with a pipe for introducing hydrogen and raw material amine, and further equipped with a condenser and a separator for condensing and separating reaction product water, hydrogen gas, alcohol and the like. Is preferred.
The second reaction tank is preferably one that can perform the above methanation, but may be an apparatus that can remove or convert carbon monoxide.
It is preferable to provide the above-mentioned removing means for removing excess amine that has not been consumed in the amination reaction between the first reaction tank and the second reaction tank.

本発明の一実施形態の概要をバッチ式反応を例にして説明する。
まず、第1反応槽であるアミノ化反応槽に原料となるアルコールと触媒とを仕込み、水素を導入し、充分に撹拌しながら昇温を開始する。触媒は昇温中に還元され活性化される。所定温度に到達後、原料アミンを導入し反応を開始する。導入方法は連続的でも断続的でもよく、液状アミンを用いた場合には一括で導入してもよい。反応中に生成する水は、廃水素ガス(ガス状アミンを用いる場合は水素と未反応のガス状アミン)及びアルコールや炭化水素等の少量の油分と一緒に反応系外に排出され、凝縮器、分離器を経た後に油分と分離される。分離された油分は第1反応槽へと戻される。
第1反応槽から排出された水素含有ガスは第2反応槽に導入する。原料アミンとしてガス状アミンを用いる場合は、水素含有ガス中に未反応のガス状アミンが含まれるため、アミンガス除去手段を経由させ水素含有ガス中のアミンガスを取り除いた後、第2反応槽へと導入することが好ましい。第2反応槽から排出された水素含有ガスを再びアミノ化反応槽へと戻し、再利用する。
An outline of an embodiment of the present invention will be described by taking a batch reaction as an example.
First, the amination reaction tank, which is the first reaction tank, is charged with raw material alcohol and catalyst, hydrogen is introduced, and the temperature rise is started with sufficient stirring. The catalyst is reduced and activated during the temperature rise. After reaching a predetermined temperature, the raw material amine is introduced to start the reaction. The introduction method may be continuous or intermittent, and when a liquid amine is used, it may be introduced all at once. The water produced during the reaction is discharged out of the reaction system together with waste hydrogen gas (hydrogen and unreacted gaseous amine if gaseous amine is used) and a small amount of oil such as alcohol and hydrocarbons. After passing through the separator, it is separated from the oil. The separated oil is returned to the first reaction tank.
The hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank is introduced into the second reaction tank. When gaseous amine is used as the raw material amine, unreacted gaseous amine is contained in the hydrogen-containing gas, so after removing the amine gas in the hydrogen-containing gas through the amine gas removing means, the hydrogen-containing gas is transferred to the second reaction tank. It is preferable to introduce. The hydrogen-containing gas discharged from the second reaction tank is returned to the amination reaction tank and reused.

本発明を実施例により、更に詳細に説明するが本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
<工程(1):アミノ化工程>
第1反応槽として2Lのセパラブルフラスコを準備し、これに反応生成水等を凝縮・分離するための凝縮器と分離器とを取り付けた。このセパラブルフラスコにラウリルアルコール(炭素数12)/ミリスチルアルコール(炭素数14)=70/30(質量比)の混合アルコール(原料アルコール)を合計1200g加えた。
1Lのフラスコに硝酸銅と硝酸ニッケルと塩化ルテニウムとを各金属原子のモル比でCu:Ni:Ru=4:1:0.01となるように水に溶かしたものを入れ、撹拌しながら昇温した。50℃でゼオライトを仕込んだあと、90℃で10重量%炭酸ナトリウム水溶液を徐々に滴下し、1時間熟成後、沈殿物をろ過、水洗し、乾燥後、600℃で3時間焼成してCu−Ni−Ru/ゼオライト触媒(各金属原子のモル比はCu:Ni:Ru=4:1:0.01)を調製した。この触媒を原料アルコールに対して0.14重量%添加した。
前記溶液を950r/minの速度で撹拌しながら、このフラスコに循環ポンプを用いて水素を35NL/hrの流量で導入し、第1反応槽と後述の第2反応槽とからなる一連の反応プロセス内を循環させた。第1反応槽の温度を前記触媒を還元することができる温度まで昇温し、一定時間保持することにより前記触媒を還元した。
触媒の還元終了後、ジメチルアミンと水素ガスとを混合して反応系内に導入した。反応系を徐々に昇温し、225℃に維持しながらアミノ化反応を行った。反応はガスクロマトグラフィーにより適宜追跡した。
第1反応槽から排出された水素含有ガスは、アミンガス除去手段(導入された水素含有ガスを、水を入れたフラスコをバブリングにて通過させた後、さらに、硫酸水溶液トラップ及び水酸化ナトリウム水溶液トラップを通過させるアミンガス除去手段)を経由させることにより、水素含有ガス中に含まれる原料アミン成分を取り除いた。反応開始30分後における水素含有ガス中のアミンガス濃度をガスクロマトグラフィー法(株式会社ジーエルサイエンス製、商品名:「GC−3200」、カラム:Varian capillary column CP-SiL 8CB For Amines 内径0.32mm×長さ50m 膜厚5.0μm、オーブン温度60℃、インジェクション温度110℃、ディテクター温度110℃、検出器:TCD)にて測定したところ、検出下限(100ppm)以下であった。アミン成分除去後の水素含有ガスをSUS製の12L廃ガスホルダーを経由させて第2反応槽に導入した。
なお、前記廃ガスホルダーは反応開始前に純粋な水素ガスで置換しておき、アミノ化反応の進行度合いにより103〜160kPaの圧力で運用した。
The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
<Process (1): Amination process>
A 2 L separable flask was prepared as a first reaction tank, and a condenser and a separator for condensing and separating reaction product water and the like were attached thereto. A total of 1200 g of mixed alcohol (raw alcohol) of lauryl alcohol (carbon number 12) / myristyl alcohol (carbon number 14) = 70/30 (mass ratio) was added to this separable flask.
In a 1 L flask, copper nitrate, nickel nitrate, and ruthenium chloride dissolved in water so that the molar ratio of each metal atom is Cu: Ni: Ru = 4: 1: 0.01 is added, and the mixture is stirred and stirred. Warm up. After charging the zeolite at 50 ° C., a 10% by weight aqueous sodium carbonate solution was gradually added dropwise at 90 ° C., and after aging for 1 hour, the precipitate was filtered, washed with water, dried, and calcined at 600 ° C. for 3 hours to obtain Cu— A Ni-Ru / zeolite catalyst (the molar ratio of each metal atom was Cu: Ni: Ru = 4: 1: 0.01) was prepared. This catalyst was added in an amount of 0.14% by weight based on the raw material alcohol.
While stirring the solution at a speed of 950 r / min, hydrogen was introduced into the flask at a flow rate of 35 NL / hr using a circulation pump, and a series of reaction processes consisting of a first reaction tank and a second reaction tank described later. The inside was circulated. The temperature of the first reaction tank was raised to a temperature at which the catalyst could be reduced, and the catalyst was reduced by holding for a certain period of time.
After the reduction of the catalyst was completed, dimethylamine and hydrogen gas were mixed and introduced into the reaction system. The temperature of the reaction system was gradually raised and the amination reaction was carried out while maintaining the temperature at 225 ° C. The reaction was followed appropriately by gas chromatography.
The hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank is converted into an amine gas removing means (the introduced hydrogen-containing gas is passed through a flask containing water by bubbling, and further, a sulfuric acid aqueous solution trap and a sodium hydroxide aqueous solution trap are used. The raw material amine component contained in the hydrogen-containing gas was removed by passing through an amine gas removing means). The amine gas concentration in the hydrogen-containing gas 30 minutes after the start of the reaction was determined by gas chromatography (trade name: “GC-3200”, manufactured by GL Sciences Inc., column: Varian capillary column CP-SiL 8CB For Amines inner diameter 0.32 mm × The length was 50 m, the film thickness was 5.0 μm, the oven temperature was 60 ° C., the injection temperature was 110 ° C., the detector temperature was 110 ° C., and the detector was TCD). The hydrogen-containing gas after removal of the amine component was introduced into the second reaction tank through a 12 L waste gas holder made of SUS.
The waste gas holder was replaced with pure hydrogen gas before the start of the reaction, and operated at a pressure of 103 to 160 kPa depending on the progress of the amination reaction.

<工程(2):一酸化炭素低減工程>
第2反応槽の触媒として、0.5重量%Ru/Al23触媒(Johnson Matthey社製、商品名:「Pellets,Type146」)を用い、該触媒を内径1.1cmのSUS製リアクターに9.0g充填した。第2反応槽の温度を220℃とし、第2反応槽の圧力は第1反応槽と同じ圧力に設定した。第2反応槽から排出された水素含有ガスを第1反応槽に導入・循環させて反応を継続した。
第1反応槽中の未反応アルコールの残量が反応開始時のアルコールの量の1重量%まで減少するのに費やした時間を反応時間とし、水素の使用量、生成物の組成、及び第1反応槽に導入する際の水素含有ガスに含まれる一酸化炭素濃度を計測した。結果を表1に示す。
なお、一酸化炭素濃度は、メタナイザー(株式会社島津製作所製、商品名:「MTN‐1、Shimalite−Ni」)を備えたガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製、商品名:「GC−14A」,カラム:モレキュラーシーブ5A;内径3.2mm×長さ4m、オーブン温度80℃、インジェクション温度80℃、ディテクター温度80℃、キャリアーHeガス60mL/min)により反応開始後30分経過した時点から反応終了まで、30分間隔で測定した値の平均値である。実施例1では、全ての測定において、検出限界(1ppm)未満であった。
<Process (2): Carbon monoxide reduction process>
A 0.5 wt% Ru / Al 2 O 3 catalyst (manufactured by Johnson Matthey, trade name: “Pellets, Type 146”) was used as the catalyst in the second reaction tank, and the catalyst was put into a SUS reactor having an inner diameter of 1.1 cm. Filled with 9.0 g. The temperature of the 2nd reaction tank was 220 degreeC, and the pressure of the 2nd reaction tank was set to the same pressure as a 1st reaction tank. The hydrogen-containing gas discharged from the second reaction tank was introduced into the first reaction tank and circulated to continue the reaction.
The time spent for the remaining amount of unreacted alcohol in the first reaction tank to be reduced to 1% by weight of the amount of alcohol at the start of the reaction is defined as the reaction time, the amount of hydrogen used, the composition of the product, and the first The concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas when introduced into the reaction vessel was measured. The results are shown in Table 1.
The carbon monoxide concentration was determined by gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: “GC-14A”) equipped with a methanizer (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: “MTN-1, Shimalite-Ni”). , Column: molecular sieve 5A; inner diameter 3.2 mm × length 4 m, oven temperature 80 ° C., injection temperature 80 ° C., detector temperature 80 ° C., carrier He gas 60 mL / min), the reaction was completed after 30 minutes had elapsed. Until, it is the average value of the values measured at intervals of 30 minutes. In Example 1, it was less than the detection limit (1 ppm) in all measurements.

実施例2
第2反応槽の温度を180℃とし、第2反応槽から排出される一酸化炭素の平均濃度を3700ppmに維持したこと以外は、実施例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
比較例1
第1反応槽から排出される水素含有ガスを循環させずに廃棄し、常に純粋な水素ガスを導入しながら反応を行ったこと以外は実施例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
比較例2
第1反応槽から排出された水素含有ガスを第2反応槽を経由させずに第1反応槽に導入して反応を行ったこと以外は実施例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
Example 2
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the second reaction tank was 180 ° C. and the average concentration of carbon monoxide discharged from the second reaction tank was maintained at 3700 ppm. The results are shown in Table 1.
Comparative Example 1
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank was discarded without being circulated and the reaction was performed while always introducing pure hydrogen gas. The results are shown in Table 1.
Comparative Example 2
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank was introduced into the first reaction tank without passing through the second reaction tank. The results are shown in Table 1.

Figure 0005750367
Figure 0005750367

表1から、実施例1及び2の方法によれば、副生する一酸化炭素が低減されるため、副生する水素含有ガスを再利用することができ、その結果、反応に用いる水素ガスの使用量を大幅に抑制することができる。
一方、水素含有ガスを第2反応槽を経由せずに第1反応槽に導入して反応を行うと(比較例2)、一酸化炭素濃度が増大し、アミノ化触媒の活性を低下させ、収率を低下させる。
From Table 1, according to the methods of Examples 1 and 2, carbon monoxide produced as a by-product is reduced, so that the hydrogen-containing gas produced as a by-product can be reused. As a result, the hydrogen gas used in the reaction The amount used can be greatly reduced.
On the other hand, when the reaction is carried out by introducing the hydrogen-containing gas into the first reaction tank without passing through the second reaction tank (Comparative Example 2), the carbon monoxide concentration is increased, and the activity of the amination catalyst is decreased. Reduce yield.

実施例3
原料アルコールをステアリルアルコール(花王(株)製、商品名:「カルコール8098」)1200gに変えたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。結果を表2に示す。
Example 3
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that the raw material alcohol was changed to 1200 g of stearyl alcohol (trade name: “CALCOL 8098” manufactured by Kao Corporation). The results are shown in Table 2.

Figure 0005750367
Figure 0005750367

実施例3における反応において使用した水素の量は27.2Lであった。この反応を水素を回収せずに行ったと仮定して流通させた水素ガスの量を見積もると、151Lとなる。   The amount of hydrogen used in the reaction in Example 3 was 27.2 L. Assuming that this reaction was performed without recovering hydrogen, the amount of hydrogen gas circulated was estimated to be 151 L.

実施例4
原料アルコールをデシルアルコール、原料アミンをモノメチルアミンにそれぞれ変更し、反応温度を195℃、触媒濃度を原料アルコールに対し1.2重量%、水素流量を18NL/hとしたこと以外は実施例1と同様に反応を行った。結果を表3に示す。
Example 4
Example 1 except that the raw material alcohol was changed to decyl alcohol and the raw material amine was changed to monomethylamine, the reaction temperature was 195 ° C., the catalyst concentration was 1.2 wt% with respect to the raw material alcohol, and the hydrogen flow rate was 18 NL / h. The reaction was performed in the same manner. The results are shown in Table 3.

Figure 0005750367
Figure 0005750367

実施例4における反応において使用した水素の量は24.1Lであった。この反応を水素を回収せずに行ったと仮定して流通させた水素ガスの量を見積もると、74Lとなる。
また、実施例3,4より、本発明の製造方法により各種の3級アミンが高収率・高選択率で得られることがわかる。
The amount of hydrogen used in the reaction in Example 4 was 24.1 L. Assuming that this reaction was performed without recovering hydrogen, the amount of hydrogen gas circulated was estimated to be 74 L.
Further, Examples 3 and 4 show that various tertiary amines can be obtained with high yield and high selectivity by the production method of the present invention.

実施例5
第1反応槽から排出される水素含有ガスを、アミンガス除去手段を経由させずに直接第2反応槽に導入したこと以外は、実施例1と同様に反応を行った。第2反応槽導入前のアミン成分量は1.0重量%であった。
実施例5の結果を実施例1及び比較例2の結果と共に表4に示す。これらの結果より、工程(A)を設けることにより反応性、ジメチルアルキルアミンの選択性がさらに向上することがわかる。
Example 5
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank was directly introduced into the second reaction tank without passing through the amine gas removing means. The amount of the amine component before introduction of the second reaction tank was 1.0% by weight.
The results of Example 5 are shown in Table 4 together with the results of Example 1 and Comparative Example 2. From these results, it is understood that the reactivity and the selectivity of dimethylalkylamine are further improved by providing the step (A).

Figure 0005750367
Figure 0005750367

本発明の3級アミンの製造方法によれば、水素の使用量を抑制することができるため、環境への負荷を軽減することができる極めてエコロジーかつクリーンな工業的プロセスを提供することができる。   According to the method for producing a tertiary amine of the present invention, since the amount of hydrogen used can be suppressed, it is possible to provide an extremely ecological and clean industrial process capable of reducing the burden on the environment.

Claims (9)

下記工程(1)及び(2)を含む3級アミンの製造方法。
工程(1):炭素数1〜36のアルコールと下記一般式(I)で表される原料アミンとを第1反応槽に導入し、触媒及び水素の存在下で反応させ、反応生成水及び水素含有ガスを反応系外へ排出しつつ反応を継続する工程。
12NH (I)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜36の直鎖、分岐鎖又は環状の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。R1及びR2は、互いに結合して飽和炭化水素又は不飽和炭化水素の環を形成していてもよい。)
工程(2):第1反応槽より排出された水素含有ガスを第2反応槽に導入し、前記水素含有ガスを金属触媒と接触させることにより、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素の量を低減させた後、水素含有ガスの一部又は全部を第1反応槽へ導入する工程。
A method for producing a tertiary amine, comprising the following steps (1) and (2).
Step (1): An alcohol having 1 to 36 carbon atoms and a raw material amine represented by the following general formula (I) are introduced into the first reaction tank and reacted in the presence of a catalyst and hydrogen to produce reaction water and hydrogen. The process of continuing the reaction while discharging the contained gas out of the reaction system.
R 1 R 2 NH (I)
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 36 carbon atoms. R 1 and R 2 are And may be bonded to each other to form a saturated hydrocarbon or unsaturated hydrocarbon ring.)
Step (2): The hydrogen-containing gas discharged from the first reaction tank is introduced into the second reaction tank, and the amount of carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas is reduced by bringing the hydrogen-containing gas into contact with a metal catalyst. A step of introducing a part or all of the hydrogen-containing gas into the first reaction tank after the reduction.
工程(1)と工程(2)との間に下記工程(A)を有する、請求項1に記載の3級アミンの製造方法。
工程(A):排出された水素含有ガス中に含まれる原料アミンの量を低減させる工程。
A step (1) and step (2) the following steps between (A), 3 grade method for producing amines according to claim 1.
Step (A): A step of reducing the amount of raw material amine contained in the discharged hydrogen-containing gas.
工程(A)において、前記水素含有ガスを水と接触させて、前記水素含有ガス中に含まれる原料アミンの量を低減させる、請求項に記載の3級アミンの製造方法。 The method for producing a tertiary amine according to claim 2 , wherein in step (A), the hydrogen-containing gas is brought into contact with water to reduce the amount of the raw material amine contained in the hydrogen-containing gas. 工程(A)において、前記水素含有ガスを酸水溶液と接触させて、前記水素含有ガス中に含まれる原料アミンの量を低減させる、請求項又はに記載の3級アミンの製造方法。 The method for producing a tertiary amine according to claim 2 or 3 , wherein, in the step (A), the hydrogen-containing gas is brought into contact with an acid aqueous solution to reduce the amount of the raw material amine contained in the hydrogen-containing gas. 前記第2反応槽における金属触媒が、ニッケル、コバルト、ルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム、モリブデン、タングステン及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を主活性成分とするものである、請求項のいずれかに記載の3級アミンの製造方法。 Metal catalyst in the second reaction vessel, in which nickel, cobalt, ruthenium, platinum, rhodium, palladium, molybdenum, at least one selected from the group consisting of tungsten and rhenium and a main active ingredient, according to claim 1 5. A method for producing a tertiary amine according to any one of 4 above. 前記第2反応槽における金属触媒の主活性成分として、ルテニウム、白金、ロジウム、パラジウム、タングステン及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を用い、第2反応槽の反応温度を100〜350℃とする、請求項に記載の3級アミンの製造方法。 The main active component of the metal catalyst in the second reaction tank is at least one selected from the group consisting of ruthenium, platinum, rhodium, palladium, tungsten and rhenium, and the reaction temperature of the second reaction tank is 100 to 350 ° C. The method for producing a tertiary amine according to claim 5 . 前記第2反応槽における金属触媒の主活性成分として、ニッケル、コバルト及びモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも1種を用い、第2反応槽の反応温度を150〜600℃とする、請求項に記載の3級アミンの製造方法。 As main active ingredient of a metal catalyst in the second reaction vessel, nickel, with at least one selected from the group consisting of cobalt and molybdenum, the reaction temperature of the second reaction vessel to 150 to 600 ° C., to claim 5 The manufacturing method of tertiary amine of description. 前記第2反応槽の圧力を100kPa〜40MPaとして反応を行う、請求項1〜のいずれかに記載の3級アミンの製造方法。 The method for producing a tertiary amine according to any one of claims 1 to 7 , wherein the reaction is performed at a pressure of the second reaction tank of 100 kPa to 40 MPa. 前記第1反応槽の温度を100〜300℃とし、圧力を100kPa〜40MPaとして反応を行う、請求項1〜のいずれかに記載の3級アミンの製造方法。 The method for producing a tertiary amine according to any one of claims 1 to 8 , wherein the reaction is performed at a temperature of the first reaction tank of 100 to 300 ° C and a pressure of 100 kPa to 40 MPa.
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