KR100738232B1 - Method of preparing mixed metal oxide catalyst and method of producing long chain aliphatic tertiary amine using the catalyst - Google Patents

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Abstract

A method for preparing a long chain aliphatic tertiary amine is provided to produce the aliphatic tertiary amine from a long chain aliphatic alcohol in high yield under a milder condition using a heterogeneous catalyst having good reaction stability, reaction selectivity, and activity. The method for preparing a long chain aliphatic tertiary amine consists of aminating a C8-36 long chain aliphatic alcohol into a dimethyl amine in the presence of a hydrocalumite-like mixed metal oxide catalyst represented by a formula 1 of [M3Al(OH)6]3NO3.nH2O. In the formula, M comprises a metal element of Cu, Ni, Zn, and Ca having an oxidation number of 2, wherein the M comprises 0.5-1.5 parts by mole of Cu, 0.05-0.15 parts by mole of Ni, 0.2-0.4 parts by mole of Zn, and 0.9-2.0 parts by mole of Ca, based on 4 parts by mole of the total metal elements including Al, and n is the number of combined water and has a value of 0.2-4.

Description

혼합 금속 산화물 촉매의 제조 방법 및 상기 촉매를 사용한 장쇄 지방족 삼차 아민의 제조방법{METHOD OF PREPARING MIXED METAL OXIDE CATALYST AND METHOD OF PRODUCING LONG CHAIN ALIPHATIC TERTIARY AMINE USING THE CATALYST} METHODS OF PREPARING MIXED METAL OXIDE CATALYST AND METHOD OF PRODUCING LONG CHAIN ALIPHATIC TERTIARY AMINE USING THE CATALYST}

도 1 은 하이드로칼루마이트 구조를 갖는 혼합 금속 수산화물의 XRD (X-ray diffraction spectroscopy) 스펙트럼이다. 1 is an X-ray diffraction spectroscopy (XRD) spectrum of a mixed metal hydroxide having a hydrocalcite structure.

본 발명은 장쇄 지방족 삼차 아민의 제조방법 및 상기 방법에서 사용될 수 있는 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응안정성, 반응선택성 및 활성이 우수한 불균일계 고체촉매를 사용하여 아민화반응을 수행함으로써, 보다 온화한 조건에서 고수율로 장쇄 지방족 삼차 아민을 제조하는 방법 및 상기 방법에서 효과적으로 사용될 수 있는 촉매의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a long-chain aliphatic tertiary amine and a method for preparing a catalyst that can be used in the above method, and more particularly, to perform an amination reaction using a heterogeneous solid catalyst having excellent reaction stability, reaction selectivity and activity. Thereby, the present invention relates to a method for producing a long-chain aliphatic tertiary amine in high yield under milder conditions and to a method for preparing a catalyst that can be effectively used in the method.

소기름, 야자유, 팜유, 유채유 등을 원료로 하는 지방족 삼차 아민은 가정용 또는 산업용 양이온성 계면활성제나 양쪽성 계면활성제, 아민산화물 등의 중간체이다. 이와 관련하여, 특히 디메틸장쇄알킬아민은 사차아민으로 제조되어 섬유유연제, 대전방지제, 린스제품, 화장품유화제, 염료첨가제, 항균제 등의 용도로 널리 사용되고 있으며, 지방산, 지방족 알콜, 알파-올레핀 등을 원료로 상기와 같은 지방족 삼차 아민을 제조하는 다양한 방법들 또한 기 공지되어 있다. 이중, 합성되는 지방족 삼차 아민의 순도 및 경제성의 측면에서, 지방족 알콜을 촉매의 존재 하에 아민화하는 방법이 가장 바람직하다.Aliphatic tertiary amines based on bovine oil, palm oil, palm oil, rapeseed oil and the like are intermediates such as domestic or industrial cationic surfactants, amphoteric surfactants, and amine oxides. In this regard, in particular, dimethyl long-chain alkylamine is made of a quaternary amine and is widely used for fabric softeners, antistatic agents, rinse products, cosmetic emulsifiers, dye additives, antimicrobial agents, etc. Various methods for preparing such aliphatic tertiary amines are also known. Of these, in view of the purity and economical efficiency of the synthesized aliphatic tertiary amines, the method of amination of aliphatic alcohols in the presence of a catalyst is most preferred.

아민화촉매의 존재하에 디메틸아민, 메틸아민, 암모니아 등을 아민화제로 사용하여 지방족 알콜을 반응시키면 삼차 아민이 합성된다. 상기 반응시, 트랜스알킬화나 불균등화 반응에 의하여 일차아민이나 이차아민 등과 같은 부산물이 생성될 수 있으므로, 삼차아민의 제조시에는 아민화제로서 주로 디메틸아민이 사용되고 있다.Tertiary amines are synthesized by reacting aliphatic alcohols using dimethylamine, methylamine, ammonia, or the like as an amination agent in the presence of an amination catalyst. In the reaction, by-products such as primary amines and secondary amines may be produced by transalkylation or disproportionation, and thus, dimethylamine is mainly used as an amine agent when preparing tertiary amines.

지방족 알콜을 아민화하여 삼차 아민을 제조하는 공정에 있어서, 수소화 및 탈수소화 기능을 가진 Cu (구리), Ni (니켈), Co (코발트), Cr (크롬) 촉매 등이 사용되고 있다. 프랑스특허 제 780,028 호에는 Cu/Ba 담지촉매를 사용하여 도데실알콜과 디에틸아민으로부터 디에틸도데실아민을 제조하는 공정이 개시되어 있다. 또한 이와 유사한 방법으로, 독일특허 제 2,749,064 호에는 Cu/Re 담지촉매를 사용하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 촉매들은 활성과 선택성이 상대적으로 낮아 다량의 촉매가 사용되어야 하며, 높은 반응압력 및 반응온도 등과 같은 엄격한 반응조건이 요구된다는 문제점이 있다. 또한, 생성물의 수율을 높이기 위하여 2.5 내지 8.5중량%와 같은 다량의 촉매를 사용하기 때문에, 촉매비용의 증가, 촉매의 여과 및 회수문제도 발생하게 된다. 이에 따라, 촉매의 활성과 선택성을 높이기 위하여, 미국특허 제 4,138,437 호 및 일본특허 제 1977-19604 호는 구리-크로마이트 촉매를, 미국특허 제3,390,184 호는 Ni/Cu/Cr 촉매를 각각 제안하였다. 상기 Cr 함유 촉매의 경우, 아민화 활성과 선택성은 높았으나, 반응 중에 촉매의 금속성분이 용해되어 점차 활성이 감소되는 문제점이 있었으며, 또한 생성물에 포함된 발암 독성을 갖는 Cr의 분리와 정제에도 어려움이 있었다.In the process of aminating aliphatic alcohols to produce tertiary amines, Cu (copper), Ni (nickel), Co (cobalt), Cr (chromium) catalysts and the like having hydrogenation and dehydrogenation functions are used. French Patent 780,028 discloses a process for preparing diethyldodecylamine from dodecyl alcohol and diethylamine using a Cu / Ba supported catalyst. In a similar manner, German Patent No. 2,749,064 describes a method of using a Cu / Re supported catalyst. However, since the catalysts have relatively low activity and selectivity, a large amount of catalysts must be used, and strict reaction conditions such as high reaction pressure and reaction temperature are required. In addition, since the use of a large amount of catalyst, such as 2.5 to 8.5% by weight in order to increase the yield of the product, there is also a problem of increased catalyst cost, filtration and recovery of the catalyst. Accordingly, in order to increase the activity and selectivity of the catalyst, US Patent No. 4,138,437 and Japanese Patent No. 1977-19604 proposed a copper-chromite catalyst and US Patent No. 3,390,184 proposed a Ni / Cu / Cr catalyst, respectively. In the case of the Cr-containing catalyst, the amination activity and selectivity were high, but there was a problem in that the metal component of the catalyst was dissolved during the reaction, thereby gradually decreasing the activity, and also difficult to separate and purify Cr having carcinogenic toxicity contained in the product. There was this.

아민화 촉매의 여과 및 회수문제를 개선하기 위하여, 미국특허 제 2,953,601 호, 미국특허 제 3,152,185 호 및 미국특허 제 3,223,734 호는 촉매의 비중이 큰 레니 (Raney) 니켈촉매를 사용하였고, 미국특허 제 4,152,353 호는 산화물이 없는 상태를 기준으로 니켈이 20 내지 49몰%, 구리가 36 내지 79몰%, 철, 아연, 지르코늄 등의 혼합금속이 1 내지 15몰%인 촉매를 사용하였다. 이러한 촉매의 비중증가에 따라 촉매의 회수와 재사용 성능은 개선된 반면, 촉매의 제조비용은 증가하였으며, 지방족 삼차아민의 수율 또한 70% 이하로, 그 활성이 여전히 불충분하다는 문제점이 있었다.In order to improve the filtration and recovery of the amination catalyst, US Patent Nos. 2,953,601, US Patent Nos. 3,152,185 and US Patent Nos. 3,223,734 used Raney nickel catalysts having a high specific gravity of the catalyst, and US Patent No. 4,152,353. The arc used a catalyst having 20 to 49 mol% of nickel, 36 to 79 mol% of copper, and 1 to 15 mol% of mixed metals such as iron, zinc, and zirconium based on the absence of oxide. As the specific gravity of the catalyst increased, the recovery and reuse performance of the catalyst was improved, while the production cost of the catalyst was increased, and the yield of aliphatic tertiary amine was also 70% or less, and the activity was still insufficient.

미국특허 제 4,210,605 호 및 미국특허 제 4,254,060 호는 균일계 콜로이드 형태의 Cu/Ni/Ba 촉매를 사용하는 방법을 개시하였다. 상기 방법에서는, 촉매로서 스테아린산 구리, 아세틸아세트산 니켈, 스테아린산 바륨 (지방족 알콜에 대해서 구리 금속 0.1중량%, 니켈 금속 0.02중량%, 바륨 금속 0.04중량%) 로 구성된 삼원촉매가 사용되었으며, 이에 따라 210℃의 온도 및 대기압에서 2시간 반응시킨 경우의 지방족 알콜 전환율은 100% 였다. 상기 방법에 있어서, 삼차 아민의 수율은 96%이었고, 증류한 후의 삼차아민의 순도는 99% 이었다. 이와 같이 상기 촉매가 기존의 구리 금속과 구리 산화물계 촉매에 비해 높은 활성과 선택성을 보인 것은 촉매입자가 매우 작은 크기의 콜로이드 형태이며, 또한 반응 중간체인 알데히드의 중합과 디메틸아민의 불균등화에 의한 모노메틸아민과 트리메틸아민의 생성이 억제되었기 때문으로 사료된다. 그러나 이러한 우수한 반응특성에도 불구하고, 반응물 중에 포함된 일산화탄소 등 미량의 불순물이나 생성물 중의 아민부산물에 의해 상기 촉매가 쉽게 피독되어 그 활성이 감소되는 문제점이 있었다. 또한 반응계가 균일계이기 때문에, 상기 촉매는 여과에 의해 생성물과 분리되지 않아, 고비점 부산물과 함께 촉매가 증류되어 분리될 수 있으며, 고비점물의 축적으로 상기 촉매의 재사용 또한 제한된다는 단점이 있었다.U. S. Patent No. 4,210, 605 and U. S. Patent No. 4, 254, 060 disclose methods of using Cu / Ni / Ba catalysts in the form of homogeneous colloids. In this method, a three-way catalyst consisting of copper stearate, nickel acetyl acetate, barium stearate (0.1% by weight of copper metal, 0.02% by weight of nickel metal, 0.04% by weight of barium metal) was used as a catalyst, and thus 210 ° C. The aliphatic alcohol conversion was 100% when reacted at a temperature of 2 hours and at atmospheric pressure. In this method, the yield of the tertiary amine was 96%, and the purity of the tertiary amine after distillation was 99%. As such, the catalyst exhibits higher activity and selectivity than the conventional copper metal and copper oxide catalysts. The catalyst particles are in the form of colloids having a very small size, and are also mono-unsaturated by polymerization of aldehydes and disproportionation of dimethylamine. It is believed that the production of methylamine and trimethylamine was suppressed. However, in spite of such excellent reaction characteristics, the catalyst was easily poisoned by trace impurities such as carbon monoxide contained in the reactants or amine by-products in the product, and thus the activity was reduced. In addition, since the reaction system is a homogeneous system, the catalyst is not separated from the product by filtration, so that the catalyst can be separated by distillation together with the high boiling by-product, and the reuse of the catalyst is also limited due to the accumulation of the high boiling point.

이에 따라, 본 발명자들은 아민화반응의 속도를 증가시켜 반응조건을 완화시킴과 동시에, 촉매의 사용량을 줄이고, 반응안정성이 개선된 혼합금속 산화물 촉매를 제조하고자 노력하였다. 그 결과, 표면에서 촉매반응 활성점 농도를 균일하게 증가시킬 수 있는 혼합금속 산화물 촉매물질을 제조하는 방법을 고안하였으며, 고체 촉매물질의 표면에서 아민화 반응의 활성점으로 작용하는 금속이온의 표면 분포가 균일하게 유지되도록, 상기 촉매의 제조단계에서 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 산화물 촉매를 제조하고, 상기 촉매에 포함된 금속성분의 조성비를 특정 수치 범위로 조절함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have tried to produce a mixed metal oxide catalyst having an increased reaction rate to alleviate the reaction conditions and at the same time reducing the amount of catalyst used and improving reaction stability. As a result, we devised a method for producing a mixed metal oxide catalyst material capable of uniformly increasing the catalytically active site concentration on the surface, and the surface distribution of the metal ions serving as the active site of the amination reaction on the surface of the solid catalyst material. In order to maintain the uniformity, the present invention was completed by preparing a mixed metal oxide catalyst in the form of hydrochalumite in the preparation step of the catalyst and adjusting the composition ratio of the metal component included in the catalyst to a specific numerical range.

본 발명의 목적은 반응안정성, 반응선택성 및 활성이 우수한 불균일계 고체촉매를 이용하여, 보다 온화한조건에서 고수율로 장쇄 지방족 알콜로부터 장쇄 지방족 삼차 아민을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing a long-chain aliphatic tertiary amine from a long-chain aliphatic alcohol in high yield under milder conditions by using a heterogeneous solid catalyst having excellent reaction stability, reaction selectivity and activity.

본 발명의 다른 목적은, 상기 방법에서 효과적으로 사용될 수 있는 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for preparing a catalyst which can be effectively used in the above method.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 지방족 삼차 아민의 제조방법에 있어서, 상기 방법은 하기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 산화물 촉매의 존재 하에, 8내지 36의 탄소수를 갖는 지방족 알콜을 디메틸아민으로 아민화 반응시키는 단계를 포함한다:In the method for preparing an aliphatic tertiary amine of the present invention for achieving the above object, the method is an aliphatic alcohol having a carbon number of 8 to 36 in the presence of a mixed metal oxide catalyst of the hydrochalumite type represented by the following formula (1) Amination with dimethylamine comprises:

[화학식 1][Formula 1]

[M3Al(OH)6]3NO3·nH2O [M 3 Al (OH) 6 ] 3NO 3 · nH 2 O

(식 중, M은 2가 산화수의 Cu, Ni, Zn 및 Ca의 금속원소를 포함하는 것으로, Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 상기 M은 0.5 내지 1.5 몰부의 Cu, 0.05 내지 0.15 몰부의 Ni, 0.2 내지 0.4 몰부의 Zn, 및 0.9 내지 2.0 몰부의 Ca를 포함하며, n은 결정수의 개수로 0.2 내지 4 의 값을 가진다). (Wherein M is a metal element of Cu, Ni, Zn and Ca of divalent oxidized water, and M is 0.5 to 1.5 moles of Cu, 0.05 to 0.15 moles, relative to 4 moles of all metal elements including Al). Part Ni, 0.2 to 0.4 mole part Zn, and 0.9 to 2.0 mole part Ca, n has a value of 0.2 to 4 in the number of crystallized water).

상기 장쇄 지방족 알콜로는 옥틸알콜, 라우릴알콜, 미리스틸알콜, 스테아릴알콜, 비헤닐알콜 (behenyl alcohol), 올레일알콜, 지글러공정에서 생산되는 지글러알콜, 옥소합성공정에서 생산되는 옥소알콜 등이 사용될 수 있다. The long-chain aliphatic alcohols include octyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, stearyl alcohol, bihenyl alcohol, oleyl alcohol, Ziegler alcohol produced in the Ziegler process, oxo alcohol produced in the oxo synthesis process, and the like. This can be used.

상기 아민화 반응시, 상기 촉매는 상기 장쇄 지방족 알콜에 대하여 1.0 내지 5 중량%로 반응기에 공급되며, 상기 디메틸아민은 상기 장쇄 지방족 알콜에 대하여 1.05 내지 1.2 당량비로 반응기에 공급될 수 있다. 또한, 상기 아민화 반응은 210℃ 내지 240℃의 온도 및 0.8 내지 2.0기압의 압력에서 수행될 수 있다. In the amination reaction, the catalyst is supplied to the reactor at 1.0 to 5% by weight relative to the long chain aliphatic alcohol, and the dimethylamine may be supplied to the reactor at a ratio of 1.05 to 1.2 equivalents based on the long chain aliphatic alcohol. In addition, the amination reaction may be carried out at a temperature of 210 ℃ to 240 ℃ and a pressure of 0.8 to 2.0 atm.

상기 아민화반응 수행 후, 생성물로부터 상기 촉매를 경사분리 또는 여과분리 방법을 사용하여 분리해낸 후, 이후의 아민화 반응에 상기 분리된 촉매를 재사용할 수 있다.After performing the amination reaction, the catalyst can be separated from the product using a decantation or filtration separation method, and then the separated catalyst can be reused in subsequent amination reactions.

상기 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 방법은 Cu, Ni, Zn 및 Ca 을 포함하는 수용액과 알칼리 수용액을, 이들의 혼합수용액의 pH를 7 내지 9로 유지하면서 동시에 가하여, 상기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물을 제조하는 단계; 상기 수산화물질을 반응액으로부터 분리한 후, 세척 및 건조하는 단계; 및 상기 건조된 수산화물질을 500℃ 내지 700℃의 온도에서 열처리하는 단계를 포함한다.In the method for preparing a catalyst according to the present invention for achieving the above another object, the method maintains the pH of an aqueous solution and an aqueous alkali solution containing Cu, Ni, Zn and Ca, their mixed aqueous solution at 7 to 9 Simultaneously and simultaneously, preparing a mixed metal hydroxide in the form of hydrochalumite represented by Chemical Formula 1; Separating the hydroxide from the reaction solution, and washing and drying; And heat-treating the dried hydroxide at a temperature of 500 ° C to 700 ° C.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 지방족 삼차 아민의 제조방법에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트형태의 혼합금속 산화물 촉매가 사용된다.In the method for producing an aliphatic tertiary amine according to the present invention, a mixed metal oxide catalyst in the form of hydrochalumite represented by the following formula (1) is used.

[화학식 1][Formula 1]

[M3Al(OH)6]3NO3·nH2O [M 3 Al (OH) 6 ] 3NO 3 · nH 2 O

상기 화학식 1에 있어서, M은 Cu, Ni, Zn 및 Ca의 금속원소를 포함하며, 상기 Cu, Ni, Zn 및 Ca는 모두 2가의 산화수를 갖는다. 상기 n은 결정수의 개수를 나타내는 것으로, 0.2 내지 4 의 값을 가진다.In Formula 1, M includes metal elements of Cu, Ni, Zn, and Ca, and Cu, Ni, Zn, and Ca each have a divalent oxidation number. N represents the number of crystallized water and has a value of 0.2 to 4.

상기 M은 Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 0.5 내지 1.5 몰부 의 Cu를 포함한다. 상기 M이 1.5 몰부 초과의 Cu를 포함하는 경우, 초기활성은 높을 수 있으나 구리성분의 용해성이 증가함에따라 결과적으로 촉매의 비활성화가 증가될 수 있어 바람직하지 않으며, 또한 상기 M이 0.5 몰부 미만의 Cu를 포함하는 경우, 촉매활성이 크게 감소되어 바람직하지 않기 때문이다.M includes 0.5 to 1.5 mole parts of Cu with respect to 4 mole parts of all metal elements including Al. When the M contains more than 1.5 mole parts of Cu, the initial activity may be high, but as the solubility of the copper component increases, the deactivation of the catalyst may be increased as a result, and the M is less than 0.5 mole parts of Cu. This is because, when it contains, the catalytic activity is greatly reduced, which is undesirable.

상기 M은 Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 0.05 내지 0.15 몰부의 Ni 을 포함한다. 상기 Ni가 0.15 몰부 초과인 경우에는, 디메틸아민의 불균등화 부반응이 증가하여 고비점 부산물이 크게 증가하기 때문이며, 0.05 몰부 미만인 경우에는 아민화 반응에서의 활성이 감소되기 때문이다.M includes 0.05 to 0.15 moles of Ni with respect to 4 moles of all metal elements including Al. This is because when the Ni is more than 0.15 mole parts, the disproportionation side reaction of dimethylamine increases and the high boiling by-products are greatly increased, and when it is less than 0.05 mole parts, the activity in the amination reaction is reduced.

상기 M은 Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 0.2 내지 0.4 몰부의 Zn 및 0.9 내지 2.0 몰부의 Ca를 포함한다. 상기 Zn의 비가 0.4 몰부 초과이거나 Ca의 비가 2.0 몰부 초과 및 Al의 비가 1.2 몰부 이상인 경우, 활성 구리와 니켈성분이 감소되므로 반응활성이 크게 감소될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, Zn의 비가 0.2 몰부 미만이거나 Ca의 비가 0.9 몰부 미만 및 Al의 비가 0.9 몰부 이하인 경우에는 구리와 니켈성분이 하이드로칼루마이트 형태로 합성되지 않으므로, 촉매의 구조가 불안정해지며, 이에 따라 활성성분의 분포가 불균일하게 되어 반응선택성의 감소와 함께 반응안정성 또한 감소되어 촉매의 여과분리성이 크게 감소되기 때문에 바람직하지 않다.M includes 0.2 to 0.4 mol parts of Zn and 0.9 to 2.0 mol parts of Ca with respect to 4 mol parts of the total metal elements including Al. When the ratio of Zn is more than 0.4 mol part or the ratio of Ca is more than 2.0 mol part and the ratio of Al is more than 1.2 mol part, since the active copper and nickel components are reduced, the reaction activity may be greatly reduced, which is not preferable. In addition, when the ratio of Zn is less than 0.2 mole parts, or the ratio of Ca is less than 0.9 mole parts and the ratio of Al is less than 0.9 mole parts, since the copper and nickel components are not synthesized in the form of hydrocalumite, the structure of the catalyst becomes unstable, and thus the active ingredient It is not preferable because the distribution of is not uniform, and the reaction stability is also reduced along with the decrease in the reaction selectivity, which greatly reduces the filtration separability of the catalyst.

본 발명에 따른, 상기 화학식 1 로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 산화물 촉매는 Cu, Ni, Zn 및 Ca 을 포함하는 수용액과 알칼리 수용액을 이들의 혼합 수용액의 pH를 7 내지 9로 유지하면서 동시에 가하는 방법으로 혼합금속 수산화물을 제조한 후 (제 1 단계), 상기 수산화물질을 반응액으로부터 분리하여 세척 및 건조하고 (제 2 단계), 상기 건조된 수산화물질을 500℃ 내지 700℃ 에서 열처리함으로써 (제 3 단계) 제조된다. 이하, 상기 촉매의 제조방법을 각 단계별로 보다 구체적으로 기술하도록 한다.According to the present invention, the mixed metal oxide catalyst of the hydrochalumite type represented by Chemical Formula 1 is an aqueous solution containing Cu, Ni, Zn and Ca and an aqueous alkali solution while maintaining the pH of the mixed aqueous solution at 7-9. After preparing a mixed metal hydroxide by adding (step 1), the hydroxide is separated from the reaction solution, washed and dried (step 2), and the dried hydroxide is heat-treated at 500 ° C to 700 ° C ( Third step). Hereinafter, the method for preparing the catalyst will be described in more detail at each step.

우선, 제 1 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 결정성 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물을 제조하는 과정이다. 본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물은, 혼합금속 성분을 포함하는 수용액과 알칼리 수용액을 동시에 가하여 제조되는 것으로, 이는 통상적으로 알려져 있는 침전 방법인 혼합금속 성분을 포함하는 수용액 중에 알칼리 성분을 가하는 침전 방법 [Reactivity of Solids, 5, 219~228 (1988) 참조] 및 수열 방법 [미국특허 제 5,250,279 호 참조] 과는 상이한 것이다.First, the first step is to prepare a mixed metal hydroxide of the crystalline hydrocalumite form represented by the formula (1). According to the present invention, the mixed metal hydroxide of the hydrochalumite type represented by Formula 1 is prepared by simultaneously adding an aqueous solution containing a mixed metal component and an aqueous alkali solution, which is a mixed metal component which is a commonly known precipitation method. Precipitation method of adding alkali component to aqueous solution containing [ Reactivity of Solids , 5 , 219-228 (1988)] and hydrothermal methods [see US Pat. No. 5,250,279].

상기 제 1 단계에서 구리, 니켈, 아연, 칼슘 및 알루미늄염이 용해된 수용액 (A)와 알칼리성 침전제 수용액 (B)를 함께 첨가하여 이들을 수산화물 형태의 입자로 공침시킴에 있어서, 상기 구리, 니켈, 아연, 칼슘 및 알루미늄염 수용액 (A)의 농도는 30 내지 50 중량%, 알칼리성 침전제 수용액의 농도는 5 내지 15 중량% 범위일 수 있으며, 이 경우 각 수용액의 부피는 동일하다. 첨가가 진행되는 동안, 혼합수용액의 pH는 7 내지 9로 유지되는 것이 바람직하며, 상기 pH는 침전제 수용액의 첨가량을 조절함으로써 조절할 수 있다. 공침 시 수용액의 온도는 하이드로 겔 형태를 유지할 수 있도록 15℃ 내지 30℃의 범위에서 일정하게 유지되는 것이 바람직하고, 공침시간은 0.5 내지 10시간 정도가 바람직하다.In the first step, an aqueous solution (A) in which copper, nickel, zinc, calcium and aluminum salts are dissolved, and an alkaline precipitant aqueous solution (B) are added together to coprecipitate them into particles in the form of hydroxide, wherein the copper, nickel, zinc The concentration of the aqueous solution of calcium and aluminum salts (A) may be in the range of 30 to 50% by weight, and the concentration of the aqueous solution of the alkaline precipitant may be in the range of 5 to 15% by weight, in which case the volume of each aqueous solution is the same. During the addition, the pH of the mixed aqueous solution is preferably maintained at 7 to 9, the pH can be adjusted by adjusting the amount of the precipitant aqueous solution. The temperature of the aqueous solution during coprecipitation is preferably kept constant in the range of 15 ° C to 30 ° C to maintain the hydrogel form, the coprecipitation time is preferably about 0.5 to 10 hours.

본 발명에서 사용가능한 구리, 니켈, 아연, 칼슘 및 알루미늄성분의 전구체로는 질산염과 염산염 등을 들 수 있으며, 이중 질산염이 세정 후 잔존하는 음이온이 소성과정에서 효과적으로 제거될 수 있어 보다 바람직하게 사용된다.The precursors of copper, nickel, zinc, calcium and aluminum components usable in the present invention include nitrates and hydrochlorides, and the anions remaining after the nitrates are washed can be effectively removed during the firing process. .

본 발명에 따른 알칼리성 침전제로는 수산화나트륨을 사용할 수 있다. 상기 알칼리성 침전제는 제 1 단계에서의 금속 수산화물 수용액의 pH가 7 내지 9, 바람직하게는 7.5 내지 8.5로 유지될 수 있도록 그 사용량이 조절된다. 상기 수용액의 pH가 9를 초과하는 경우, 하이드로칼루마이트 형태의 수산화물이 아닌 금속수산화물의 혼합물이 생성될 수 있으며, pH가 7보다 낮은 경우에는 구리, 니켈, 아연 등 성분원소들의 침전이 완전하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.As the alkaline precipitant according to the present invention, sodium hydroxide may be used. The amount of the alkaline precipitant is adjusted so that the pH of the aqueous metal hydroxide solution in the first step can be maintained at 7 to 9, preferably 7.5 to 8.5. When the pH of the aqueous solution exceeds 9, a mixture of metal hydroxides other than the hydrocalcite type hydroxide may be formed, and when the pH is lower than 7, precipitation of components such as copper, nickel, and zinc may be completely made. Because you may not lose.

이어서, 상기와 같이 수득된 수용액을 40℃ 내지 80℃의 온도에서 3 내지 30 시간 동안 숙성시킨다. 이와 같은 방법으로 제조된 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물은 층상 구조를 가지며, 상기 층상구조는 2가 금속이온과 3가 금속이온이 섞여 형성된 중간 금속면 및 상기 금속면 위 아래로 OH 기들의 결합함으로 이루어진 면 등을 포함할 수 있다. 특히, 상기 혼합금속 수산화물은 2가 금속이온과 3가 금속이온이 분자 차원에서 균일하게 혼합된 결정성 물질의 형태로서, 상기 2가 금속성분을 지방족 알콜의 아민화 반응에 활성을 나타내는 성분으로 조합하여 합성할 수 있는 장점이 있다.Subsequently, the aqueous solution obtained as above is aged at a temperature of 40 ° C. to 80 ° C. for 3 to 30 hours. The hydrochalumite-type mixed metal hydroxide prepared in this manner has a layered structure, and the layered structure is formed of an intermediate metal surface formed by mixing divalent metal ions and trivalent metal ions, and a combination of OH groups on and below the metal surface. It may include a side made of. In particular, the mixed metal hydroxide is in the form of a crystalline substance in which divalent metal ions and trivalent metal ions are uniformly mixed at a molecular level, and combines the divalent metal component as a component that is active in the amination reaction of an aliphatic alcohol. There is an advantage that can be synthesized.

제 2 단계는 상기 제 1 단계에서 수득된 하이드로칼루마이트 형태의 중간 복합물질을 진공여과 또는 원심분리를 통해 분리한 다음, 탈이온수로 세척한 후 건조하는 과정이다. 본 단계에서는, 상기 제 1 단계에서 첨가된 알칼리성 침전제로 부터 유래된 나트륨 등과 같은 양이온성 물질의 잔류량을 조절하는 것이 중요하며, 바람직하게 상기 양이온성 물질의 농도는 산화물 상태의 촉매에 대하여 1,000ppm 이하로 조절된다. 상기 건조는, 상온에서 12 시간 이상 건조하는 1차 건조단계, 및 100℃ 내지 120℃의 온도에서 2 내지 12 시간동안 건조하는 2차 건조단계로 이루어진다.The second step is a process of separating the intermediate composite material of hydrochalumite form obtained in the first step by vacuum filtration or centrifugation, followed by washing with deionized water and drying. In this step, it is important to control the residual amount of the cationic material such as sodium derived from the alkaline precipitant added in the first step, preferably the concentration of the cationic material is 1,000 ppm or less for the catalyst in the oxide state Is adjusted. The drying consists of a first drying step of drying at room temperature for 12 hours or more, and a second drying step of drying for 2 to 12 hours at a temperature of 100 ° C to 120 ° C.

제 3 단계는 상기 건조된 중간 복합물질을 500℃ 내지 700℃에서 3 내지 10 시간동안 열처리함으로써 소성하는 과정이다. 상기 소성 온도가 700℃ 초과로 지나치게 높은 경우에는 금속산화물 입자가 소결되어 촉매활성이 떨어지게 되며, 상기 소성 온도가 500℃ 미만으로 너무 낮은 경우에는 칼슘과 알루미늄 등의 금속수산화물이 산화물로 충분히 전환되지 않아, 활성금속성분인 구리와 니켈성분의 결합성이 감소되어 촉매의 반응 안정성이 감소될 수 있어 바람직하지 않다. 소성 후에 생성된 흑갈색을 띠는 미세 분말 형태의 촉매 물질이 바로 본 발명에서 사용되는 표면 활성성분의 분포가 균일화된 혼합금속 산화물 촉매이다. The third step is a process of baking by drying the dried intermediate composite material at 500 ℃ to 700 ℃ for 3 to 10 hours. If the firing temperature is too high, more than 700 ℃ metal oxide particles are sintered and the catalytic activity is reduced, if the firing temperature is too low below 500 ℃ metal hydroxides such as calcium and aluminum is not sufficiently converted to oxide. In addition, since the binding property of copper and nickel, which is an active metal component, is reduced, the reaction stability of the catalyst may be reduced, which is not preferable. The catalyst material in the form of dark brown fine powder produced after firing is a mixed metal oxide catalyst having a uniform distribution of the surface active ingredient used in the present invention.

이와 같이, 하이드로칼루마이트 형태의 수산화물을 열처리하여 제조한 혼합금속 산화물 촉매는 장쇄 지방족 알콜의 아민화반응에서 우수한 촉매활성을 나타내는 것으로, 이하 본 발명의 촉매가 사용되는 지방족 알콜의 아민화반응에 대해 상세히 설명한다. As such, the mixed metal oxide catalyst prepared by heat-treating the hydrocalcite-type hydroxide exhibits excellent catalytic activity in the amination reaction of the long-chain aliphatic alcohol. Hereinafter, the amination reaction of the aliphatic alcohol to which the catalyst of the present invention is used is described. It explains in detail.

우선, 반응기에 장쇄 지방족 알콜과 혼합금속 산화물촉매를 주입한다.First, a long chain aliphatic alcohol and a mixed metal oxide catalyst are injected into the reactor.

본 발명에 사용되는 상기 장쇄 지방족 알콜은 직쇄형 또는 분지형의 8 내지 36의 탄소수를 갖는 포화 또는 불포화의 지방족 알콜이다. 상기 장쇄 지방족 알콜의 예로는 옥틸알콜, 라우릴알콜, 미리스틸알콜, 스테아릴알콜, 비헤닐알콜, 올레일알콜 등을 들 수 있으며, 특히 상기 분지형 알콜로는 지글러공정에서 생성되는 지글러알콜, 옥소합성공정에서 생성되는 옥소알콜 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 이들 중 하나 이상의 조합으로서 사용될 수 있다. 상기 촉매는 지방족 알콜에 대하여, 0.5 내지 8 중량% 범위로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 1.0 내지 5 중량%의 범위로 사용될 수 있다. The long-chain aliphatic alcohols used in the present invention are straight or branched aliphatic alcohols having 8 to 36 carbon atoms. Examples of the long-chain aliphatic alcohol include octyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, stearyl alcohol, bihenyl alcohol, oleyl alcohol, and the like. In particular, the branched alcohol may be Ziegler alcohol produced in the Ziegler process, Oxo alcohol produced during the oxo synthesis step. These may be used alone or in combination of one or more of them. The catalyst may be used in the range of 0.5 to 8% by weight, preferably in the range of 1.0 to 5% by weight relative to the aliphatic alcohol.

이어서 질소(N2) 등과 같은 불활성가스로 반응기를 치환한 후, 반응기를 120℃의 온도로 가열하면서 상기 반응기를 다시 수소 (H2) 로 치환하였다. 수소압을 0.5기압 (게이지압력) 으로 충전하고, 반응온도를 210℃ 내지 240℃의 온도로 승온한 후, 지방족 알콜에 대하여 1.05 내지 1.2 당량비의 디메틸아민 가스를 반응기에 공급하여, 0.8 내지 2.0 기압의 반응압력에서 2 내지 6 시간 동안 반응을 진행시킨다. 수소, 미반응 아민가스, 반응에서 생성되는 물, 소량의 미반응 지방족 알콜 및 생성된 지방족 아민 등은 반응기에서 연속적으로 배가스로 제거되어 응축기에 공급된다. 상기 응축기에서 상기 물질들은 물과 유기층으로 분리되고, 이중 유기층은 반응기로 재순환되며, 수소와 미반응 아민가스 또한 반응기로 재순환된다. 반응 후, 경사분리 또는 여과분리 방법을 사용하여 생성물로부터 촉매를 분리하며, 생성된 지방족 삼차아민은 감압 증류 등으로 정제된다. Subsequently, after replacing the reactor with an inert gas such as nitrogen (N 2 ), the reactor was again replaced with hydrogen (H 2 ) while heating the reactor to a temperature of 120 ° C. The hydrogen pressure was charged at 0.5 atmosphere (gauge pressure), the reaction temperature was raised to a temperature of 210 ° C to 240 ° C, and then 1.05 to 1.2 equivalent ratio of dimethylamine gas was supplied to the reactor with respect to aliphatic alcohol, and 0.8 to 2.0 atmospheres. The reaction proceeds for 2 to 6 hours at a reaction pressure of. Hydrogen, unreacted amine gas, water produced in the reaction, small amounts of unreacted aliphatic alcohol and produced aliphatic amines are continuously removed from the reactor as exhaust gas and fed to the condenser. In the condenser the materials are separated into water and organic layer, the double organic layer is recycled to the reactor, and hydrogen and unreacted amine gas are also recycled to the reactor. After the reaction, the catalyst is separated from the product using a decantation or filtration method, and the resulting aliphatic tertiary amine is purified by distillation under reduced pressure or the like.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, it is to be understood that the following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the invention.

실시예Example 1 One

(1-1) 혼합금속 산화물촉매 제조(1-1) Mixed Metal Oxide Catalyst Preparation

질산구리 [Cu(NO3)2·3H2O] 48.3g, 질산니켈 [Ni(NO3)2·6H2O] 5.8g, 질산아연 [Zn(NO3)2·6H2O] 23.8g, 질산칼슘[Ca(NO3)2·4H2O] 70.8g 및 질산알루미늄[Al(NO3)3·9H2O] 74.9g을 탈이온수에 녹여 500ml의 용액 (용액 A) 을 제조하였다. 한편, 수산화나트륨 [NaOH] 40g을 탈이온수에 녹여 500ml 용액 (용액 B) 을 제조하였으며, 수산화나트륨 [NaOH] 4g과 질산나트륨[NaNO3] 55g을 탈이온수에 녹여 100ml의 용액 (용액 C) 을 제조하였다.Copper nitrate [Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O] 48.3 g, nickel nitrate [Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O] 5.8 g, zinc nitrate [Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O] 23.8 g , 70.8 g of calcium nitrate [Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O] and 74.9 g of aluminum nitrate [Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O] were dissolved in deionized water to prepare a 500 ml solution (solution A). On the other hand, was prepared a 500ml solution (solution B) by dissolving [NaOH] 40g of sodium hydroxide in deionized water, a solution (solution C) of 100ml is dissolved sodium hydroxide [NaOH] 4g and sodium nitrate [NaNO 3] 55g of deionized water Prepared.

pH 전극을 장착한 2L 비이커에 상기 용액 C를 넣고 교반하였다. 상기 용액 C의 pH가 8이 되었을 때, 상기 용액 A와 상기 용액 B를 같은 유속으로 1시간 동안 첨가하였으며, 이 때 혼합용액의 pH가 8로 유지되도록 상기 용액 B의 유속을 조정하였다. 이어서, 상기 혼합용액을 60℃의 온도에서 12시간 동안 숙성한 후, 여과하였으며, 이 때, 800ml의 탈이온수를 첨가하여 분산 교반하고 여과하는 단계를 4회 반복하였다. 여과된 수산화물을 100℃의 온도에서 10시간 동안 건조하여 [Cu1 .0Ni0 .1Zn0 .4Ca1 .5Al(OH)6]3NO3·nH2O로 표시되는 하늘색 분말의 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물을 합성하였다. 건조된 수산화물을 X-선 회절 분광기 (X-ray diffraction spectroscopy, XRD)로 분석함으로써, 상기 수산화물이 하이드로칼루마이트의 구조를 가짐을 확인하였으며, 그 결과를 도 1 에 나타낸다. 이어서, 상기 건조된 분말을 550℃의 온도에서 6시간 동안 소성하여 흑갈색 분말의 혼합금속 산화물 촉매를 제조하였다.The solution C was added to a 2 L beaker equipped with a pH electrode and stirred. When the solution C had a pH of 8, the solution A and the solution B were added at the same flow rate for 1 hour, and the flow rate of the solution B was adjusted so that the pH of the mixed solution was maintained at 8. Subsequently, the mixed solution was aged at a temperature of 60 ° C. for 12 hours, and then filtered. At this time, 800 ml of deionized water was added to disperse, stir and filter the mixture four times. The filtered hydroxide was dried at a temperature of 100 ℃ for 10 hours [Cu 1 .0 Ni 0 .1 Zn 0 .4 Ca 1 .5 Al (OH) 6] 3NO 3 · hydro of light blue powder represented by the nH 2 O Mixed metal hydroxides in the form of kalumite were synthesized. By analyzing the dried hydroxide by X-ray diffraction spectroscopy (XRD), it was confirmed that the hydroxide has a structure of hydrokalumite, the results are shown in FIG. Subsequently, the dried powder was calcined at a temperature of 550 ° C. for 6 hours to prepare a mixed metal oxide catalyst of dark brown powder.

(1-2) 아민화 반응 (1-2) Amination Reaction

앞서 제조한 혼합금속 산화물촉매 12g과 스테아릴알콜 600g 을 1L 스테인레스 플라스크 반응기에 충진시킨 후, 혼합물을 교반함과 동시에 질소로 반응기를 3회 치환하였다. 이와 같이 공급하고 감압하는 과정을 3회 반복한 후, 반응기를 120℃의 온도로 가열하고, 다시 수소를 공급하고 감압하는 과정을 2회 반복하였다. 이어서, 수소를 0.5 기압으로 충전하고 200℃의 온도로 승온하여 15분간 유지하였으며, 이 후, 다시 220℃의 온도로 승온한 후, 지방족 알콜에 대해 1.1 당량비의 디메틸아민 가스를 반응기에 공급하고, 1.0 기압의 반응압력에서 3 시간 동안 반응을 진행시켰다. 수소, 미반응 아민가스, 반응에서 생성되는 물, 소량의 미반응 지방족 알콜 및 생성된 지방족 아민이 반응기에서 연속적으로 배가스로 제거되어 응축기에 공급되었다. 상기 응축기에서 응축물을 물과 유기층으로 분리하였으며, 이 중 유기층을 반응기로 재순환시키고, 수소와 미반응 아민가스 또한 반응기로 재순환시켰다. 반응 후, 생성물로부터 촉매를 경사분리 또는 여과분리하고, 지방족 삼차아민은 감압 증류하여 정제하였다. 분리된 촉매는 스테아릴알콜을 가하여 교반하고 반응기에 다시 충진하여 아민화반응에 10회 반복하여 사용하였다. 이와 같이 제조된 아민화반응 생성물을 GC(가스크로마토그래피)로 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 반응결과는 GC 면적%로 표시하였다. 증 류 후 정제된 지방족 삼차 아민에 함유된 금속잔류량은, 시료를 산분해한 후 유도결합 플라스마 원자방출분광기 (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer) 로 정량분석함으로써 측정하였다. 1회와 10회 반응후의 정제시료에서 구리, 니켈, 아연, 칼슘 및 알루미늄의 함량은 각각 1ppm 이하였다.12 g of the mixed metal oxide catalyst prepared above and 600 g of stearyl alcohol were charged into a 1 L stainless flask reactor, and the mixture was stirred three times with nitrogen while stirring the mixture. After repeating the process of supplying and decompressing three times in this way, the reactor was heated to a temperature of 120 ° C., and the process of supplying hydrogen again and depressurizing was repeated twice. Subsequently, hydrogen was charged to 0.5 atm, heated to a temperature of 200 ° C. and maintained for 15 minutes, after which the temperature was again raised to 220 ° C., and then 1.1 equivalent ratio of dimethylamine gas was supplied to the reactor for aliphatic alcohol, The reaction was carried out for 3 hours at a reaction pressure of 1.0 atm. Hydrogen, unreacted amine gas, water produced in the reaction, a small amount of unreacted aliphatic alcohol and produced aliphatic amine were continuously removed from the reactor as exhaust gas and fed to the condenser. In the condenser, the condensate was separated into water and an organic layer, of which the organic layer was recycled to the reactor, and hydrogen and unreacted amine gas were also recycled to the reactor. After the reaction, the catalyst was decanted or filtered off from the product, and the aliphatic tertiary amine was purified by distillation under reduced pressure. The separated catalyst was stirred with the addition of stearyl alcohol, recharged into the reactor, and used repeatedly for amination reaction. The amination reaction product thus prepared was analyzed by GC (gas chromatography), and the results are shown in Table 1 below. The reaction results are expressed in% of GC area. The amount of metal residue contained in the purified aliphatic tertiary amine after distillation was measured by acid decomposition of the sample, followed by quantitative analysis using an Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer. The contents of copper, nickel, zinc, calcium and aluminum were less than 1 ppm in the purified samples after the first and ten reactions, respectively.

실시예Example 2 및 3 2 and 3

혼합금속 산화물촉매에 있어서, Cu, Ni, Zn 및 Ca의 조성을 일부 상이하게 한 것을 제외하고는 실시예 (1-1) 에서와 동일한 방법으로 촉매를 제조하고 (구체적인 촉매의 조성비는 하기 표 1 참조), 실시예 (1-2)에서와 동일한 방법으로 장쇄 지방족 삼차 아민의 제조 반응을 수행하였다. 그 반응 결과를 표 1에 나타낸다.In the mixed metal oxide catalyst, a catalyst was prepared in the same manner as in Example (1-1) except that the composition of Cu, Ni, Zn, and Ca was partially different (see Table 1 for the composition ratio of specific catalysts). ), The preparation reaction of the long chain aliphatic tertiary amine was carried out in the same manner as in Example (1-2). The reaction results are shown in Table 1.

비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3

혼합금속 산화물촉매에 있어서, Cu, Ni, Zn 및 Ca의 조성을 일부 상이하게 한 것을 제외하고는 실시예 (1-1) 에서와 동일한 방법으로 촉매를 제조하고 (구체적인 촉매의 조성비는 하기 표 1 참조), 실시예 (1-2)에서와 동일한 방법으로 장쇄 지방족 삼차 아민의 제조반응을 수행하였다. 그 반응 결과를 표 1에 나타낸다.In the mixed metal oxide catalyst, a catalyst was prepared in the same manner as in Example (1-1) except that the composition of Cu, Ni, Zn, and Ca was partially different (see Table 1 for the composition ratio of specific catalysts). ), The preparation reaction of long chain aliphatic tertiary amine was carried out in the same manner as in Example (1-2). The reaction results are shown in Table 1.

비교예Comparative example 4 4

알칼리침전제로서 수산화나트륨 대신에 탄산나트륨을 사용한 것을 제외하고 는 실시예 (1-1) 과 동일한 방법으로 촉매를 제조하고 (구체적인 촉매의 조성비는 하기 표 1 참조), 실시예 (1-2) 와 동일한 방법으로 장쇄 지방족 삼차 아민의 제조반응을 수행하였다 . 그 반응 결과를 하기 표 1에 나타낸다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example (1-1) except that sodium carbonate was used instead of sodium hydroxide as the alkali precipitater (the specific composition ratio of the catalyst is shown in Table 1 below), and the same as in Example (1-2). The reaction of long chain aliphatic tertiary amine was carried out by the method. The reaction results are shown in Table 1 below.

촉매 조성Catalyst composition 반응회수Reaction Recovery 지방족 삼차아민 분석결과Aliphatic tertiary amine analysis 여과수율 (%)Filtration yield (%) 증류수율 (%)Distillation yield (%) 순도 (%)Purity (%) 실시예 1 Example 1 Cu1 .0Ni0 .1Zn0 .4Ca1 .5Al Cu 1 .0 Ni 0 .1 Zn 0 .4 Ca 1 .5 Al 1One 98.298.2 95.095.0 98.298.2 22 98.298.2 95.095.0 98.298.2 55 98.098.0 94.894.8 98.098.0 1010 97.597.5 94.694.6 98.098.0 실시예 2 Example 2 Cu0 .7Ni0 .05Zn0 .35Ca1 .9Al Cu 0 .7 Ni 0 .05 Zn 0 .35 Ca 1 .9 Al 1One 98.098.0 94.794.7 98.098.0 55 97.897.8 94.594.5 98.098.0 실시예 3 Example 3 Cu1 .4Ni0 .1Zn0 .4Ca1 .1Al Cu 1 .4 Ni 0 .1 Zn 0 .4 Ca 1 .1 Al 1One 98.498.4 95.095.0 98.298.2 55 98.298.2 95.095.0 98.098.0 비교예 1 Comparative Example 1 Cu1 .09Ni0 .01Zn0 .4Ca1 .5Al Cu 1 .09 Ni 0 .01 Zn 0 .4 Ca 1 .5 Al 1One 98.098.0 90.690.6 96.596.5 33 96.596.5 86.686.6 90.390.3 비교예 2 Comparative Example 2 Cu0 .4Ni0 .1Zn0 .2Ca2 .3Al Cu 0 .4 Ni 0 .1 Zn 0 .2 Ca 2 .3 Al 1One 97.597.5 92.692.6 95.695.6 33 91.591.5 80.380.3 92.392.3 비교예 3 Comparative Example 3 Cu0 .6Ni0 .1Zn0 .1Ca1 .5Al1 .7 Cu 0 .6 Ni 0 .1 Zn 0 .1 Ca 1 .5 Al 1 .7 1One 97.697.6 91.291.2 96.896.8 33 86.686.6 78.678.6 86.686.6 비교예 4Comparative Example 4 CuO-NiO-ZnO-CaCO3-Al2O3 (1-0.1-0.4-1.5-0.5, 몰비) CuO-NiO-ZnO-CaCO 3 -Al 2 O 3 (1-0.1-0.4-1.5-0.5, molar ratio) 1One 95.095.0 92.392.3 95.895.8 33 85.985.9 81.781.7 87.887.8

상기 표 1로부터, 촉매를 1회 사용한 경우, 본원발명의 실시예 1 내지 3에서 제조된 지방족 삼차 아민이 비교예 1 내지 4에서 제조된 지방족 삼차아민보다 순도 및 수율이 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실시예 1 내지 3은, 촉매를 5회 또는 10 회정도 반복 재사용한 경우에도, 우수한 여과수율, 증류수율 및 순도를 유지하는 반면, 비교예 1 내지 4는 반응회수에 따라 촉매의 활성 등이 현저히 저하되어, 심지어 촉매를 3회 반복사용하여 제조된 비교예 1 내지 4의 지방족 삼차아민의 여과수율, 증류수율 및 순도는, 5회 또는 10 회정도 촉매를 반복사용하여 제조된 실시예 1 내지 3의 지방족 삼차아민보다 낮은 수치를 나타냄을 알 수 있다.From Table 1, when the catalyst is used once, it can be confirmed that the aliphatic tertiary amines prepared in Examples 1 to 3 of the present invention are superior in purity and yield to the aliphatic tertiary amines prepared in Comparative Examples 1 to 4. In addition, in Examples 1 to 3, even when the catalyst is repeatedly reused about 5 or 10 times, excellent filtration yield, distillation yield and purity are maintained, whereas Comparative Examples 1 to 4 maintain the activity of the catalyst according to the number of reactions. And the like. The filter yields, distillation yields and purity of the aliphatic tertiary amines of Comparative Examples 1 to 4, which were prepared by repeatedly using the catalyst three times, were significantly reduced, and the examples prepared by using the catalyst repeatedly about five or ten times. It can be seen that the lower level than the aliphatic tertiary amine of 1-3.

실시예Example 4 및 5 4 and 5

실시예 1의 (1-2) 아민화반응에 있어서, 스테아릴알콜 대신 각각 비헤닐알콜 (실시예 4) 과 올레일알콜 (실시예 5) 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 장쇄 지방족 삼차 아민을 제조하였다. 상기 비헤닐알콜은 230℃의 온도에서 반응하였고, 상기 올레일알콜은 215℃의 온도에서 반응하였다. 그 반응결과를 하기 표 2에 나타낸다.In the (1-2) amination reaction of Example 1, except that bihenyl alcohol (Example 4) and oleyl alcohol (Example 5) were used instead of stearyl alcohol in the same manner as in Example 1 Long chain aliphatic tertiary amines were prepared. The bihenyl alcohol was reacted at a temperature of 230 ℃, the oleyl alcohol was reacted at a temperature of 215 ℃. The reaction results are shown in Table 2 below.

반응물Reactant 반응회수Reaction Recovery 지방족 삼차아민 분석결과Aliphatic tertiary amine analysis 여과수율 (%)Filtration yield (%) 증류수율 (%)Distillation yield (%) 순도 (%)Purity (%) 실시예 4 Example 4 비헤닐알콜 Bihenyl alcohol 1One 98.298.2 94.894.8 98.098.0 55 98.098.0 94.694.6 97.897.8 실시예 5 Example 5 올레일알콜 Oleyl alcohol 1One 98.398.3 94.794.7 98.398.3 55 98.098.0 94.594.5 98.198.1

본 발명에 따르면, 반응안정성, 반응선택성 및 활성이 우수한 불균일계 고체촉매를 사용하여 아민화반응을 수행함으로써, 보다 온화한 조건하에서 안정적으로 고수율로 장쇄 지방족 삼차 아민을 제조할 수 있다. 또한, 상기 촉매는 경사분리법 등과 같은 방법을 통하여 생성물로부터 간단하게 분리되어 재사용할 수 있어 매우 경제적이다.According to the present invention, by carrying out the amination reaction using a heterogeneous solid catalyst having excellent reaction stability, reaction selectivity and activity, a long-chain aliphatic tertiary amine can be produced in a high yield stably under milder conditions. In addition, the catalyst is very economical because it can be easily separated and reused from the product through a method such as decantation.

Claims (6)

하기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 산화물 촉매의 존재 하에, 8 내지 36의 탄소수를 갖는 장쇄 지방족 알콜을 디메틸아민으로 아민화시키는 것을 특징으로 하는 지방족 삼차 아민의 제조방법:     A method for preparing an aliphatic tertiary amine, characterized by amination of a long chain aliphatic alcohol having 8 to 36 carbon atoms with dimethylamine in the presence of a mixed metal oxide catalyst in the form of hydrochalumite represented by Formula 1 below: [화학식 1][Formula 1] [M3Al(OH)6]3NO3·nH2O [M 3 Al (OH) 6 ] 3NO 3 · nH 2 O (식 중, M은 2가 산화수의 Cu, Ni, Zn 및 Ca의 금속원소를 포함하는 것으로, Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 상기 M은 0.5 내지 1.5 몰부의 Cu, 0.05 내지 0.15 몰부의 Ni, 0.2 내지 0.4 몰부의 Zn, 및 0.9 내지 2.0 몰부의 Ca를 포함하며, n은 결정수의 개수로 0.2 내지 4 의 값을 가진다). (Wherein M is a metal element of Cu, Ni, Zn and Ca of divalent oxidized water, and M is 0.5 to 1.5 moles of Cu, 0.05 to 0.15 moles, relative to 4 moles of all metal elements including Al). Part Ni, 0.2 to 0.4 mole part Zn, and 0.9 to 2.0 mole part Ca, n has a value of 0.2 to 4 in the number of crystallized water). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 장쇄 지방족 알콜은 옥틸알콜, 라우릴알콜, 미리스틸알콜, 스테아릴알콜, 비헤닐알콜, 올레일알콜, 지글러공정에서 생산되는 지글러알콜, 및 옥소합성공정에서 생산되는 옥소알콜로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The long chain aliphatic alcohol is selected from the group consisting of octyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, stearyl alcohol, bihenyl alcohol, oleyl alcohol, Ziegler alcohol produced in the Ziegler process, and oxo alcohol produced in the oxo synthesis process. And at least one alcohol. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아민화 반응시, 상기 촉매는 상기 장쇄 지방족 알콜에 대하여 1.0 내지 5 중량%로 반응기에 공급하며, 상기 디메틸아민은 상기 장쇄 지방족 알콜에 대하여 1.05 내지 1.2 당량비로 반응기에 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.During the amination reaction, the catalyst is supplied to the reactor at 1.0 to 5% by weight relative to the long chain aliphatic alcohol, and the dimethylamine is supplied to the reactor at a ratio of 1.05 to 1.2 equivalents based on the long chain aliphatic alcohol. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아민화 반응은 210℃ 내지 240℃의 온도 및 0.8 내지 2.0기압의 압력 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The amination reaction is characterized in that it is carried out at a temperature of 210 ℃ to 240 ℃ and a pressure of 0.8 to 2.0 atm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아민화반응 수행 후, 생성물로부터 상기 촉매를 경사분리 또는 여과분리하여 상기 아민화 반응에 재사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.After performing the amination reaction, further comprising decanting or filtration of the catalyst from the product for reuse in the amination reaction. 제 1 항의 장쇄 지방족 삼차아민의 제조 방법에 사용되는 촉매의 제조 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:A process for preparing a catalyst used in the process for preparing the long chain aliphatic tertiary amine of claim 1, comprising the following steps: Cu, Ni, Zn 및 Ca 을 포함하는 수용액과 알칼리 수용액을, 이들의 혼합수용액의 pH를 7 내지 9로 유지하면서 동시에 가하여, 하기 화학식 1로 표시되는 하이드로칼루마이트 형태의 혼합금속 수산화물을 제조하는 단계,Simultaneously adding an aqueous solution containing Cu, Ni, Zn and Ca and an aqueous alkali solution while maintaining the pH of the mixed aqueous solution at 7 to 9 to prepare a mixed metal hydroxide in the form of hydrochalumite represented by the following Chemical Formula 1 , [화학식 1][Formula 1] [M3Al(OH)6]3NO3·nH2O [M 3 Al (OH) 6 ] 3NO 3 · nH 2 O (식 중, M은 2가 산화수의 Cu, Ni, Zn 및 Ca의 금속원소를 포함하는 것으로, Al 을 포함한 전체 금속원소 4 몰부에 대하여, 상기 M은 0.5 내지 1.5 몰부의 Cu, 0.05 내지 0.15 몰부의 Ni, 0.2 내지 0.4 몰부의 Zn, 및 0.9 내지 2.0 몰부의 Ca를 포함하며, n은 결정수의 개수로 0.2 내지 4 의 값을 가진다); (Wherein M is a metal element of Cu, Ni, Zn and Ca of divalent oxidized water, and M is 0.5 to 1.5 moles of Cu, 0.05 to 0.15 moles, relative to 4 moles of all metal elements including Al). Part Ni, 0.2 to 0.4 mole part Zn, and 0.9 to 2.0 mole part Ca, n has a value of 0.2 to 4 in the number of crystallized water); 상기 수산화물질을 반응액으로부터 분리한 후, 세척 및 건조하는 단계; 및 Separating the hydroxide from the reaction solution, and washing and drying; And 상기 건조된 수산화물질을 500℃ 내지 700℃의 온도에서 열처리하는 단계.Heat-treating the dried hydroxide at a temperature of 500 ° C to 700 ° C.
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