DD297399A5 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF N, N-DIMETHYLCYCLOHEXYLAMINE IN THE LIQUID PHASE AND CATALYST FOR CARRYING OUT THE PROCESS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N,N-Dimethylcyclohexylamin in der Fluessigphase und einen Katalysator, der bei der Durchfuehrung des Verfahrens angewendet wird. Das N,N-Dimethylcyclohexylamin wird in der chemischen Industrie als Katalysator fuer Polyurethansysteme eingesetzt und in zunehmendem Masz als Zwischenprodukt fuer Synthesen verschiedener Chemikalien und pharmazeutischer Wirkstoffe eingesetzt. Dadurch, dasz die katalytische Hydrierung in der Fluessigphase in Gegenwart eines indifferenten Loesungsmittels bei Druecken zwischen 15 und 99 bar und Temperaturen zwischen 165C und 185C und durch Leiten des fluessigen N,N-Dimethylanilins und Wasserstoff ueber einen fest angeordneten Katalysator von oben nach unten erfolgt und das N,N-Dimethylanilin mit Geschwindigkeiten von 0,1 bis 0,2 kg l 1 h 1 umgesetzt wird und zur Durchfuehrung des Verfahrens ein Katalysator eingesetzt wird, der aus Palladium auf g Aluminiumoxidtraeger mit basischen Anteilen besteht und Palladium in Mengen zwischen 0,1 und 5 * bezogen auf die Gesamtmasse des Katalysators, basische Anteile als Oxide und/oder Carbonate der Erdalkalimetalle, insbesondere des Calziums, in Mengen von 0,1 bis 6 * gerechnet als Calziumoxid, und der Alkalimetalle in Mengen von 0,1 bis 3 * gerechnet als Natriumcarbonat, enthaelt, wird erreicht, dasz mit einem niedrigen, technischen und oekonomischen Aufwand durch eine kontinuierliche katalytische Kernhydrierung von fluessigem N,N-Dimethylanilin bei vollstaendigem Umsatz N,N-Dimethylcyclohexylamin mit einem minimalen Anteil an Nebenprodukten hergestellt werden kann, wobei ein einfach hergestellter, mit hoher Gebrauchsdauer, ohne jeglicher Voraktivierung, gebrauchsfaehiger Katalysator eingesetzt wird.{Herstellung; N,N-Dimethylcyclohexylamin; N,N-Dimethylanilin; Fluessigphase; Mitteldruckbereich; erhoehte Temperaturen; Katalysator Palladium auf g Aluminiumoxidtraeger mit basischen Anteilen}The invention relates to a process for the preparation of N, N-dimethylcyclohexylamine in the liquid phase and a catalyst which is used in carrying out the process. The N, N-dimethylcyclohexylamine is used in the chemical industry as a catalyst for polyurethane systems and used in increasing Masz as an intermediate for syntheses of various chemicals and pharmaceutical agents. Characterized in that the catalytic hydrogenation in the liquid phase in the presence of an inert solvent at pressures between 15 and 99 bar and temperatures between 165C and 185C and by passing the liquid N, N-dimethylaniline and hydrogen over a fixed catalyst is carried out from top to bottom, and the N, N-dimethylaniline is reacted at rates of 0.1 to 0.2 kg 1 h 1 and for carrying out the process a catalyst is used which consists of palladium on g aluminum oxide carrier with basic proportions and palladium in amounts between 0, 1 and 5 * based on the total mass of the catalyst, basic proportions as oxides and / or carbonates of alkaline earth metals, especially of calcium, in amounts of 0.1 to 6 * calculated as calcium oxide, and the alkali metals in amounts of 0.1 to 3 * Calculated as sodium carbonate, it is achieved that with a low, technical and economic expenditure by a continuous kat Alytische nuclear hydrogenation of liquid N, N-dimethylaniline with complete conversion of N, N-dimethylcyclohexylamine can be prepared with a minimal amount of by-products, using a readily prepared, with a long service life, without any pre-activation, serviceable catalyst. {Production; N, N-dimethylcyclohexylamine; N, N-dimethylaniline; Fluessigphase; Medium pressure; elevated temperatures; Catalyst palladium on g alumina carrier with basic proportions}
Description
-2- 297 399 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 297 399 Explanation of the nature of the invention
Der Erfindung liegt zur Erreichung des Zieles die Aufgabe zugrunde, nach einem geeigneten Verfahren farbloses N,N-Dimethylcyclohexylamin in der Flüssigphase durch katalytische Hydrierung von Ν,Ν-Dimethylanilin und im Mitteldruckbereich mit einem minimalen Anteil an Nebenprodukten herzustellen, wobei der eingesetzte Katalysator eine hohe Gebrauchedauer aufweist und ohne Voraktivierung gebrauchsfähig ist.The invention is to achieve the object of the object to produce colorless N, N-dimethylcyclohexylamine in the liquid phase by catalytic hydrogenation of Ν, Ν-dimethylaniline and in the medium pressure range with a minimum amount of by-products according to a suitable method, wherein the catalyst used a high Use has and is usable without preactivation.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die katalytische Hydrierung in der Flüssigphase bei Drücken zwischen 15und 99 bar, vorzugsweise 20 bis 95bar, und bei Temperaturen zwischen 165°C und 185°C, vorzugsweise 170°C bis 180cC, und durch Leiten des flüssigen N.N-Dimethylanilins, gegebenenfalls in Gegenwart eines indifferenten Lösungsmittels, vorzugsweise N.N-Dimethylcyclohexylamin, und Wasserstoff über ei.ien fest angeordneten Katalysator von oben nach unten erfolgt und das Ν,Ν-Dimethylanilin mit Geschwindigkeiten zwischen 0,1 und 0,2 kg Γ1 h"1 umgesetzt wird. Der zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Katalysator besteht erfindungsgemäß aus Palladium auf γ-Aluminiumoxidträger mit basischen Anteilen und enthält Palladium in Mengen zwischen 0,1 und 5Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Katalysators, basische Anteile als Oxide und/oder Carbonate der Erdalkalimetalle, insbesondere des Calciums, in Mengen von 0,1 bis 6Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 4Gew.-%, gerechnet als CaI :iumoxid und der der Alkalimetalle, insbesondere des Natriums, in Mengen von 0,1 bis 3Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1,5Gew.-%, gerechnet als Natriumcarbonat.According to the invention the object is achieved in that the catalytic hydrogenation in the liquid phase at pressures between 15 and 99 bar, preferably 20 to 95bar, and at temperatures between 165 ° C and 185 ° C, preferably 170 ° C to 180 c C, and by passing of the liquid N, N-dimethylaniline, optionally in the presence of an indifferent solvent, preferably N, N-dimethylcyclohexylamine, and hydrogen is passed through a fixed catalyst from top to bottom and the Ν, Ν-dimethylaniline at rates between 0.1 and 0.2 kg γ is reacted for 1 h '1. the catalyst employed for carrying out the method is according to the invention of palladium on γ-alumina support with basic units and palladium in amounts of between 0.1 and 5 wt .-%, preferably 0.2 to 1 weight %, based on the total mass of the catalyst, basic proportions as oxides and / or carbonates of alkaline earth metals, especially of calcium, in amounts of 0.1 to 6% by weight, preferably 0.5 to 4% by weight, calculated as calcium oxide and that of the alkali metals, in particular of sodium, in amounts of 0.1 to 3% by weight, preferably 0.2 to 1.5% by weight. -%, calculated as sodium carbonate.
Es war völlig überraschend, daß mit besonderem Vorteil im Mitteldruckbereich für eine Rieselphasen-Hydrierfahrweise mit im Gleichstrom geführten Wasserstoff fest angeordnete Katalysatoren aus Palladium auf γ-Aluminiumoxid, welches mit basischen Zusätzen versehen ist, in unerwartet guter Weise geeignet sind, die Umsetzung von DMANL zu DMCHA vollständig und hochselektiv im angegebenen Temperaturbereich zu katalysieren.It was completely surprising that catalysts of palladium on γ-alumina, which is provided with basic additives, are suitable in an unexpectedly good manner with particular advantage in the medium-pressure range for a trickle-phase hydrogenation with fixed-current hydrogen, the conversion of DMANL too DMCHA completely and highly selectively catalyze the specified temperature range.
Dagegen sind im Mitteldruckbereich im angegebenen Temperaturbereich diese Katalysatoren aus Palladium auf γ-Aluminiumoxid mit basischen Zusätzen für eine Rieselphasenhydrierung des DMANL mit im Gegenstrom geführten Wasserstoff oder eine Sumpfphasenhydrierung des DMANL jeweils in fest angeordneter Form oder für eine Hydrierung im Autoklaven in suspendierter Form nicht beziehungsweise weitaus weniger gut geeignet.In contrast, in the medium pressure range in the specified temperature range, these catalysts of palladium on γ-alumina with basic additives for a trickle phase hydrogenation of DMANL with countercurrent hydrogen or a Sumpfphasenhydrierung the DMANL each in a fixed form or for hydrogenation in an autoclave in a suspended form is not or far less well suited.
Auch andere Hydrierkatalysatoren, wie zum Beispiel eine Mischung von Cobaltoxid und Calciumcarbonai oder Palladium auf a-Aluminiumoxidträger oder Palladium auf γ-Aluminiumoxidträger mit erhöhtem basischem Anteil, zum Beispiel 20Gew.-% Calciumoxid, sind im Mitteldruckbereich in fest angeoidneter Form für die Umsetzung des DMANL nach dem Rieselphasenprinzip mit im Gleichstrom geführtem Wasserstoff im angegebenen Temperaturbereich nicht beziehungsweise weitaus weniger gut geeignet.Other hydrogenation catalysts, such as a mixture of cobalt oxide and Calciumcarbonai or palladium on a-alumina or palladium on γ-alumina carrier with increased basic content, for example 20Gew .-% calcium oxide are in the medium pressure range in festoidneter form for the implementation of DMANL according to the trickle phase principle with hydrogen carried in cocurrent in the specified temperature range is not or far less suitable.
Somit wird ausschließlich nur dann mit besonderem Vorteil im Mitteldruckbereich zwischen 15 und 99 bar, insbesondere 20 und 95bar, vollständig und hochselektiv hydriert, wenn kontinuierlich flüssiges DMANL zusammen mit im Gleichstrom geführtem Wasserstoff von oben nach unten über fest angeordnete Katalysatoren aus Palladium auf γ-Aluminiumoxid mit basischen Zusätzen bei Temperaturen zwischen 1650C und 1850C, insbesondere 17O0C und 18O0C, geleitet wird.Thus, exclusively and only with particular advantage in the intermediate pressure range between 15 and 99 bar, especially 20 and 95bar, fully and highly selectively hydrogenated when continuously liquid DMANL together with co-current hydrogen from top to bottom fixedly arranged catalysts of palladium on γ-alumina with basic additives at temperatures between 165 0 C and 185 0 C, in particular 17O 0 C and 18O 0 C, is passed.
Als Träger wird Aluminiumoxid mit einer Oberfläche größer 10OmVg, vorzugsweise größer 150m2/g, als inniges Gemisch mit basischen Anteilen verwendet.The carrier used is alumina having a surface area greater than 10 μmVg, preferably greater than 150 m 2 / g, as an intimate mixture with basic proportions.
Die Träger werden nach innigem Mischen von γ-Aluminiumoxid mit den basischen Zusätzen in bekannter Weise zu Strängen, Zylindern oder Kugeln verformt, wobei die Strangform bevorzugt ist. Zur Herstellung der kompletten Hydrierkatalysatoren wird in bekannter Weise das Palladium aus saurer, insbesondere salpetersaurer Lösung, durch Tränken der Formkörper auf diese fein und gleichmäßig aufgebracht, und danach wird bei etwa 1000C getrocknet. Die Hydrierkatalysatoren sind ohne Voraktivierung gebrauchsfähig und besitzen eine Gebrauchsdauer von mindestens 2000 Stunden.The carriers are, after intimate mixing of γ-alumina with the basic additives in a known manner into strands, cylinders or spheres deformed, wherein the strand form is preferred. For the preparation of the complete hydrogenation catalysts, the palladium from acidic, in particular nitric acid solution is applied in a known manner by impregnating the moldings on this fine and uniform, and then dried at about 100 0 C. The hydrogenation catalysts are usable without preactivation and have a useful life of at least 2000 hours.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet bei Anwendung nur mittlerer Drücke unterhalb lOObar die vollständige und fast nebenproduktfroie Kernhydrierung des DMANL zu farblosem DMCHA. Dies stellt eine wesentliche Bereicherung des Standes der Technik dar, weil dadurch der technische und ökonomische Aufwand deuilich verringert wird. Weiterhin von Vorteil ist, daß die Hydrierkatalysatoren aus verfügbaren Rohstoffen einfach herstellbar sind.When using only average pressures below 10000 bar, the process according to the invention permits the complete and almost by-product-free nuclear hydrogenation of the DMANL to give colorless DMCHA. This represents a significant enrichment of the state of the art, because it reduces the technical and economic effort is reduced. A further advantage is that the hydrogenation of available raw materials are easy to produce.
Vorteilhaft sind auch die Gebrauchsfähigkeit ohne Voraktivierung und die lange Gebrauchsdauer der Katalysatoren.Also advantageous are the usability without pre-activation and the long service life of the catalysts.
Die Erfindung soll mit folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained with the following embodiments.
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1
Über 2! eines fest angeordneten, stranggepreßten Katalysators von 3mm Ouichmesser, welcher 0,7 Gew.-% Palladium auf γ-Aluminiumoxid mit Anteile, jn 3,5Gew.-% Calziumoxid und 1,3Gew.-% als Natriumcarbonat enthält und zuvor durch gleichmäßiges Tränken des Trägers mit Palladiumnitratlösung und anschließendem Trocknen bei ca. 100°C erhalten wurde, leitet man stündlich 340g flüssiges DMANL zusammen ml. 220NL Wasserstoff kontinuierlich im Gleichstrom bei 60bar un 174°C von oben nach unten hindurch. Nach Abkühlen und Entspannen wird ein farbloses DMCHA mit einer Reinheit über 98% erhalten, welches erforderlichenfalls durch Destillation weiter gereinigt werden kann.About 2! of a fixed, extruded catalyst of 3 mm Ouichmesser containing 0.7 wt .-% palladium on γ-alumina with shares, in 3.5 gw .-% calcium oxide and 1.3 wt .-% as sodium carbonate and previously by uniform impregnation of the Carrier with palladium nitrate solution and subsequent drying at about 100 ° C, is passed per hour 340g liquid DMANL together ml. 220NL hydrogen continuously in cocurrent at 60bar un 174 ° C from top to bottom through. After cooling and venting, a colorless DMCHA with a purity of more than 98% is obtained, which, if necessary, can be further purified by distillation.
Ausführungsbeispielembodiment
Über 21 eines fest angeordneten Katalysators von 3 mm Durchmesser in der Form von Strangpreßlingen, welcher 0,5Gew.-% Palladium auf γ-Aluminiumoxidträger mit Anteilen von 2,5Gew.-% Calziumoxid und 0,8Gew.-% als Natriumcarbonat enthält und analog Beispiel 1 hergestellt wurde, leitet man stündlich 260g flüssiges DMANL zusammen mit 180 NL Wasserstoff kontinuierlich im Gleichstrom bei 27 bar und 1760C von oben nach unten hindurch. Es wird ein farbloses DMCHA mit einem Reinheitsgrad über 98% erhalten.Above 21 of a fixed catalyst of 3 mm diameter in the form of extrudates containing 0.5 wt% palladium on gamma alumina support with proportions of 2.5 wt% calcium oxide and 0.8 wt% as sodium carbonate and analogously Example 1 was prepared, passed per hour 260g liquid DMANL together with 180 NL hydrogen continuously in cocurrent at 27 bar and 176 0 C from top to bottom through. It is a colorless DMCHA obtained with a purity of over 98%.
VergleichsbeispielComparative example
Es wird wie im Ausführungsbeispiel 2 verfahren, jedoch das flüssige DMANL zusammen mit Wasserstoff von unten nach oben über beziehungsweise durch den Katalysator geleitet und danach ein gefärbtes Synthesegemisch mit maximal 70Gew.-% DMCHA-Anteil erhalten.The procedure is as in Example 2, but the liquid DMANL together with hydrogen from bottom to top over or passed through the catalyst and then a dyed synthesis mixture with a maximum of 70 wt .-% DMCHA content.
Es wird wie im Ausführungsbeispiel 2 verfahren, aber ein Katalysator aus 30 Gew.-% Cobaitoxid und 70 Gew.-% Caiziumcarbonat in Strangpreßform von 3mm Durchmesser eingesetzt und danach ein gefärbtes Synthesegemisch mit maximal 20Gew.-% DMCHA-Anteil erhalten.The procedure is as in Example 2, but using a catalyst of 30 wt .-% Cobaitoxid and 70 wt .-% calcium carbonate in extruded form of 3mm diameter and then a dyed synthesis mixture with a maximum of 20 wt .-% DMCHA content.
mit 200 NL Wasserstoff hindurchgeleitet. Man erhält ein farbloses DMCHA mit einem Reinheitsgrad von ca. 99%.passed through with 200 NL of hydrogen. This gives a colorless DMCHA with a purity of about 99%.
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---|---|---|---|---|
CN1087970C (en) * | 1997-08-06 | 2002-07-24 | 湖南化工研究院 | Preparation and use method of catalyst for synthesis of 2,6-dimethylaniline |
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1986
- 1986-12-22 DD DD29814786A patent/DD297399A5/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1087970C (en) * | 1997-08-06 | 2002-07-24 | 湖南化工研究院 | Preparation and use method of catalyst for synthesis of 2,6-dimethylaniline |
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