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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Ringhydrierung aromatischer Amine unter Verwendung von auf einem
Träger
geträgerten
Metallen der Gruppe 6 und Gruppe 8 ist bekannt. Zwei Aspekte des
Hydrierungsverfahrens sind problematisch. Erstens können Verunreinigungen
im aromatischen Aminsubstrat den Katalysator vergiften und daher
seine Aktivität und
Lebensdauer beeinträchtigen.
Zweitens kann es zum Abrieb des Katalysators kommen, was zu Katalysatorverlust
und Verstopfen der Katalysatorfilteranlagen führt.
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Repräsentative
Patente, die verschiedene Verfahren zur Hydrierung aromatischer
Amine veranschaulichen, sind folgende:
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US-A-2,606,925
und 2,606,927 offenbaren die Hydrierung von Nitroaromaten und aromatischen
Aminen. Das Patent '925
zeigt die Verwendung von Rutheniumoxid als Katalysator, während das
Patent '927 die Verwendung
von Cobalt auf Aluminiumoxid offenbart.
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US-A-3,636,108
und 3,697,449 offenbaren die Hydrierung aromatischer Verbindungen
und insbesondere von 4,4-Methylendianilin zur Herstellung eines
als PACM bezeichneten Produkts unter Verwendung eines mit Alkalimetall
geregelten Rutheniumkatalysators. Die Regelung durch Alkali wird
dadurch erreicht, dass man eine Rutheniumverbindung auf einem Träger aus
einer wässrigen
Lösung
von Natrium- oder Kaliumbicarbonat, -hydroxid oder dergleichen abscheidet.
Als geeignete Unterlagen werden viele verschiedene Träger wie Calciumcarbonat,
Seltenerdoxide, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Kieselgur u.ä. aufgeführt. Das
Patent '449 offenbart
die Regelung des Katalysators durch Alkali in situ.
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US-A-4,754,070
offenbart ein verbessertes Verfahren zur Hydrierung von Methylendianilin,
das mit den Katalysator vergiftenden Verunreinigungen kontaminiert
ist. Wie man feststellte, war ein aus Rhodium und Ruthenium bestehender
Katalysator effektiv bei der Hydrierung eines rohen Methylendianilins,
d.h. eines, das Oligomere enthält.
Die Regelung durch Alkali durch Lithiumhydroxidaktivierung erwies
sich als effektiv für
den kombinierten Katalysator. Für
den Rhodium/Ruthenium-Katalysator geeignete Träger schlossen Aluminiumoxid,
Carbonate usw. ein.
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US-A-5,545,756
offenbart ein Verfahren zur Hydrierung aromatischer Amine, die mononuklear
oder polynuklear sein können,
unter Verwendung eines auf einer Titandioxidunterlage geträgerten Rhodiumkatalysators.
Beispiele für
Titandioxidunterlagen umfassen TiAl2O5, TiSiO4 und TiSrO3. Die Titandioxidunterlage ermöglichte
die Verwendung von Rhodium allein als aktives Metall bei der Hydrierung
von rohem Methylendianilin. Auf Titandioxid geträgertes Rhodium in Kombination
mit auf Aluminiumoxid geträgertem
Ruthenium war ebenfalls als Katalysator geeignet. Die Aktivierung
mit Lithiumhydroxid führt
zu verbesserter Aktivität.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur katalytischen
Hydrierung aromatischer Amine und den daraus resultierenden Katalysator.
Das Grundverfahren zur Hydrierung sowohl mononuklearer als auch pulynuklearer
aromatischer Amine umfasst das In-Kontakt-Bringen eines aromatischen
Amins mit Wasserstoff in Gegenwart eines rhodiumhaltigen Katalysators
unter Bedingungen, die eine Ringhydrierung bewirken. Die Verbesserung
im Ringhydrierungsverfahren liegt darin, dass ein Katalysator verwendet
wird, der aus auf einem Lithiumaluminatträger geträgertem Rhodium besteht.
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Im
folgenden sind einige der Vorteile aufgeführt, die man durch Verwendung
des Katalysators unter speziellen Bedingungen erreichen kann, nämlich:
- – Man
kann die Bildung primärer
Amine selektiv steuern;
- – man
kann den Katalysator über
einen längeren
Zeitraum wieder verwenden;
- – der
Katalysator kann ohne nachteilige Auswirkungen in Kombination mit
Alkalimetallreaktionsbeschleunigern verwendet werden;
- – aufgrund
seiner geringen Löslichkeit
in Wasser kann er etwas Wasser vertragen;
- – der
Verlust an Katalysator und die Produktverunreinigung können durch
ausgezeichnete Abriebbeständigkeit
minimal gehalten werden;
- – und
man kann durch ausgezeichnete Reaktionsgeschwindigkeiten die Produktion
verbessern.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
für die
Durchführung
des Verfahrens brauchbaren aromatischen Amine können verbrückte polynukleare aromatische
Amine oder mononukleare aromatische Amine sein. Diese können durch
verschiedene Substituenten wie aliphatische Gruppen mit 1 bis 3
Kohlenstoffatomen substituiert sein. Außerdem kann die Amingruppe
mit aliphatischen Gruppen wie Alkyl- oder Alkanolgruppen, die sekundäre und tertiäre Aminsubstituenten
ergeben, substituiert sein. Repräsentative
mononukleare und polynukleare Amine, die hydriert werden können, werden
durch folgende Formeln dargestellt
in der
R Wasserstoff oder eine aliphatische C
1-6-Verbindung
ist, R
1 und R
2 Wasserstoff
oder eine aliphatische C
1-6-Verbindung sind,
A C
1-4-Alkyl ist, n 0 oder 1 ist, × 1 bis
3 ist und y 1 bis 2 ist mit der Ausnahme, dass die Summe der y-Grup pen
in der Formel I ohne A 1 sein kann. Wenn R Wasserstoff ist, ist
der Ring unsubstituiert.
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Beispiele
für verbrückte aromatische
Amine umfassen Methylendianiline wie bis(para-Aminophenyl)methan
(PACM) und bis(para-Amino-2-methylphenyl)methan; Toluidin; bis(Diaminophenyl)methan; α,α'-bis(4-Aminophenyl-paradiisopropylbenzol
(Bisanilin P), bis(Diaminophenyl)propan (Bisanilin A); Biphenyl, N-C1-4-aliphatische Derivate und N,N'-C1-4-aliphatische
sekundäre
und tertiäre
Aminderivate der vorstehenden verbrückten aromatischen Amine. Beispiele
für mononukleare
aromatische Amine umfassen 2,4- und 2,6-Toluoldiamin, Anilin, Butenylanilinderivate;
1-Methyl-3,5-diethyl-2,4- und 2,6-diaminobenzol (Diethyltoluoldiamin);
Monoisopropyltoluoldiamin, Diisopropyltoluoldiamin, tert-Butyl-2,4-
und 2,6-toluoldiamin, Cyclopentyltoluoldiamin, ortho-Toluidin, Ethyltoluidin,
Xyloldiamin, Mesityloldiamin, Phenylendiamin und die aliphatischen sekundären und
tertiären
N- and N,N'-C1-4- Aminderivate der mononuklearen aromatischen
Monoamine und mononuklearen aromatischen Diamine.
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Spinel
LiAl5O8 ist der
Träger
für den
Katalysator. Das ist eine bekannte Zusammensetzung und als Träger für einige
Katalysatorsysteme bekannt. Der Träger wird üblicherweise durch ein Lösungsverfahren
hergestellt, bei dem ein wässriges
Lithiumsalz als Lösung
mit Aluminiumoxid vermischt und anschließend typischerweise an der
Luft getrocknet und calciniert wird. Die Calcinierung erfolgt bei
Temperaturen im Bereich von 500 bis 1500°C, vorzugsweise etwa 700 bis
1000°C,
um sicherzustellen, dass man die Zusammensetzung LiAl5O8 erhält.
Die Calcinierung dauert typischerweise mindestens 10 Stunden, im
Allgemeinen 20 bis 25 Stunden. Bei der Formulierung des Lithiumaluminiumträgers wird
die Menge des Lithiumsalzes gesteuert, um ein Atomverhältnis von
Lithium zu Aluminium von 0,2 bis 1,5 zu 5 zu ergeben.
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Der
Lithiumaluminatträger
kann auch durch eine Festkörperreaktion
zwischen einem Lithiumsalz und Aluminiumoxid hergestellt werden.
Wie beim Lösungsverfahren
wird das Gemisch getrocknet und dann im Wesentlichen bei der gleichen
hohen Temperatur über
längere
Zeit calciniert. Lithiumsalze umfassen LiCl, LiBr, LiF, Li2O, Li2SO4, LiNO3, LiOH, Li2CO3, CH3COOLi,
HCOOLi, wobei Li2CO3,
LiNO3 und CH3COOLi
bevorzugt werden. Aluminiumoxidquellen können chi-Aluminiumoxid, gamma-Aluminiumoxid,
eta-Aluminiumoxid, kappa-Aluminiumoxid,
delta-Aluminiumoxid, theta-Aluminiumoxid und alpha-Alumi niumoxid
sein. Aus wirtschaftlichen Gründen
können
auch preiswertere Aluminiumoxidvorläufer wie Gibbsit, Boehmit,
Bayerit und Diaspor verwendet werden.
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Ein
Rhodiumsalz wird mit dem Lithiumaluminatträger bezogen auf sein Metallgewicht
in ausreichender Menge kombiniert, um ein Verhältnis von etwa 0,1 bis 25 Gewichtsteilen
Rhodium auf 100 Gewichtsteile des Trägers zur Verfügung zu
stellen. Eine bevorzugte Menge ist 2 bis 8 Gewichtsteile Rhodium
auf 100 Gewichtsteile des Trägers.
Bezogen auf den bevorzugten Katalysator wird Ruthenium dem Katalysator
zugesetzt, wobei das Gewichtsverhältnis von Rhodium zu Ruthenium
etwa 1 bis 20:1, vorzugsweise 6 bis 12 Gewichtsteile Rhodium pro
Gewichtsteile Ruthenium auf dem Träger beträgt. Rhodium und Ruthenium werden
dem Träger
entweder durch einsetzende Feuchtigkeit oder Copräzipitation
in Gegenwart einer Base in Wasser zugesetzt. Bevorzugte Basen sind
LiOH, Li2CO3 oder
Na2CO3. Der aus
Rhodium und dem Lithiumaluminatträger bestehende Katalysator
wird getrocknet und auf eine Temperatur von <400°C
erwärmt.
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Wie
bei herkömmlichen
Verfahren wird die Hydrierung aromatischer Amine unter Verwendung
der erfindungsgemäßen auf
einem Lithiumaluminatträger
geträgerten
Katalysatoren unter Bedingungen einer Flüssigphase durchgeführt. Flüssigphasebedingungen
werden typischerweise dadurch aufrechterhalten, dass man die Hydrierung
in Gegenwart eines Lösungsmittels
durchführt.
Obwohl es, wie in der Technik berichtet, möglich ist, die Reaktion auch
ohne Lösungsmittel
durchzuführen,
ist die Verarbeitung üblicherweise
viel einfacher, wenn ein Lösungsmittel
verwendet wird. Repräsentative
Lösungsmittel,
die sich zur Hydrierung aromatischer Amine in Gegenwart eines auf
einem Lithiumaluminatträger
geträgerten
Rhodiummetalls eignen, umfassen gesättigte aliphatische und alicyclische
Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan, Hexan und Cyclooctan; Alkohole
mit niedrigem Molekulargewicht wie Methanol, Ethanol, Isopropanol;
und aliphatische und alicyclische Kohlenwasserstoffether wie n-Propylether,
Isopropylether, n-Butylether, Amylether, Tetrahydrofuran, Dioxan
und Dicyclohexylether. Bevorzugt wird Tetrahydrofuran.
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Obwohl
bei einigen Verfahren Wasser als Verschnittmittel verwendet werden
kann, wird das System bevorzugt auf weniger als 0,5 Gew.-% gehalten.
Wenn Wasser im System vorhanden ist, neigt es dazu, die Menge der
als Nebenprodukt während
des Hydrierungsverfahrens hergestellten Alkohole und schweren Kondensationsprodukte
zu erhöhen.
Außerdem
besteht eine Tendenz, das Katalysator system teilweise zu desaktivieren,
indem die Trägerphase
aufgelöst
wird. Ein Vorteil des auf Lithiumaluminat geträgerten Katalysators besteht
darin, dass er Wasser besser verträgt als andere geträgerte Katalysatoren,
selbst wenn der Wassergehalt bis zu 0,5 Gew.-% beträgt.
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Wenn
ein Lösungsmittel
verwendet wird, kann es in bezogen auf das in die Reaktion eingeführte aromatische
Amin in Konzentrationen von nur 50 Gew.-% zum Einsatz kommen. Typischerweise
wird das Lösungsmittel
in Mengen von etwa 75 bis etwa 200 Gew.-% der Ausgangsverbindung
verwendet. Unter bestimmten Umständen
werden bezogen auf das Gewicht des aromatischen Amins Lösungsmittelmengen
von 1000 bis 2000 Gew.-% verwendet.
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Bei
der Hydrierung der mononuklearen und verbrückten Aniline und aromatischen
Amine verwendet man Wasserstoffpartialdrücke, die im Bereich von etwa
200 bis 4000 psig liegen. Vorzugsweise ist der Druck nicht höher als
2500 und kann typischerweise auch nur bei etwa 700 bis 1500 psig
liegen. Geringere Drücke werden
bevorzugt, weil dann die Anlagen- und Betriebskosten niedriger sind.
Wenn der Druck zum oberen Ende des Betriebsbereichs erhöht wird,
kann man höhere
Reaktionsgeschwindigkeiten erzielen, aber der Kapitalaufwand kann
die gesteigerte Produktivität
wieder aufheben.
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Die
Fähigkeit,
eine Ringhydrierung von aromatischen Aminen und insbesondere von
rohem Methylendianilin mit 15 bis 20 Gew.-% Oligomeren, die oft
als MDA 85 bezeichnet werden, bei niedrigen Hydrierungspartialdrücken durchzuführen, bei
der man gleichzeitig eine hohe Umwandlung mit ausgezeichneten Reaktionsgeschwindigkeiten
und guter Selektivität
bei minimalem Abriebverlust erhält,
erreicht man durch Verwendung eines spezifischen Katalysatorsystems.
Lithiumaluminat als Träger
macht es möglich,
aromatische Amine in Gegenwart kontaminierender Oligomere, die in
Methylendianilin auftreten können,
zu hydrieren.
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In
der Vergangenheit wurde oft vorgeschlagen, die Rhodium- und Rutheniumkomponenten,
falls vorhanden, durch Alkali zu regeln, um eine hohe Selektivität zu erreichen
und die Bildung von Aminnebenprodukten minimal zu halten, dabei
aber die Aktivität
aufrechtzuerhalten. Jedoch scheint der Lithiumaluminatträger nicht
eine so signifikante Regelung mit Alkalimetallhydroxid zu brauchen
wie andere Träger,
z.B. Aluminiumoxid und andere gemischte Metalloxidträger. Eine begrenzte
Menge Alkalimetallhydroxid (bevorzugt 0,5% oder weniger) kann verwendet
werden, um die Hydrierungsselektivität effektiv zu steuern.
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Die
folgenden Beispiele sollen die verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen. Wenn nichts anderes vermerkt ist,
sind alle Teile und Prozentsätze
in Gewichtsteilen bzw. Gewichtsprozent angegeben.
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Beispiel 1 - Herstellung
von Lithiumaluminat (LiAl5O8)
aus Lithiumacetat
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Lithiumacetat
(CH3COOLi·2H2O,
40,0 g) wurde in einem Kunststoffbehälter zu Gibbsit (C31-Aluminiumoxid,
153 g) gegeben und gemischt. Dann wurde das Gemisch in eine Keramikschale
umgefüllt,
bei 110°C 24
Stunden getrocknet und an der Luft bei 1000°C 20 Stunden calciniert (Rampe:
5°C/min).
(Rampe bedeutet die Erhöhung
der Temperatur von Raumtemperatur auf die Endtemperatur mit einer
spezifischen Geschwindigkeit pro Minute.) Ausbeute: ca. 100 g weißes Pulver
(laut Röntgenbeugung
LiAl5O8 mit einer
Reinheit von mehr als 98%).
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Beispiel 2 - Herstellung
von Lithiumaluminat (LiAl5O8)
aus Lithiumcarbonat
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Lithiumcarbonat
(LiCO3, 14,5 g) wurde in einem Kunststoffbehälter zu
Gibbsit (C31-Aluminiumoxid von Alcoa, 153 g) gegeben und gut gemischt.
Dann wurde das Gemisch in eine Keramikschale umgefüllt, und
bei 1000°C
24 Stunden calciniert (Rampe: 5°C/min).
Ausbeute: ca. 100 g weißes
Pulver (laut Röntgenbeugung LiAl5O8 mit einer Reinheit
von mehr als 98%).
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Die
Synthese von LiAl5O8 durch
eine Festkörperreaktion
zwischen einem Lithiumsalz und Aluminiumhydroxid macht die Verwendung
von Lösungsmitteln überflüssig. Dieses
Verfahren eignet sich besonders gut für die Synthese im großen Maßstab.
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Beispiel 3 - Herstellung
von Lithiumaluminat (LiAl5O8)
aus Lithiumhydroxid
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Lithiumhydroxid
(LiOH·H2O, 8,25 g) wurde zu Gibbsit (C31-Aluminiumoxid,
76,6 g) in 40 ml entionisiertem Wasser gegeben. Die frei fließende Suspension
wurde auf einer Heizplatte 30 Minuten unter Rühren erhitzt, um das Wasser
zu entfernen. Der resultierende feste Kuchen wurde in kleine Stücke zerbröckelt und
in einem Ofen 16 Stunden bei 110°C
getrocknet. Der Feststoff wurde dann ge mahlen und bei 600°C 20 Stunden calciniert
(Rampe: 5°C/min).
Ausbeute: 53 g weißes
Pulver.
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Beispiel 4 - Wäsche von
LiAl5O8 mit heißem Wasser
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5,0
g LiAl5O8 aus Beispiel
1 wurden zu 100 ml entionisiertem Wasser gegeben. Die Suspension
wurde bei 85°C
unter Rühren
2 Stunden auf einer Heizplatte erwärmt. Der verbleibende Feststoff
wurde durch Filtration gesammelt und 10 Stunden bei 110°C getrocknet.
Man gewann 4,8 g LiAl5O8 (identifiziert
durch Röntgenbeugung).
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Beispiel 5 - Wäsche von
LiAl5O8 aus den
Beispielen 1 bis 3 mit heißem
Wasser
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5,0
g LiAl5O8 aus Beispiel
3 wurden zu 100 ml entionisiertem Wasser gegeben. Die Suspension
wurde bei 85°C
unter Rühren
2 Stunden auf einer Heizplatte erwärmt. Der verbleibende Feststoff
wurde durch Filtration gesammelt und 10 Stunden bei 110°C getrocknet.
Nur 3,4 g Material wurden gewonnen (Gewinnung von 68%).
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Die
Ergebnisse zeigen, dass die bei 1000°C (Beispiel 1 und 2) calcinierte
Probe von LiAl5O8 viel
besser wasserbeständig
war als der auf LiAl5O8 geträgerte Katalysator,
der bei einer Calcinierungstemperatur von 500°C kombiniert wurde (Beispiel
3). Dies sieht man an den beiden Studien mit Wasserwäsche. Die
Gewinnung des Feststoffs nach einer Wäsche von bei 1000°C gebranntem
LiAl5O8 mit heißem Wasser
betrug 96% im Vergleich zu 68%, wenn er bei 600°C gebrannt wurde.
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Beispiel 6 - Herstellung
von Rh (3%)/LiAl5O8 durch
Copräzipitation
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7,50
g LiOH·H2O wurde zu 400 ml entionisiertem Wasser
(pH = 1,32) gegeben. 100 g LiAl5O8 wurden der Lösung (pH 13,2) dann unter Rühren zugesetzt.
30,0 g Rh/NO3)3-Lösung (Rh
10,5 Gew.-%, HNO3 ca. 15%) wurden der LiAl5O8-Suspension unter
Rühren
tropfenweise zugesetzt. Die Farbe der Lösung veränderte sich allmählich von
orangerot zu gelb. Der pH war 12,5. Dann wurde das Gemisch auf einer
Heizplatte bei 80 bis 85°c
30 Minuten erwärmt.
Die Lösung
war nach dem Erwärmen
farblos; der endgültige
pH betrug 11,5. Die Suspension wurde filtriert. Dieser gelbe feste
Kuchen wurde gesammelt, dann bei 110°C 24 Stun den getrocknet und
6 Stunden bei 380°C
an der Luft calciniert. Ausbeute: ca. 102 g grau-schwarzes Pulver.
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Beispiel 7 - Herstellung
von Rh (3%)/LiAl5O8 durch
das Verfahren mit einsetzender Feuchtigkeit
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30,0
g Rh/(NO3)3-Lösung (Rh
10,5 Gew.-%, HNO3 ca. 15%) wurden unter
Rühren
tropfenweise zu LiAl5O8 (100
g) gegeben. Der resultierende braun-gelbe Feststoff wurde bei 110°C 24 Stunden
getrocknet und 6 Stunden bei 380°C
an der Luft calciniert. Ausbeute: ca. 100 g grau-schwarzes Pulver.
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Beispiel 8 - Vergleiche
der MDA-Hydrierung
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Allgemeines
Hydrierungsverfahren:
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Für diesen
Vorgang wurde ein 300 cc Autoklaven-Chargenreaktor verwendet. Alle
Durchläufe
wurden bei 180°C
und einem Wasserstoffdruck von 850 psig durchgeführt. Das Lösungsmittel war THF. Die Beschickung
aus Methylendianilin (MDA) war ein 50 : 50-Gemisch aus 97% MDA und
THF. Alle Hydrierungsreaktionen wurden mit einer Rührgeschwindigkeit
von 1500 U/min durchgeführt,
um die Beschränkungen
der Wasserstoffmassenübertragung
minimal zu halten. Bei dem Verfahren wurden 0,67 g des erwünschten
Katalysators zusammen mit 0,08 g Ru/Al2O3 im Reaktor vorreduziert. 100 g MDA/THF-Beschickung
wurden dann in den Reaktor umgefüllt.
Das System wurde geschlossen, auf Lecks untersucht und dreimal mit
Stickstoff und dreimal mit Wasserstoff gespült. Der Reaktor wurde mit Wasserstoff
auf 850 psig unter Druck gesetzt und unter Rühren auf 180°C erwärmt. (Das
Volumen und der Wasserstoffdruck des Ballasts wurden so gewählt, dass
der für
die Reaktion notwendige Wasserstoff in ausreichender Menge bereitgestellt
wurde, ohne dass der Wasserstoffdruck unter 1000 psig sank.) Als
die Geschwindigkeit des Wasserstoffverbrauchs auf <2 psig/min sank oder
der Ballastdruck ein vorher festgelegtes Niveau erreichte, wurde
die Reaktion beendet, indem man die Heizung abdrehte und die Wasserstoffbeschickungsleitung
schloss. Als der Reaktor Raumtemperatur erreicht hatte, wurde der
verbleibende Wasserstoff abgelassen und die Produkte durch Filtration
unter 100 psig Stickstoff durch eine Leitung mit einem 2 μm-Filter
gesammelt.
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Tabelle
1 zeigt die Bedingungen und die Ergebnisse für eine Reihe von Hydrierungsdurchläufen einschließlich eines
Vergleichs mit Katalysatoren des Standes der Technik. In einigen
Fällen
wurden die Katalysatoren nochmals verwendet, um ihre Lebensdauer
zu bestimmen. Daher sind diese Durchläufe numerisch beziffert.
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Tabelle
1 Hydrierung
von 5% MDA/THF bei 180°C,
850 psig Wasserstoffdruck Katalysatorbeladung: 1,5% bezogen auf das
MDA-Gewicht
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Aus
Tabelle 1 geht hervor, dass der Katalysator, bei dem Rh auf LiAl5O8 geträgert ist
(Durchlauf 4) von Natur aus eine höhere Selektivität für PACM hat
als der Katalysator mit Rh auf Aluminiumoxid (Durchlauf 1). Während Rh/Al2O3 10 bis 13% sekundäre Amine
von PACM als Nebenprodukte ergab, erzeugten die Rh/ LiAl5O8 Katalysatoren
aus den Beispielen 3 und 6 unter den gleichen Bedingungen nur 1
bis 5% sekundäre Amine
von PACM. Eine solche Erhöhung
der PACM-Selektivität
war ziemlich überraschend,
da der auf gemischten Metalloxiden geträgerte Rh-Katalysator, d.h.
TiAl2O5, fast immer
einen sehr hohen Prozentsatz an Nebenprodukten (wie sekundäre Amine
von PACM) ergab, was die Durchläufe
2 und 3 zeigen. Rh/LiAl5O8 ist auch
aktiver als Rh/Al2O3.
Selbst bei nur 3% Rhodium war Rh/LiAl5O8 aktiver als Rh (4%)/Al2O3 (T95 von ca. 80 min. gegenüber ca.
60 min.). Die Durchläufe
4 und 5 zeigen einen Vergleich zwischen den bei 600 und 1000°C calcinierten
Trägern.
Durchgängig
werden sekundäre
Amine gebildet, wenn der Katalysator bei einer Temperatur von 1000°C calciniert
wird. Nach der ersten Verwendung des bei 600°C calcinierten Katalysators nimmt
etwas sekundäres
Amin zu. Dies ist wahrscheinlich auf eine Instabilität des Trägers zurückzuführen.
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Beispiel 9 - Test auf
Wasserempfindlichkeit
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Man
führte
eine Reihe von Durchläufen
durch, um die Wirkung von Wasser und LiOH in der Hydrierungsreaktion
und die Fähigkeit
des auf einem Lithiumaluminatträger
geträgerten
Rhodiums zur Aufnahme von Wasser zu bestimmen. Tabelle 2 zeigt die
Ergebnisse.
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Tabelle
2 Einfluss
der Zugabe von LiOH auf die Hydrierung von 50% MDA/THF bei 180°C, 850 psig
Wasserstoffdruck, Katalysatorbeladung: 1,5% bezogen auf das MDA-Gewicht
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Kommentar:
Beim Hydrierungsverfahren ist Wasser immer vorhanden, und oft stört seine
Gegenwart die Wirkung von LiOH bei der Steuerung der sekundären PACM-Amine.
Dies gilt besonders dann, wenn Aluminiumoxid als Katalysatorträger verwendet
wird. Der Vorteil der Verwendung von Lithiumaluminat als Katalysatorträger wird
durch die verbesserte Effektivität
von LiOH im Vergleich zu Durchlauf 1 gezeigt, selbst wenn Wasser
in der MDA-Beschickung vorhanden ist (Durchlauf 2 im Vergleich zu
Durchlauf 1). Eine zusätzliche Steuerung
der Menge an sekundären
Aminen wurde erreicht, wenn man 0,5% LiOH zu dem Rh (3 %)/LiAl5O8-Katalysator gab.
Schon bei einer einzigen Zugabe wirkte sich der Effekt von LiOH
auf die nächsten 6
Durchläufe
aus. Der Gehalt an sekundären
Aminen von PACM wurde konstant auf ca. 2% gehalten (Durchlauf 2).
Im Vergleich dazu musste beim Standardkatalysator aus Rh (4%)/Al2O3 (Durchlauf 1)
LiOH bei jeder Verwendung und in höheren Konzentrationen (2%)
zugesetzt werden. Die Menge an sekundären Aminen von PACM betrug
ca. 5%.