JP2000355576A - Start up of alkanolamine production - Google Patents

Start up of alkanolamine production

Info

Publication number
JP2000355576A
JP2000355576A JP11163920A JP16392099A JP2000355576A JP 2000355576 A JP2000355576 A JP 2000355576A JP 11163920 A JP11163920 A JP 11163920A JP 16392099 A JP16392099 A JP 16392099A JP 2000355576 A JP2000355576 A JP 2000355576A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
reaction
reactor
ammonia
alkylene oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11163920A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3655776B2 (en
Inventor
Hideaki Tsuneki
英昭 常木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP16392099A priority Critical patent/JP3655776B2/en
Priority to MYPI20001373A priority patent/MY120607A/en
Priority to TW089106259A priority patent/TW524721B/en
Priority to DE60024705T priority patent/DE60024705T2/en
Priority to US09/545,722 priority patent/US6455016B1/en
Priority to CNB001065351A priority patent/CN1213996C/en
Priority to EP00302939A priority patent/EP1043063B1/en
Publication of JP2000355576A publication Critical patent/JP2000355576A/en
Priority to US10/209,058 priority patent/US20030017093A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3655776B2 publication Critical patent/JP3655776B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a safe and efficient method for starting up a production of an alkanolamine in producing the alkanolamine by using ammonia, an alkylene oxide and a solid catalyst under an adiabatic condition. SOLUTION: This method for starting up a production of an alkanolamine is characterized by starting the reaction at a higher temperature then a prescribed temperature at the inlet port of a reactor and at an alkylene oxide concentration lower than a prescribed concentration, then gradually proceeding to the prescribed temperature at the inlet port and the prescribed alkylene oxide concentration. Even under an adiabatic condition using a nonhomogeneous catalyst system excellent in heat resistance, it is possible to prevent the reaction heat from a rapid elevation, not to mingle the unreacted raw material with the product and attain a stable starting up.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】アルカノールアミンを製造す
る際のスタートアップ方法であって、より詳細には、固
体触媒の存在下、断熱反応器を用い、原料成分と触媒成
分との接触の際の原料成分の温度および濃度を調整し
て、安全かつ効率的にアルカノールアミンの製造を開始
するスタートアップ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a start-up method for producing an alkanolamine, and more particularly, to a raw material component for contacting a raw material component with a catalyst component using an adiabatic reactor in the presence of a solid catalyst. And a start-up method for adjusting the temperature and concentration of alkanolamine to safely and efficiently start the production of alkanolamine.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカノールアミンを製造する方法の一
つとして、水の存在下でエチレンオキシドとアンモニア
とを反応させエタノールアミン類を製造する方法が知ら
れている。また、水以外の触媒として、有機酸類、無機
酸類、およびアンモニウム塩等を用いて、アルキレンオ
キシドとアンモニアとを反応させる方法もある。しかし
水を触媒として用いると水の回収作業が必要となりエタ
ノールアミン類の安価な製造が困難となる。同様に、エ
チレンオキシドとアンモニアとの反応において、有機酸
類、無機酸類等の均一系の触媒を使用しても、生成物た
るアルカノールアミンと触媒との分離操作が必要とな
る。従って、触媒と生成物との相が同じ均一系では、安
価かつ簡便なアルカノールアミンの製造は困難である。
2. Description of the Related Art As one of methods for producing alkanolamines, there is known a method in which ethylene oxide is reacted with ammonia in the presence of water to produce ethanolamines. There is also a method of reacting an alkylene oxide with ammonia using an organic acid, an inorganic acid, an ammonium salt, or the like as a catalyst other than water. However, when water is used as a catalyst, a water recovery operation is required, which makes it difficult to produce ethanolamines at low cost. Similarly, in the reaction between ethylene oxide and ammonia, even when a homogeneous catalyst such as an organic acid or an inorganic acid is used, an operation of separating the product, alkanolamine, from the catalyst is required. Therefore, it is difficult to produce inexpensive and simple alkanolamines in a homogeneous system in which the phases of the catalyst and the product are the same.

【0003】この様な経緯から、生成物と触媒との分離
操作を簡便化し、かつ触媒活性を向上させてアルカノー
ルアミンの収率を向上させる方法の一つとして、均一系
の酸触媒を固定化して使用する方法が開発されている。
例えば、特公昭49−47728号公報には、合成樹脂
にスルホン酸基を結合させたイオン交換樹脂を用いる方
法であって、反応混合物が生成する最も高い温度におい
て反応液が液相状態を保持できる圧力をかけてアンモニ
アとアルキレンオキシドとを反応させる方法が開示され
ている。この方法の特徴は、アルキレンオキシドとアン
モニアとが、使用圧力における原料混合物の沸点以下の
反応温度で反応することを特徴とし、反応混合物が反応
の過程に到達する最高温度において少なくともアンモニ
アの蒸気圧ほどの高さの圧力下で実施し、反応生成物を
反応を通じて液相中に維持するものである。
[0003] From such circumstances, as one of the methods for simplifying the operation of separating the product from the catalyst and improving the catalytic activity to improve the yield of alkanolamine, a method in which a homogeneous acid catalyst is immobilized is used. Methods have been developed for use.
For example, Japanese Patent Publication No. 49-47728 discloses a method using an ion-exchange resin in which a sulfonic acid group is bonded to a synthetic resin, wherein the reaction solution can maintain a liquid phase at the highest temperature at which a reaction mixture is formed. A method of reacting ammonia with an alkylene oxide under pressure is disclosed. The feature of this method is that the alkylene oxide and ammonia react at a reaction temperature equal to or lower than the boiling point of the raw material mixture at the working pressure, and at least the vapor pressure of ammonia at the maximum temperature at which the reaction mixture reaches the reaction process. And maintains the reaction product in the liquid phase throughout the reaction.

【0004】しかしながら、固体触媒の内、イオン交換
樹脂は高分子化合物によって調製されるものであるため
耐熱温度が低い。一方、アンモニアとアルキレンオキシ
ドとの反応は発熱反応であるため、該反応熱がイオン交
換樹脂の耐熱温度を越えるとイオン交換樹脂の劣化を招
く虞れがある。このため、上記公報では、反応は冷却ジ
ャケット等を使用した75〜150℃の等温反応である
か、アンモニア大過剰による断熱反応によって実質的に
温度150℃以下で反応させている。しかしながら、冷
却ジャケットを使用すると別個の冷却装置が必要となり
装置が複雑化する。このため、上記公報の実施例におい
ても断熱反応を採用し、アンモニアに対するエチレンオ
キシドの比率を低く抑えることで反応熱による触媒層の
温度上昇を防止しているのである。
However, among solid catalysts, the ion exchange resin is prepared from a polymer compound, and thus has a low heat-resistant temperature. On the other hand, since the reaction between ammonia and the alkylene oxide is an exothermic reaction, if the heat of reaction exceeds the heat resistant temperature of the ion exchange resin, the ion exchange resin may be deteriorated. For this reason, in the above-mentioned publication, the reaction is carried out at a temperature of 150 ° C. or lower by an isothermal reaction at 75 to 150 ° C. using a cooling jacket or the like or by an adiabatic reaction due to a large excess of ammonia. However, the use of a cooling jacket requires a separate cooling device, which complicates the device. For this reason, the adiabatic reaction is adopted also in the embodiments of the above publication, and the ratio of ethylene oxide to ammonia is kept low to prevent the temperature rise of the catalyst layer due to the heat of reaction.

【0005】近年になり、このようなイオン交換樹脂の
使用による耐熱性の問題を克服すべく、断熱反応下で熱
安定性に優れる無機系触媒を使用することが検討されて
いる。例えば、特開平7−173114号公報には、希
土類元素が無機質耐火性担体に担持されていることを特
徴とするアルカノールアミン製造用触媒が開示されてい
る。イオン交換樹脂と相違し触媒自体に耐熱性があるた
め、温度50〜300℃、より好ましくは80〜200
℃で反応させることができる。この様な耐熱性に優れる
不均一系触媒を使用すれば、アルキレンオキシドの比率
を向上させ生産性を向上できると共に、アンモニアの比
率を低く抑えることができるために反応器を小型化する
ことができる。また、反応温度自体を高く維持できるた
めに、反応効率を向上させることもできる。更に、断熱
反応では、一度反応が始まると発生する反応熱によって
反応が続行し、迅速な反応を実施するのに充分な温度上
昇が確保される利点もある。
[0005] In recent years, in order to overcome the problem of heat resistance due to the use of such an ion exchange resin, the use of an inorganic catalyst having excellent thermal stability under adiabatic reaction has been studied. For example, JP-A-7-173114 discloses a catalyst for producing alkanolamine, wherein a rare earth element is supported on an inorganic refractory carrier. Unlike the ion exchange resin, the catalyst itself has heat resistance, so the temperature is 50 to 300 ° C, more preferably 80 to 200 ° C.
The reaction can be carried out at ℃. If such a heterogeneous catalyst having excellent heat resistance is used, the ratio of alkylene oxide can be increased to improve the productivity, and the ratio of ammonia can be kept low, so that the reactor can be downsized. . Further, since the reaction temperature itself can be kept high, the reaction efficiency can be improved. Further, the adiabatic reaction has an advantage that the reaction is continued by the reaction heat generated once the reaction starts, and a sufficient temperature rise for performing a quick reaction is ensured.

【0006】しかしながら、外部と反応器との間に断熱
処理を施した断熱条件で、このような耐熱性に優れる不
均一系触媒を使用してアンモニアとアルキレンオキシド
とを反応させる場合には、スタートアップから暫くの
間、反応器内が不安定な状態となる。耐熱性に優れる不
均一系触媒を使用する場合には、アンモニアに対するエ
チレンオキシドの比率を大きくすることができるため、
高めのエチレンオキシド濃度を維持して効率的なアルカ
ノールアミンの生産が可能となる。この様な条件が安定
した状態では、予熱器や反応器における反応温度、更に
アンモニアに対するエチレンオキシドのモル比等も安定
しており、一定の品質のアルカノールアミンが生産でき
る。
[0006] However, when ammonia and alkylene oxide are reacted using such a heterogeneous catalyst having excellent heat resistance under heat insulation conditions in which heat insulation treatment is performed between the outside and the reactor, a start-up is required. After a while, the inside of the reactor becomes unstable. When using a heterogeneous catalyst having excellent heat resistance, the ratio of ethylene oxide to ammonia can be increased,
Efficient alkanolamine production can be achieved while maintaining a high ethylene oxide concentration. In such a state where the conditions are stable, the reaction temperature in the preheater or the reactor, and also the molar ratio of ethylene oxide to ammonia are stable, and alkanolamine of constant quality can be produced.

【0007】一方、この様な安定した状態に至る前の反
応初期においては、速やかなアルカノールアミンの生産
は困難である。反応は原料成分と触媒との接触時から開
始されるために、触媒を充填した反応器内に原料たるア
ンモニアとアルキレンオキシドとの混合液体を導入して
も、直ちに反応器内の温度が均一に上昇するものではな
い。反応器内の温度は、混合気体が触媒床の末端に到達
するまでに最高の反応温度とはならず、反応器内の温度
は入り口から出口に向けて温度分布に差が生ずる。特
に、耐熱性に優れる不均一系触媒を使用する場合には温
度上昇が大きいため、反応器の入り口と出口での温度差
も大きくなる。従って、スタートアップ時に初めから定
常状態で設定されている反応器入口温度を使用すると、
初期はアルキレンオキシドが反応せず未反応アルキレン
オキシドが反応器外に大量に流出し原料物質のロスとな
るだけでなく、反応性のアルキレンオキシドがアンモニ
ア回収系へ流出し、安全面でも問題となる場合がある。
また、生成物中に未反応原料が混在すれば生成物の均一
な製造の確保が困難となる。また、触媒温度の不安定性
から温度の制御が難しく、スタートアップにおける急激
な温度上昇が原因となり、重合や触媒層の閉塞等の危険
が伴う場合もある一方、単にエチレンオキシドに対する
アンモニアの比率を上げたのでは、反応効率が低下する
と共に、アンモニア量の上昇に伴い反応器を拡大する必
要が有り、不利である。
On the other hand, in the early stage of the reaction before reaching such a stable state, it is difficult to rapidly produce alkanolamine. Since the reaction starts from the time of contact between the raw material components and the catalyst, even if a mixed liquid of ammonia and alkylene oxide, which is a raw material, is introduced into the reactor filled with the catalyst, the temperature in the reactor is immediately uniform. It does not rise. The temperature in the reactor does not reach the highest reaction temperature until the mixed gas reaches the end of the catalyst bed, and the temperature in the reactor has a difference in temperature distribution from the inlet to the outlet. In particular, when a heterogeneous catalyst having excellent heat resistance is used, the temperature rise is large, so that the temperature difference between the inlet and the outlet of the reactor also increases. Therefore, when using the reactor inlet temperature that is set in the steady state from the beginning at startup,
In the initial stage, alkylene oxide does not react and unreacted alkylene oxide flows out of the reactor in large quantities, resulting in loss of raw materials, and also reactive alkylene oxide flows out to the ammonia recovery system, which poses a safety problem. There are cases.
Further, if unreacted raw materials are mixed in the product, it is difficult to ensure uniform production of the product. In addition, it is difficult to control the temperature due to instability of the catalyst temperature, and a sudden rise in temperature at startup may cause dangers such as polymerization and blockage of the catalyst layer.On the other hand, simply increasing the ratio of ammonia to ethylene oxide In this case, the reaction efficiency is reduced, and the reactor needs to be expanded with an increase in the amount of ammonia, which is disadvantageous.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記したごとく、従来
のイオン交換樹脂等の耐熱性に劣る触媒を使用する場合
には、反応温度が低かった。このような低い反応温度
は、エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比を2
5程度以上とすることで得られ、この様な状況下では断
熱反応であっても反応器内における温度上昇も小さかっ
た。従って、スタートアップの際に特段の操作をせずと
も、たとえ触媒内の温度が不均一であっも特に不都合も
無く大きな障害は存在しなかった。しかしながら、耐熱
性でかつ反応活性に優れた不均一系触媒の開発により、
安定状態に至る前のスタートアップに際して上記した問
題が生ずるようになった。
As described above, when a catalyst having poor heat resistance, such as a conventional ion exchange resin, is used, the reaction temperature is low. Such a low reaction temperature results in a molar ratio of ammonia to ethylene oxide of 2
It was obtained by setting it to about 5 or more. Under such circumstances, even in the case of adiabatic reaction, the temperature rise in the reactor was small. Therefore, even if the temperature inside the catalyst was not uniform, there was no particular inconvenience and no major obstacle existed without any special operation at startup. However, with the development of heterogeneous catalysts that are heat resistant and have excellent reaction activity,
The problems described above have arisen during startup before reaching a stable state.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の
(1)〜(5)により達成される。
The above object is achieved by the following (1) to (5).

【0010】(1) 固体触媒の存在下、断熱反応器を
用いてアンモニアとアルキレンオキシドとを反応させて
アルカノールアミンを製造する際のスタートアップ方法
であって、所定温度より高い反応器入口温度と所定濃度
より低いアルキレンオキシド濃度で反応を開始し、その
後徐々に所定反応器入口温度と所定アルキレンオキシド
濃度へ移行することを特徴とするアルカノールアミン製
造におけるスタートアップ方法。
(1) A start-up method for producing an alkanolamine by reacting ammonia with an alkylene oxide using an adiabatic reactor in the presence of a solid catalyst, wherein a reactor inlet temperature higher than a predetermined temperature and a predetermined temperature A start-up method in alkanolamine production, wherein the reaction is started at an alkylene oxide concentration lower than the concentration, and thereafter gradually shifted to a predetermined reactor inlet temperature and a predetermined alkylene oxide concentration.

【0011】(2) 該反応器入口温度が、所定温度よ
り20〜100℃高いことを特徴とする上記(1)記載
のスタートアップ方法。
(2) The start-up method according to the above (1), wherein the reactor inlet temperature is higher by 20 to 100 ° C. than a predetermined temperature.

【0012】(3) 該反応開始時のアルキレンオキシ
ド濃度が、所定濃度の10〜90%であることを特徴と
する上記(1)または(2)記載のスタートアップ方
法。
(3) The start-up method according to the above (1) or (2), wherein the alkylene oxide concentration at the start of the reaction is 10 to 90% of a predetermined concentration.

【0013】(4) 該所定温度が20〜100℃であ
ることを特徴とする上記(1)から(3)のいずれか1
項に記載のスタートアップ方法。
(4) Any one of the above (1) to (3), wherein the predetermined temperature is 20 to 100 ° C.
Startup method described in section.

【0014】(5) 該所定アルキレンオキシド濃度
が、アルキレンオキシド1モルに対してアンモニア2〜
30モルであることを特徴とする上記(1)〜(4)の
いずれか1項に記載のスタートアップ方法。
(5) The predetermined alkylene oxide concentration is 2 to 2 moles of ammonia per mole of alkylene oxide.
The startup method according to any one of the above (1) to (4), wherein the amount is 30 mol.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、固体触媒の存在下、断
熱反応器を用いてアンモニアとアルキレンオキシドを反
応させてアルカノールアミンを製造する際のスタートア
ップ方法であって、所定温度より高い反応器入口温度と
所定濃度より低いアルキレンオキシド濃度で反応を開始
し、その後徐々に所定反応器入口温度と所定アルキレン
オキシド濃度へ移行することを特徴とするアルカノール
アミン製造におけるスタートアップ方法である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a start-up method for producing an alkanolamine by reacting ammonia and an alkylene oxide using an adiabatic reactor in the presence of a solid catalyst. This is a start-up method in alkanolamine production, characterized by starting a reaction at an inlet temperature and an alkylene oxide concentration lower than a predetermined concentration, and then gradually shifting to a predetermined reactor inlet temperature and a predetermined alkylene oxide concentration.

【0016】不均一系触媒を用いるとアンモニアに対す
るアルキレンオキシドのモル比を高くして効率よくアル
キレンオキシドを製造することができるが、反応が活性
なためスタートアップ時には反応器内が不安定になり、
温度制御が困難となり、生成物中に未反応原料が混在す
る原因ともなる。しかしながら、本発明のスタートアッ
プ方法によれば、アルキレンオキシドの濃度、反応器に
導入される原料物質の温度を調整することにより、急激
な温度上昇の虞れが無く安全性に優れると共に、未反応
物がアンモニア回収系へ流出する危険を防止することが
できる。以下、詳細に本発明を説明する。
When a heterogeneous catalyst is used, the molar ratio of alkylene oxide to ammonia can be increased to efficiently produce alkylene oxide. However, since the reaction is active, the inside of the reactor becomes unstable at start-up,
It becomes difficult to control the temperature, which may cause unreacted raw materials to be mixed in the product. However, according to the start-up method of the present invention, by adjusting the concentration of the alkylene oxide and the temperature of the raw material introduced into the reactor, there is no danger of a sharp rise in temperature, and the safety is excellent. Can be prevented from flowing out to the ammonia recovery system. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0017】本発明で用いるアルキレンオキシドとして
は、特に限定されるものではないが、例えば、エチレン
オキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が
挙げられる。本発明ではアルキレンオキシドとして1種
類を単独で使用してもよく、2種類を併用して使用して
もよい。本発明では、これらアルキレンオキシドの中で
も、エチレンオキシドであることが工業的に特に有用な
エタノールアミン類を得ることができるので、好まし
い。
The alkylene oxide used in the present invention is not particularly restricted but includes, for example, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and the like. In the present invention, one type may be used alone as the alkylene oxide, or two types may be used in combination. In the present invention, among these alkylene oxides, ethylene oxide is preferable because ethanolamines which are particularly useful industrially can be obtained.

【0018】反応によって製造されるアルカノールアミ
ンは、上記アルキレンオキシドに対応する化合物であ
る。アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を変化
させることにより、アンモニア1分子に対するアルキレ
ンオキシド分子の付加数が1,2,3の3種の生成物
(モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、ト
リアルカノールアミン)を製造することができる。従っ
て、生成するアルカノールアミンとしては、エタノール
アミン(モノ、ジ、トリ)、プロパノールアミン(モ
ノ、ジ、トリ)、ブタノールアミン(モノ、ジ、トリ)
などが挙げられる。
The alkanolamine produced by the reaction is a compound corresponding to the above alkylene oxide. By changing the molar ratio between ammonia and alkylene oxide, three kinds of products (monoalkanolamine, dialkanolamine, trialkanolamine) in which the number of addition of alkylene oxide molecule to one molecule of ammonia is 1, 2, 3 are obtained. Can be manufactured. Therefore, the alkanolamines produced include ethanolamine (mono, di, tri), propanolamine (mono, di, tri), butanolamine (mono, di, tri)
And the like.

【0019】本発明で使用できる触媒としては、不均一
系触媒であれば特に制限はないこの様な不均一系触媒と
しては、例えば、陽イオン交換樹脂、酸活性化粘土、シ
リカアルミナ、モレキュラーシーブス(商品名;合成ゼ
オライト)、ゼオライト等の固体酸触媒;希土類元素担
持触媒;架橋型層状化合物触媒等、従来公知の種々の不
均一系触媒を使用することができる。
The catalyst that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a heterogeneous catalyst. Examples of such a heterogeneous catalyst include cation exchange resins, acid-activated clays, silica alumina, and molecular sieves. Various kinds of conventionally known heterogeneous catalysts such as (trade name; synthetic zeolite), solid acid catalysts such as zeolite, etc .; rare earth element-supported catalysts; and crosslinked layered compound catalysts can be used.

【0020】本発明ではこれら不均一系触媒の中でも、
無機系触媒が耐熱性に優れていることから好ましく、希
土類元素を耐熱性担体に担持した触媒が特に好ましい。
本発明は、断熱反応における温度上昇の大きい場合のス
タートアップ時の安全性等を目的とするものであり、無
機系触媒は耐熱性に優れ断熱反応における温度上昇が大
きいため本発明の実施に特に適している。これにより、
反応温度をアルキレンオキシドに対するアンモニアのモ
ル比で調整することができ、触媒の耐熱性が優れたもの
であれば、アルキレンオキシド比を高めて効率のよいア
ルカノールアミンが製造できる。
In the present invention, among these heterogeneous catalysts,
Inorganic catalysts are preferred because of their excellent heat resistance, and catalysts in which a rare earth element is supported on a heat-resistant carrier are particularly preferred.
The present invention aims at safety during startup when the temperature rise in the adiabatic reaction is large, and the inorganic catalyst is excellent in heat resistance and is particularly suitable for the practice of the present invention because the temperature rise in the adiabatic reaction is large. ing. This allows
The reaction temperature can be adjusted by the molar ratio of ammonia to alkylene oxide, and if the catalyst has excellent heat resistance, an efficient alkanolamine can be produced by increasing the alkylene oxide ratio.

【0021】また、本発明によれば反応器(連続流通式
反応器)内部の温度上昇を抑えることができるので、従
来、耐熱性に劣るためにアンモニアとアルキレンオキシ
ドとのモル比が低い場合(反応液におけるアルキレンオ
キシドの濃度が高い場合)には使用することができなか
ったイオン交換樹脂も、本発明にかかる不均一系触媒と
して使用することができる。
Further, according to the present invention, a rise in the temperature inside the reactor (continuous flow reactor) can be suppressed, and therefore, when the molar ratio of ammonia to alkylene oxide is low due to poor heat resistance, An ion exchange resin which cannot be used when the concentration of the alkylene oxide in the reaction solution is high) can also be used as the heterogeneous catalyst according to the present invention.

【0022】本発明において用いられる「断熱反応器」
とは、断熱状態で反応が継続でき、連続流通式の反応器
あれば特に限定されるものではない。ここに断熱状態と
は、反応器と外部との熱移動を断じた状態を意味する。
例えば反応器外周に断熱材を被覆した反応器が該当す
る。本発明は、触媒と原料成分とが接触することによっ
て発生する反応熱を有効に利用し、かつ原料成分の濃度
を調整して反応温度を制御し、効率的なアルカノールア
ミンを製造する場合のスタートアップ方法を提供するも
のだからである。従って、反応器外部に冷却装置を設
け、反応温度を一定に調整する断熱反応器や、外部加温
装置を有して反応器内の温度を一定にさせるような断熱
反応器は、本来、本発明の意図する断熱反応器ではな
い。しかしながら、こられの温度調整装置を備えた断熱
反応器を使用して本発明の方法を実施することもでき、
温度調整機能を使用せずに実施する場合には、本発明の
断熱反応器に該当する。
"Adiabatic reactor" used in the present invention
Is not particularly limited as long as the reaction can be continued in an adiabatic state and the reactor is of a continuous flow type. Here, the adiabatic state means a state in which heat transfer between the reactor and the outside is cut off.
For example, a reactor in which a heat insulator is coated on the outer periphery of the reactor corresponds to the reactor. The present invention effectively utilizes the reaction heat generated by the contact between the catalyst and the raw material components, and controls the reaction temperature by adjusting the concentration of the raw material components, thereby starting up efficient alkanolamine production. It provides a way. Therefore, an adiabatic reactor in which a cooling device is provided outside the reactor and the reaction temperature is adjusted to be constant, or an adiabatic reactor having an external heating device to keep the temperature in the reactor constant is originally used in the present invention. It is not the intended adiabatic reactor of the invention. However, it is also possible to carry out the process according to the invention using an adiabatic reactor equipped with these temperature regulating devices,
When the process is performed without using the temperature control function, this corresponds to the adiabatic reactor of the present invention.

【0023】この様な断熱反応器としては、不均一系触
媒を充填してアンモニアとアルキレンオキシドとからア
ルカノールアミンを製造するための、従来公知の種々の
ものを用いることができる。反応器内には、公知の方法
で不均一系触媒が充填されていればよく、反応器への原
料の供給方法や触媒の充填方法等特に限定されるもので
はない。なお、本発明の実施態様の一例として反応装置
を図1に示し、固体触媒の存在下、断熱反応器を用いて
アンモニアとアルキレンオキシドを反応させてアルカノ
ールアミンを製造する方法を概説する。
As such adiabatic reactor, conventionally known various reactors for filling a heterogeneous catalyst and producing alkanolamine from ammonia and alkylene oxide can be used. It is sufficient that the heterogeneous catalyst is filled in the reactor by a known method, and there is no particular limitation on a method of supplying a raw material to the reactor or a method of charging the catalyst. As an example of an embodiment of the present invention, a reactor is shown in FIG. 1, and a method for producing alkanolamine by reacting ammonia and alkylene oxide using an adiabatic reactor in the presence of a solid catalyst will be outlined.

【0024】まず、アンモニアポンプ4を介してアンモ
ニアボンベ10からアンモニアを、アルキレンオキシド
ポンプ5を介してアルキレンオキシドボンベ11からア
ルキレンオキシドを予熱器2に供給する。供給原料は、
予熱器2で加温され反応器1に導入する。反応が安定状
態となった予熱器内の温度は20〜100℃、より好ま
しくは30〜80℃、特には30〜70℃に維持され
る。20℃を下回ると、反応効率のよい触媒温度に維持
することができず、その一方100℃を越えると、反応
器内で生ずる反応熱と相まって反応器内の温度の調整が
困難となり好ましくない。
First, ammonia is supplied from the ammonia cylinder 10 via the ammonia pump 4 and alkylene oxide is supplied from the alkylene oxide cylinder 11 via the alkylene oxide pump 5 to the preheater 2. The feedstock is
The mixture is heated by the preheater 2 and introduced into the reactor 1. The temperature in the preheater at which the reaction has become stable is maintained at 20 to 100 ° C, more preferably 30 to 80 ° C, and particularly preferably 30 to 70 ° C. If the temperature is lower than 20 ° C., it is not possible to maintain the catalyst temperature with good reaction efficiency. On the other hand, if it exceeds 100 ° C., it is difficult to adjust the temperature in the reactor due to the reaction heat generated in the reactor, which is not preferable.

【0025】予熱器内に導入された原料混合物は、その
温度を維持したまま反応器入口に導入される。アルキレ
ンオキシドは、反応器1にてアンモニアと反応し、アル
カノールアミンとなる。定常状態の反応器内の温度は特
に限定されるものではないが、20℃〜300℃の範囲
内が好ましく、30℃〜250℃の範囲内がさらに好ま
しく、30℃〜200℃の範囲内が最も好ましい。な
お、反応器内の温度は、断熱反応のため反応器入口から
反応器出口で大きく異なる。従って、上記温度は、反応
器入口から出口までの均一にこの温度であることを意味
するものではない。
[0025] The raw material mixture introduced into the preheater is introduced into the reactor inlet while maintaining its temperature. The alkylene oxide reacts with ammonia in the reactor 1 to form an alkanolamine. The temperature in the reactor in the steady state is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 ° C to 300 ° C, more preferably in the range of 30 ° C to 250 ° C, and preferably in the range of 30 ° C to 200 ° C. Most preferred. The temperature inside the reactor varies greatly from the reactor inlet to the reactor outlet due to the adiabatic reaction. Therefore, the above temperature does not mean that this temperature is uniform from the inlet to the outlet of the reactor.

【0026】反応器1の温度は、予熱器により加温され
た原料成分の温度と発生した反応熱によってもたらされ
る。断熱反応器において、反応温度が20℃より低けれ
ば反応速度が小さくなり、アルキレンオキシドを所望す
るアルカノールアミン類に完全に転化するために要する
触媒量が多くなりすぎる。このため反応器を大きくした
のでは、設備費が高くなり好ましくない。一方、反応温
度が300℃より高ければ、反応器内部の温度が上がり
すぎ、製品が着色する場合があり好ましくない。尚、こ
の様な反応器内の温度調整は、断熱条件下では予熱器温
度とアルキレンオキシドとアンモニアとのモル比の調整
により達成することができる。
The temperature of the reactor 1 is provided by the temperature of the raw material components heated by the preheater and the generated reaction heat. In an adiabatic reactor, if the reaction temperature is lower than 20 ° C., the reaction rate will be low, and the amount of catalyst required to completely convert the alkylene oxide to the desired alkanolamine will be too large. For this reason, increasing the size of the reactor is not preferable because the equipment cost increases. On the other hand, if the reaction temperature is higher than 300 ° C., the temperature inside the reactor becomes too high, and the product may be undesirably colored. Incidentally, such temperature adjustment in the reactor can be achieved by adjusting the preheater temperature and the molar ratio of alkylene oxide to ammonia under adiabatic conditions.

【0027】アルキレンオキシドに対するアンモニアの
添加量は、特に限定されるものではないが、アルキレン
オキシド1モルに対してアンモニア2モル〜30モルの
範囲内が好ましく、4モル〜20モルの範囲内がさらに
好ましい。上述したごとく、該モル比により反応温度が
調整できる。従って、2モルを下回ると、アンモニアに
対するアルキレンオキシドのモル比が大きすぎ、発生す
る反応熱も大きすぎて製品の着色する原因となり好まし
くない。一方、30モルを越えると、アンモニアに対す
るアルキレンオキシドのモル比が小さすぎ、回収すべき
アンモニア量が多くなりすぎる。
The amount of ammonia added to the alkylene oxide is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 30 moles of ammonia, more preferably in the range of 4 to 20 moles per mole of the alkylene oxide. preferable. As described above, the reaction temperature can be adjusted by the molar ratio. Therefore, if the amount is less than 2 mol, the molar ratio of the alkylene oxide to ammonia is too large, and the generated heat of reaction is too large to cause coloring of the product, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 30 mol, the molar ratio of alkylene oxide to ammonia is too small, and the amount of ammonia to be recovered becomes too large.

【0028】また、反応の安定状態での反応圧は、2M
Pa〜30MPaの範囲が好ましく、4MPa〜20M
Paの範囲内がさらに好ましく、5MPa〜15Mpa
の範囲内が最も好ましい。反応圧が2MPaより低けれ
ば、反応中完全に液相状態を保つことができずアンモニ
アが気化する量が多すぎて、液相部分が少なくなる。こ
のため、アンモニアとアルキレンオキシドとの反応が円
滑に進行しなくなるので好ましくない。一方、反応圧が
30MPaより高ければ、装置の耐圧が不必要に要求さ
れ装置の価格が高くなり好ましくない。
The reaction pressure in a stable state of the reaction is 2M
The range of Pa to 30 MPa is preferable, and 4 MPa to 20 M
More preferably, the range of Pa is 5 MPa to 15 Mpa.
Is most preferable. If the reaction pressure is lower than 2 MPa, the liquid phase cannot be completely maintained during the reaction, and the amount of ammonia vaporized is too large, and the liquid phase portion is reduced. Therefore, the reaction between the ammonia and the alkylene oxide does not proceed smoothly, which is not preferable. On the other hand, if the reaction pressure is higher than 30 MPa, the pressure resistance of the device is unnecessarily required and the price of the device is undesirably increased.

【0029】反応は上記のごとく液相で行われるが、反
応中一部のアンモニアが気化する温度・圧力条件にして
もよい。この場合、アンモニアの気化熱で反応器内の温
度上昇が抑えられ高いアルキレンオキシド濃度の反応も
実施可能である。
The reaction is carried out in the liquid phase as described above, but the temperature and pressure may be such that a portion of the ammonia evaporates during the reaction. In this case, the temperature rise in the reactor is suppressed by the heat of vaporization of ammonia, and a reaction with a high alkylene oxide concentration can be performed.

【0030】また、上述の条件下、LHSV(液時空間
速度)は、反応温度・触媒の種類や使用量にもよるが、
0.5hr-1〜100hr-1の範囲内が好ましく、1h
-1〜50hr-1の範囲内がさらに好ましい。LHSV
が0.5hr-1より小さければ、アンモニアとアルキレ
ンオキシドとが触媒と接触する時間が充分に長くなるの
で、アルキレンオキシドを所望するアルカノールアミン
に効率よく転化させることはできるものの、アルキレン
オキシドを完全に所望するアルカノールアミンに転化す
るために要する触媒量が相対的に多くなりすぎる。ま
た、単位時間あたりのアルカノールアミン類の生成量が
少なくなる。一方、反応器を大きくするのは、設備費用
が必要となり不利である。一方、LHSVが100hr
-1より大きければ、アンモニアとアルキレンオキシドと
が触媒と接触する時間が短すぎて、アルキレンオキシド
を所望するアルカノールアミン類に充分に転化させるこ
とができなくなるので好ましくない。なお、スタートア
ップ時のLHSVは定常状態のLHSVと異なってもよ
い。
Under the above conditions, the LHSV (liquid hourly space velocity) depends on the reaction temperature, the type of the catalyst and the amount used, but
It is preferably in the range of 0.5 hr -1 to 100 hr -1 and 1 h
More preferably, it is in the range of r -1 to 50 hr -1 . LHSV
Is less than 0.5 hr -1 , the contact time of ammonia and alkylene oxide with the catalyst is sufficiently long, so that the alkylene oxide can be efficiently converted to the desired alkanolamine, but the alkylene oxide is completely converted. The amount of catalyst required to convert to the desired alkanolamine is too high. Further, the amount of alkanolamines produced per unit time is reduced. On the other hand, enlarging the reactor is disadvantageous because equipment costs are required. On the other hand, LHSV is 100 hr.
If it is larger than -1 , the contact time between ammonia and the alkylene oxide with the catalyst is too short, and it is not preferable because the alkylene oxide cannot be sufficiently converted into the desired alkanolamine. Note that the LHSV at startup may be different from the LHSV in the steady state.

【0031】反応器頂部からは、アンモニアと生成物た
るアルカノールアミンとが留出し、アンモニア回収塔7
に導入されて、アンモニアとアルカノールアミンとに分
離される。生成物たるアルカノールアミンは、アンモニ
ア回収塔7の塔底から得られる。一方、アンモニア回収
塔7の塔頂部から留出したアンモニアは熱交換器9によ
り冷却分離し、アンモニア回収タンク8に回収する。回
収されたアンモニアは、リサイクルアンモニアポンプ6
を介して予熱器2に導入することができる。
From the top of the reactor, ammonia and alkanolamine as a product are distilled off, and the ammonia recovery column 7
And separated into ammonia and alkanolamine. The product alkanolamine is obtained from the bottom of the ammonia recovery column 7. On the other hand, the ammonia distilled from the top of the ammonia recovery tower 7 is cooled and separated by the heat exchanger 9 and recovered in the ammonia recovery tank 8. The recovered ammonia is supplied to a recycled ammonia pump 6
To the preheater 2.

【0032】次いで、この様なアルカノールアミンの製
造工程を開始する際の、本発明のスタートアップ方法に
ついて説明する。
Next, the start-up method of the present invention when starting such a process for producing an alkanolamine will be described.

【0033】まず、予熱器2で、アルキレンオキシドを
含まない原料を予熱する。予熱温度は、所定温度より2
0〜100℃、好ましくは30〜90℃、特に好ましく
は40〜80℃高くする。この様にアンモニアのみを加
熱して反応器に送り込むことで、触媒層内の温度を原料
流体と同じにすることができる。これに続いて供給され
るアルキレンオキシドの反応率を高めることができるか
らである。
First, the raw material containing no alkylene oxide is preheated in the preheater 2. The preheating temperature is 2
The temperature is raised from 0 to 100 ° C, preferably from 30 to 90 ° C, particularly preferably from 40 to 80 ° C. In this way, by heating only ammonia and sending it to the reactor, the temperature in the catalyst layer can be made the same as that of the raw material fluid. This is because the reaction rate of the subsequently supplied alkylene oxide can be increased.

【0034】ここに、本発明で「所定」とは、触媒やア
ンモニアとアルキレンオキシドモル比を略一定条件と
し、反応が安定した定常状態を意味し、ここに所定温度
とは、上記定常条件下での通常運転における反応器入口
温度をいう。予熱器から直ちに反応器に原料化合物が導
入される場合には、予熱器温度と反応器入口温度とは同
じとなる。尚、所定の反応器入口温度は、使用する触媒
や原料たるアンモニアとアルキレンオキシドとのモル
比、反応装置の規模等によって所定温度は異なるもので
あるが、一般にはこの方法を適用する場合、所定の反応
器入口温度は、20〜100℃、好ましくは30〜90
℃より好ましくは30〜80℃である。生成物が高温度
条件下では着色等を招くことを考慮して所定温度を設定
すれば、上記範囲で急激な温度上昇を防止できると共
に、未反応生成物の留出を防止できるからである。
The term "predetermined" in the present invention means a steady state in which the reaction is stable with the molar ratio of catalyst and ammonia to alkylene oxide substantially constant, and the predetermined temperature is defined as the predetermined temperature. Refers to the reactor inlet temperature in normal operation. When the raw material compound is immediately introduced into the reactor from the preheater, the preheater temperature and the reactor inlet temperature become the same. The predetermined reactor inlet temperature varies depending on the catalyst to be used, the molar ratio of the starting material, ammonia and alkylene oxide, the scale of the reaction apparatus, and the like. The reactor inlet temperature is 20 to 100 ° C., preferably 30 to 90 ° C.
C. More preferably, it is 30 to 80.degree. This is because if the predetermined temperature is set in consideration of the fact that the product causes coloring or the like under high temperature conditions, it is possible to prevent a sharp rise in temperature in the above range and also to prevent the unreacted product from distilling out.

【0035】次いで、アルキレンオキシドを所定濃度の
10〜90v/v%、好ましくは20〜80v/v%、
特に好ましくは20〜70v/v%の濃度で反応器に供
給を開始する。90v/v%を越えるとアルキレンオキ
シドの反応熱による急激な反応温度の上昇を回避するこ
とが困難であり、その一方、10v/v%を下回ると充
分な反応熱が得られないからである。ここに所定濃度と
は、上記したごとく、定常状態でのアルキレンオキシド
の濃度をいい、使用する触媒の種類やアンモニアとのモ
ル比等によって異なる。
Next, the alkylene oxide is added at a predetermined concentration of 10 to 90 v / v%, preferably 20 to 80 v / v%,
Particularly preferably, the supply to the reactor is started at a concentration of 20 to 70 v / v%. If it exceeds 90 v / v%, it is difficult to avoid a rapid rise in reaction temperature due to the heat of reaction of the alkylene oxide, while if it is less than 10 v / v%, sufficient reaction heat cannot be obtained. Here, the predetermined concentration refers to the concentration of the alkylene oxide in a steady state, as described above, and varies depending on the type of catalyst used, the molar ratio to ammonia, and the like.

【0036】次に、反応が進行し反応熱で触媒層温度が
上昇し出したら、徐々に予熱器2の温度を下げ、かつア
ルキレンオキシド濃度を上げていき、所定温度・所定ア
ルキレンオキシド濃度へ移行させる。従って、予熱温度
の調整などは、触媒温度の上昇を確認して判断すること
ができる。
Next, when the reaction proceeds and the catalyst layer temperature rises due to the reaction heat, the temperature of the preheater 2 is gradually lowered, and the alkylene oxide concentration is gradually increased to shift to a predetermined temperature and a predetermined alkylene oxide concentration. Let it. Therefore, the adjustment of the preheating temperature and the like can be determined by checking the rise in the catalyst temperature.

【0037】本発明は、断熱反応器を使用することで発
生した反応熱をもっと効率よく利用する条件下で、安全
かつ優れた品質の製品を製造するためのスタートアップ
方法である。本発明によれば、所定温度より高い反応温
度で反応を開始することにより、未反応アルキレンオキ
シドが系外に流出することを防止できる。しかも、所定
濃度より低いアルキレンオキシド濃度で反応を開始する
ことにより、反応器入口温度が所定温度より高い場合で
も、触媒層内温度が高くなりすぎず、品質劣化を招くこ
とがない。一旦触媒層内部の温度を所定温度より高めて
おくことによって、その後徐々に所定の入口温度・アル
キレンオキシド濃度へ移行しても、触媒層温度の急激な
変化が無く、反応器内が安定し、重合や触媒層の閉塞等
の危険が無く、かつ未反応アルキレンオキシドの流出を
防止できる。
The present invention is a start-up method for producing safe and excellent quality products under conditions that more efficiently utilize the heat of reaction generated by using an adiabatic reactor. According to the present invention, by starting the reaction at a reaction temperature higher than the predetermined temperature, it is possible to prevent unreacted alkylene oxide from flowing out of the system. Moreover, by starting the reaction at an alkylene oxide concentration lower than the predetermined concentration, even when the reactor inlet temperature is higher than the predetermined temperature, the temperature in the catalyst layer does not become too high, and the quality does not deteriorate. Once the temperature inside the catalyst layer is raised above the predetermined temperature, even if the temperature gradually shifts to the predetermined inlet temperature / alkylene oxide concentration thereafter, there is no rapid change in the catalyst layer temperature, and the inside of the reactor is stabilized, There is no danger of polymerization or blockage of the catalyst layer, and the outflow of unreacted alkylene oxide can be prevented.

【0038】[0038]

【実施例】以下実施例によって本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0039】参考例1:触媒の調製 0.05mol/リットルの硝酸イットリウム水溶液5
00リットルにモンモリロナイト10kgを撹拌しなが
ら添加した。この混合液を室温で1日間撹拌し、その後
濾過した。次いで、濾過によって得られた固形物を50
0Lの純水で洗浄し、結晶性セルロース粉末5kgを加
えてニーダーで混練した後、押し出し成形機で直径0.
4mm、長さ1mm〜3mmに成型した。さらに、この
固形物を、100℃で1日間乾燥後、500℃で5時
間、空気流通下で高温処理することにより、触媒を得
た。この触媒を触媒Aと称する。
Reference Example 1: Preparation of Catalyst Aqueous solution of 0.05 mol / L yttrium nitrate 5
10 kg of montmorillonite was added to 00 liter with stirring. The mixture was stirred at room temperature for 1 day and then filtered. Then, the solid obtained by filtration was
After washing with 0 L of pure water, adding 5 kg of crystalline cellulose powder and kneading with a kneader, the extruder was used to extrude the powder with a diameter of 0.1 kg.
It was molded to a length of 4 mm and a length of 1 mm to 3 mm. Further, the solid was dried at 100 ° C. for 1 day, and then subjected to a high temperature treatment at 500 ° C. for 5 hours under flowing air to obtain a catalyst. This catalyst is called catalyst A.

【0040】実施例1 触媒Aを用いて、図1に示す反応装置を用いて反応を行
った。先ず、内容積7リットルの反応器1(鋼製:内径
67mm)に触媒Aの6リットルを充填した。一方、反
応器の前(上流側)に、外部に図示しない電気ヒータを
設置した管状の予熱器2(予熱部の内径20mm、長さ
1m、直径5mm)を設け、予熱部を電気ヒータで加熱
した。次に、上記予熱器2に、高圧ポンプ4、5を用い
て、アンモニアとエチレンオキシドとを一定速度で連続
的に送り込んだ。これにより、アンモニア原料ボンベ1
0内のアンモニアと、エチレンオキシド原料タンク11
内のエチレンオキシドとを混合・加熱し、反応器1に供
給した。反応器1は、保温のために図示しない加熱器
(電気ヒータ)でわずかに加熱し、放熱で失われる熱量
を供給することで実質的な断熱状態とした。反応圧を1
2MPaに制御した。そして、エチレンオキシドとアン
モニアとを連続的に反応させた。定常状態での反応条件
は、反応器入口温度55℃、LHSVは、3.5h
-1、アンモニア/エチレンオキシドモル比14とし
た。
Example 1 Using the catalyst A, a reaction was carried out using the reactor shown in FIG. First, 6 liters of the catalyst A was charged into a reactor 1 (made of steel: 67 mm in inner diameter) having an internal volume of 7 liters. On the other hand, in front of the reactor (upstream side), a tubular preheater 2 (inner diameter of the preheating section 20 mm, length 1 m, diameter 5 mm) provided with an electric heater (not shown) is provided outside, and the preheating section is heated by an electric heater. did. Next, high pressure pumps 4 and 5 were used to continuously feed ammonia and ethylene oxide into the preheater 2 at a constant rate. Thereby, the ammonia raw material cylinder 1
Ammonia and ethylene oxide raw material tank 11
The mixture was heated with ethylene oxide in the reactor and supplied to the reactor 1. The reactor 1 was slightly heated by a heater (electric heater) (not shown) for keeping the temperature, and supplied with the amount of heat lost by heat radiation to make it substantially insulated. Reaction pressure 1
It was controlled at 2 MPa. Then, ethylene oxide and ammonia were continuously reacted. The reaction conditions in the steady state were as follows: the reactor inlet temperature was 55 ° C., and the LHSV was 3.5 hours.
r -1 and the ammonia / ethylene oxide molar ratio were set to 14.

【0041】この反応を開始する際のスタートアップを
次の手順で行った。 (1)反応器入口温度100℃としてアンモニアだけを
反応器に供給し、反応器の出口層までほぼ100℃にな
るように加熱した。 (2)エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比が
25、LHSV5.25hr-1の条件になるように供給
を開始した。17分間この条件で反応を継続した。 (3)エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比が
20になるようにエチレンオキシドを増加させ、同時に
予熱器温度を徐々に下げていき、34分後に入口温度を
70℃とした。 (4)LHSVを3.5hr-1とし、エチレンオキシド
に対するアンモニアのモル比を16になるようにエチレ
ンオキシドを増加させ、同時に予熱器温度を徐々に下げ
ていき、50分後に入口温度を55℃とした。 (5)続いてエチレンオキシドに対するアンモニアのモ
ル比を所定の14、反応器入口温度を所定の55℃にし
て、定常運転に入った。
The start-up for starting this reaction was performed in the following procedure. (1) Only ammonia was supplied to the reactor at a reactor inlet temperature of 100 ° C., and the reactor was heated to almost 100 ° C. up to the outlet layer. (2) The supply was started such that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was 25, and the LHSV was 5.25 hr -1 . The reaction was continued under these conditions for 17 minutes. (3) Ethylene oxide was increased so that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide became 20, and at the same time, the preheater temperature was gradually lowered, and after 34 minutes, the inlet temperature was 70 ° C. (4) The LHSV was set to 3.5 hr -1 , the ethylene oxide was increased so that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide became 16, and the preheater temperature was gradually lowered at the same time. After 50 minutes, the inlet temperature was set to 55 ° C. . (5) Then, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to a predetermined value of 14, and the reactor inlet temperature was set to a predetermined value of 55 ° C., and a steady operation was started.

【0042】実施例1の各時間の触媒層の温度分布を図
2に示した。触媒層温度は全体に十分高い水準に保たれ
ており、かつ異常に高くなることがないことがわかる。
スタートアップ初期から出口の反応液にエチレンオキシ
ドは検出されず、未反応エチレンオキシドはほとんどな
いことがわかった。
FIG. 2 shows the temperature distribution of the catalyst layer at each time in Example 1. It can be seen that the catalyst layer temperature is kept at a sufficiently high level as a whole and does not rise abnormally.
Ethylene oxide was not detected in the reaction solution at the outlet from the early stage of the startup, and it was found that there was almost no unreacted ethylene oxide.

【0043】比較例1 スタートアップの手順を実施例1のような手順を踏ま
ず、初めから所定の反応条件(入口温度55℃、エチレ
ンオキシドに対するアンモニアのモル比14、LHSV
3.5hr-1、反応圧12MPa)にした以外は、実施
例1と同様の操作を行った。
Comparative Example 1 The start-up procedure was carried out under the predetermined reaction conditions (inlet temperature 55 ° C., molar ratio of ammonia to ethylene oxide 14, LHSV
The same operation as in Example 1 was performed except that the reaction pressure was 3.5 hr -1 and the reaction pressure was 12 MPa.

【0044】図3に各時間の触媒層の温度分布を示し
た。触媒層温度は初期は十分あがらず、30分以上たっ
てからようやく反応器の温度が上がってくることがわか
る。また、初期のエチレンオキシド転化率は、40%程
度にすぎず、大量の未反応エチレンオキシドが反応器外
へ流出していた。
FIG. 3 shows the temperature distribution of the catalyst layer at each time. It can be seen that the temperature of the catalyst layer does not sufficiently rise at the beginning, and the temperature of the reactor only rises after 30 minutes or more. Also, the initial ethylene oxide conversion was only about 40%, and a large amount of unreacted ethylene oxide was flowing out of the reactor.

【0045】実施例2 所定入口温度45℃、エチレンオキシドに対するアンモ
ニアのモル比8、反応圧10MPa、LHSV3.5h
-1の条件であることを除いて実施例1と同様に定常反
応を行った。この反応を開始する際のスタートアップを
次の手順で行った。 (1)反応器入口温度90℃でアンモニアだけを反応器
に供給し、反応器の出口層までほぼ90℃になるように
加熱した。 (2)エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比2
0、LHSV7hr-1の条件になるように供給を開始し
た。17分間この条件で反応を継続した。 (3)エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比1
8になるようにエチレンオキシドを増加させ、同時に予
熱器温度を徐々に下げていき、34分後に入口温度を6
0℃とした。 (4)LHSVを3.5hr-1とし、エチレンオキシド
に対するアンモニアのモル比13になるようにエチレン
オキシドを増加させ、同時に予熱器温度を徐々に下げて
いき、50分後に反応器入口温度を45℃とした。 (5)エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比が
10になるようにエチレンオキシドを増加させて68分
まで反応を継続した。 (6)続いてエチレンオキシドに対するアンモニアのモ
ル比を所定の8、反応器入口温度を所定の45℃にし
て、定常運転に入った。
Example 2 A predetermined inlet temperature of 45 ° C., a molar ratio of ammonia to ethylene oxide of 8, a reaction pressure of 10 MPa, and an LHSV of 3.5 h
A steady-state reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the condition was r -1 . Start-up at the start of this reaction was performed according to the following procedure. (1) Only ammonia was supplied to the reactor at a reactor inlet temperature of 90 ° C., and the reactor was heated so that the temperature reached approximately 90 ° C. to the outlet layer. (2) A molar ratio of ammonia to ethylene oxide 2
0, the supply was started so as to satisfy the condition of LHSV 7 hr -1 . The reaction was continued under these conditions for 17 minutes. (3) Molar ratio of ammonia to ethylene oxide: 1
Ethylene oxide was increased to 8 and the preheater temperature was gradually lowered at the same time.
0 ° C. (4) LHSV was 3.5 hr -1 , ethylene oxide was increased so that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was 13, and simultaneously the preheater temperature was gradually lowered, and after 50 minutes, the reactor inlet temperature was raised to 45 ° C. did. (5) Ethylene oxide was increased so that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was 10, and the reaction was continued for up to 68 minutes. (6) Subsequently, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to a predetermined value of 8, and the reactor inlet temperature was set to a predetermined value of 45 ° C., and a steady operation was started.

【0046】図4に各時間の触媒層の温度分布を示し
た。触媒層温度は全体に十分高い水準に保たれており、
且つ異常に高くなることがないことがわかる。スタート
アップ初期から出口の反応液にエチレンオキシドは検出
されず、未反応エチレンオキシドはほとんどないことが
わかった。また、モル比が8のように小さくエチレンオ
キシド濃度が高い条件でも安定してスタートアップが行
えることがわかる。
FIG. 4 shows the temperature distribution of the catalyst layer at each time. The catalyst layer temperature is maintained at a sufficiently high level throughout,
Further, it can be seen that it does not become abnormally high. Ethylene oxide was not detected in the reaction solution at the outlet from the early stage of the startup, and it was found that there was almost no unreacted ethylene oxide. Also, it can be seen that a stable start-up can be performed even under the condition that the molar ratio is as small as 8 and the ethylene oxide concentration is high.

【0047】比較例2 スタートアップの手順を実施例2のような手順を踏ま
ず、初めから所定の反応条件(入口温度45℃、アンモ
ニア/エチレンオキシドモル比8、LHSV3.5hr
-1、反応圧10MPa)にした以外は、実施例2と同様
の操作を行った。触媒層温度は初期は十分あがらず、4
0分程度たってからようやく反応器の温度が上がってき
た。また、初期のエチレンオキシド転化率は、20%程
度にすぎず、大量の未反応エチレンオキシドが反応器外
へ流出していた。
Comparative Example 2 The start-up procedure was carried out under the predetermined reaction conditions (inlet temperature 45 ° C., ammonia / ethylene oxide molar ratio 8, LHSV 3.5 hr) without following the procedure as in Example 2.
-1 , the same operation as in Example 2 was performed except that the reaction pressure was 10 MPa). The catalyst layer temperature did not rise sufficiently in the initial
Only after about 0 minutes did the reactor temperature rise. The initial ethylene oxide conversion was only about 20%, and a large amount of unreacted ethylene oxide was flowing out of the reactor.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によるスタートアップ方法を行う
と、所定温度より温度の高いアンモニアを反応槽へ供給
することで、スタートアップ開始当初から触媒層の温度
を高く維持することができる(図2の17分参照)。反
応器を外部から加熱すると、別個の装置が必要となる
が、本発明では断熱反応器を使用し、通常配置されてい
る予熱器を使用することで反応器入口温度を容易に高め
ることができる(図2)。この点、図3では触媒層温度
は初期に十分あがらず、30分以上たってからようやく
反応器の温度が上がってくるため、エチレンオキシド転
化率が低く、未反応エチレンオキシドが反応器外へ流出
した。
According to the start-up method of the present invention, the temperature of the catalyst layer can be kept high from the beginning of the start-up by supplying ammonia having a temperature higher than a predetermined temperature to the reaction tank (17 in FIG. 2). Minutes). Heating the reactor from the outside requires a separate device, but the present invention uses an adiabatic reactor, and can easily increase the reactor inlet temperature by using a normally arranged preheater. (FIG. 2). In this regard, in FIG. 3, the temperature of the catalyst layer did not sufficiently rise at the beginning, and the temperature of the reactor only rose after 30 minutes or more. Therefore, the conversion of ethylene oxide was low, and unreacted ethylene oxide flowed out of the reactor.

【0049】反応器温度が上昇した後に、低めのアルキ
レンオキシドを供給し、かつ徐々にその濃度を上昇させ
るため、供給されたアルキレンオキシドは充分な触媒温
度の元に反応活性を得ることができ、触媒層の出口にお
いて未反応のものは存在しない。従って、製品中に混在
する未反応原料を除去する必要が無く、極めて効率的
に、高品質の製品を得ることができる。これは、図4で
も明らかなような、アンモニアに対するアルカノールア
ミンのモル比が8のように小さくエチレンオキシド濃度
が高い条件でも、安定してスタートアップが行える。
After the reactor temperature has risen, a lower alkylene oxide is supplied and its concentration is gradually increased, so that the supplied alkylene oxide can obtain a reaction activity under a sufficient catalyst temperature, There is no unreacted material at the outlet of the catalyst layer. Therefore, there is no need to remove unreacted raw materials mixed in the product, and a high-quality product can be obtained extremely efficiently. This is because the start-up can be stably performed even under the condition that the molar ratio of alkanolamine to ammonia is as small as 8 as shown in FIG.

【0050】この様なスタートアップ方法によれば、触
媒層温度は反応熱によって徐々に上昇するため、温度上
昇が急激に生ずることがない。従って、耐熱性に優れる
不均一系触媒を用いて、アルキレンオキシド濃度を高く
して定常運転を行う場合にも、そのスタートアップ時に
急激な温度変化による重合や触媒の閉塞の危険がない。
According to such a start-up method, the temperature of the catalyst layer gradually rises due to the heat of reaction, so that the temperature rise does not suddenly occur. Therefore, even when the heterogeneous catalyst having excellent heat resistance is used and the alkylene oxide concentration is increased to perform a steady operation, there is no danger of polymerization or clogging of the catalyst due to a rapid temperature change at the time of startup.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、アルカノールアミンを製造するため
の装置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an apparatus for producing an alkanolamine.

【図2】 図2は、実施例1における反応器内の触媒層
の温度分布を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature distribution of a catalyst layer in a reactor in Example 1.

【図3】 図3は、比較例1における反応器内の触媒層
の温度分布を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution of a catalyst layer in a reactor in Comparative Example 1.

【図4】 図4は、実施例2における反応器内の触媒層
の温度分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a temperature distribution of a catalyst layer in a reactor in Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:反応器、 2:予熱器、 3:触媒層、 4:アンモニアポンプ、 5:アルキレンオキシド、 6:リサイクルアンモニウムポンプ、 7:アンモニア回収塔、 8:アンモニアタンク、 9:熱交換器、 10:アンモニアボンベ、 11:アルキレンオキシドボンベ。 1: reactor, 2: preheater, 3: catalyst layer, 4: ammonia pump, 5: alkylene oxide, 6: recycled ammonium pump, 7: ammonia recovery tower, 8: ammonia tank, 9: heat exchanger, 10: Ammonia cylinder, 11: alkylene oxide cylinder.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体触媒の存在下、断熱反応器を用いて
アンモニアとアルキレンオキシドとを反応させてアルカ
ノールアミンを製造する際のスタートアップ方法であっ
て、所定温度より高い反応器入口温度と所定濃度より低
いアルキレンオキシド濃度で反応を開始し、その後徐々
に所定反応器入口温度と所定アルキレンオキシド濃度へ
移行することを特徴とするアルカノールアミン製造にお
けるスタートアップ方法。
1. A start-up method for producing alkanolamine by reacting ammonia and alkylene oxide using an adiabatic reactor in the presence of a solid catalyst, comprising a reactor inlet temperature higher than a predetermined temperature and a predetermined concentration. A start-up method in alkanolamine production, characterized in that the reaction is started at a lower alkylene oxide concentration and then gradually shifted to a predetermined reactor inlet temperature and a predetermined alkylene oxide concentration.
【請求項2】 該所定反応器入口温度が20〜100℃
の範囲であって、該反応開始時の反応器入口温度が、前
記所定温度より20〜100℃高いことを特徴とする請
求項1記載のスタートアップ方法。
2. The predetermined reactor inlet temperature is 20 to 100 ° C.
The start-up method according to claim 1, wherein the reactor inlet temperature at the start of the reaction is 20 to 100C higher than the predetermined temperature.
【請求項3】 該所定アルキレンオキシド濃度が、アル
キレンオキシド1モルに対してアンモニア2〜30モル
の範囲であって、該反応開始時のアルキレンオキシド濃
度が、前記所定濃度の10〜90v/v%であることを
特徴とする請求項1または2記載のスタートアップ方
法。
3. The predetermined alkylene oxide concentration is in the range of 2 to 30 mol of ammonia per 1 mol of the alkylene oxide, and the alkylene oxide concentration at the start of the reaction is 10 to 90 v / v% of the predetermined concentration. 3. The start-up method according to claim 1, wherein:
JP16392099A 1999-04-09 1999-06-10 Startup methods in alkanolamine production Expired - Fee Related JP3655776B2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16392099A JP3655776B2 (en) 1999-06-10 1999-06-10 Startup methods in alkanolamine production
MYPI20001373A MY120607A (en) 1999-04-09 2000-04-03 Reaction apparatus for production of alkanolamine
TW089106259A TW524721B (en) 1999-04-09 2000-04-05 Reaction apparatus for production of alkanolamine and method for production of alkanolamine using the apparatus
US09/545,722 US6455016B1 (en) 1999-04-09 2000-04-07 Reaction apparatus for production of alkanolamine
DE60024705T DE60024705T2 (en) 1999-04-09 2000-04-07 Reaction device for the production of alkanolamine and method for alkanolamine production using the device
CNB001065351A CN1213996C (en) 1999-04-09 2000-04-07 Reaction device for preparing alkanolamine and preparing method using the device
EP00302939A EP1043063B1 (en) 1999-04-09 2000-04-07 Reaction apparatus for production of alkanolamine and method for production of alkanolamine using the apparatus
US10/209,058 US20030017093A1 (en) 1999-04-09 2002-07-31 Reaction apparatus for production of alkanolamine and method for production of alkanolamine using the apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16392099A JP3655776B2 (en) 1999-06-10 1999-06-10 Startup methods in alkanolamine production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000355576A true JP2000355576A (en) 2000-12-26
JP3655776B2 JP3655776B2 (en) 2005-06-02

Family

ID=15783345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16392099A Expired - Fee Related JP3655776B2 (en) 1999-04-09 1999-06-10 Startup methods in alkanolamine production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3655776B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3655776B2 (en) 2005-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170057824A (en) Method and reaction equipment for preparing dimethyl ether and olefin from methanol
KR101550765B1 (en) Method for hydrogenation of phthalate compound
US6455016B1 (en) Reaction apparatus for production of alkanolamine
WO2015182732A1 (en) Apparatus and method for producing cyclic carbonate
CN102811806B (en) The inorganic, metal oxide of activation
JP2001506977A (en) Method and reactor for epoxidation with energy recovery
JP4861835B2 (en) Method for producing imide ether compound
EP4238957A1 (en) System for manufacturing phthalonitrile-based compound and method for manufacturing phthalonitrile-based compound using same
JP3656030B2 (en) Method for producing tertiary butyl alcohol
JP2016527311A (en) Improved production of methylol alkanes.
CN109796411B (en) Method for preparing 4, 5-dinitroimidazole by using microchannel reactor
EP4043427A1 (en) Aldol condensation reaction apparatus
CN1246314C (en) Process for epoxidation of olefins
JP2000355576A (en) Start up of alkanolamine production
CN111039843A (en) Synthesis process, synthesis system and application of N-vinyl pyrrolidone
WO2015129740A1 (en) Method for producing alicyclic polycarboxylic acid
JP2674699B2 (en) Ethyl acetate manufacturing method and its manufacturing equipment
JP2996914B2 (en) Method for producing alkanolamine
JPH04173757A (en) Production of alpha-alkylacrolein
CN114605222B (en) Method for efficiently synthesizing chloromethane
TWI663158B (en) Apparatus and method for producing cyclic carbonate
JP3421272B2 (en) Reaction apparatus and production method for dialkanolamine production
JP3171763B2 (en) Method for producing methylamine
JPH04149145A (en) Production of bis(hydroxyphenyl)methane
WO2023243671A1 (en) Method for producing alkylene carbonate, and apparatus for producing alkylene carbonate

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040701

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041028

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041116

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050304

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees