JP2001064281A - 純粋なトリエチレンジアミンの溶液の製法 - Google Patents
純粋なトリエチレンジアミンの溶液の製法Info
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Abstract
よびその溶液を製造するための、改良され、有効かつ経
済的な方法を見出すこと。 【解決手段】 TEDAを気化し、気体のTEDAを液
体溶剤中に導入することから成る、純粋なトリエチレン
ジアミン(TEDA)の製法。
Description
ンジアミン(=TEDA=DABCO(R)=1,4−ジア
ザビシクロ[2.2.2]オクタン)およびその溶液に関す
る。
準条件において固体であり、ポリウレタン発泡体を製造
するための重要な触媒である。
(例えば非常に低いAPHA色番号を有する(DIN−
ISO6271)、長期の貯蔵(例えば6、12ヶ月ま
たはそれ以上)後もこのような特性を保持している、純
粋かつ臭気の少ない純白のTEDAが必要とされてい
る。
られている:DT−A−2442929は、触媒である
Al2O3の存在下に、N,N'−ジ(ヒドロキシエチル)
ピペラジンからグリコールを除去してTEDAを製造す
る方法に関する。
ドロキシエチルピペラジンまたはアミノエチルピペラジ
ンを、金属のリン酸塩、例えばリン酸カルシウムの存在
下に高温で反応させて、ジアザビシクロ[2.2.2]オク
タンを製造する方法が記載されている。
ドロキシエチルピペラジンまたはアミノエチルピペラジ
ンを、リン酸ジルコニウムの存在下に反応させて、ジア
ザビシクロ[2.2.2]オクタンを製造する方法が記載さ
れている。
アミンをシリカ−アルミナ酸性触媒上で高温で反応さ
せ、蒸留および/または結晶化によりTEDAを単離す
ることから成る、TEDAおよびピペラジンの製造方法
に関する。
ドロキシエチルエチレンポリアミンおよび/または環式
ヒドロキシエチルエチレンポリアミンを、二酸化チタン
または二酸化ジルコニウム触媒を含有するリンの存在下
に反応させる、TEDAの製法が記載されている。
応、例えばN−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジンの
TEDAへの変換反応における、特異的リン酸触媒、例
えばマグネシウム、カルシウム、バリウムまたはアルミ
ニウムのモノリン酸あるいはピロリン酸の使用について
記載している。
アミノエタンおよび0〜200mol%のピペラジン
を、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ボロン、ケイ酸ガリウ
ムおよび/またはケイ酸鉄ゼオライト上で高温で反応さ
せて、TEDAを製造する方法が記載されている。
ールアミンのようなアミン化合物を触媒上で反応させ
て、TEDAとピペラジンとを含有する生成物を取得
し、次いでこの生成物を、少なくともひとつのNおよび
/またはO原子を有するエチル化合物と、形状−選択的
なゼオライト触媒の存在下に反応させて、TEDAを製
造する方法が記載されている。
ールアミンのようなアミン化合物をペンタシル型(pent
asil type)のゼオライト触媒上で反応させる、TED
Aの製法に関する。
でなく、水、副生成物、例えばピペラジンおよび高分子
量ポリマー、および場合により、反応に使用した溶剤を
も含有する粗反応生成物が形成される。TEDAは、通
常、バッチワイズまたは連続的な蒸留あるいは精留によ
り混合物から分離され、標準的には、続く結晶化または
再結晶化工程で精製される。
沸点(常圧で174℃)と融点(168〜160℃))
のために、TEDAの取り扱いは非常に困難であり、
色、色の安定性(APHA色番号による評価での色番号
の不所望な増加、貯蔵期間中)、臭気(環式飽和5−員
環N−複素環または他の環式飽和6−員環N−複素環お
よび/または芳香族5ないしは6−員環N−複素環がも
たらす不所望の臭気)および純度の面でTEDAの品質
の低下を防ぐには、かなりの技術費用を要する。
TEDAおよび該TEDAから製造された溶液は、通
常、色(APHA色番号による評価)、色の安定性およ
び/または臭気の面で市販に適さず、TEDAの品質
は、更なる精製工程、例えば複雑な技術を要する結晶化
または再結晶化を経て初めて向上する。
るためのより好ましい方法を見出す試みが続けられてい
る。
単離に関し、ここではプロピレングリコールを粗TED
Aに添加し、次いで混合物を分別蒸留している。
を分別して単離する方法が記載されており、ここでは水
を粗TEDAに添加し、次いで混合物を蒸留している。
ペラジンおよび/またはTEDAを含む混合物の分別蒸
留により、ピペラジンおよび/またはTEDAを精製す
る方法が請求されている。この方法は、ピペラジンおよ
び/またはTEDAの蒸留物を、水または有機溶剤に溶
解し、該蒸留物の溶液を回収することから成り、ただ
し、溶剤は液体または気体の形であってよい。この明細
書によれば、この方法は蒸留装置内の固体が原因となっ
て起きる目詰まりの回避という課題を解決している。こ
の明細書の発明の詳細な説明、蒸留装置の図面および実
施例によれば、この目的のために、ピペラジンまたはT
EDAを最初に蒸留塔頭頂部の冷却装置で液化し、次い
で、初めて溶剤中に溶解する。
EDAが所望の品質を有さない点である。
なトリエチレンジアミン(TEDA)およびその溶液を
製造するための、改良され、有効かつ経済的な方法を見
出すことであり、この方法であれば、色、色の安定性、
臭気および純度の面で、より高い品質を有するTEDA
およびTEDA溶液が得られる。
気化し、気体のTEDAを液体溶剤中に導入することか
ら成る、純粋なトリエチレンジアミン(TEDA)溶液
の製法により解決されることが見出された。次いで、こ
のようにして得られたTEDA溶液からの結晶化によ
り、所望の高い品質を有する純粋なTEDAが得られ
る。
体溶剤への導入(これを以降TEDAの急冷と呼ぶ)
は、品質低下の原因となる不所望な副生成物の形成を著
しく低下させる。通常の蒸留では蒸留物の液化は起こら
ないが、本発明では、蒸発または蒸留装置の出口に液体
TEDAが貯留するのを回避する。
式または非環式(=脂肪族)炭化水素、特に分枝鎖また
は非分枝鎖のアルカンまたはアルカン混合物(例えばn
−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、ヘキサ
ン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、石油エーテ
ル)、塩化脂肪族炭化水素(特にアルカンの塩化物、例
えばジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタ
ン、トリクロロエタン)、芳香族炭化水素(例えばベン
ゼン、トルエン、キシレン)、塩化芳香族炭化水素(例
えばクロロベンゼン)、アルコール(例えばメタノー
ル、エタノール、エチレングリコール、1,4−ブタン
ジオールおよびポリエーテルアルコール、特にポリアル
キレングリコール、例えばジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール)、ケトン、特に脂肪族ケトン(例
えばアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ン)、脂肪族カルボン酸エステル(例えば酢酸メチル、
酢酸エチル)、脂肪族ニトリル(例えばアセトニトリ
ル、プロピオニトリル)、エーテル(例えばジオキサ
ン、THF、ジエチルエーテル、エチレングリコールジ
メチルエーテル)およびその混合物である。
造時に触媒溶液として使用され得る、純粋なTEDA溶
液の製造に関し、TEDAの冷却に使用される溶剤は、
特にアルコール(例えばエチレングリコール、1,4−
ブタンジオール、ジプロピレングリコール)である。こ
のようにして得られたジプロピレングリコール中の33
質量%濃度のTEDA溶液の色番号は、150APHA
を下回り、特に100APHAを下回る。
の製法において、TEDAの急冷に使用される溶剤は、
有利に脂肪族炭化水素、特に炭素原子5〜8個を有する
飽和脂肪族炭化水素(例えばペンタン、ヘキサン、ヘプ
タン)である。本発明における、TEDA溶液からの純
粋なTEDAの結晶化は、当業者に公知の方法で実施で
きる。その後の複数または有利に単一工程での結晶化に
よって得られたTEDA結晶は、高純度(一般的に純度
は少なくとも99.5質量%、特に少なくとも99.9質
量%)であり、ジプロピレングリコール中の33質量%
濃度溶液の色番号は50APHAを下回り、特に30A
PHAを下回る。
剤中への導入は、急冷装置、例えば有利に流下フィルム
型冷却器(薄膜、細流フィルム型(trickle film)また
は落流(falling stream)冷却器)中またはノズル装置中
で実施される。ここで、気体のTEDAは、並流または
向流で液体溶剤へ送り込むことができる。気体のTED
Aを、有利に、急冷装置の塔頂から導入する。また、有
利には、急冷装置の内壁を完全に湿潤させるために、液
体溶剤を落下フィルム型冷却器の塔頂部において接線方
向に導入しても、あるいは液体溶剤をひとつまたはそれ
以上のノズルを介して導入してもよい。
てもよい。
なく、便益、効果および費用の見地から選択する。一般
的に、溶剤の種類に応じて、TEDA含量が約1〜50
質量%、有利に20〜40質量%となるように急冷す
る。
剤および/または急冷装置を加熱/冷却して、20〜1
00℃、有利に30〜60℃に調節する。
〜1.5barである。
り、使用する溶剤が部分的に気化し、急冷装置中の気体
スペースが溶剤の蒸気で飽和する。これにより、気体の
TEDAの昇華が著しく減少するかあるいは完全に回避
され、結果的に、排気ライン中に固体が沈着することに
より誘起される目詰まりの問題が解決される。
知の方法により得られ、例えばモノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、ピペラジン、N−(2−ヒドロキシエチル)ピペ
ラジン、N,N'−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピペラ
ジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N,N'−
ビス(2−アミノエチル)ピペラジン、モルホリンまた
はその混合物を、触媒(例えば金属ピロリン酸塩、金属
リン酸塩(例えばアルカリ土類金属リン酸一水素塩)、
ゼオライト、リン酸ジルコニウム、Al2O3、Si
O2、TiO2またはZrO2含有性のリン)上で、高温
(通常250〜450℃)で反応させる。
特に0.1〜5barである。場合により、反応を、不
活性極性中性溶剤(例えばN−アルキルピロリドン(例
えばN−メチルピロリドン)、ジオキサン、THF、ジ
アルキルホルムアミド(例えばジメチルホルムアミ
ド)、ジアルキルアセトアミド(例えばジメチルアセト
アミド))および不活性キャリアーガス(例えばN2ま
たはAr)の存在下に実施してもよい。
結晶化により精製してよい。
42929、US−A−3297701、DE−A−3
634258、DE−A−1745627、DE−A−
3718395、EP−A−111928、EP−A−
382055、EP−A−842935、EP−A−8
42936、EP−A−831096、EP−A−95
2152およびUS−A−5741906に記載されて
いる。
の面で品質の要求を満たさず、本発明において出発物質
として使用されるTEDAを、当業者に公知の方法およ
び条件を用いて、例えば、TEDAまたはTEDA含有
する混合物(粗TEDA)を装填/供給した蒸留装置中
で、気化してよい。気体のTEDAは、有利に蒸留塔の
塔頂または側方出口から得られる。本発明の方法で使用
する気体のTEDAは、通常、90質量%を上回る、有
利に95質量%を上回る、特に有利に97質量%を上回
る純度を有する。
が得られる時間と、TEDAの急冷が実施される時間と
の時間間隔は、有利に10秒以下である。
下のようにして実施する:例えばN−(2−ヒドロキシ
エチル)ピペラジンを、極性中性溶剤(例えばN−アル
キルピロリドン(例えばN−メチルピロリドン)、ジオ
キサン、THF、ジアルキルホルムアミド(例えばジメ
チルホルムアミド)、ジアルキルアセトアミド(例えば
ジメチルアセトアミド))、キャリアーガス(例えばN
2またはAr)および触媒であるアルカリ土類金属リン
酸一水素塩の存在下に、気相反応器中で、320〜42
0℃、0.5〜1.5barで、連続法により反応させ
て、気化したTEDA含有混合物を獲得し、これを、例
えば約30の理論段を有する蒸留塔を備えた蒸留装置中
に導入する。ここで、低沸点溶剤(例えば水、ピペラジ
ン、N−エチルピペラジン)を、塔頂温度100〜12
0℃、通常圧力500mbar〜1.5barで、頭頂
部から分離する。
る別の蒸留塔へ供給する。このカラムは通常圧力500
mbar〜1.5barで操作され、TEDAの合成に
使用される別の溶剤は側方出口から分別され、場合によ
り、合成反応器へ戻し、高沸点溶剤を塔底排出口から排
出する。95質量%を上回る、特に97質量%を上回る
純度を有するTEDAを、塔頂で、気体の形で、分縮器
を介して取り出し、急冷し、同時に、通常30〜100
℃、有利に30〜60℃で、落下フィルム型冷却器中で
溶剤(例えばペンタン、ジプロピレングリコール)に溶
解する(TEDAの急冷)。
る、4l(触媒容量)の塩浴反応器(7つの管を有する
円筒多管式、内直径21mm、長さ2m)中で実施す
る。反応供給部、反応器の排出口および蒸留セクション
のためのラインは、部分的に2重壁管構造を有してお
り、油で加熱する。装置の構成部は保護しながら加熱さ
れ、様々な加熱回路を用いて、場合に応じた要求温度に
まで個別に導かれる。
HPO4(直径約3mm、高さ約3mm)である(触媒
層)。
能付きの乾燥器中で、CaHPO4×2H2Oを約250
℃で16時間加熱した。次いで、グラファイト2質量%
を得られた粉末に混合し、その結果生じた粉末混合物を
押出機で270barで圧縮し、ペレットを得た。
準l/h(標準l=標準リットル=標準状態での体積)
を、常圧で、380℃に加熱した塩浴反応器に通過させ
た(触媒上での時間速度あたりの質量:時間あたり触媒
(層体積)リットルあたり供給物0.4kg)。
を意味する)。
参照)を含む液体を循環させて冷却しながら60℃で凝
縮した(=反応生成物の急冷)。
あった(%は、質量%を意味する)。
トラップおよび次の洗浄ボトルとを介して排出した。
成物の冷却のための)循環液として使用し、その間、残
りの部分を連続して蒸留塔(K1)へポンプで供給し
た。ガラスカラムは直径が50mmであり、60個の泡
鐘段を有する。還流比は、1.4:1である。低沸点溶
剤(水、ピペラジン、エチルピペラジン)を、常圧かつ
塔頂温度116℃で、塔頂部において、液体の形で分離
した。
な組成であった(%は、質量%を意味する)。
で連続的に供給した。ガラスカラムK2は、直径50m
mであり、50個の泡鐘段を有する。還流比は、10:
1である。N−メチルピロリドン溶剤を、第一泡鐘段の
上方に位置する側方出口から、208℃の温度で分離
し、反応器へ再循環させ、この間、高沸点溶剤を塔底か
ら225℃で排出した。TEDAを頭頂部において蒸気
の形で分離し、急冷し、同時に約30℃で、液体溶剤で
あるペンタン(n−ペンタン80質量%およびイソペン
タン20質量%の混合物)へ溶解した(=TEDAの急
冷)。TEDAの急冷を、落下フィルム型冷却器(細流
フィルム型または落流冷却器)を使用して実施し、この
際、気体のTEDAを塔頂から導入する。ペンタンを、
落下フィルム型冷却器の頭頂部で接線方向に導入した。
得られた溶液は以下の組成を有した(%は、質量%を意
味する)。
TEDAを少なくとも99.5質量%の純度で得た。
られたTEDAの33質量%濃度の溶液は、APHA色
番号28であった。
複素環または他の環式飽和6員環N−複素環および/ま
たは芳香族5または6員環N−複素環による臭気を有さ
なかった。
にジプロピレングリコール(DPG)を用いて例1の手
順を繰り返し、次いで溶剤からのTEDAの結晶化を実
施せずに以下の結果を得た。
%を意味する)。
あり、ポリウレタンの製造時に触媒として直接使用でき
る。
和5員環N−複素環または他の環式飽和6員環N−複素
環および/または芳香族5または6員環N−複素環によ
る臭気を有さなかった。
て例1の手順を繰り返し、TEDAの急冷を実施せずに
以下のような結果を得た。
る)。
EDAを高温の条件(>160℃)でさらに例えば蒸留
単位へと運搬するので、TEDAに相当の熱の負荷が発
生じ、不所望の分解産物が形成される。
よび臭気の点において、不満足な特性を有し、従って市
販に不適である。
3質量%濃度溶液のAPHA色番号:1000 環式飽和5員環N−複素環または他の環式飽和6員環N
−複素環および/または芳香族5または6員環N−複素
環による臭気あり。
の結晶体は、臭気の面でTEDAの品質をほとんど改善
していない:ジプロピレングリコール(DPG)中の3
3質量%濃度の溶液のAPHA色番号:130、環式飽
和5員環N−複素環または他の環式飽和6員環N−複素
環および/または芳香族5または6員環N−複素環によ
る臭気あり。
Claims (9)
- 【請求項1】 トリエチレンジアミンを気化し、気体の
トリエチレンジアミンを液体溶剤中に導入することから
成る、純粋なトリエチレンジアミンの溶液の製法。 - 【請求項2】 気体のトリエチレンジアミンが、蒸留塔
の塔頂または側方出口から得られる、請求項1記載の製
法。 - 【請求項3】 請求項1または2の記載に従って純粋な
トリエチレンジアミンの溶液を製造し、次いで、該溶液
からトリエチレンジアミンを結晶化する、純粋なトリエ
チレンジアミンの製法。 - 【請求項4】 液体溶剤を、環式または非環式炭化水
素、塩化脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、アルコー
ル、ケトン、脂肪族カルボン酸エステル、脂肪族ニトリ
ルおよびエーテルから成る群より選択する、請求項1か
ら3までのいずれか1項記載の製法。 - 【請求項5】 使用する液体溶剤が、ペンタンまたはジ
プロピレングリコールである、請求項1から3までのい
ずれか1項記載の製法。 - 【請求項6】 液体溶剤へ導入される気体のトリエチレ
ンジアミンが純度95質量%を上回る、請求項1から5
までのいずれか1項記載の製法。 - 【請求項7】 気化すべきトリエチレンジアミンを、触
媒上でモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、ピペラジン、N−
(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、N,N'−ビス
(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、N−(2−アミ
ノエチル)ピペラジン、N,N'−ビス(2−アミノエチ
ル)ピペラジン、モルホリンまたはその混合物を高温で
反応させることにより得る、請求項1から6までのいず
れか1項記載の製法。 - 【請求項8】 触媒が、金属のリン酸塩またはゼオライ
トである、請求項7記載の製法。 - 【請求項9】 反応を、気相中で、250〜450℃で
実施する、請求項7または8記載の製法。
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