JP2001321673A - Molded microporous material catalyst for manufacturing dialkanol amine - Google Patents
Molded microporous material catalyst for manufacturing dialkanol amineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニアとアル
キレンオキシドを反応させてジアルカノールアミンを製
造する際に用いる成形マイクロポーラスマテリアル触
媒、該触媒の製造方法および該触媒を用いたジアルカノ
ールアミンの製造方法に関する。The present invention relates to a molded microporous material catalyst used for producing dialkanolamine by reacting ammonia and alkylene oxide, a method for producing the catalyst, and production of dialkanolamine using the catalyst. About the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルキレンオキシドをアンモニアでアミ
ノ化してアルカノールアミン類を製造する方法として
は、工業的にエチレンオキシドと濃度20〜40質量%
のアンモニア水とを反応させてエタノールアミン類を製
造する方法が採用されている。2. Description of the Related Art As a method for producing an alkanolamine by aminating an alkylene oxide with ammonia, industrially, ethylene oxide and a concentration of 20 to 40% by mass are used.
To produce ethanolamines by reacting with ammonia water.
【0003】この方法では、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の3種類が生
成するが、トリエタノールアミンの需要が減退している
現在、トリエタノールアミンの生成を抑える製造方法が
求められている。このため、エチレンオキシド1モルに
対してアンモニアを3〜5モル程度にして、アンモニア
を大過剰の条件下で反応を行いトリエタノールアミンの
生成を抑制させているが、それでもトリエタノールアミ
ンの選択率は10〜20質量%またはこれ以上であり、
ジエタノールアミンの選択率は40質量%以下である。
また、アンモニア水のように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。[0003] In this method, three types of monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine are produced. However, as the demand for triethanolamine is decreasing, a production method for suppressing the production of triethanolamine is required. . For this reason, the amount of ammonia is adjusted to about 3 to 5 mol per mol of ethylene oxide, and the reaction is carried out under a condition of a large excess of ammonia to suppress the production of triethanolamine. However, the selectivity of triethanolamine is still high. 10 to 20% by mass or more,
The selectivity of diethanolamine is 40% by mass or less.
In addition, when water is used as a catalyst, such as ammonia water, a water recovery operation is required, which makes it difficult to produce ethanolamines at low cost.
【0004】一方、水が存在しない系ではアルキレンオ
キシドとアンモニアとはほとんど反応せず、触媒の存在
が不可欠である。アルキレンオキシドをアンモニアでア
ミノ化してアルカノールアミン類を製造する触媒とし
て、例えば有機酸類、無機酸類、アンモニウム塩などの
均一系の触媒や、スルホン酸基を樹脂に固定したイオン
交換樹脂、または酸活性化粘土触媒、各種ゼオライト触
媒、更に希土類担持触媒の使用が提案されている。しか
し、有機酸類、無機酸類等の均一系の触媒を使用する
と、生成物たるアルカノールアミンと触媒との分離操作
が必要となり、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が困難であ
る。On the other hand, in a system without water, the alkylene oxide hardly reacts with ammonia, and the presence of a catalyst is indispensable. As a catalyst for producing alkanolamines by amination of alkylene oxide with ammonia, for example, organic acids, inorganic acids, homogeneous catalysts such as ammonium salts, ion exchange resins in which sulfonic acid groups are fixed to the resin, or acid activation The use of clay catalysts, various zeolite catalysts, and also rare earth supported catalysts has been proposed. However, when a homogeneous catalyst such as an organic acid or an inorganic acid is used, a separation operation between the product alkanolamine and the catalyst is required, and in a homogeneous system in which the phase of the catalyst and the product is the same,
It is difficult to produce inexpensive and simple alkanolamines.
【0005】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。[0005] 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 homogeneous acid catalyst is immobilized. Methods have been developed for use.
【0006】例えば、均一系の酸触媒を固定化した触媒
として、ゼオライトの一種であるZSM−5に希土類金
属で交換したマイクロポーラスマテリアルが高性能をも
たらすことが知られている。[0006] For example, as a catalyst in which a homogeneous acid catalyst is immobilized, it is known that a microporous material in which ZSM-5, which is a kind of zeolite, is replaced with a rare earth metal provides high performance.
【0007】例えば、特開平11−322681号公報
には、マイクロポーラスマテリアルからなる触媒を用い
た、ジアルカノールアミンの選択率に優れるジアルカノ
ールアミン製造用触媒に関する発明が開示されている。[0007] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-322681 discloses an invention relating to a catalyst for dialkanolamine production using a catalyst comprising a microporous material and having excellent dialkanolamine selectivity.
【0008】該公報に記載された触媒は、有効細孔径が
0.45nmないし0.8nmであるマイクロポーラス
マテリアル、またはマイクロポーラスマテリアルを希土
類元素でイオン交換した触媒であって、これを用いるこ
とによってジアルカノールアミンを選択性高く製造する
ことができるとしている。The catalyst described in the publication is a microporous material having an effective pore diameter of 0.45 nm to 0.8 nm, or a catalyst obtained by ion-exchanging a microporous material with a rare earth element. It is said that dialkanolamine can be produced with high selectivity.
【0009】一方、マイクロポーラスマテリアル粉末
は、一般的に紙の充填材、土壌改良材、吸着材、触媒及
びその担体など各種用途に用いられ、粉末状で用いられ
ることも多いが、用途に応じて球状、柱状、粒状、ハニ
カム状等の適宜の形状が要求される場合がある。特に、
固定床の反応系触媒として使用する場合には粒状やハニ
カム状に成形することが必要である。On the other hand, microporous material powders are generally used for various purposes such as paper fillers, soil conditioners, adsorbents, catalysts and their carriers, and are often used in powder form. In some cases, an appropriate shape such as spherical, columnar, granular, or honeycomb shape is required. In particular,
When used as a reaction catalyst in a fixed bed, it is necessary to form the catalyst into granular or honeycomb shapes.
【0010】しかしながら、マイクロポーラスマテリア
ル粉末は、それ自体は全く可塑性を有さず、これを水と
混合しても粘土のような可塑物を得ることは出来ない。
また、マイクロポーラスマテリアル粉末は、焼結性を有
さず、これを高温で焼成しても目的のゼオライト焼結成
形体は出来ない。前記公報ではその実施例においてゼオ
ライト成形物を製造しているが、触媒活性について評価
するものの、成形物の調製方法、成形性、成形物の強度
については何ら開示がない。従来、マイクロポーラスマ
テリアル粉末を可塑成形し目的のマイクロポーラスマテ
リアル成形体を調製するために、ベントナイト、カオリ
ンなどの天然鉱物や、コロイダルシリカなどの無機ゾル
のような無機質結合材や、セルロース系の有機質結合剤
が配合され、マイクロポーラスマテリアル可塑成形体が
調製されている。しかしながら、実用上十分な強度を有
した成形触媒で、かつ成形に用いた結合材が触媒活性に
悪影響を及ぼさずジアルカノールアミンを高選択率に製
造するための触媒、および該触媒の製造方法について,
今まで知られていなかった。[0010] However, the microporous material powder itself has no plasticity at all, and even if it is mixed with water, a plastic such as clay cannot be obtained.
Further, the microporous material powder does not have sinterability, and even if it is fired at a high temperature, a target zeolite sintered compact cannot be obtained. In the above publication, a zeolite molded article is manufactured in the examples, but the catalyst activity is evaluated, but there is no disclosure about the method for preparing the molded article, the moldability, and the strength of the molded article. Conventionally, in order to plastically mold a microporous material powder to prepare a target microporous material molded body, an inorganic binder such as an inorganic sol such as bentonite or kaolin, an inorganic sol such as colloidal silica, or a cellulosic organic material is used. A binder is blended to prepare a microporous material plastic molded article. However, a catalyst for producing dialkanolamine with a high selectivity without using a molding catalyst having sufficient strength for practical use, and the binder used for molding does not adversely affect the catalytic activity, and a method for producing the catalyst ,
It was not known until now.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決するためになされたものであり、実用上
十分な強度を有し、副生物の生成が少なくジアルカノー
ルアミンの選択性に優れた成形マイクロポーラスマテリ
アル触媒、および該触媒の製造方法を提供することを目
的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a practically sufficient strength, has a small amount of by-products, and has a small number of dialkanolamines. An object of the present invention is to provide a molded microporous material catalyst having excellent properties and a method for producing the catalyst.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、マイクロポーラスマ
テリアル粉末に層状粘土鉱物を加えることで、水系にて
可塑成形性を有するマイクロポーラスマテリアル成形用
混合物を得ることができ、これが任意の形状に成形で
き、かつ乾燥し特定の温度範囲で焼成して得た成形触媒
が、アンモニアとアルキレンオキシドとの反応によるジ
アルカノールアミン製造用触媒として極めて優れた選択
率を示すと共に、不純物の生成も少ないことを見出し、
本発明を完成させた。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by adding a layered clay mineral to a microporous material powder, a microporous material having plasticity in an aqueous system has been obtained. A molding mixture can be obtained, which can be molded into an arbitrary shape, and a molded catalyst obtained by drying and calcining at a specific temperature range is extremely useful as a catalyst for producing dialkanolamine by reacting ammonia with alkylene oxide. It shows excellent selectivity and low generation of impurities.
The present invention has been completed.
【0013】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).
【0014】(1) アンモニアと下記式(I)で示す
アルキレンオキシドの反応により下記式(II)で示す
ジアルカノールアミンを製造するための触媒であって、
該触媒がマイクロポーラスマテリアル粉末と層状粘土鉱
物とを含む組成物を成形してなる触媒で、かつ触媒の粉
化度が0.1〜20%であることを特徴とするジアルカ
ノールアミン製造用成形マイクロポーラスマテリアル触
媒。(1) A catalyst for producing a dialkanolamine represented by the following formula (II) by reacting ammonia with an alkylene oxide represented by the following formula (I):
The molding for producing dialkanolamine, wherein the catalyst is a catalyst obtained by molding a composition containing a microporous material powder and a layered clay mineral, and the degree of powdering of the catalyst is 0.1 to 20%. Microporous material catalyst.
【0015】[0015]
【化5】 Embedded image
【0016】[0016]
【化6】 Embedded image
【0017】(2) マイクロポーラスマテリアル粉末
と層状粘土鉱物との質量比が、95/5〜50/50で
ある、上記(1)記載のジアルカノールアミン製造用成
形マイクロポーラスマテリアル触媒。(2) The molded microporous material catalyst for producing dialkanolamine according to the above (1), wherein the mass ratio between the microporous material powder and the layered clay mineral is 95/5 to 50/50.
【0018】(3) マイクロポーラスマテリアル粉末
と層状粘土鉱物とを含む組成物を成形し、次いで500
℃〜1000℃の温度範囲で焼成処理して得るものであ
る、上記(1)または(2)記載の触媒の製造方法。(3) A composition containing the microporous material powder and the layered clay mineral is molded,
The method for producing a catalyst according to the above (1) or (2), which is obtained by performing a calcination treatment in a temperature range of from 1C to 1000C.
【0019】(4) 該マイクロポーラスマテリアル粉
体が、メタロシリケートに希土類元素を0.1〜10質
量%担持させ、次いで400〜1000℃で熱処理して
得られるものである、上記(3)記載の触媒の製造方
法。(4) The microporous material powder as described in (3) above, wherein the microporous material powder is obtained by supporting 0.1 to 10% by mass of a rare earth element on a metallosilicate and then heat-treating the same at 400 to 1000 ° C. A method for producing a catalyst.
【0020】(5) 上記(1)または(2)記載の触
媒の存在下に、下記一般式(I)で示されるアルキレン
オキシドとアンモニアを無機触媒の存在下に液相で反応
させることを特徴とする下記式(II)で示されるジア
ルカノールアミンの製造方法。(5) An alkylene oxide represented by the following general formula (I) and ammonia are reacted in a liquid phase in the presence of an inorganic catalyst in the presence of the catalyst described in the above (1) or (2). A method for producing a dialkanolamine represented by the following formula (II):
【0021】[0021]
【化7】 Embedded image
【0022】[0022]
【化8】 Embedded image
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の第一は、アンモニアと下
記式(I)で示すアルキレンオキシドの反応により下記
式(II)で示すジアルカノールアミンを製造するため
の触媒であって、該触媒がマイクロポーラスマテリアル
粉末と層状粘土鉱物とを含む組成物を成形してなる触媒
で、かつ触媒の粉化度が0.1〜20%であることを特
徴とするジアルカノールアミン製造用成形マイクロポー
ラスマテリアル触媒である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is a catalyst for producing a dialkanolamine represented by the following formula (II) by reacting ammonia with an alkylene oxide represented by the following formula (I). Is a catalyst obtained by molding a composition containing a microporous material powder and a layered clay mineral, and the powdered degree of the catalyst is 0.1 to 20%. It is a material catalyst.
【0024】[0024]
【化9】 Embedded image
【0025】[0025]
【化10】 Embedded image
【0026】ここに、本発明で使用するαとβとは、以
下によって定義される。Here, α and β used in the present invention are defined as follows.
【0027】まず、アンモニアとアルキレンオキシドと
の反応は逐次反応であり、以下の反応が逐次的に生ず
る。なお、式中、AOはアルキレンオキシドを、MAA
はモノアルカノールアミンを、DAAはジアルカノール
アミンを、TAAはトリアルカノールアミンを示す。First, the reaction between ammonia and alkylene oxide is a sequential reaction, and the following reactions occur sequentially. In the formula, AO represents an alkylene oxide, MAA
Represents monoalkanolamine, DAA represents dialkanolamine, and TAA represents trialkanolamine.
【0028】[0028]
【数1】 (Equation 1)
【0029】上記(1)、(2)及び(3)の反応がア
ルキレンオキシド、アンモニア及びアミンそれぞれの原
料濃度に関して1次であるとすれば、それぞれの反応式
の反応速度定数をk1、k2、k3とすれば、各反応速度
r1、r2、r3はそれぞれ以下のようにあらわされる。
なお、[ ]は、該化合物の濃度である。Assuming that the reactions (1), (2) and (3) are first-order with respect to the raw material concentrations of the alkylene oxide, ammonia and amine, the reaction rate constants of the respective reaction formulas are k 1 and k 1 Assuming that k 2 and k 3 , the respective reaction rates r 1 , r 2 and r 3 are expressed as follows.
[] Is the concentration of the compound.
【0030】[0030]
【数2】 (Equation 2)
【0031】これによって、モノアルカノールアミンと
アルキレンオキシドとの反応速度定数を1としたときの
アンモニアとアルキレンオキシドの反応速度定数α、お
よびジアルカノールアミンとアルキレンオキシドの反応
速度定数βは、α=k1/k2、β=k3/k2となる。Thus, assuming that the reaction rate constant between monoalkanolamine and alkylene oxide is 1, the reaction rate constant α between ammonia and alkylene oxide and the reaction rate constant β between dialkanolamine and alkylene oxide are α = k 1 / k 2 and β = k 3 / k 2 .
【0032】アルキレンオキシドの転化率が100%の
時の反応液中のNH3、MAA、DAA、TAAのモル
分率をそれぞれ、x、y、z、uとすれば、反応速度式
(4)〜(6)の積分と物質収支式(x+y+z+u=
1)からα、βは次の非線型方程式(i)、(ii)の
解として求められる。If the mole fractions of NH 3 , MAA, DAA, and TAA in the reaction solution when the conversion of the alkylene oxide is 100% are x, y, z, and u, respectively, the reaction rate equation (4) To (6) and the material balance equation (x + y + z + u =
From 1), α and β are obtained as solutions of the following nonlinear equations (i) and (ii).
【0033】[0033]
【数3】 (Equation 3)
【0034】[0034]
【数4】 (Equation 4)
【0035】これらの非線型方程式は通常の数値解法で
解くことができ、これによってα、βそれぞれの値を求
めることができる。These non-linear equations can be solved by a usual numerical solution method, whereby the values of α and β can be obtained.
【0036】本発明者は、無機触媒の存在下に、液相で
アルキレンオキシドとアンモニアとからジアルカノール
アミンを製造するための反応を検討した結果、(i)前
記αが0.10以上、好ましくは0.10〜1.0、よ
り好ましくは0.10〜0.5、さらに好ましくは0.
10〜0.30、かつ(ii)前記βが0.5以下、好
ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下となる
ような条件下で反応させることにより、ジアルカノール
アミンを効率よく選択的に製造できることを見出した。
αが0.10より小さいと第1の生成物であるモノアル
カノールアミンを製造する際に、原料のアルキレンオキ
シドに対するアンモニアのモル比を大きくしなければな
らず、効率が悪くなる。The present inventors have studied the reaction for producing dialkanolamine from an alkylene oxide and ammonia in the liquid phase in the presence of an inorganic catalyst. As a result, (i) the α was 0.10 or more, and Is 0.10 to 1.0, more preferably 0.10 to 0.5, and still more preferably 0.1 to 0.5.
10-0.30, and (ii) reacting under conditions such that the β is 0.5 or less, preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less, so that the dialkanolamine can be efficiently produced. It has been found that it can be selectively manufactured.
If α is less than 0.10, the efficiency of the production of monoalkanolamine as the first product must be increased by increasing the molar ratio of ammonia to alkylene oxide as the raw material.
【0037】また、βを0.5以下としたのは、トリエ
タノールアミンの副生を抑制してジアルカノールアミン
を効率的に製造するためには、βは0.5以下であるこ
とが好ましいからである。The reason why β is 0.5 or less is that β is preferably 0.5 or less in order to efficiently produce dialkanolamine by suppressing the by-product of triethanolamine. Because.
【0038】また、トリエタノールアミンの水酸基にア
ルキレンオキシドが1分子付加したグリコールエーテル
類の不純物はその分離が困難であり、一定量以上生成す
るとトリアルカノールアミンの品質を低下させるため好
ましくない。本発明では、この生成量をトリアルカノー
ルアミンの5%以下、より好ましくは4%以下、更に好
ましくは3%以下にする。これによってジエタノールア
ミン選択率の向上とあいまって、品質に優れるジエタノ
ールアミンの製造が達成される。Further, it is difficult to separate impurities of glycol ethers in which one molecule of an alkylene oxide is added to a hydroxyl group of triethanolamine, and it is not preferable to produce impurities in a certain amount or more because the quality of trialkanolamine is deteriorated. In the present invention, the amount of production is set to 5% or less of trialkanolamine, more preferably 4% or less, and further preferably 3% or less. This achieves the production of high quality diethanolamine in combination with the improvement in diethanolamine selectivity.
【0039】本発明の該触媒の粉化度は0.1〜20%
であり、より好ましくは0.1〜10%である。該粉化
度が20%を越えると、反応中に触媒が崩壊し継続した
反応が出来なくなる恐れがあり、逆に、粉化度を0.1
%を下回ると、マイクロポーラスマテリアルを成形する
ために必要な多量の無機質結合剤の存在が、反応活性を
ゼオライトの持つ本来の活性に比べ大幅に低減させるた
め好ましくない。更に目的生成物の選択性を大幅に低下
させる場合もある。The degree of pulverization of the catalyst of the present invention is 0.1 to 20%.
And more preferably 0.1 to 10%. If the degree of powdering exceeds 20%, the catalyst may collapse during the reaction and a continuous reaction may not be possible.
%, The presence of a large amount of an inorganic binder necessary for forming the microporous material is not preferable because the reaction activity is greatly reduced as compared with the original activity of the zeolite. Further, the selectivity of the target product may be significantly reduced in some cases.
【0040】そしてこのようなα、β、トリアルカノー
ルアミンのアルキレンオキシド1分子付加物の生成量お
よび粉化度とする触媒およびその製造方法として、以下
の触媒および本発明の第二の製造方法がある。The following catalyst and the second production method of the present invention are used as a catalyst and the production method for the production amount and the degree of pulverization of the alkylene oxide one molecule adduct of α, β, trialkanolamine. is there.
【0041】すなわち、マイクロポーラスマテリアル粉
末と層状粘土鉱物との質量比が、95/5〜50/50
である、請求項1記載のジアルカノールアミン製造用成
形マイクロポーラスマテリアル触媒であり、および、マ
イクロポーラスマテリアル粉末と層状粘土鉱物とを含む
組成物を成形し、次いで500℃〜1000℃の温度範
囲で焼成処理して得るものである上記触媒の製造方法、
または該マイクロポーラスマテリアル粉体が、メタロシ
リケートに希土類元素を0.1〜10質量%担持させ、
次いで400〜1000℃で熱処理して得られるもので
ある、上記触媒の製造方法である。That is, the mass ratio between the microporous material powder and the layered clay mineral is 95/5 to 50/50.
The molded microporous material catalyst for dialkanolamine production according to claim 1, wherein the composition containing the microporous material powder and the layered clay mineral is molded, and then molded at a temperature in the range of 500 ° C to 1000 ° C. A method for producing the catalyst, which is obtained by calcining,
Alternatively, the microporous material powder allows the metallosilicate to support 0.1 to 10% by mass of a rare earth element,
Next, a method for producing the above catalyst, which is obtained by heat treatment at 400 to 1000 ° C.
【0042】本発明は、アンモニアとアルキレンオキシ
ドを反応させてジアルカノールアミンを製造する際に用
いられる触媒として高性能をもたらすマイクロポーラス
マテリアルを、その本来の触媒性能を落とさずにマイク
ロポーラスマテリアル成形体として得る製造方法であ
る。The present invention relates to a microporous material which provides high performance as a catalyst used in the production of dialkanolamine by reacting ammonia with an alkylene oxide, and to a microporous material molded body without deteriorating its original catalytic performance. It is a manufacturing method obtained as.
【0043】本発明で使用するマイクロポーラスマテリ
アルとしては、均一な径の細孔を持つ結晶体であり、メ
タロシリケートタイプとアルミノフォスフェートタイプ
がある。The microporous material used in the present invention is a crystal having pores of a uniform diameter, and includes a metallosilicate type and an aluminophosphate type.
【0044】アルミノフォスフェートタイプとしては、
アルミノフォスフェート(ALP0)、メタロアルミノ
フォスフェート(MAPO)、シリコアルミノフォスフ
ェート(SAPO)が知られており、いずれを使用する
こともできる。As the aluminophosphate type,
Aluminophosphate (ALP0), metalloaluminophosphate (MAPO), and silicoaluminophosphate (SAPO) are known, and any of them can be used.
【0045】またメタロシリケートは、アルミノシリケ
ート、ガロシリケート、フェリシリケート、ボロシリケ
ート、ジンコシリケートなどのケイ素以外の金属原子
(=T原子)がAl、Ga、Fe、B、Znなどのもの
が挙げられる。ケイ素とT原子の原子比(Si/T)は
5〜300の範囲が好ましく、より好ましくは7〜20
0、もっとも好ましくは10〜100の範囲である。T
原子が多すぎる、すなわちSi/T原子比が小さいと、
構造が不安定になり好ましくない。逆にT原子が少なす
ぎる、すなわちSi/T原子比が大きいと活性点の数が
少なすぎて十分な活性が得られず好ましくない。本発明
では、十分なイオン交換率を確保するために、特に5を
越えるものが好ましい。Examples of the metallosilicate include those in which a metal atom (= T atom) other than silicon, such as aluminosilicate, gallosilicate, ferrisilicate, borosilicate, or zincosilicate, is Al, Ga, Fe, B, Zn, or the like. . The atomic ratio of silicon to T atoms (Si / T) is preferably in the range of 5 to 300, more preferably 7 to 20.
0, most preferably in the range of 10-100. T
If there are too many atoms, that is, the Si / T atomic ratio is small,
The structure becomes unstable, which is not preferable. Conversely, if the number of T atoms is too small, that is, if the Si / T atomic ratio is too large, the number of active sites is too small and sufficient activity cannot be obtained, which is not preferable. In the present invention, in order to secure a sufficient ion exchange rate, those exceeding 5 are particularly preferable.
【0046】メタロシリケートの種類としては、国際ゼ
オライト学会の構造を示すフレームワークトポロジーコ
ードで示すと、MFI、MEL、BEA、MOR、MT
W、TONなどが挙げられるがジアルカノールアミンの
選択率の面からMFIあるいはMELが好ましい。As the types of metallosilicates, MFI, MEL, BEA, MOR, MT can be represented by a framework topology code showing the structure of the International Zeolite Society.
Although W and TON are mentioned, MFI or MEL is preferable from the viewpoint of the selectivity of dialkanolamine.
【0047】MFI構造を有するものとしては、合成高
シリカ型ゼオライトとして知られるZSM−5がある。
またMEL構造を有するものとしては、同じく合成高シ
リカ型ゼオライトとして知られるZSM−11がある。
MFIとMELは構造がよく似ており、インターグロー
スが起こって一つの結晶の中に両方の構造を含む場合が
あるが、本発明ではいずれも使用できる。One having an MFI structure is ZSM-5, which is known as a synthetic high silica zeolite.
As a material having a MEL structure, there is ZSM-11, which is also known as a synthetic high silica zeolite.
MFI and MEL have very similar structures, and there are cases where both structures are included in one crystal due to intergrowth, but both can be used in the present invention.
【0048】本発明で使用するメタロシリケートは、公
知の方法で調製することができる。例えば、通常シリカ
源・T原子源と構造指示剤を水中に分散させ、オートク
レーブ中で加熱するいわゆる水熱合成法によって調製で
きる。またシリカ源・T原子源と構造指示剤とを濃縮乾
固したゲルをオートクレーブ中で水蒸気と接触させる、
いわゆるドライゲル法などで調製することもできる。な
お、上記ZSM−5やZSM−11などの市販のゼオラ
イトを用いることもできる。The metallosilicate used in the present invention can be prepared by a known method. For example, it can be usually prepared by a so-called hydrothermal synthesis method in which a silica source / T atom source and a structure indicator are dispersed in water and heated in an autoclave. The gel obtained by concentrating and drying the silica source / T atom source and the structure indicator is brought into contact with water vapor in an autoclave,
It can also be prepared by a so-called dry gel method. Note that a commercially available zeolite such as ZSM-5 or ZSM-11 can be used.
【0049】なお、アルキレンオキシドとアミンとの反
応は主として細孔内で起こるので、選択性を発現させる
ためには上記マイクロポーラスマテリアルの有効ミクロ
細孔径は0.45〜0.8nmであり、好ましくは0.
5〜0.7nmである。Since the reaction between the alkylene oxide and the amine occurs mainly in the pores, the effective micropore diameter of the microporous material is preferably 0.45 to 0.8 nm in order to exhibit selectivity. Is 0.
5 to 0.7 nm.
【0050】このようなマイクロポーラスクリスタルの
例としては、国際ゼオライト学会の構造を示すフレーム
ワークトポロジーコードで表すと、MFl、MEL、M
OR、TON、MTW、ATO、AFR、BEAなどが
挙げられる。中でもジエタノールアミンの選択性の面か
らはZSM−5(国際ゼオライト学会の構造を示すフレ
ームワークトポロジーコードでMFlに属する)やZS
M−11(国際ゼオライト学会の構造を示すフレームワ
ークトポロジーコードでMELに属する)が好ましい。As an example of such a microporous crystal, MFl, MEL, M can be expressed by a framework topology code showing the structure of the International Zeolite Society.
OR, TON, MTW, ATO, AFR, BEA and the like. Among them, from the viewpoint of the selectivity of diethanolamine, ZSM-5 (which belongs to MFl in the framework topology code showing the structure of the International Zeolite Society) and ZS
M-11 (a framework topology code representing the structure of the International Zeolite Society and belonging to MEL) is preferred.
【0051】上記有効ミクロ細孔径の範囲は、反応原料
が細孔内に拡散することが困難になって活性が低下する
ことがなく、逆にトリアルカノールアミンが細孔内で生
成することがなくジアルカノールアミンの選択率が低下
することがない点で好ましい。The range of the effective micropore diameter is such that the reaction material does not easily diffuse into the pores and the activity does not decrease, and conversely trialkanolamine does not form in the pores. This is preferable because the selectivity of dialkanolamine does not decrease.
【0052】内部に大きなキャビティを持つX型やY型
ゼオライト(国際ゼオライト学会の構造を示すフレーム
ワークトポロジーコードで表すと、両方ともFAUに属
する)は、このキャビティで大きな分子が生成できるの
で細孔出入口の細孔径から期待される形状選択性を示す
ことは少ない。X-type and Y-type zeolites having large cavities inside (both belong to FAU when represented by the framework topology code showing the structure of the International Zeolite Society) have large pores because large cavities can be generated in these cavities. The shape selectivity expected from the pore diameter at the entrance and exit is rarely exhibited.
【0053】また、細孔外での反応は形状選択性が期待
できないため、結晶1次粒子の外表面を不活性化するこ
とが好ましい。不活性化処理の方法としては高温でのス
チーミング処理、四塩化珪素処理、アルコキシシラン処
理など挙げられる。またメタロシリケートを合成する場
合、イオン交換サイトにはアルカリ金属イオンが入って
いる。その状態では酸性がほとんどなく活性が低い。そ
こでアルカリ金属イオンをプロトン、アンモニウムイオ
ン、多価カチオン、特に希土類元素などでイオン交換し
て活性を上げることが望ましい。なお、通常水熱合成で
は生成したメタロシリケート中にアルカリ金属が対カチ
オンとして含まれているので、一旦NH 3イオンでイオ
ン交換し、その後高温で焼成することによってプロトン
型に交換することができる。The reaction outside the pores is expected to have shape selectivity.
Since it is not possible to inactivate the outer surface of the primary crystal particles,
Is preferred. As a method of passivation,
Teaming treatment, silicon tetrachloride treatment, alkoxysilane treatment
And the like. For metallosilicate synthesis,
If the ion exchange site contains alkali metal ions,
I have. In that state, there is almost no acidity and the activity is low. So
Here, alkali metal ions are converted to protons and ammonium ions.
Ion exchange with cations, polyvalent cations, especially rare earth elements, etc.
It is desirable to increase the activity. In addition, usually in hydrothermal synthesis
Means that the alkali metal in the generated metallosilicate
Since it is included as ON, once NH ThreeIon by Ion
Exchange and then firing at high temperature
Can be replaced with a mold.
【0054】本発明の触媒においては、マイクロポーラ
スマテリアルに希土類元素を0.1〜10質量%担持さ
せ熱処理して得られるものを使用することが好ましい。
特に、メタロシリケートなどの無機のイオン交換体は、
そのイオン交換サイトのカチオンを他のカチオンで交換
でき、これをメタロシリケートのイオン交換可能なサイ
トへの希土類元素のイオン交換率によって表現すること
ができるが、この交換率は、従来はせいぜい5%であっ
た。この交換率はイオン交換平衡によって規定されるた
め、1回の操作で高い交換率を達成するには大過剰の交
換金属含有溶液を用いる必要があり、またはイオン交換
操作を何回か繰り返す必要があった。しかしながら、希
土類元素のような多価でイオン半径の大きな金属イオン
では、交換平衡が不利である。In the catalyst of the present invention, it is preferable to use a catalyst obtained by heat-treating a microporous material with 0.1 to 10% by mass of a rare earth element supported thereon.
In particular, inorganic ion exchangers such as metallosilicates
The cation at the ion exchange site can be exchanged with another cation, which can be expressed by the ion exchange rate of the rare earth element to the ion exchangeable site of the metallosilicate, which is conventionally at most 5%. Met. Since this exchange rate is determined by the ion exchange equilibrium, it is necessary to use a large excess of the exchange metal-containing solution to achieve a high exchange rate in one operation, or to repeat the ion exchange operation several times. there were. However, exchange equilibrium is disadvantageous for multivalent metal ions having a large ionic radius such as rare earth elements.
【0055】本発明者らは、通常では困難なイオン交換
率を上げる方法について鋭意検討したところ、驚くべき
ことに溶液中でのイオン交換ではなく、希土類元素とメ
タロシリケートを0.1〜10質量%担持させ、次いで
400℃〜1000℃好ましくは500℃〜900℃の
高温で熱処理することによって高いイオン交換率または
担持量が得られることを見いだした。また、モンモリナ
イトなどの層状粘土鉱物では、層状構造に希土類元素が
もぐりこみ担持率を向上させることが容易であるが、担
持率を高めてもジアルカノールアミンの選択率が向上し
ない。一方、メタロシリケートに希土類元素を担持させ
ると、アンモニアとアルキレンオキシドの反応によるジ
アルカノールアミン生成反応用触媒として優れた選択性
を発揮し、寿命も長いのである。The present inventors have conducted intensive studies on a method for increasing the ion exchange rate, which is usually difficult, and found that, surprisingly, the rare earth element and the metallosilicate were added in an amount of 0.1 to 10% by mass instead of ion exchange in a solution. % And then heat treatment at a high temperature of 400 ° C. to 1000 ° C., preferably 500 ° C. to 900 ° C., to obtain a high ion exchange rate or a high loading. Further, in a layered clay mineral such as montmorillonite, a rare earth element is easily entrapped in the layered structure to improve the loading rate, but increasing the loading rate does not improve the dialkanolamine selectivity. On the other hand, when a rare earth element is supported on a metallosilicate, it exhibits excellent selectivity as a catalyst for the dialkanolamine formation reaction by the reaction between ammonia and an alkylene oxide, and has a long life.
【0056】本発明の触媒において、マイクロポーラス
マテリアルに希土類元素を0.1〜10質量%担持させ
熱処理する方法に制限はないが、一般には次のような手
順で行われる。In the catalyst of the present invention, the method for heat-treating the microporous material with 0.1 to 10% by mass of a rare earth element supported thereon is not limited, but is generally performed in the following procedure.
【0057】例えば、マイクロポーラスマテリアルと固
体の希土類または希土類元素含有化合物を混合した後、
乳鉢、ボールミルなどの粉砕器で粉砕混合し、熱処理す
る方法である。For example, after mixing a microporous material with a solid rare earth or rare earth element-containing compound,
This is a method in which the mixture is pulverized and mixed with a pulverizer such as a mortar or a ball mill and heat-treated.
【0058】また、水などの溶媒に希土類元素または希
土類元素含有化合物を溶解した溶液にマイクロポーラス
マテリアル粉末を投入し分散させ溶媒を蒸発・乾燥など
によって除去してマイクロポーラスマテリアルに希土類
化合物を担持させた後に、熱処理する方法でもよい。な
お、本発明において担持させる希土類元素は、希土類元
素として、0.1〜10質量%であることが好ましく、
特に好ましくは0.1〜5質量%である。希土類元素の
含有量によってジアルカノールアミンの選択率がことな
り、0.1質量%を下回るとジアルカノールアミンの選
択率に劣り、その一方、10質量%を越えても選択率に
変化なく、かつ触媒の調製が困難となるからである。Further, a microporous material powder is charged into a solution in which a rare earth element or a rare earth element-containing compound is dissolved in a solvent such as water and dispersed, and the solvent is removed by evaporation and drying to allow the microporous material to carry the rare earth compound. Then, a heat treatment method may be used. The rare earth element to be supported in the present invention is preferably 0.1 to 10% by mass as a rare earth element,
Particularly preferably, it is 0.1 to 5% by mass. Depending on the content of the rare earth element, the selectivity of dialkanolamine is different. If it is less than 0.1% by mass, the selectivity of dialkanolamine is inferior. On the other hand, even if it exceeds 10% by mass, the selectivity does not change, and This is because preparation of the catalyst becomes difficult.
【0059】本発明で使用するに好ましい希土類元素し
ては、ランタン、セリウム、スカンジウム、イットリウ
ム、アルカリ土類金属などがあり、こられのなかでもジ
アルカノールアミンの選択率の点から、ランタン、イッ
トリウム、セリウム、カルシウム、ストロンチウムが好
ましい。Rare earth elements preferable for use in the present invention include lanthanum, cerium, scandium, yttrium and alkaline earth metals. Among them, lanthanum and yttrium are preferred in terms of dialkanolamine selectivity. , Cerium, calcium and strontium are preferred.
【0060】また、希土類元素を担持させるために使用
できる化合物には、希土類元素のハロゲン化物、硝酸塩
・硫酸塩などの無機酸塩、更に希土類元素の酸化物、水
酸化物、蓚酸塩・酢酸塩などの有機酸塩などが挙げられ
る。これらの中でも、熱処理によって分解するか洗浄除
去が可能で触媒に不必要な成分が残存しない化合物が好
ましい。このような化合物としては、硝酸ランタン、酢
酸ランタン、シュウ酸ランタン等がある。Compounds that can be used to support rare earth elements include inorganic salts of rare earth elements such as halides, nitrates and sulfates, and oxides, hydroxides, oxalates and acetates of rare earth elements. And the like. Among these, compounds that can be decomposed or washed away by heat treatment and do not leave unnecessary components in the catalyst are preferable. Such compounds include lanthanum nitrate, lanthanum acetate, lanthanum oxalate, and the like.
【0061】なお、本発明で希土類元素をマイクロポー
ラスマテリアルに担持させるためにマイクロポーラスマ
テリアルと接触させた希土類元素または希土類元素含有
化合物であって、担持されずに残存したものは、水など
の溶媒によって洗浄除去し、または振動などの物理的操
作で除去することができる。In the present invention, the rare earth element or the rare earth element-containing compound which has been brought into contact with the microporous material in order to support the rare earth element on the microporous material, and which is left unsupported is a solvent such as water. By washing or by physical operation such as vibration.
【0062】希土類元素担持後の熱処理の温度は、マイ
クロポーラスマテリアル中に希土類元素イオンが拡散し
ていくことが必要なため、400〜1000℃、より好
ましくは500〜1000℃、特に好ましくは500〜
900℃である。400℃を下回ると希土類元素イオン
の拡散が十分でなく、その一方、1000℃を越えると
触媒の結晶構造が崩壊するため好ましくない。The temperature of the heat treatment after supporting the rare earth element is preferably 400 to 1000 ° C., more preferably 500 to 1000 ° C., and particularly preferably 500 to 1000 ° C. because the rare earth element ions need to diffuse into the microporous material.
900 ° C. If the temperature is lower than 400 ° C., the diffusion of rare earth element ions is not sufficient. On the other hand, if the temperature is higher than 1000 ° C., the crystal structure of the catalyst is undesirably collapsed.
【0063】熱処理の時間は特に限定されないが、通常
1〜100時間である。高温で長時間処理するとマイク
ロポーラスマテリアルの結晶が崩壊する可能性があるの
で処理温度が比較的高い場合には処理時間は短い方が好
ましい。また低温では希土類元素が十分拡散しない場合
があるので、処理温度が比較的低温の場合には処理時間
は長い方が好ましい。The time of the heat treatment is not particularly limited, but is usually 1 to 100 hours. If the treatment is performed at a high temperature for a long time, the crystal of the microporous material may be broken. Therefore, when the treatment temperature is relatively high, the treatment time is preferably shorter. In addition, at low temperatures, rare earth elements may not diffuse sufficiently. Therefore, when the processing temperature is relatively low, the processing time is preferably longer.
【0064】一般に、希土類元素は、マイクロポーラス
マテリアルと接触させることでマイクロポーラスマテリ
アル中の交換可能なサイトでイオン交換すると考えられ
るが、希土類元素の物理的な担持が関与する可能性は否
定できない。このため、本願発明では実際の触媒の調製
から、希土類元素の担持量で規定した。しかしながら、
マイクロポーラスマテリアル中の交換可能なサイトにの
み希土類元素がイオン交換する場合には、これをイオン
交換率で換算することができる。例えばメタロシリケー
トの場合のイオン交換率とは次の式で定義される。Generally, it is considered that the rare earth element is ion-exchanged at an exchangeable site in the microporous material by contact with the microporous material, but the possibility that the rare earth element is physically supported is undeniable. For this reason, in the present invention, the amount of the rare earth element carried is specified from the actual preparation of the catalyst. However,
When a rare earth element ion-exchanges only at exchangeable sites in a microporous material, this can be converted into an ion-exchange rate. For example, the ion exchange rate in the case of metallosilicate is defined by the following equation.
【0065】[0065]
【数5】 (Equation 5)
【0066】ここでメタロシリケート中の交換可能なサ
イト数は格子外にT原子が存在しなければ通常シリケー
ト中のT原子の数×(4−T原子の価数)に比例する。
例えばSi/Al原子比28のH−ZSM−5ゼオライ
トの交換可能なサイト数は次のようにして求められる。Here, the number of exchangeable sites in the metallosilicate is generally proportional to the number of T atoms in the silicate × (valence of 4-T atoms) unless T atoms exist outside the lattice.
For example, the number of exchangeable sites of an H-ZSM-5 zeolite having an Si / Al atomic ratio of 28 is determined as follows.
【0067】この場合、組成式は(HAlO2)(Si
O2)28と考えられ、式量は1742.3である。従っ
てサイト数は1mol/1742.3g=0.574m
mol/gとなる。希土類元素ランタン(3価)イオンで
の交換率10%ということは、ランタンの価数が3価な
ので、0.574×(10/100)×(1/3)=
0.0191mmol/gが交換することになる。In this case, the composition formula is (HAIO 2 ) (Si
O 2 ) 28 and the formula weight is 1742.3. Therefore, the number of sites is 1 mol / 1742.3 g = 0.574 m
mol / g. An exchange rate of 10% with rare earth element lanthanum (trivalent) ions means that the valence of lanthanum is trivalent, so that 0.574 × (10/100) × (1/3) =
0.0191 mmol / g will be exchanged.
【0068】本発明では上記マイクロポーラスマテリア
ル粉体を使用するが、粉体化は、従来公知の方法によっ
て調製できる。In the present invention, the above-mentioned microporous material powder is used, and the powder can be prepared by a conventionally known method.
【0069】本発明の触媒に使用する層状粘土鉱物は、
マイクロポーラスマテリアル粉体に可塑成形性を付与
し、成形後にも強度を保持するために加えるものであ
る。層状粘土鉱物としては、水系にて可塑成形性を付与
することのできるものであれば各種使用できる。例え
ば、1:1層状粘土鉱物としてはカオリナイト族鉱物、
具体的には、カオリナイト、ハロイサイト、テイツカイ
ト、リザーダイト、アメサイト等を挙げることができ
る。また、2:1層状粘土鉱物としては、パイロフィラ
イト族鉱物(パイロフィライト等)、スメクタイト族鉱
物(モンモリロナイト、サポナイト、ベントナイト、ス
チブンサイト、ヘクトライト等)、バーミキュライト族
鉱物(バーミキュライト等)が用いられる。これらは単
独で用いても良いし、二種以上を混合して用いてもよ
い。本発明では、これら層状粘土鉱物のうち、スメクタ
イト族鉱物のモンモリロナイトが好ましく、任意の金属
に交換した塩を用いることが出来る。例えばH塩(酸性
白土、活性白土)、Na塩(Naモンモリロナイト)、Ca塩
(Caモンモリロナイト)などは市販品として流通してお
り容易に入手できる。The layered clay mineral used in the catalyst of the present invention is:
This is to add plastic moldability to the microporous material powder and to maintain strength even after molding. Various kinds of layered clay minerals can be used as long as they can impart plastic moldability in an aqueous system. For example, kaolinite group minerals as 1: 1 layered clay minerals,
Specific examples include kaolinite, halloysite, taitskite, lizardite, amesite, and the like. In addition, as the 2: 1 layered clay mineral, a pyrophyllite group mineral (eg, pyrophyllite), a smectite group mineral (eg, montmorillonite, saponite, bentonite, stevensite, hectorite, etc.), and a vermiculite group mineral (eg, vermiculite) are used. . These may be used alone or as a mixture of two or more. In the present invention, among these layered clay minerals, montmorillonite, which is a smectite group mineral, is preferable, and a salt exchanged with an arbitrary metal can be used. For example, H salt (acid clay, activated clay), Na salt (Na montmorillonite), Ca salt (Ca montmorillonite) and the like are commercially available and easily available.
【0070】マイクロポーラスマテリアル粉末と層状粘
土鉱物の混合割合は任意の量に設定できるが、マイクロ
ポーラスマテリアル粉末と層状粘土鉱物の質量比は95
/5〜50/50の範囲が好ましく、より好ましくは1
0/90〜40/60の範囲である。この範囲を超えて
層状粘土鉱物量を増やすと、層状粘土鉱物の存在が、単
位質量当りのマイクロポーラスマテリアルの特性、例え
ば、反応活性を単身のマイクロポーラスマテリアル活性
に比べ大幅に低減させ、目的生成物の選択性を大幅に低
下させる場合がある。また、逆にこの範囲より層状粘土
鉱物量を減らすと、触媒に要求される強度を確保するこ
とができない。The mixing ratio of the microporous material powder and the layered clay mineral can be set to an arbitrary amount, but the mass ratio of the microporous material powder to the layered clay mineral is 95.
/ 5 to 50/50 is preferable, and more preferably 1/50.
The range is 0/90 to 40/60. When the amount of the layered clay mineral is increased beyond this range, the presence of the layered clay mineral greatly reduces the properties of the microporous material per unit mass, for example, the reaction activity, compared to the activity of the single microporous material, and the desired production The selectivity of the product may be significantly reduced. Conversely, if the amount of the layered clay mineral is reduced below this range, the strength required for the catalyst cannot be secured.
【0071】マイクロポーラスマテリアル粉末と層状粘
土鉱物を混合し水系にて可塑成形性を有するマイクロポ
ーラスマテリアル成形用混合物を得る方法は任意の方法
を用いることができる。例えば、マイクロポーラスマテ
リアル粉末と層状粘土鉱物と所定量の水を自動乳鉢また
はニーダー等に投入、所定時間混合することで成形用混
合物を得ることができる。Any method can be used for mixing the microporous material powder and the layered clay mineral to obtain a microporous material molding mixture having plastic moldability in an aqueous system. For example, a molding mixture can be obtained by putting a microporous material powder, a layered clay mineral, and a predetermined amount of water into an automatic mortar or kneader and mixing for a predetermined time.
【0072】また、マイクロポーラスマテリアル粉末と
層状粘土鉱物の混合時に、有機成形助剤や無機質補強材
を添加してもよい。有機成形助剤を添加することでマイ
クロポーラスマテリアル粉末に一層高い可塑成形性を付
与することができ、これを成形し、乾燥し、焼成するこ
とでより容易にマイクロポーラスマテリアル成形体を得
ることができる。これらの配合量は、マイクロポーラス
粉体と層状粘土鉱物とを含む組成物100質量部に対し
て0.1〜100質量部、より好ましくは0.1〜50
質量部である。When the microporous material powder and the layered clay mineral are mixed, an organic molding aid or an inorganic reinforcing material may be added. By adding an organic molding aid, it is possible to impart higher plastic moldability to the microporous material powder, and it is possible to obtain a microporous material molded body more easily by molding, drying, and firing. it can. The amount of these components is 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 0.1 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of the composition containing the microporous powder and the layered clay mineral.
Parts by weight.
【0073】有機成形助剤としては、用いるマイクロポ
ーラスマテリアル粉末にもよるが、例えば、セルロース
系化合物、多価ヒドロキシ化合物、ポリビニル重合体、
高吸水性樹脂などが好適に用いられる。また、無機質補
強材を添加し成形、乾燥、焼成することでより機械的強
度の高い、マイクロポーラスマテリアル成形体を得るこ
とができる。無機質補強材としては、例えばアルミナゾ
ル、シリカゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル等の無
機ゾル化合物、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、
シリカ繊維、アルミナシリケート繊維、石綿、ジルコニ
ア繊維、炭化ケイソ繊維、チタン質繊維、ホウ素質繊
維、石綿等の無機質繊維、各種金属ウィスカー等があげ
られる。As the organic molding aid, although it depends on the microporous material powder used, for example, a cellulosic compound, a polyvalent hydroxy compound, a polyvinyl polymer,
Highly water-absorbing resins and the like are preferably used. Further, a microporous material molded body having higher mechanical strength can be obtained by adding, reinforcing, and drying an inorganic reinforcing material, followed by drying and firing. As the inorganic reinforcing material, for example, an inorganic sol compound such as alumina sol, silica sol, titania sol, zirconia sol, glass fiber, carbon fiber, alumina fiber,
Inorganic fibers such as silica fibers, alumina silicate fibers, asbestos, zirconia fibers, silicate fibers, titanium fibers, boron fibers, and asbestos, and various metal whiskers.
【0074】なお、マイクロポーラスマテリアルと層状
粘土鉱物を含む組成物を混合する水量や混合時間など
は、マイクロポーラスマテリアル、層状粘土鉱物の種類
と混合割合、マイクロポーラスマテリアル成形体の有機
成形助剤や無機質補強材の有無、種類により任意に変更
すればよい。The amount of water and the mixing time for mixing the composition containing the microporous material and the layered clay mineral are determined according to the type and mixing ratio of the microporous material, the layered clay mineral, the organic molding aid for the microporous material molded product, and the like. What is necessary is just to change arbitrarily according to the presence or absence and kind of an inorganic reinforcing material.
【0075】上記によって得られた混合物は、反応形
式、反応器形状に応じて適宜の形状、例えば、球状、柱
状、粒状、ハニカム状等の形状に成形することができ
る。成形方法は従来公知の方法によって、形状に応じた
成形器を用い通常の押し出し成形をすればよい。The mixture obtained as described above can be formed into an appropriate shape according to the type of reaction and the shape of the reactor, for example, a spherical shape, a columnar shape, a granular shape, a honeycomb shape and the like. As the molding method, a conventional extrusion molding may be performed by a conventionally known method using a molding machine according to the shape.
【0076】得られた成形体を乾燥した後に焼成する
と、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に用いられる触媒として利
用可能なマイクロポーラスマテリアル成形体が得られ
る。When the obtained molded product is dried and then fired, a microporous material molded product that can be used as a catalyst for producing alkanolamine by reacting ammonia and alkylene oxide is obtained.
【0077】焼成温度は500〜1000℃、より好ま
しくは600〜1000℃である。500℃を下回ると
焼結が不充分なため強度を確保することができず、無機
質結合材である層状粘土鉱物の性質が残り、目的生成物
の選択性を大幅に低下させる場合がある。その一方、1
000℃を上回るとマイクロポーラスマテリアルの結晶
構造が破壊され、マイクロポーラスマテリアル本来の選
択性を発現できない場合がある。なお、マイクロポーラ
スマテリアルが、ZSM−5やZSM−11の場合で
は、好ましい焼成温度範囲は600℃〜1000℃であ
り、650℃〜900℃がより好ましい。The firing temperature is from 500 to 1000 ° C., more preferably from 600 to 1000 ° C. When the temperature is lower than 500 ° C., the strength cannot be ensured due to insufficient sintering, the properties of the layered clay mineral as the inorganic binder remain, and the selectivity of the target product may be significantly reduced. On the other hand, 1
If the temperature is higher than 000 ° C., the crystal structure of the microporous material is broken, and the selectivity inherent in the microporous material may not be exhibited. In the case where the microporous material is ZSM-5 or ZSM-11, the preferable firing temperature range is from 600 ° C to 1000 ° C, and more preferably from 650 ° C to 900 ° C.
【0078】このように、マイクロポーラスマテリアル
粉体と層状粘土鉱物とを含む組成物を焼結すると、マイ
クロポーラスマテリアル触媒本来の性能を落とさず、か
つ強度に優れる触媒を得ることができる。これは、可塑
成形性を付与するために加えた層状粘土鉱物が、高温の
焼成で脱水し、層間が収縮して触媒の強度を確保し、か
つ弱酸性の外表面積しか触媒作用を及ぼさなくなるため
粘土鉱物の触媒活性が失われるため、高性能をもたらす
マイクロポーラスマテリアル本来の触媒性能のみが発揮
されるためと考えられる。As described above, when the composition containing the microporous material powder and the layered clay mineral is sintered, a catalyst having excellent strength can be obtained without lowering the original performance of the microporous material catalyst. This is because the layered clay mineral added to impart plastic moldability is dehydrated by firing at high temperature, the layers contract and the strength of the catalyst is secured, and only a weakly acidic outer surface has a catalytic effect. This is probably because the catalytic activity of the clay mineral is lost, so that only the original catalytic performance of the microporous material that provides high performance is exhibited.
【0079】成形マイクロポーラスマテリアル触媒は、
反応系に供することのできるだけの形状と強度が必要で
ある。触媒の形状は任意に設定できるが、粒状とした場
合の平均触媒粒径は0.1〜10mmの範囲が好まし
く、より好ましくは0.2〜5mmの範囲である。な
お、本発明における「粒状」において、触媒形状が球形
でない場合には、体積を外表面積で除した値を6倍した
「相当直径」で表示するものとする。触媒粒径が0.1
mmを下回ると反応に供することのできるだけの十分な
強度を有さない恐れがあり、逆に10mmを越えると大
きすぎると拡散の影響を受け、触媒活性の低下や逐次生
成物の増加によるジアルカノールアミンの選択性低下の
恐れがある。The molded microporous material catalyst comprises:
It must have a shape and strength that can be provided to the reaction system. Although the shape of the catalyst can be arbitrarily set, the average catalyst particle diameter in the case of granulation is preferably in the range of 0.1 to 10 mm, more preferably in the range of 0.2 to 5 mm. In the “granular” of the present invention, when the catalyst shape is not spherical, the value is expressed by “equivalent diameter” which is six times the value obtained by dividing the volume by the outer surface area. Catalyst particle size 0.1
If it is less than 10 mm, it may not be strong enough to be used for the reaction. Conversely, if it is too large, it may be affected by diffusion, and the dialkanol may be reduced due to a decrease in catalytic activity or an increase in sequential products. The selectivity of the amine may be reduced.
【0080】本発明の触媒は、粉化度が0.1〜20%
であることを特徴とするが、本発明における「粉化度」
は、次のように測定した。得られた成形触媒を0.30
〜0.71mmの粒径にそろえ強度測定サンプルとし
た。これを14gと12〜14mmφのシリカボール3
個を、0.3mm(50メッシュ)のふるいに入れ、自
動ふるい器(飯田製作所製、SIEVE SHAKER)を用いて5
分間作動させた。粉化度の測定は次の式に従った。The catalyst of the present invention has a degree of pulverization of 0.1 to 20%.
It is characterized in that, in the present invention, "degree of pulverization"
Was measured as follows. 0.30 of the obtained molded catalyst
A sample for measuring strength was prepared by adjusting the particle size to 0.71 mm. 14 g of this and a silica ball 3 of 12-14 mmφ
The pieces are placed in a sieve of 0.3 mm (50 mesh), and sieved using an automatic sieve (SIEVE SHAKER, manufactured by Iida Seisakusho).
Activated for minutes. The measurement of the degree of pulverization was in accordance with the following equation.
【0081】[0081]
【数6】 (Equation 6)
【0082】本発明の第三は、上記の触媒の存在下に、
下記一般式(I)で示されるアルキレンオキシドとアン
モニアを無機触媒の存在下に液相で反応させることを特
徴とする下記式(II)で示されるジアルカノールアミ
ンの製造方法である。The third aspect of the present invention is that, in the presence of the above-mentioned catalyst,
A method for producing a dialkanolamine represented by the following formula (II), comprising reacting an alkylene oxide represented by the following general formula (I) with ammonia in a liquid phase in the presence of an inorganic catalyst.
【0083】本発明のジアルカノールアミンの製造方
法、およびジアルカノールアミン製造用触媒を使用する
反応系の原料アルキレンオキシドは、上記式(I)で示
されるアルキレンオキシドであり、エチレンオキシド、
プロピレンオキシド等の2〜4個の炭素原子を有するア
ルキレンオキシドが例示される。これらの原料に対応し
て上記式(II)で示されるアルカノールアミンが得ら
れる。具体例としては、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、プロパノールア
ミン類等が例示される。The starting alkylene oxide of the reaction system using the dialkanolamine production method and the dialkanolamine production catalyst of the present invention is an alkylene oxide represented by the above formula (I),
Illustrative are alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms, such as propylene oxide. The alkanolamine represented by the above formula (II) is obtained corresponding to these raw materials. Specific examples include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and propanolamines.
【0084】反応は液相状態で行わなければならないの
で、一般には反応圧力は反応器内の最高温度における反
応液の蒸気圧より高く保つ必要があるが、アルキレンオ
キシドの濃度が高く反応熱の除去が困難な場合はアンモ
ニアの一部を気化させてその蒸発潜熱で反応熱を除去す
ることもできる。この場合は反応圧力を反応系内の最高
温度での反応液の蒸気圧より低くすることが好ましい。Since the reaction must be carried out in the liquid phase, the reaction pressure generally needs to be kept higher than the vapor pressure of the reaction solution at the highest temperature in the reactor. If it is difficult, a part of the ammonia can be vaporized, and the latent heat of vaporization can remove the heat of reaction. In this case, the reaction pressure is preferably lower than the vapor pressure of the reaction solution at the highest temperature in the reaction system.
【0085】通常、アルカノールアミン類の製造は、4
0〜300℃の温度範囲で実施することができる。好ま
しい範囲は80〜200℃である。操作圧力は、1〜2
0MPaである。Usually, the production of alkanolamines is
It can be carried out in a temperature range of 0 to 300 ° C. The preferred range is 80-200 ° C. Operating pressure is 1-2
0 MPa.
【0086】また、上述の条件下、液毎時空間速度(L
HSV)に特に制限はないが1hr -1以上の条件が通常
用いられる。なお、上記LHSVは次のように定義す
る。Under the above conditions, the liquid hourly space velocity (L
HSV) is not particularly limited, but 1 hour -1The above conditions are usually
Used. The above LHSV is defined as follows.
You.
【0087】[0087]
【数7】 (Equation 7)
【0088】本発明の方法を用いれば特にモノアルカノ
ールアミンをリサイクルしなくとも、高効率でジアルカ
ノールアミンを製造することができるが、断熱1段反応
で実施する場合など、反応器入り口のアルキレンオキシ
ド濃度に制約がある場合やモノアルカノールアミンをあ
まり製造する必要のない場合などには、生成したモノア
ルカノールアミンの一部を反応器にリサイクルすること
により、ジアルカノールアミンの生成量を増加させるこ
ともできる。By using the method of the present invention, dialkanolamine can be produced with high efficiency without particularly recycling monoalkanolamine. However, in the case of carrying out adiabatic single-stage reaction, for example, the alkylene oxide at the inlet of the reactor is used. If the concentration is limited or if there is no need to produce monoalkanolamine, it is possible to increase the amount of dialkanolamine by recycling part of the produced monoalkanolamine to the reactor. it can.
【0089】なお、原料であるアンモニアと上記式
(I)で示されるアルキレンオキシドとのモル比は、上
記αおよびβとすることができれば特に制限はなく、一
般にはアルキレンオキシド1モルに対してアンモニア1
〜50モル、より好ましくは2〜40モル、特に好まし
くは2〜20モルである。The molar ratio of the starting material ammonia to the alkylene oxide represented by the above formula (I) is not particularly limited as long as the above α and β can be used. 1
5050 mol, more preferably 2 to 40 mol, particularly preferably 2 to 20 mol.
【0090】[0090]
【実施例】以下に続く実施例は、主としてエチレンオキ
シドとアンモニアからのエタノールアミン類の製造例を
示す。該実施例は、説明の目的に意図されるものであ
り、それにより本発明が限定されるものではない。The examples which follow show production examples of ethanolamines mainly from ethylene oxide and ammonia. The examples are intended for illustrative purposes and do not limit the invention.
【0091】(実施例1)Zeolyst社製、ZSM
−5ゼオライト(Si/Al原子比28、プロトン型)
2kgを60℃に加温した1mol/L硝酸ランタン水
溶液10Lに投入し、12時間撹拌しながら60℃に保
ちイオン交換を行った。ろ過、水洗後120℃で12時
間乾燥を行いその後、空気中550℃で3時間焼成し
た。この焼成ランタンイオン交換ZSM−5の粉体にク
ニミネ工業製、モンモリロナイトのNa塩(商品名 ク
ニピアF)700gを加え、ニーダーで混合しながら調
湿した後、押出成型器を用いてドーム状のダイスで0.
4mmφの径のひも状に押し出した。得られた成形体を
一旦120℃で2時間乾燥し、整粒機で2〜5mmの長
さにそろえた後120℃で12時間乾燥した。得られた
乾燥成形体を空気中850℃で3時間焼成し、触媒とし
た。Example 1 ZSM manufactured by Zeolyst, Inc.
-5 zeolite (Si / Al atomic ratio 28, proton type)
2 kg was added to 10 L of a 1 mol / L lanthanum nitrate aqueous solution heated to 60 ° C., and ion exchange was performed while maintaining the temperature at 60 ° C. while stirring for 12 hours. After filtration and washing with water, drying was performed at 120 ° C. for 12 hours, followed by baking in air at 550 ° C. for 3 hours. To the powder of the calcined lanthanum ion-exchanged ZSM-5, 700 g of Na salt of Montmorillonite (trade name: Knipia F) manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd. was added, and the mixture was kneaded with a kneader to adjust the humidity. With 0.
It was extruded into a string having a diameter of 4 mmφ. The obtained molded body was once dried at 120 ° C for 2 hours, adjusted to a length of 2 to 5 mm with a sizing machine, and then dried at 120 ° C for 12 hours. The obtained dried molded body was calcined in air at 850 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst.
【0092】得られた触媒を0.30〜0.71mmの
粒径にそろえ、強度測定サンプルとした。得られたサン
プルの粉化度を自動ふるい器で測定したところ、2.2
%であった。The obtained catalyst was adjusted to a particle size of 0.30 to 0.71 mm to obtain a strength measurement sample. When the degree of pulverization of the obtained sample was measured with an automatic sieve, it was 2.2.
%Met.
【0093】エチレンオキシドとNH3からジエタノー
ルアミンを合成する反応は図1示す装置を用いて行っ
た。反応管201は内径15mm長さ400mmのステ
ンレス製に放熱を補償するヒーターを巻き保温したチュ
ーブを用いた。反応器内部には触媒層の温度プロファイ
ルを測定するために熱電対を挿入できる保護管を設け
た。この反応器に触媒50mLを充填し、予熱器202
で60℃に加熱した原料(アンモニア/エチレンオキシ
ドモル比14)をLHSV 5hr-1で流通させ反応さ
せた。The reaction for synthesizing diethanolamine from ethylene oxide and NH 3 was carried out using the apparatus shown in FIG. The reaction tube 201 used was a tube made of stainless steel having an inner diameter of 15 mm and a length of 400 mm and having a heater for compensating heat radiation and kept warm. A protective tube into which a thermocouple can be inserted for measuring the temperature profile of the catalyst layer was provided inside the reactor. This reactor is charged with 50 mL of the catalyst, and the preheater 202
The raw material (ammonia / ethylene oxide molar ratio: 14) heated to 60 ° C. was passed through at an LHSV of 5 hr −1 to react.
【0094】反応熱による温度上昇は、初期は入口10
0mm程度で150℃になり、この時の反応成績はエチ
レンオキシド転化率100%、生成したエタノールアミ
ン類の生成比率は質量比率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=69/30
/1とトリエタノールアミンの生成が少ないにも関わら
ずジエタノールアミンが選択率良く生成していた。反応
速度定数比βは0.14である。トリエタノールアミン
EO付加物はほとんど見られなかった。500時間経過
後には触媒層出口付近でようやく温度150℃近くまで
上昇するプロファイルとなり、触媒の劣化が見られた。
βの変化もあったが0.20で0.5以下の選択性は保
持していた。500時間経過までの反応中、反応液の濁
り、圧損上昇は見られず安定に反応することができた。The temperature rise due to the heat of reaction is initially caused by the inlet 10
The temperature becomes 150 ° C. at about 0 mm, and the reaction result at this time is an ethylene oxide conversion rate of 100%, and the production ratio of the produced ethanolamines is monoethanolamine / diethanolamine / triethanolamine = 69/30 by mass ratio.
However, diethanolamine was produced with a high selectivity, despite the low production of triethanolamine. The reaction rate constant ratio β is 0.14. Almost no triethanolamine EO adduct was found. After a lapse of 500 hours, the profile finally increased to a temperature of about 150 ° C. near the outlet of the catalyst layer, and deterioration of the catalyst was observed.
Although there was a change in β, selectivity of 0.20 or less was maintained. During the reaction up to the elapse of 500 hours, no turbidity of the reaction solution and no increase in pressure loss were observed, and the reaction could be performed stably.
【0095】反応停止後、触媒を反応器から取り出し、
観察したところ予想どおり触媒の粉化などは見られなか
った。After the reaction was stopped, the catalyst was removed from the reactor,
Upon observation, powdering of the catalyst was not observed as expected.
【0096】(比較例1)実施例1と同一の条件で乾燥
ランタンイオン交換ZSM−5粉末を調製した。得られ
たランタンイオン交換ZSM−5粉末を乳鉢で粉砕、加
圧成形器を用い円盤状に固めた。得られた固まりを粉砕
し、篩で30−50メッシュのサイズに粒径をそろえ
た。得られた成形体を空気中550℃で3時間焼成し、
触媒とした。強度測定サンプルを実施例1と同様に調製
し、0.30〜0.71mmの粒径にそろえた。強度測
定サンプルの粉化度を自動ふるい器で測定したところ、
33%で、極めてもろいものであった。Comparative Example 1 Dry lanthanum ion-exchanged ZSM-5 powder was prepared under the same conditions as in Example 1. The obtained lanthanum ion-exchanged ZSM-5 powder was pulverized in a mortar and hardened into a disk shape using a pressure molding machine. The resulting mass was pulverized and sieved to a particle size of 30-50 mesh. The obtained molded body is fired in air at 550 ° C. for 3 hours,
The catalyst was used. A strength measurement sample was prepared in the same manner as in Example 1, and the particle size was adjusted to 0.30 to 0.71 mm. When the degree of powdering of the strength measurement sample was measured with an automatic sieve,
At 33%, it was extremely fragile.
【0097】エチレンオキシドとNH3からジエタノー
ルアミンを合成する反応は実施例1と同一の反応装置、
同一反応条件で行った。The reaction for synthesizing diethanolamine from ethylene oxide and NH 3 was carried out in the same reactor as in Example 1.
Performed under the same reaction conditions.
【0098】反応熱による温度上昇は、初期は入口10
0mm程度で150℃になり、この時の反応成績はエチ
レンオキシド転化率100%、生成したエタノールアミ
ン類の生成比率は質量比率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=70/29
/1とトリエタノールアミンの生成が少ないにも関わら
ずジエタノールアミンが選択率良く生成していた。反応
速度定数比βは0.15である。触媒の強度が弱いため
反応約100時間経過時点で、わずかに反応液の濁りが
認めら、触媒の粉化を確認した。[0098] The temperature rise due to the heat of reaction is initially at the inlet 10
At about 0 mm, the temperature becomes 150 ° C. The reaction result at this time is an ethylene oxide conversion rate of 100%, and the production ratio of the produced ethanolamines is 70/29 by mass ratio of monoethanolamine / diethanolamine / triethanolamine.
However, diethanolamine was produced with a high selectivity, despite the low production of triethanolamine. The reaction rate constant ratio β is 0.15. Due to the low strength of the catalyst, the reaction liquid was slightly turbid after about 100 hours of the reaction, and powdering of the catalyst was confirmed.
【0099】(比較例2)実施例1と同一の条件で焼成
ランタンイオン交換ZSM−5粉末を調製した。この焼
成ランタンイオン交換ZSM−5の粉体に3.3kgの
日産化学製アルミナゾル(アルミナ含量21wt.%、
商品名 アルミナゾル520)を加え、ニーダーで混合
した。更に有機質結合材としてダイセル化学製ヒドロキ
シエチルセルロース(製品名 H.E.Cダイセル、品
番SP500)80gをこれに加えた。ニーダーのジャ
ケットをスチームで加温しながら調湿した後、押出成型
器を用いてドーム状のダイスで0.4mmφの径のひも
状に押し出した。得られた成形体を一旦120℃で2時
間乾燥し、整粒機で2〜5mmの長さにそろえた後12
0℃で12時間乾燥した。得られた成形体を空気中85
0℃で3時間焼成し、触媒とした。Comparative Example 2 Under the same conditions as in Example 1, calcined lanthanum ion-exchanged ZSM-5 powder was prepared. 3.3 kg of Nissan Chemical's alumina sol (alumina content: 21 wt.%,
Trade name alumina sol 520) was added and mixed with a kneader. Further, 80 g of hydroxyethyl cellulose (product name: HEC Daicel, product number SP500) manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd. was added thereto as an organic binder. After adjusting the humidity while heating the jacket of the kneader with steam, the extruder was extruded into a string having a diameter of 0.4 mmφ using a dome-shaped die. The obtained molded body was once dried at 120 ° C. for 2 hours, adjusted to a length of 2 to 5 mm with a granulator, and then dried.
Dry at 0 ° C. for 12 hours. The obtained molded body is placed in the air 85
It was calcined at 0 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst.
【0100】強度測定サンプルとして実施例1と同様に
調製し、0.30〜0.71mmの粒径にそろえた。強
度測定サンプルの粉化度を自動ふるい器で測定したとこ
ろ、1.5%であった。A strength measurement sample was prepared in the same manner as in Example 1, and was adjusted to a particle size of 0.30 to 0.71 mm. The degree of powdering of the strength measurement sample was measured with an automatic sieve, and was 1.5%.
【0101】エチレンオキシドとNH3からジエタノー
ルアミンを合成する反応は実施例1と同一の反応装置、
同一反応条件で行った。反応熱による温度上昇は、初期
は入口100mm程度で160℃になり、この時の反応
成績はエチレンオキシド転化率100%、生成したエタ
ノールアミン類の生成比率は質量比率でモノエタノール
アミン/ジエタノールアミン/トリエタノールアミン=
70/28/2であり、β=0.32であった。生成液
中には、複数の不純物の生成が認められ、中でもトリエ
タノールアミンEO付加物類はトリエタノールアミンの
7%存在した。反応後360時間経過後には触媒層出口
付近でようやく温度160℃近くまで上昇するプロファ
イルとなり、触媒の劣化が見られた。β=0.56で
0.5以上となって選択性も維持していないことが分か
った。触媒の強度は大きいため、360時間経過までの
反応中、反応液の濁り、圧損上昇は見られず安定に反応
することができた。The reaction for synthesizing diethanolamine from ethylene oxide and NH 3 was carried out in the same reactor as in Example 1,
Performed under the same reaction conditions. Initially, the temperature rise due to the heat of reaction is 160 ° C. at an inlet of about 100 mm, and the reaction result at this time is an ethylene oxide conversion rate of 100%, and the production ratio of the produced ethanolamines is monoethanolamine / diethanolamine / triethanol by mass ratio. Amine =
70/28/2, and β = 0.32. Generation of a plurality of impurities was observed in the product liquid, and among them, triethanolamine EO adducts were present at 7% of triethanolamine. After a lapse of 360 hours from the reaction, the temperature became close to 160 ° C. at the vicinity of the exit of the catalyst layer, and the catalyst was deteriorated. β = 0.56 and 0.5 or more, indicating that the selectivity was not maintained. Due to the high strength of the catalyst, the reaction was stable without any turbidity of the reaction solution and no increase in pressure drop during the reaction up to 360 hours.
【0102】(比較例3)実施例1と同一の条件で焼成
ランタンイオン交換ZSM−5粉末を調製した。この焼
成ランタンイオン交換ZSM−5の粉体に3.3kgの
日産化学製シリカゾル(シリカ含量20wt.%、商品
名 スノーテックスN)を加え、ニーダーで混合した。
更に有機質結合材としてダイセル化学製ヒドロキシエチ
ルセルロース(製品名 H.E.Cダイセル、品番SP
500)80gをこれに加えた。ニーダーのジャケット
をスチームで加温しながら調湿した後、押出成型器を用
いてドーム状のダイスで0.4mmφの径のひも状に押
し出した。得られた成形体を一旦120℃で2時間乾燥
し、整粒機で2−5mmの長さにそろえようとしたとこ
ろ、成形強度弱く目的の粒径のものがほとんど得られ
ず、反応に供することのできる触媒は得られなかった。Comparative Example 3 Under the same conditions as in Example 1, calcined lanthanum ion-exchanged ZSM-5 powder was prepared. 3.3 kg of Nissan Chemical's silica sol (silica content 20 wt.%, Trade name Snowtex N) was added to the calcined lanthanum ion-exchanged ZSM-5 powder and mixed with a kneader.
Further, as an organic binder, hydroxyethylcellulose manufactured by Daicel Chemical (product name: HEC Daicel, part number SP)
500) 80 g was added to this. After adjusting the humidity while heating the jacket of the kneader with steam, the extruder was extruded into a string having a diameter of 0.4 mmφ using a dome-shaped die. The obtained molded body was once dried at 120 ° C. for 2 hours, and was then adjusted to a length of 2 to 5 mm using a sizing machine. No viable catalyst was obtained.
【0103】(実施例2)実施例1と同一の条件で乾燥
モンモリロナイトのNa塩添加ランタンイオン交換ZS
M−5成形体を調製した。得られた乾燥成形体を空気中
650℃で3時間焼成し、触媒とした。強度測定サンプ
ルを実施例1と同様に調製し、0.30〜0.71mm
の粒径にそろえた。強度測定サンプルの粉化度を自動ふ
るい器で測定したところ、2.8%であった。(Example 2) Lanthanum ion exchange ZS of dried montmorillonite added with Na salt under the same conditions as in Example 1
An M-5 molded body was prepared. The obtained dried molded body was calcined in air at 650 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst. A strength measurement sample was prepared in the same manner as in Example 1, and 0.30 to 0.71 mm
Particle size. The degree of powdering of the strength measurement sample was measured with an automatic sieve, and was 2.8%.
【0104】エチレンオキシドとNH3からジエタノー
ルアミンを合成する反応は実施例1と同一の反応装置、
同一反応条件で行った。The reaction for synthesizing diethanolamine from ethylene oxide and NH 3 was carried out in the same reactor as in Example 1.
Performed under the same reaction conditions.
【0105】反応熱による温度上昇は、初期は入口10
0mm程度で150℃になり、この時の反応成績はエチ
レンオキシド転化率100%、生成したエタノールアミ
ン類の生成比率は質量比率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=73/26
/1であり、β=0.20であった。トリエタノールア
ミンの生成が少ないにも関わらずジエタノールアミンが
選択率良く生成していた。トリエタノールアミンEO付
加物はほとんど見られなかった。300時間経過までの
反応中、反応液の濁り、圧損上昇は見られず安定に反応
することができた。The temperature rise due to the heat of reaction is initially caused at the inlet 10
The temperature becomes 150 ° C. at about 0 mm, and the reaction result at this time is an ethylene oxide conversion rate of 100%, and the production ratio of the produced ethanolamines is monoethanolamine / diethanolamine / triethanolamine = 73/26 by mass ratio.
/ 1 and β = 0.20. Diethanolamine was produced with high selectivity despite the low production of triethanolamine. Almost no triethanolamine EO adduct was found. During the reaction up to 300 hours, no turbidity of the reaction solution and no increase in pressure drop were observed, and the reaction could be performed stably.
【0106】(実施例3)Zeolyst社製、ZSM
−5ゼオライト(Si/Al原子比28、プロトン型)
2kgを10リットル容のジャケット付きニーダーに投
入し、3リットルの水を加えた。49.8gの硝酸ラン
タン・9水和塩を670gの水に溶解し、得られた硝酸
ランタン水溶液を続いて投入した。ニーダーのジャケッ
トにスチームを導入し、ニーダーでランタン含浸ゼオラ
イトを混練しながら、濃縮した。スチーム導入量は、ラ
ンタン含浸ゼオライトの温度が約60℃となるように調
節した。ランタン含浸ゼオライトの流動性が失われたと
ころで、ニーダーの混練、濃縮を終了した。得られたゼ
オライト混合物をSUS製のバットに回収、その後12
0℃で12時間乾燥を行い、その後、空気中550℃で
3時間焼成した。得られた焼成ランタンイオン担持ZS
M−5のLa/Al原子比は0.1である。(Example 3) ZSM manufactured by Zeolyst, Inc.
-5 zeolite (Si / Al atomic ratio 28, proton type)
2 kg was put into a 10-liter jacketed kneader, and 3 liters of water was added. 49.8 g of lanthanum nitrate nonahydrate was dissolved in 670 g of water, and the resulting lanthanum nitrate aqueous solution was subsequently added. Steam was introduced into the kneader jacket, and the lanthanum impregnated zeolite was kneaded with the kneader and concentrated. The amount of steam introduced was adjusted so that the temperature of the lanthanum impregnated zeolite was about 60 ° C. When the fluidity of the lanthanum-impregnated zeolite was lost, kneading and concentration of the kneader were completed. The obtained zeolite mixture was collected in a SUS vat, and then 12
Drying was performed at 0 ° C. for 12 hours, followed by baking in air at 550 ° C. for 3 hours. The obtained calcined lanthanum ion-supported ZS
The La / Al atomic ratio of M-5 is 0.1.
【0107】この焼成ランタンイオン担持ZSM−5の
粉体にクニミネ工業製、モンモリナイトのNa塩(商品
名「クニピアF」)700gを加え、ニーダーで混合し
ながら調湿した後、押出成型器を用いてドーム状でダイ
スで0.4mmφの径のひも状に押し出した。得られた
成形体を一旦120℃で2時間乾燥し、整粒機で2〜5
mmの長さにそろえた後、120℃で12時間乾燥し
た。得られた乾燥成形体を空気中850℃で3時間焼成
し、触媒とした。To the powder of the calcined lanthanum ion-supported ZSM-5, 700 g of Na salt of Montmorinite (trade name "Kunipia F", manufactured by Kunimine Industries) was added, and the mixture was humidified while being mixed with a kneader. It was extruded with a die into a cord with a diameter of 0.4 mmφ. The obtained molded body was once dried at 120 ° C. for 2 hours,
After adjusting to a length of 1 mm, it was dried at 120 ° C. for 12 hours. The obtained dried molded body was calcined in air at 850 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst.
【0108】得られた触媒を0.30〜0.71mmの
粒径にそろえ強度測定サンプルとした。得られたサンプ
ルの粉化度を自動ふるい器で測定したところ、1.8%
であった。The obtained catalyst was adjusted to a particle size of 0.30 to 0.71 mm to prepare a sample for measuring the strength. When the degree of powdering of the obtained sample was measured with an automatic sieve, 1.8% was obtained.
Met.
【0109】エチレンオキシドとNH3からジエタノー
ルアミンを合成する反応は、実施例1と同一の反応装
置、同一条件で行った。The reaction for synthesizing diethanolamine from ethylene oxide and NH 3 was carried out in the same reactor and under the same conditions as in Example 1.
【0110】反応熱による温度上昇は、初期は入口10
0mm程度で150℃になり、この時の反応成績はエチ
レンオキシド転化率100%、生成したエタノールアミ
ン類の生成比率は質量比率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=73/26
/1であり、β=0.20であった。トリエタノールア
ミンの生成が少ないにも関わらずジエタノールアミンが
選択率良く生成していた。トリエタノールアミンEO付
加物はほとんど見られなかった。300時間経過までの
反応中、反応液の濁り、圧損上昇は見られず安定に反応
することができた。The rise in temperature due to the heat of reaction is initially caused by the inlet 10
The temperature becomes 150 ° C. at about 0 mm, and the reaction result at this time is an ethylene oxide conversion rate of 100%, and the production ratio of the produced ethanolamines is monoethanolamine / diethanolamine / triethanolamine = 73/26 by mass ratio.
/ 1 and β = 0.20. Diethanolamine was produced with high selectivity despite the low production of triethanolamine. Almost no triethanolamine EO adduct was found. During the reaction up to 300 hours, no turbidity of the reaction solution and no increase in pressure drop were observed, and the reaction could be performed stably.
【0111】[0111]
【発明の効果】マイクロポーラスマテリアル粉末と層状
粘土鉱物とを含む組成物を成形してなりその粉化度が
0.1〜20%である触媒を使用すると、アンモニアと
アルキレンオキシドの反応によりジアルカノールアミン
を製造する際に、極めて強度に優れるため、安定してジ
アルカノールアミンを製造することができる。しかも、
該触媒は、極めてジアルカノールアミンの選択率に優れ
る。According to the present invention, a catalyst containing a microporous material powder and a layered clay mineral formed into a composition and having a degree of pulverization of 0.1 to 20% is used. When producing an amine, the dialkanolamine can be produced stably because the strength is extremely excellent. Moreover,
The catalyst is extremely excellent in dialkanolamine selectivity.
【図1】 実施例で用いた反応装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a reaction apparatus used in Examples.
201・・・反応管、 202・・・予熱器、 203、204、205・・・高圧ポンプ、 206・・・圧力制御弁、 207・・・アンモニアフラッシュ塔、 208・・・回収アンモニアタンク、 210・・・アンモニア、 211・・・エチレンオキシド。 201: reaction tube, 202: preheater, 203, 204, 205: high pressure pump, 206: pressure control valve, 207: ammonia flash tower, 208: recovered ammonia tank, 210 ... Ammonia, 211 ... Ethylene oxide.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 37/08 B01J 37/08 C07C 213/04 C07C 213/04 215/12 215/12 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 進藤 久和 大阪府吹田市西御旅町5番8号 株式会社 日本触媒内 (72)発明者 常木 英昭 大阪府吹田市西御旅町5番8号 株式会社 日本触媒内 Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 AA09 BA07A BA07B BA10A BA10B BC02B BC38A BC42B CB77 EB18Y FB30 ZA01A ZA11B ZA35A ZA37A 4H006 AA02 AC41 AC52 BA06 BA07 BA08 BA09 BA19 BA55 BA71 BC10 BC18 BC19 BC31 BC32 BN10 BU32 DA12 DA44 4H039 CA60 CA71 CF90 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 37/08 B01J 37/08 C07C 213/04 C07C 213/04 215/12 215/12 // C07B 61 / 00 300 C07B 61/00 300 (72) Inventor Hisakazu Shindo 5-8 Nishimitabicho, Suita-shi, Osaka Nippon Shokubai Co., Ltd. (72) Hideaki Tsuneki 5-8 Nishimitabicho, Suita-shi, Osaka F-term (reference) in Nippon Shokubai Co., Ltd. CA71 CF90
Claims (5)
レンオキシドの反応により下記式(II)で示すジアル
カノールアミンを製造するための触媒であって、該触媒
がマイクロポーラスマテリアル粉末と層状粘土鉱物とを
含む組成物を成形してなる触媒で、かつ触媒の粉化度が
0.1〜20%であることを特徴とするジアルカノール
アミン製造用成形マイクロポーラスマテリアル触媒。 【化1】 【化2】 1. A catalyst for producing a dialkanolamine represented by the following formula (II) by reacting ammonia with an alkylene oxide represented by the following formula (I), the catalyst comprising a microporous material powder and a layered clay mineral And a powdered degree of the catalyst of from 0.1 to 20%. The molded microporous material catalyst for producing dialkanolamine. Embedded image Embedded image
粘土鉱物との質量比が、95/5〜50/50である、
請求項1記載のジアルカノールアミン製造用成形マイク
ロポーラスマテリアル触媒。2. The mass ratio of the microporous material powder to the layered clay mineral is from 95/5 to 50/50.
The shaped microporous material catalyst for producing dialkanolamine according to claim 1.
粘土鉱物とを含む組成物を成形し、次いで500℃〜1
000℃の温度範囲で焼成処理して得るものである、請
求項1または2記載の触媒の製造方法。3. Molding a composition containing a microporous material powder and a layered clay mineral,
The method for producing a catalyst according to claim 1 or 2, which is obtained by calcining in a temperature range of 000 ° C.
メタロシリケートに希土類元素を0.1〜10質量%担
持させ、次いで400〜1000℃で熱処理して得られ
るものである、請求項3記載の触媒の製造方法。4. The microporous material powder,
The method for producing a catalyst according to claim 3, wherein the metallosilicate is obtained by supporting 0.1 to 10% by mass of a rare earth element and then heat-treating the metallosilicate at 400 to 1000 ° C.
に、下記一般式(I)で示されるアルキレンオキシドと
アンモニアを無機触媒の存在下に液相で反応させること
を特徴とする下記式(II)で示されるジアルカノール
アミンの製造方法。 【化3】 【化4】 5. A method of reacting an alkylene oxide represented by the following general formula (I) with ammonia in the liquid phase in the presence of an inorganic catalyst in the presence of the catalyst according to claim 1 or 2. A method for producing a dialkanolamine represented by (II). Embedded image Embedded image
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