JP2002030045A - Method for continuous production of diarylamine and apparatus therefor - Google Patents

Method for continuous production of diarylamine and apparatus therefor

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JP2002030045A
JP2002030045A JP2000219413A JP2000219413A JP2002030045A JP 2002030045 A JP2002030045 A JP 2002030045A JP 2000219413 A JP2000219413 A JP 2000219413A JP 2000219413 A JP2000219413 A JP 2000219413A JP 2002030045 A JP2002030045 A JP 2002030045A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the continuous production of a diarylamine from an arylamine in liquid phase under pressure using a solid acid catalyst with a simple procedure in high conversion to the objective reaction product compared with conventional methods. SOLUTION: A diarylamine is continuously produced without heating a reactor from exterior heat source by supplying an arylamine heated to the reaction temperature from the top of a heat-insulated fixed bed reactor packed with a solid acid catalyst, carrying out the reaction in liquid phase under pressure and discharging the reaction product from the bottom of the reactor.

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】本発明は、アリールアミン類
を原料とする固体酸触媒を用いた加圧液相下でのジアリ
ールアミンの連続製造方法に関する。
The present invention relates to a method for continuously producing a diarylamine under a pressurized liquid phase using a solid acid catalyst starting from an arylamine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジアリールアミン類は、ゴム薬品、医薬
品および染料などの有機合成原料として産業上重要な化
合物である。従来から、アニリンを出発原料としてジフ
ェニルアミンを製造する方法としては、HCl、P2O5、PCl
3、AlCl3、BF3およびNH4BF4 などの酸触媒を用いる加圧
液相法(特開昭51−138628公報および特開昭5
3−40697公報など)および酸処理されたγ−アル
ミナを使用する固定床気相法(特開昭61−10385
7公報および特公平3−16943公報など)が提案さ
れている。また特公昭52−15585公報および特開
昭54−135728公報には、シリカ−アルミナ系合
成固体酸触媒を使用する固定床加圧液相法が開示されて
いる。
2. Description of the Related Art Diarylamines are industrially important compounds as raw materials for organic synthesis of rubber chemicals, pharmaceuticals and dyes. Conventionally, as a method for producing diphenylamine using aniline as a starting material, HCl, P 2 O 5 , PCl
3 , a pressurized liquid phase method using an acid catalyst such as AlCl 3 , BF 3 and NH 4 BF 4 (JP-A-51-138628 and JP-A-5-138628).
3-40697) and a fixed-bed gas phase method using acid-treated γ-alumina (Japanese Patent Laid-Open No. 61-10385).
7 gazette and Japanese Patent Publication No. 3-16943). JP-B-52-15585 and JP-A-54-135728 disclose a fixed-bed pressurized liquid phase method using a silica-alumina-based synthetic solid acid catalyst.

【0003】前述の加圧液相法では酸触媒による装置の
腐食性や触媒の分離および回収に難点があり、固定床気
相法では装置が大型になり、また反応中に副成するター
ル状物質が触媒表面に付着し触媒活性が著しく低下する
という欠点がある。
In the above-mentioned pressurized liquid phase method, there are difficulties in the corrosiveness of the apparatus by an acid catalyst and in separation and recovery of the catalyst, and in the fixed bed gas phase method, the apparatus becomes large and tar-like by-products are formed during the reaction. There is a disadvantage that the substance adheres to the catalyst surface and the catalytic activity is significantly reduced.

【0004】また、固定床加圧液相法では、前記公報に
開示されている反応活性が高いとされる固体酸触媒で
も、その転化率は十分ではなく、大量の原料を回収して
リサイクルする必要がある。さらに固定床加圧液相法に
よるジアリールアミン類の連続製造方法においては、ア
ンモニアガスが副成するので、従来からガス抜きを容易
にする目的で反応原料を反応器下部から供給し、生成物
を反応器上部から導出するアップフロー方式による反応
法が採用されている。この方式で、原料のアリールアミ
ン類から目的物であるジアリールアミン類への十分な転
化率が得られない原因としては、以下のようなことが推
定される。なお、転化率とは、単位時間における、反応
器出口で消費された原料量と反応器入り口より供給した
原料量の比率をいい、次式で表される。 転化率(%)=消費原料量(kg/hr)/供給原料量
(kg/hr)
In the fixed-bed pressurized liquid phase method, the conversion rate of the solid acid catalyst disclosed in the above publication, which is considered to have high reaction activity, is not sufficient, and a large amount of raw material is recovered and recycled. There is a need. Further, in the continuous production method of diarylamines by the fixed-bed pressurized liquid phase method, since ammonia gas is by-produced, the reaction raw material is conventionally supplied from the lower part of the reactor for the purpose of facilitating degassing, and the product is produced. A reaction method based on an upflow method derived from the upper part of the reactor is employed. The following are presumed to be reasons why a sufficient conversion rate from the starting arylamine to the desired diarylamine cannot be obtained by this method. The conversion refers to the ratio of the amount of the raw material consumed at the reactor outlet to the amount of the raw material supplied from the reactor inlet per unit time, and is expressed by the following equation. Conversion rate (%) = consumed raw material amount (kg / hr) / feed raw material amount (kg / hr)

【0005】アリールアミン類をジアリールアミン類に
転化する反応自体は吸熱反応であるので、反応が断熱条
件下で進行すると、原料のアリールアミン類が反応器下
部の原料供給口から触媒層を上昇して進行するに伴い、
反応液の温度が次第に低下する。すなわち反応層上部ほ
ど温度が低くなり、反応液の密度は逆に反応層上部ほど
高くなって、反応系内に密度差が生じて循環流が発生す
る。循環流が発生すると、その循環流によって未反応原
料がショートパスして反応器出口に行ってしまい、転化
率低下の原因となる。また循環流によって、反応生成物
が原料供給側へ移動して反応層下部の原料濃度が低下
し、反応自体が抑制されることも転化率が低下する原因
となる。ところで、アップフロ−方式による製造方法が
転化率の改善に有利であると言う技術が、特開平11−
310554号公報に提案されている。しかし、この方
法では実施例や装置図を見ると加熱炉付き反応器を用い
ており、原料アリールアミン類を反応器で加熱している
ため、断熱条件ではなく上記のような問題は起こり難い
ものと考えられる。
Since the reaction for converting arylamines into diarylamines is an endothermic reaction, when the reaction proceeds under adiabatic conditions, the starting arylamines rise up the catalyst layer from the raw material supply port at the bottom of the reactor. As it progresses,
The temperature of the reaction solution gradually decreases. That is, the temperature becomes lower in the upper part of the reaction layer, and the density of the reaction solution becomes higher in the upper part of the reaction layer, so that a density difference occurs in the reaction system and a circulating flow is generated. When a circulating flow is generated, the unreacted raw material is short-passed to the reactor outlet by the circulating flow, which causes a reduction in the conversion. In addition, the reaction product moves to the raw material supply side due to the circulating flow to lower the raw material concentration in the lower part of the reaction layer, and the suppression of the reaction itself also causes a reduction in the conversion. By the way, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-11605 discloses a technique in which a production method using an upflow method is advantageous for improving the conversion.
No. 310554 proposes. However, in this method, a reactor with a heating furnace is used in the examples and apparatus diagrams, and the raw material arylamines are heated in the reactor. it is conceivable that.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、反応
器を外部から加熱する必要がない簡便な装置によって、
転化率の高いジアリールアミン類の連続製造方法を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a simple apparatus that does not require external heating of the reactor.
An object of the present invention is to provide a method for continuously producing diarylamines having a high conversion.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、原料であるア
リールアミン類を供給するステップと、供給されたアリ
ールアミン類を反応温度に加熱するステップと、加熱さ
れたアリールアミン類を、固体酸触媒が充填され、上下
に伸びた断熱型固定床反応器の上部に位置する原料供給
口から供給し、前記固体酸触媒と接触し、加圧液相下に
反応させ、反応生成物を反応器下部から導出するステッ
プとを含むジアリールアミン類の連続製造方法である。
According to the present invention, there are provided a step of supplying an arylamine as a raw material, a step of heating the supplied arylamine to a reaction temperature, and a step of converting the heated arylamine into a solid acid. The catalyst is filled and supplied from a raw material supply port located at the top of an adiabatic fixed bed reactor that extends up and down, comes into contact with the solid acid catalyst, reacts under a pressurized liquid phase, and converts the reaction product into a reactor. And continuously deriving the diarylamines from the bottom.

【0008】本発明に従えば、断熱型固定床反応器上部
から一定の温度に加熱した原料アリールアミン類を供給
し、反応器下部から反応液を導出するダウンフロー方式
を採用することによって、反応系内で反応液が循環流を
生じ、生成物が原料供給側へ移動するのを防止すること
ができる。これにより、外部加熱装置のない簡便な反応
装置を用いて、原料から生成物への転化率の高いジアリ
ールアミン類の連続製造方法が提供される。ここで、断
熱型固定床反応器とは外部加熱装置を有しない固定床反
応器をいう。これに対し、反応器下部から原料アリール
アミン類を供給し、反応器上部から反応液を導出するア
ップフロー方式では、反応が断熱条件下で進行すると、
原料のアリールアミン類が反応器下部の原料供給口から
触媒層を上昇して進行するに伴い、反応液の温度が次第
に低下する。すなわち反応層上部ほど温度が低くなり、
反応液の密度は逆に反応層上部ほど高くなって、反応系
内に密度差が生じて循環流が発生する。その循環流によ
って反応生成物が原料供給側へ移動し、反応層下部の原
料濃度が低下し、反応自体が抑制されるので、転化率が
低下すると考えられる。よって反応系内に循環流が発生
するのを防止するため、反応器には外部加熱装置を設置
し、反応器全体を外部から加熱することによって反応温
度を一定の温度に保つ必要がある。
According to the present invention, the reaction is carried out by employing a down-flow system in which the raw material arylamines heated to a certain temperature are supplied from the upper part of the adiabatic fixed-bed reactor and the reaction solution is discharged from the lower part of the reactor. It is possible to prevent the reaction liquid from circulating in the system and moving the product to the raw material supply side. This provides a continuous production method of diarylamines having a high conversion rate from a raw material to a product using a simple reaction device without an external heating device. Here, the adiabatic fixed bed reactor refers to a fixed bed reactor having no external heating device. In contrast, in the upflow method in which the raw material arylamines are supplied from the lower part of the reactor and the reaction solution is drawn out from the upper part of the reactor, when the reaction proceeds under adiabatic conditions,
As the raw material arylamine rises up the catalyst layer from the raw material supply port at the bottom of the reactor and proceeds, the temperature of the reaction solution gradually decreases. In other words, the temperature becomes lower toward the upper part of the reaction layer,
Conversely, the density of the reaction solution becomes higher toward the upper part of the reaction layer, and a density difference occurs in the reaction system to generate a circulating flow. It is considered that the reaction product is moved to the raw material supply side by the circulating flow, the raw material concentration in the lower part of the reaction layer is reduced, and the reaction itself is suppressed, so that the conversion is reduced. Therefore, in order to prevent the generation of a circulating flow in the reaction system, it is necessary to install an external heating device in the reactor, and keep the reaction temperature at a constant temperature by heating the entire reactor from the outside.

【0009】また本発明は、前記原料供給口におけるア
リールアミン類の温度が、約300℃〜約380℃であり、反
応圧力が、少なくとも前記固定床反応器出口組成におけ
るアリールアミン類の飽和蒸気圧以上の圧力下で反応さ
せることを特徴とする。
In the present invention, the temperature of the arylamine in the raw material supply port is about 300 ° C. to about 380 ° C., and the reaction pressure is at least the saturated vapor pressure of the arylamine in the fixed bed reactor outlet composition. The reaction is performed under the above pressure.

【0010】本発明に従えば、反応中に副成するアンモ
ニアのガス化を防止することができる。すなわち、反応
系のガス抜きを行うことなくジアリールアミン類を効率
的に連続製造することができる。
According to the present invention, gasification of ammonia by-produced during the reaction can be prevented. That is, diarylamines can be efficiently and continuously produced without degassing the reaction system.

【0011】さらに、本発明は、下記一般式(1)で表
されるアリールアミンと下記一般式(2)で表されるア
リールアミンとを反応させて下記一般式(3)で表され
るジアリールアミンを製造することを特徴とする。
The present invention further provides a diaryl compound represented by the following general formula (3) by reacting an arylamine represented by the following general formula (1) with an arylamine represented by the following general formula (2). It is characterized by producing an amine.

【0012】[0012]

【化4】 Embedded image

【0013】[0013]

【化5】 Embedded image

【0014】[0014]

【化6】 Embedded image

【0015】(式中、R1〜R10はそれぞれ同一また
は異なって、それぞれ水素、炭素数1〜12のアルキル
基、炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、ヒド
ロキシ基、アミノ基、ニトロ基、または炭素数1〜12
のアルコキシ基、フェニル基もしくはヒドロキシ基で置
換された炭素数1〜12のアルキル基を表す)
(Wherein R1 to R10 are the same or different and each represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, a hydroxy group, an amino group, a nitro group, Or 1 to 12 carbon atoms
Represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms substituted with an alkoxy group, a phenyl group or a hydroxy group)

【0016】また本発明は、原料であるアリールアミン
類を供給する原料供給手段と、原料供給手段からのアリ
ールアミン類を反応温度に加熱する加熱手段と、アリー
ルアミン類を断熱加圧液相下で反応させる断熱型固定床
反応器であって、上下に伸びていて、固体酸触媒が充填
され、加熱手段によって加熱されたアリールアミン類が
上部から供給され、反応生成物が下部から導出される断
熱型固定床反応器と、断熱型固定床反応器下部から導出
した反応液を冷却する冷却手段とを含むこと特徴とする
ジアリールアミン類の連続製造装置である。
The present invention also provides a raw material supply means for supplying arylamines as a raw material, a heating means for heating the arylamines from the raw material supply means to a reaction temperature, and a method for heating the arylamines in an adiabatic pressurized liquid phase. An adiabatic fixed-bed reactor in which the arylamines that extend vertically and are filled with a solid acid catalyst and heated by heating means are supplied from above, and the reaction products are discharged from below. An apparatus for continuously producing diarylamines, comprising: an adiabatic fixed-bed reactor; and a cooling means for cooling a reaction solution drawn out from a lower part of the adiabatic fixed-bed reactor.

【0017】本発明に従えば、ダウンフロー方式による
転化率の高いジアリールアミン類の連続製造装置が提供
される。
According to the present invention, there is provided an apparatus for continuously producing diarylamines having a high conversion rate by a downflow method.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態によ
るジアリールアミン類の連続製造方法について図に基づ
いて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for continuously producing diarylamines according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図1は本実施の一形態によるジアリールア
ミン類の連続製造方法を実施するための製造装置の一例
を示す概略図である。該製造装置は、原料のアリールア
ミンを供給する原料フィードポンプ1、アリールアミン
を反応温度に加熱する加熱器2、アリールアミンを反応
させてジアリールアミンを製造する断熱型固定床反応器
3、反応圧力を測定する圧力計4、反応生成物を冷却す
る冷却器5および反応圧力を調整する調圧弁6を含んで
構成される。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a production apparatus for carrying out a continuous production method of diarylamines according to the present embodiment. The production apparatus includes a raw material feed pump 1 for supplying a raw material arylamine, a heater 2 for heating the arylamine to a reaction temperature, an adiabatic fixed bed reactor 3 for reacting the arylamine to produce a diarylamine, a reaction pressure. , A cooler 5 for cooling the reaction product, and a pressure regulating valve 6 for adjusting the reaction pressure.

【0020】原料フィードポンプ1により連続的に供給
された原料のアリールアミン類は、加熱器2で一定の反
応温度に加熱された後、固体酸触媒を充填した断熱型固
定床反応器3上部の原料供給口から供給され、矢符11
の方向に流動する。断熱型固定床反応器3内では、原料
アリールアミン類が固体酸触媒に接触して加圧液相下で
反応が進行する。反応生成物であるジアリールアミン類
と未反応のアリールアミン類とからなる反応液は断熱型
固定床反応器3の下部より連続的に導出し、これを冷却
器5によって冷却し、ジアリールアミン類を連続的に製
造する。
The arylamines as raw materials continuously supplied by the raw material feed pump 1 are heated to a predetermined reaction temperature by a heater 2 and then heated at a predetermined temperature above an adiabatic fixed bed reactor 3 filled with a solid acid catalyst. It is supplied from the raw material supply port, and arrow 11
Flows in the direction of. In the adiabatic fixed-bed reactor 3, the raw material arylamines come into contact with the solid acid catalyst and the reaction proceeds under a pressurized liquid phase. A reaction solution comprising diarylamines as reaction products and unreacted arylamines is continuously discharged from the lower part of the adiabatic fixed-bed reactor 3 and cooled by the cooler 5 to convert the diarylamines. Manufacture continuously.

【0021】前記断熱型固定床反応器3としては、当該
技術分野で用いられている耐圧性反応器は、反応器上部
に原料供給口と下部に反応液取り出し口を設けたもので
あれば使用することができる。また、反応器自体は外部
から加熱する必要はないが、反応温度が下がり過ぎ、反
応の進行が抑制されるのを防止するため、反応器の外部
は断熱材などで保温したものが好ましい。
As the adiabatic fixed bed reactor 3, a pressure-resistant reactor used in the technical field may be used as long as it has a raw material supply port at the upper part of the reactor and a reaction liquid outlet at the lower part. can do. It is not necessary to heat the reactor itself from the outside, but it is preferable that the outside of the reactor is kept warm with a heat insulating material or the like in order to prevent the reaction temperature from dropping too much and to suppress the progress of the reaction.

【0022】断熱型固定床反応器3に充填される固体酸
触媒としては、シリカ、アルミナ、チタニアおよびジル
コニアなどから選ばれる単一酸化物または少なくとも二
種を主成分とする複合酸化物、ならびにβ型、Y型、USY
型、L型、MFI型、SAPO型およびモルデナイト型などのゼ
オライト触媒を例示することができる。なかでもシリカ
アルミナ、β型ゼオライト、Y型ゼオライトおよびUSY型
ゼオライトが好ましい。またゼオライト触媒は、Na型や
K型を含有していてもよい。さらに固体酸触媒として著
しく転化率が低下しない限り、ゼオライト構成成分であ
るAlまたはSiなどの一部が他の種類の金属で置換された
ゼオライト触媒を使用することもできる。
The solid acid catalyst to be filled in the adiabatic fixed bed reactor 3 includes a single oxide selected from silica, alumina, titania, zirconia and the like, a composite oxide containing at least two kinds as main components, and β Type, Y type, USY
Examples include zeolite catalysts such as type, L type, MFI type, SAPO type and mordenite type. Among them, silica alumina, β type zeolite, Y type zeolite and USY type zeolite are preferred. In addition, zeolite catalysts include Na type and
K-type may be contained. Further, as long as the conversion is not significantly reduced as a solid acid catalyst, a zeolite catalyst in which a part of zeolite component such as Al or Si is substituted by another kind of metal can be used.

【0023】前記単一酸化物触媒、複合酸化物触媒およ
びゼオライト触媒は従来公知の製法で得られたものであ
ればよく、特にその製造方法は制限されない。また市販
の単一酸化物、複合酸化物およびゼオライトのなかから
適宜選択して使用することもできる。
The single oxide catalyst, composite oxide catalyst and zeolite catalyst may be those obtained by a conventionally known production method, and the production method is not particularly limited. It can also be appropriately selected from commercially available single oxides, composite oxides and zeolites.

【0024】固体酸触媒の形状は特に制限されるもので
はなく、粉末状、粒状およびタブレット状などの各種形
状で使用することができる。取り扱いやすさの点から、
粒状またはタブレット状に成形したものが推奨される。
The shape of the solid acid catalyst is not particularly limited, and it can be used in various shapes such as powder, granules and tablets. In terms of ease of handling,
Granules or tablets are recommended.

【0025】本実施の一形態において使用されるアリー
ルアミン類は、下記一般式(1)および(2)〔式中、
R1〜R10はそれぞれ同一または異なって、それぞれ
水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12の
アルコキシ基、フェニル基、ヒドロキシ基、アミノ基、
ニトロ基、または炭素数1〜12のアルコキシ基、フェ
ニル基もしくはヒドロキシ基で置換された炭素数1〜1
2のアルキル基を表す〕で示される。これら原料アリー
ルアミンを前記ゼオライト触媒などの存在下に反応させ
ることによって、下記一般式(3)〔式中の記号は上記
一般式(1)及び(2)と同じ〕で示されるジアリール
アミンを得ることができる。
The arylamines used in the embodiment are represented by the following general formulas (1) and (2):
R1 to R10 are the same or different and are each hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, a hydroxy group, an amino group,
A nitro group, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group or a hydroxy group,
2 represents an alkyl group). By reacting these starting arylamines in the presence of the above-mentioned zeolite catalyst or the like, diarylamines represented by the following general formula (3) [the symbols in the formulas are the same as those of the above general formulas (1) and (2)] are obtained. be able to.

【0026】[0026]

【化7】 Embedded image

【0027】[0027]

【化8】 Embedded image

【0028】[0028]

【化9】 Embedded image

【0029】原料である前記一般式(1)および(2)
で示されるアリールアミン類の具体例としては、アニリ
ン、トルイジン、エチルアニリン、クミジン、キシリジ
ン、ブチルアニリンおよびアニシジンなどを例示でき
る。特にアニリン、トルイジン、クミジンおよびキシリ
ジンが好ましい。反応に際しては、反応原料の一般式
(1)および一般式(2)の化合物は、同一化合物、た
とえば共にアニリンであってもよいし、また互に異なっ
た化合物であってもよい。
The above-mentioned general formulas (1) and (2)
Specific examples of the arylamine represented by are aniline, toluidine, ethylaniline, cumidine, xylidine, butylaniline, and anisidine. Particularly, aniline, toluidine, cumidine and xylidine are preferred. In the reaction, the compounds of the general formulas (1) and (2) as the reaction raw materials may be the same compound, for example, both aniline or different compounds.

【0030】本実施の一形態によるジアリールアミン類
の連続製造方法を実施するにあたっては、まず、原料の
アリールアミン類が加熱器2で一定の反応温度に加熱さ
れた後、断熱型固定床反応器3上部の原料供給口より断
熱型固定床反応器3内に連続的に導入され反応に供され
る。原料導入時の温度としては、約300〜約400℃
が好ましく、約320〜約360℃がより好ましい。導
入温度が300℃よりも低い場合は反応の進行は遅くな
る。また導入温度が400℃を超える場合は副生成物の
生成が多くなり、かつ原料にアニリンのような低沸点化
合物を使用するような場合には、反応液を液体として保
持するために高い圧力が必要となるので好ましくない。
In carrying out the method for continuously producing diarylamines according to one embodiment of the present invention, first, the arylamines as raw materials are heated to a constant reaction temperature by the heater 2, and then the adiabatic fixed bed reactor is used. The raw material is continuously introduced into the adiabatic fixed-bed reactor 3 from the raw material supply port at the upper part of the reactor 3 and subjected to the reaction. The temperature at the time of introducing the raw material is about 300 to about 400 ° C.
Is preferable, and about 320 to about 360 ° C is more preferable. When the introduction temperature is lower than 300 ° C., the progress of the reaction becomes slow. In addition, when the introduction temperature exceeds 400 ° C., generation of by-products increases, and when a low-boiling compound such as aniline is used as a raw material, a high pressure is required to maintain the reaction solution as a liquid. It is not preferable because it becomes necessary.

【0031】断熱型固定床反応器3下部の反応液出口の
温度は、原料供給速度に依存するが、原料供給口の温度
より約5〜約40℃程度低い温度が好ましく、約10〜
約30℃程度低い温度がより好ましい。
The temperature of the reaction liquid outlet at the lower part of the adiabatic fixed bed reactor 3 depends on the feed rate of the raw material, but is preferably about 5 to about 40 ° C. lower than the temperature of the raw material feed port.
A temperature as low as about 30 ° C. is more preferable.

【0032】反応圧力は、反応によって発生するアンモ
ニアの気泡化を防止し、かつ反応系を前記反応温度条件
下において液体の状態に保持できるものであればよい。
反応系内において副成したアンモニアが気泡化すると、
発生した気泡の上昇によって液流の乱れが生じて反応液
の混合が起こるとともに、固体酸触媒と原料アリールア
ミン類との接触が妨げられ、反応に抑制がかかり転化率
の低下をきたす原因となる。反応圧力は、反応温度が高
くなるとそれに比例して高くなるので、反応温度でのア
リールアミン類の飽和蒸気圧に相当させればよい。たと
えばアニリンの場合、前記反応温度では2〜6MPaの範
囲となる。
The reaction pressure may be any pressure which can prevent ammonia generated by the reaction from being bubbled and can maintain the reaction system in a liquid state under the reaction temperature conditions.
When ammonia by-produced in the reaction system foams,
The rising of the generated bubbles causes disturbance of the liquid flow and mixing of the reaction solutions. At the same time, the contact between the solid acid catalyst and the raw material arylamines is hindered, which suppresses the reaction and causes a reduction in the conversion rate. . Since the reaction pressure increases in proportion to the reaction temperature, it may be equivalent to the saturated vapor pressure of the arylamine at the reaction temperature. For example, in the case of aniline, the reaction temperature ranges from 2 to 6 MPa.

【0033】断熱型固定床反応器3への原料アリールア
ミン類の供給速度(LHSV)、すなわちアリールアミン供
給量(ml/hr)/触媒充填量(ml)は、約0.01
〜約10が好ましく、約0.1〜約1がより好ましい。
この値が大きくなるほど原料アリールアミン類の断熱型
固定床反応器3内での滞留時間が短くなり、固体酸触媒
との接触時間も短くなるため原料から生成物への転化率
が低下する傾向が見られる。
The feed rate (LHSV) of the raw material arylamine to the adiabatic fixed bed reactor 3, that is, the feed rate of arylamine (ml / hr) / the charged amount of catalyst (ml) is about 0.01.
From about 10 to about 10, more preferably from about 0.1 to about 1.
As this value increases, the residence time of the raw material arylamines in the adiabatic fixed bed reactor 3 becomes shorter, and the contact time with the solid acid catalyst also becomes shorter, so that the conversion from the raw material to the product tends to decrease. Can be seen.

【0034】断熱型固定床反応器3の下部より導出され
た反応液は、冷却器5で冷却後、蒸留処理などによっ
て、まず未反応アリールアミン類を回収し、次いで高沸
点副生成物を残渣として分離する。このような分留によ
って、目的物であるジアリールアミン類を容易に得るこ
とができる。
The reaction liquid drawn out from the lower part of the adiabatic fixed-bed reactor 3 is cooled by the cooler 5 and then, by distillation treatment or the like, first, unreacted arylamines are recovered, and then high-boiling by-products are removed. To separate. By such fractionation, the desired diarylamines can be easily obtained.

【0035】図1のような製造装置によるダウンフロー
方式においては、原料であるアリールアミン類は一定の
反応温度まで加熱された後、断熱型固定床反応器上部の
原料供給口より供給される。また反応器は断熱型で外部
から熱が供給されることはなく、反応自体は吸熱反応で
あるので、反応が進行するに従って温度は低下する。す
なわち、反応相上部ほど温度が高く、下部ほど低くなる
ので、反応液の密度は逆に反応相上部ほど低く、下部に
なるほど高くなり、反応系内における循環流の発生が防
止される。また反応は副成するアンモニアの気化が起こ
らない加圧条件下で行われるので、上昇するアンモニア
ガスによる液流の乱れも防止される。
In the down flow method using the production apparatus as shown in FIG. 1, arylamines as raw materials are heated to a certain reaction temperature and then supplied from a raw material supply port at the top of the adiabatic fixed bed reactor. Further, the reactor is an adiabatic type, to which heat is not supplied from the outside and the reaction itself is an endothermic reaction, so that the temperature decreases as the reaction proceeds. That is, since the temperature is higher in the upper part of the reaction phase and lower in the lower part, the density of the reaction solution is conversely lower at the upper part of the reaction phase and higher at the lower part, thereby preventing generation of a circulating flow in the reaction system. In addition, since the reaction is performed under a pressurized condition in which by-product ammonia does not evaporate, disturbance of the liquid flow due to the rising ammonia gas is also prevented.

【0036】本実施の一形態における製造装置に採用さ
れるダウンフロー方式においては、このように反応系内
における液流の乱れを防止し、定常的な層流(プラグフ
ロー)を実現することによって、高い反応転化率が達成
されるのである。
In the down flow method employed in the manufacturing apparatus according to the embodiment, the disturbance of the liquid flow in the reaction system is prevented, and a steady laminar flow (plug flow) is realized. A high reaction conversion is achieved.

【0037】しかし、ダウンフロー方式であっても、原
料のアリールアミン類は常温で供給して、反応器内で一
定の反応温度まで加温するため反応器を外部から加熱す
る外部加熱方式を採った場合は、原料のアリールアミン
類は常温で供給されて反応器内で一定の反応温度まで加
温されるので、反応初期には低温で密度の高い反応液が
流通することになる。その結果、反応系内には循環流が
生じ、完全混合状態に近い状態で反応が進行するので、
転化率はアップフロー方式に比べ低くなる。
However, even in the downflow method, an external heating method is employed in which the raw material arylamines are supplied at room temperature and the reactor is heated from the outside in order to heat the reactor to a certain reaction temperature. In this case, the starting arylamines are supplied at room temperature and heated to a certain reaction temperature in the reactor, so that a low-temperature and high-density reaction solution flows in the initial stage of the reaction. As a result, a circulating flow is generated in the reaction system, and the reaction proceeds in a state close to a completely mixed state.
The conversion is lower than in the upflow method.

【0038】以下、本発明を反応液の循環流に関するシ
ミュレーションによって具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to a simulation relating to a circulating flow of a reaction solution.

【0039】図2は、図1の断熱型固定床反応器3にお
ける反応液の循環流に関するシミュレーションの結果を
示す図である。反応液の流動状態のシミュレーション
は、フリュエント(FLUENT)社の流動解析ソフトFLUENT
(商品名)を用いて、ダウンフロー方式およびアップフ
ロー方式のそれぞれについて行った。解析条件は、断熱
型固定床反応器は直径2m、高さ8m、触媒充填部6m、
原料入口流速は3.132m/hr、原料入口温度は3
40℃、出口温度は320℃、圧力は1.01325×
105Paおよび使用液はアニリン、アンモニアおよびジ
フェニルアミンの混合液とした。
FIG. 2 is a diagram showing the result of a simulation on the circulating flow of the reaction solution in the adiabatic fixed-bed reactor 3 of FIG. The simulation of the flow state of the reaction solution is performed by the flow analysis software FLUENT from FLUENT.
(Product name) was performed for each of the downflow method and the upflow method. The analysis conditions were as follows: the adiabatic fixed-bed reactor had a diameter of 2 m, a height of 8 m, and a catalyst filling section of 6 m.
The raw material inlet flow rate is 3.132 m / hr, and the raw material inlet temperature is 3
40 ° C, outlet temperature 320 ° C, pressure 1.01325 ×
10 5 Pa and the working solution was aniline, a mixture of ammonia and diphenylamine.

【0040】図2(1)は、ダウンフロー方式について
の結果である。反応液は、矢符21で示すように反応器
上部から反応器下部へ流動する。図2中の無彩色の濃淡
は、濃度が濃くなるほどジフェニルアミンの濃度が高い
ことを示す。図2(1)よりダウンフロー方式では循環
流は生じず、反応液は定常的な層流となっている。
FIG. 2A shows the result of the downflow method. The reaction liquid flows from the upper part of the reactor to the lower part of the reactor as indicated by arrow 21. The achromatic shades in FIG. 2 indicate that the higher the concentration, the higher the concentration of diphenylamine. As shown in FIG. 2A, a circulating flow does not occur in the downflow method, and the reaction solution has a steady laminar flow.

【0041】これに対し図2(2)は、断熱型固定床反
応器3を用いて、すなわち外部から反応器を加熱しない
でアップフロー方式で反応を行った場合の結果である。
反応液は、矢符22で示すように反応器下部から反応器
上部へ流動する。図2(2)より、アップフロー方式で
は反応液の循環流が生じ、生成物であるジフェニルアミ
ンが反応器下部すなわち原料供給側にも分布しているこ
とがわかる。
On the other hand, FIG. 2 (2) shows the result when the reaction was carried out using an adiabatic fixed-bed reactor 3, that is, by an up-flow method without externally heating the reactor.
The reaction liquid flows from the lower part of the reactor to the upper part of the reactor as shown by arrow 22. From FIG. 2 (2), it can be seen that a circulating flow of the reaction liquid occurs in the upflow method, and that the product, diphenylamine, is distributed also in the lower part of the reactor, that is, on the raw material supply side.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、原料アリ
ールアミン類を断熱型固定床反応器上部より供給し、断
熱型固定床反応器下部より反応生成物を導出するという
簡単な方法で、しかも外部加熱装置のない反応器を用い
て、高収率でジアリールアミン類を長期間にわって連続
的に製造することができる。
As described above, according to the present invention, the raw material arylamines are supplied from the upper part of the adiabatic fixed bed reactor and the reaction product is derived from the lower part of the adiabatic fixed bed reactor by a simple method. In addition, diarylamines can be continuously produced in a high yield over a long period of time using a reactor without an external heating device.

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

【図1】本発明の実施の一形態における断熱型固定床反
応器3への原料導入方法を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for introducing a raw material into an adiabatic fixed-bed reactor 3 according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2(1)は、ダウンフロー方式における断熱
型固定床反応器3内での反応液の流れを示すシミュレー
ション図である。図2(2)は、アップフロー方式にお
ける断熱型固定床反応器3内での反応液の循環流を示す
シミュレーション図である。
FIG. 2A is a simulation diagram showing a flow of a reaction solution in an adiabatic fixed-bed reactor 3 in a down-flow method. FIG. 2B is a simulation diagram showing a circulating flow of the reaction solution in the adiabatic fixed-bed reactor 3 in the upflow method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原料フィードポンプ 2 加熱器 3 断熱型固定床反応器 5 冷却器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Feed pump 2 Heater 3 Insulated fixed bed reactor 5 Cooler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 豊広 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 Fターム(参考) 4G070 AA01 AB07 BB02 CA06 CA09 CA16 CA24 CA25 CB17 CC02 CC11 DA23 4H006 AA02 AA04 AC52 BA68 BA71 BC10 BC11 BC14 BD10 BD80 BD81 4H039 CA41 CD10 CD50  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toyohiro Kamada 5-1 Sokai-cho, Niihama-shi, Ehime F-term (reference) in Sumitomo Chemical Co., Ltd. 4G070 AA01 AB07 BB02 CA06 CA09 CA16 CA24 CA25 CB17 CC02 CC11 DA23 4H006 AA02 AA04 AC52 BA68 BA71 BC10 BC11 BC14 BD10 BD80 BD81 4H039 CA41 CD10 CD50

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料であるアリールアミン類を供給する
ステップと、 供給されたアリールアミン類を反応温度に加熱するステ
ップと、 加熱されたアリールアミン類を、固体酸触媒が充填さ
れ、上下に伸びた断熱型固定床反応器の上部に位置する
原料供給口から供給し、前記固体酸触媒と接触し、加圧
液相下に反応させ、反応生成物を反応器下部から導出す
るステップとを含むジアリールアミン類の連続製造方
法。
1. A step of supplying a raw material of arylamines, a step of heating the supplied arylamines to a reaction temperature, and a step of filling the heated arylamines with a solid acid catalyst and extending up and down. Supplied from a raw material supply port located at the upper part of the adiabatic fixed bed reactor, brought into contact with the solid acid catalyst, reacted under a pressurized liquid phase, and withdrawing a reaction product from the lower part of the reactor. A method for continuously producing diarylamines.
【請求項2】 前記原料供給口におけるアリールアミン
類の温度が、約300℃〜約380℃であり、 反応圧力が、少なくとも前記固定床反応器出口組成にお
けるアリールアミン類の飽和蒸気圧以上の圧力下で反応
させることを特徴とする請求項1記載のジアリールアミ
ン類の連続製造方法。
2. The temperature of the arylamine at the raw material supply port is about 300 ° C. to about 380 ° C., and the reaction pressure is at least a saturated vapor pressure of the arylamine at the outlet composition of the fixed bed reactor. The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out under the following conditions.
【請求項3】 下記一般式(1)で表されるアリールア
ミンと下記一般式(2)で表されるアリールアミンとを
反応させて下記一般式(3)で表されるジアリールアミ
ンを製造することを特徴とする請求項1または2記載の
ジアリールアミン類の連続製造方法。 【化1】 【化2】 【化3】 (式中、R1〜R10はそれぞれ同一または異なって、
それぞれ水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1
〜12のアルコキシ基、フェニル基、ヒドロキシ基、ア
ミノ基、ニトロ基、または炭素数1〜12のアルコキシ
基、フェニル基もしくはヒドロキシ基で置換された炭素
数1〜12のアルキル基を表す)
3. A diarylamine represented by the following general formula (3) is produced by reacting an arylamine represented by the following general formula (1) with an arylamine represented by the following general formula (2). The method for continuously producing diarylamines according to claim 1 or 2, wherein: Embedded image Embedded image Embedded image (Wherein, R1 to R10 are the same or different,
Each of hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and 1 carbon atom
Represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, a hydroxy group, an amino group, a nitro group, or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, which is substituted with an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group or a hydroxy group)
【請求項4】 原料であるアリールアミン類を供給する
原料供給手段と、 原料供給手段からのアリールアミン類を反応温度に加熱
する加熱手段と、 アリールアミン類を断熱加圧液相下で反応させる断熱型
固定床反応器であって、上下に伸びていて、固体酸触媒
が充填され、加熱手段によって加熱されたアリールアミ
ン類が上部から供給され、反応生成物が下部から導出さ
れる断熱型固定床反応器と、 断熱型固定床反応器下部から導出した反応液を冷却する
冷却手段とを含むこと特徴とするジアリールアミン類の
連続製造装置。
4. A raw material supply means for supplying arylamines as a raw material, a heating means for heating the arylamines from the raw material supply means to a reaction temperature, and reacting the arylamines under an adiabatic pressurized liquid phase. An adiabatic fixed-bed reactor in which arylamines which are vertically extended, are filled with a solid acid catalyst, and are heated by a heating means are supplied from an upper portion, and reaction products are discharged from a lower portion. An apparatus for continuously producing diarylamines, comprising: a bed reactor; and cooling means for cooling a reaction solution drawn out from a lower part of the adiabatic fixed bed reactor.
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