JP2008502637A - メチルアミン類を連続的に合成する方法 - Google Patents

メチルアミン類を連続的に合成する方法 Download PDF

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Abstract

(I)ミクロ孔材料と、結合剤と、ペースト化剤とを溶剤とを含有する混合物を製造する工程、(II)混合物を混合及び緻密化する工程、(III)緻密化した混合物を成形して成形体を得る工程、(IV)成形体を乾燥する工程及び(V)乾燥した成形体をか焼する工程を含む方法により製造可能である、ミクロ孔材料と結合剤としての少なくとも1つの有機ケイ素化合物とを含有する成形体を触媒として使用することにより特徴付けられる、不均一触媒の存在でメタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によりメチルアミン類を連続的に合成する方法。

Description

本発明は、不均一触媒の存在でのメタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によりメチルアミン類を連続的に合成する方法に関するものであり、その場合にミクロ孔材料と少なくとも1つの結合剤とを含有する成形体が触媒として使用される。
モノメチルアミン(MMA)は、医薬(例えばテオフィリン)、殺虫剤(カルバリル、メタムナトリウム、カルボフラン)、界面活性剤、写真現像液、火薬類及び溶剤、例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP)の合成において使用される中間生成物である。
ジメチルアミン(DMA)は同様に合成の中間生成物である。ジメチルアミン−ベースの生成物の例は、殺真菌剤及び加硫促進剤(亜鉛−ビス−ジメチルジチオカルバメート)(ジラム)、テトラメチル−チオペルオキシ二炭酸−ジアミド(TMTD)、テトラメチル−チオ炭酸−ジアミド(MTMT)、噴射剤1,1−ジメチルヒドラジン、多様な医薬、モノマー、例えばジメチルアミノエチルメタクリレート、溶剤(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド)、触媒[例えば2,4,6−ビス[(ジメチルアミノ)メチル]フェノール(DMP 30)]、殺虫剤ジメファクス(Dimefax)、界面活性剤及びイオン交換樹脂である。
トリメチルアミン(TMA)は、コリン塩、カチオン性デンプン、消毒剤、浮選剤、甘味剤及びイオン交換樹脂の製造の際に使用される。
モノメチルアミン(MMA)、ジメチルアミン(DMA)及びトリメチルアミン(TMA)の古典的合成は、アンモニア及びメタノールから気相中で、無定形の非形状選択的なシリカアルミナ(酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の混合型)上で10〜50barの圧力で行われる。より高い温度(350〜475℃)を使用する場合に、これらの不均一系触媒上で熱力学的平衡が生じるか、又は反応器中の滞留時間が与えられた圧力及び与えられた供給温度で十分である場合に近似して達成される。これらの「平衡触媒」にとって特徴的であるのは、反応器排出物中のトリメチルアミンの割合が、モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミンの総和に対して、35〜60質量%であることである。前記生成物分布は温度及びN/C比に依存している。その場合に生成物混合物のトリメチルアミンの割合は、より過剰量のアンモニア(より大きなN/C比)が反応混合物中に含まれている場合に減少されうる。公知の後処理後に取り出された所望の生成物混合物のモノメチルアミン及び/又はジメチルアミンの割合が反応器排出物に相当するものよりも大きい場合には、過剰のトリメチルアミン並びに未反応のアンモニアは反応器へ送り返されなければならず、その場合に大きなアンモニア及びトリメチルアミンの循環が生じる。
世界的なトリメチルアミン消費は、メチルアミン類の全量に対して10〜20質量%である。反応混合物を返送せずにDMA及びMMAの割合を高めることが望ましい。これは、250〜400℃の温度での形状選択的触媒の使用により成功する。主にジメチルアミン及びモノメチルアミンからなり、かつトリメチルアミンを僅かにのみ含有する生成物混合物が得られる。
形状選択性は、モレキュラーシーブの孔径が、約6.1Åのトリメチルアミンの臨界直径よりも小さい場合に引き起こされる(Stud. Surf. Sci. Catal. 1993, 75, 1273 - 1283)。好ましくは、5.5Å未満、特に好ましくは5.0Å未満の孔径を有するモレキュラーシーブが使用される。
6.1Å及びそれ以上の孔径を有するモレキュラーシーブは、化学修飾により形状選択的な材料に変換されることができる。前記修飾は、5.5Å未満、好ましくは5.0Å未満への有効孔径の低下を生じさせる。前記修飾は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン及び/又はランタニドイオンとの部分的なイオン交換、ケイ素及び/又はリンを含有する物質でのモレキュラーシーブの処理及び/又は水蒸気でのモレキュラーシーブの処理を含む。
特に、モレキュラーシーブ及び殊にゼオライトを気相中でケイ素含有化合物で処理することを挙げることができる。
この気相法のために、好ましくはモルデナイト触媒は、ケイ素化合物、例えばSiCl4(特開平(JP)3-262540号公報;J. Catal. 1991, 131, 482;米国特許(US)第5,137,854号明細書)と及びSi(OMe)4もしくはSi(OEt)4 (Shokubai, 1987, 29, 322, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1982, 819)と、反応される。チャバザイト、エリオナイト、ZK−5及びRhoをベースとする触媒を含むその他の例及びケイ素、アルミニウム、ホウ素及び/又はリンを含有する化合物でのそれらの触媒の処理は、特開昭(JP)61-254256号公報及び米国特許(US)第4,683,334号明細書に記載されている。
テトラアルコキシシランを用いる液相中でのモルデナイト触媒のシリル化は、欧州特許出願公開(EP-A)第593 086号明細書に記載されている。
同様に、シリル化後に処理されたゼオライトが熱処理(=か焼工程)にかけられることも公知である(J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1984, 180, 3135;欧州特許出願公開(EP-A)第593 086号明細書)。
液相シリル化並びに気相シリル化は、反応の際に生じる生成物(SiCl4の場合のHClもしくはSi(OR)4の場合のROH)がゼオライト粉末から分離されなければならないという欠点を有する。
SiCl4を用いるシリル化の場合に、工業的使用はその際に生じるHClの腐食性によって困難になる。
SiCl4での処理後に、SiO2層を生じさせるために、1つ又はそれ以上の工程が必要である。テトラアルコキシシランSi(OR)4を用いる液相中でのゼオライト粉末のシリル化の場合に、成形工程において使用されうる前に、その際に生じる脱離生成物ROHに加えて、溶剤(通常C1-6−アルコール、C5〜C8−(シクロ)アルカン及び/又はトルエン)もさらに除去されなければならず、かつ前記粉末はその後に乾燥されなければならない。
双方のシリル化法のために、シリル化された触媒を製造するために、すなわち付加的な処理工程が必要である。これらの付加的な処理工程及び/又はシリル化の際に生じる生成物は、そのような方法の工業用転換がコストの面から及び/又は実地の理由から不経済的であることを引き起こしうる。
触媒成形体を製造するためのSiO2結合剤としてのコロイダルシリカの使用は、
"Catalyst Support and Supportes Catalysts"(A.B. Stiles), 1987, 1章, p.1〜9及び3章, p.57〜62、
"Applied Heterogeneous Catalysis - Design, Manufacture, Use Of Solid Catalysts"(J.-F. Lepage, J. Cosyns, P. Courty, E.B. Miller), 1987, 5章, p.75〜123、
"Heterogeneous Catalysis In Industrial Practice"(C.N. Satterfield), 第2版, 1991, 4章, p.87〜130及びとりわけp.121、並びに
"Studies in Surface Science and Catalysis"(E.B.M. Doesburg, J.H.C. Hooff), 1993, 8章, p.309〜332
に記載されている。
ZSM−5粉末を成形するためのSiO2結合剤としてのコロイダルシリカ及びとりわけDuPont社のLudox(登録商標) AS40の使用は、米国特許(US)第6,077,984号明細書に記載されている。
2003年12月02日出願の先の独国特許出願番号10356184.6(BASF AG)は、結合剤としてコロイダルシリカを用いて成形されている、≦150ppmのアルカリ金属含量及びアルカリ土類金属含量及び球状一次粒子に関する仕様を有するペンタシル構造型の特定のゼオライト系材料、及び触媒としてのその使用に関する。
国際公開(WO-A)第01/23089号パンフレットによれば、ZSM−5粉末及びSiO2結合剤からなる1kgよりも大きい切断硬度(Schneidhaerten)を有する触媒成形体が得られる。SiO2結合剤としてコロイダルシリカが使用される。
国際公開(WO-A)第03/092887号パンフレット(独国特許出願公開(DE-A1)第102 19 879号明細書)(BASF AG)は、二酸化ジルコニウム粉末を結合剤と共に成形体へ成形し、乾燥及びか焼させることによる触媒担体の製造方法に関するものであり、その場合に結合剤はモノマー、オリゴマー又はポリマーの有機ケイ素化合物である。前記出願明細書の対象は、こうして製造された触媒担体自体、この担体を含有する触媒、並びに脱水素触媒としてのその使用でもある。
遷移金属酸化物、層状シリケート及び粘土を用いる結晶性モレキュラーシーブの成形及びメタノール及びアンモニアからのメチルアミン類の形状選択的製造のための成形体の使用は、特開(JP)2000-005604号公報(=欧州特許出願公開(EP-A)第967 011号明細書)に記載されている。結晶性モレキュラーシーブとして、シリコアルミノホスフェート、モルデナイト及びチャバザイトが好ましい。結合剤として、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム及び酸化チタンが好ましく、その割合は好ましくは1〜20質量%である。
中国公開特許(CN-A)第1 095 645号明細書には、メチルアミン類の製造に使用される形状選択的モレキュラーシーブ触媒の製造のための不活性結合剤材料としてのケイ素含有無機物質の使用が記載されている。結合剤の質量比(完成したストランド(Strang)中のSiO2に対して)は30〜70質量%である。前記成形法のために、ゲル化剤、例えば硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム又は硝酸カリウム並びに細孔拡張剤(Porenerweiterungsmittel)、例えば界面活性剤又は植物デンプンが添加されることができる。細孔拡張剤の割合は好ましくは10質量%未満、好ましくは3〜7質量%である。
メチルアミン類(MMA、DMA、TMA;特にDMA)を製造するための改善された経済的な方法を見出すという課題が本発明の基礎となっていた。前記方法は、技術水準の方法の1つ又はそれ以上の欠点を克服すべきである。前記方法は、特にメタノールとアンモニアとの反応の際に、メチルアミン類の熱力学的平衡におけるよりも特に高い、ジメチルアミン(DMA)について高い選択率を有するべきである。
それに応じて、不均一触媒の存在でのメタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によるメチルアミン類を連続的に合成する方法が見出され、前記方法は、次の工程:
(I)ミクロ孔材料と、結合剤と、ペースト化剤(Anteigmittel)と溶剤とを含有する混合物を製造する工程、
(II)前記混合物を混合及び緻密化する工程、
(III)緻密化した混合物を成形して成形体を得る工程、
(IV)前記成形体を乾燥させる工程及び
(V)乾燥させた成形体をか焼する工程
を含む方法により製造可能である、ミクロ孔材料と結合剤としての少なくとも1つの有機ケイ素化合物とを含有する成形体を触媒として使用することにより特徴付けられている。
意外なことに、結合剤として有機ケイ素化合物(例えばシリコーン)を用いてミクロ孔材料、特にゼオライト系材料(例えばゼオライト粉末)を成形することに成功し、かつそれらの機械的性質(特に切断硬度)がコロイダルシリカを用いて成形された成形体よりも明らかに優れているが、この改善された機械的安定性がメチルアミン類の製造の際の触媒としての成形体の選択率及び/又は活性に負の影響を及ぼすことのない成形体をもたらすことが見出された。
本発明による方法において触媒として使用される成形体は、例えば切断硬度(単位:ニュートン(N))として測定される、改善された機械的安定性、例えば10Nに等しいか又はそれ以上の切断硬度を有する。
さらにまた、触媒としてメチルアミン類の形状選択的合成の際に使用される成形体は、例えば炭化する傾向が減少することにより、より良好な転化率及び空時収率、より高い選択率及びより長い動作寿命を可能にする。
本発明による方法において、有利にはメチルアミン類−生成物混合物中のTMAの割合は、その都度3つ全てのメチルアミン類(MMA、DMA、TMA)の質量に対して、10質量%未満、特に5質量%未満である。
本発明による方法において使用される触媒成形体に関して:
結合剤としての有機ケイ素化合物(工程I)
有機ケイ素結合剤として適しているのは、モノマー、オリゴマー又はポリマーのシラン、アルコキシシラン、アシルオキシシラン、オキシイミノシラン、ハロゲンシラン、アミノキシシラン、アミノシラン、アミドシラン、シラザン又はシリコーンであり、これらは例えばUllmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, A24巻, p.21〜56、及びLehrbuch der Anorganischen Chemie (A.F. Holleman, E. Wiberg), 第100版, 2.6.5章, p.786〜788に記載されている。特に、それらには、次式(A)〜(F):
(Hal)xSiR4-x (A)
(Hal)xSi(OR)4-x (B)
(Hal)xSi(NR124-x (C)
xSi(OR14-x (D)
xSi(NR124-x (E)
(RO)xSi(NR124-x (F)
で示されるモノマー化合物が含まれ、ここで、
Halは互いに独立してハロゲン(F、Cl、Br又はI、特にCl)を表し、
R、R1、R2は互いに独立してH又は場合により置換されていてよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリールアルキル基又はアリール基を表し、かつ
xは0〜4の範囲内の整数を表す。
アルキル基の場合にC1-6−アルキル基が好ましい。これらは線状又は分枝鎖状であってよい。好ましい例はメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、s−ブチル又はt−ブチル、とりわけメチル又はエチルである。
アリール基として、C6-10−アリール基が好ましく、例えばフェニルである。
好ましいアリールアルキル基は、C7-20−アリールアルキル基、特にベンジルである。
好ましいアルケニル基は、C2-6−アルケニル基、特にビニル又はアリルである。
アルキニル基として、C2-6−アルキニル基が好ましく、例えばエチニル又はプロパルギルである。
アシル基の場合に、C2-6−アシル基が好ましく、特にアセチルである。
好ましいシクロアルキル基はC5-8−シクロアルキル基、特にシクロペンチル又はシクロヘキシルである。
好ましいシクロアルケニル基はC5-8−シクロアルケニル基、例えば1−シクロペンテニル又は1−シクロヘキセニルである。
式(A)の適している有機ケイ素化合物の例は、SiCl4、MeSiCl3、Me2SiCl2及びMe3SiClである。
式(B)の適している有機ケイ素化合物の例は、Si(OMe)4、ClSi(OMe)3、Cl2Si(OMe)2、Cl3SiOMeである(Me=メチル)。
式(C)の適している有機ケイ素化合物の例は、Si(NMe24、ClSi(NMe23、Cl2Si(NMe22、Cl3SiNMe2である。
式(D)の適している有機ケイ素化合物は、例えばSi(OEt)4、MeSi(OEt)3、Me2Si(OEt)2及びMe3Si(OEt)である。
式(E)の適している化合物は、例えばMe3Si(N(Me)COMe)及びMe3Si(N(Me)COCH265)である。
式(F)の適している化合物は、例えば(MeO)3Si(NMe2)である。
好ましくは、結合剤として式[−SiO(OR)(R′)−]xの環状シリコーン又は式RO−[SiO(OR)(R′)−]x−Rの線状シリコーン又はこれらのシリコーンの混合物が使用され、ここでR及びR′は(互いに独立して)C1-6−アルキル基(上記で定義された通り)、特にメチル、エチルを表し、かつxは、2〜50の範囲内の数、特に3〜20の範囲内の数を表す。
極めて特に好ましい有機ケイ素結合剤は、メチルシリコーン、例えばWacker社のSilres(登録商標)銘柄、例えばSilres(登録商標) MSE100である。
成形のためには、成形体の調製の間もしくは触媒反応における成形体の使用の際の腐食を回避するために、ハロゲン不含の有機ケイ素結合剤が好ましい。
結合剤として使用される有機ケイ素化合物は、好ましくは標準状態下に液体であるか又は好ましくは無極性有機溶剤、例えばヘキサン、トルエン及び/又はシクロヘキサン中の溶液として、使用される。それにより、高表面積のミクロ孔活性成分は、混合の際に有機ケイ素化合物で均一に湿潤される。触媒成形体をか焼する際に有機ケイ素結合剤の有機基は燃焼する。その際に、成形体中で極めて微細に分散されて存在するSiO2が形成される。それらから、ミクロ孔活性成分の一次粒子間の高い結合強化及び得られた触媒成形体の極めて良好な機械的安定性が生じる。有機ケイ素結合剤の有機基の燃焼により付加的な細孔が生じる。これらの細孔は、成形体中の有機ケイ素結合剤の均一な分布に基づき同様に極めて均一に分布されている。それにより触媒担体の全多孔度は高められる。
好ましくは、工程Vによる成形体のか焼により、有機ケイ素化合物の少なくとも80質量%、特に少なくとも95質量%が高分散SiO2に変換される。完成した触媒成形体中のこうして形成された高分散SiO2の質量割合は、好ましくは5〜70質量%の範囲内、殊に10〜50質量%の範囲内、極めて特に10〜30質量%の範囲内である。
特にゼオライト系の、ミクロ孔材料(工程I)
ミクロ孔材料は、好ましくは、5Å未満の孔径を有するモレキュラーシーブである。その場合に、詳細にはABW−、ACO−、AEI−、AEN−、AFN−、AFT−、AFX−、ANA−、APC−、APD−、ATN−、ATT−、ATV−、AWO−、AWW−、BIK−、BRE−、CAS−、CDO−、CHA−、DDR−、DFT−、EAB−、EDI−、ERI−、ESV−、GIS−、GOO−、ITE−、ITW−、JBW−、KFI−、LEV−、LTA−、MER−、MON−、MOR−、MTF−、PAU−、PHI−、RHO−、RTE−、RTH−、RUT−、SAS−、SAT−、SAV−、THO−、TSC−、UEI−、UFI−、VNI−、YUG−、ZON−構造並びに前記構造の2つ又はそれ以上からなる混合構造へのX線撮影法による割り当て(roentgenographischer Zuordnung)を有する型のモレキュラーシーブを挙げることができる。好ましくはモレキュラーシーブは結晶性アルミノシリケート(=ゼオライト系材料)、結晶性シリコアルミノホスフェート及び/又は結晶性アルミノホスフェートである。結晶性アルミノシリケートが特に好ましく、とりわけゼオライトである。
ゼオライトは、好ましくは約0.9nmよりも小さいミクロ孔を有する規則正しいチャネル構造及びかご構造を有する結晶性アルミノシリケートである。そのようなゼオライトのネットワークは、共通の酸素橋を介して結合されているSiO4−及びAlO4−正四面体から構成されている。知られた構造の概観は、例えばW.M. Meier, D.H. Olson及びCh. Baerlocher, "Atlas of Zeolithe Structure Types", Elsevier, 第5版、Amsterdam 2001に見出される。
選択的に、有効孔径が1つ又はそれ以上の化学修飾により5Å未満にされた、5Åよりも大きい孔径を有するモレキュラーシーブも使用されることができる。その場合に、詳細には、BEA−、EUO−、FAU−、FER−、HEU−、MEL−、MFI−、MOR−、MWW−及びOFF−構造並びに前記構造の2つ又はそれ以上からなる混合構造へのX線撮影法による割り当てを有する型のモレキュラーシーブを挙げることができる。好ましいモレキュラーシーブは、結晶性アルミノシリケート(=ゼオライト系材料)、結晶性シリコアルミノホスフェート及び/又は結晶性アルミノホスフェートである。結晶性アルミノシリケートが特に好ましく、とりわけゼオライトである。
化学修飾の一般的記載は、"Catalysis and Zeolites; Fundamentals and Applications"(Springer Verlag, Heidelberg, 1999, p.81 - 179)の3章及び特に3.1、3.3及び3.5章に記載されている。前記修飾は、欧州特許出願公開(EP-A)第0125 616号明細書に類似したアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン及び/又はランタニドイオンとのモレキュラーシーブの部分的交換、国際公開(WO-A)第99/02483号パンフレットに類似したホウ素及びアルミニウム含有の化合物で、特許(JP-B2)第300 1162号公報、欧州特許出願公開(EP-A)第593 086号明細書及び韓国特許出願公開(KR)第2002/0047532号明細書に類似したケイ素含有化合物で又は国際公開(WO-A)第99/02483号パンフレット及び国際公開(WO-A1)第2004/002937号パンフレットに類似したリン含有化合物でのモレキュラーシーブの処理、並びに欧州特許出願公開(EP-A)第0130 407号明細書に類似した水(蒸気)でのモレキュラーシーブの処理を含む。前記修飾は、何度も繰り返されてよく、かつ互いに組み合わされてよい。
前記のモレキュラーシーブの中では、CHA−、ERI−、EUO−、FAU−、FER−、HEU−、KFI−、LEV−、LTA−、MEL−、MFI−、MOR−、OFF−、PHI−、RHO−構造並びに前記構造の2つ又はそれ以上からなる混合構造へのX線撮影法による割り当てを有する型のゼオライトが好ましくは使用される。
ゼオライトとして、"Catalysis and Zeolites; Fundamentals and Applications"(Springer Verlag, Heidelberg, 1999, p.41 - 42)に記載されたようなスモールポート(small-port)の性質を有するモルデナイトが特に好ましい。スモールポートモルデナイトは、合成的に、当業者に公知の方法に従い製造されることができるか、又は天然物として使用されることができる。
(I)によるミクロ孔材料は、好ましくは少なくとも部分的にH+及び/又はNH4 +型で存在する。特に好ましくは、(I)によるミクロ孔材料は少なくとも部分的にH+型で及び殊に好ましくは60%超について(ゼオライト中のブレーンステッド中心の数に対して)、H+型で使用される。
(I)によるミクロ孔材料の一次粒子に関しては、10μm未満、特に5μm未満及び殊に2μm未満の粒度が好ましい。ミクロ孔材料の粒度分布は、少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%が、好ましい粒度の範囲内であるべきである。
一次粒子のジオメトリーは制限を受けていない。1より大きく、好ましくは2より大きく及び特に好ましくは5より大きいアスペクト比を有する一次粒子が好ましくは使用される。アスペクト比は、一次粒子の直径(単位:μm)に対する長さ(単位:μm)の比として定義されている。一次粒子は、ばらばらに又は最小2個、典型的には2ないし50個の一次粒子からなるアグロメレートとして粉末中に存在していてよい。
本発明の範囲内で記載されるような一次粒子の大きさ及びジオメトリーは、例えば電子顕微鏡による方法であるSEM(走査型電子顕微鏡法)及びTEM(透過型電子顕微鏡法)によって決定されることができる。一次粒子の大きさ分布は、例えばレーザー回折を用いる粒度分布の測定により決定されることができる。
DIN 66131(BET)により決定される、好ましい結晶性ゼオライト系材料の比表面積は、好ましくは少なくとも200m2/gであり、かつ特に好ましくは少なくとも300m2/gである。例えば、比表面積は200〜650m2/gの範囲内及び特に300〜550m2/gの範囲内である。
DIN 66134(ラングミュア;p/po=0.9995)により決定される、好ましい結晶性ゼオライト系材料の細孔容積は、好ましくは少なくとも0.5ml/g、より好ましくは少なくとも0.6ml/g及び特に好ましくは少なくとも0.75ml/gである。例えば、細孔容積は0.5〜1.5ml/gの範囲内、より好ましくは0.6〜1.4ml/gの範囲内及び特に好ましくは0.75〜1.3ml/gの範囲内である。
溶剤(工程I)
溶剤として、例えば、炭素原子2〜12個を有する非環状又は環状の、特に脂肪族のエーテル、例えばジエチルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル又はその異性体、メチル−t−ブチルエーテル(MTBE)、THF、ピラン、又はラクトン、例えばγ−ブチロラクトン、ポリエーテル、モノグリメ(Monoglyme)、ジグリメ(Diglyme)等、芳香族又は脂肪族の炭化水素、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン及び石油エーテル、又はそれらの混合物及び特にまたN−メチルピロリドン(NMP)又は水又は前記の種類の水性の有機の溶剤又は希釈剤が適している。
特に好ましくは、希釈剤であってもよい溶剤として水が使用される。
この水にブレーンステッド酸並びにブレーンステッド塩基が添加されてよい。
適しているブレーンステッド酸は、例えば塩酸、硫酸、リン酸、硝酸又はカルボン酸、ジカルボン酸又はオリゴカルボン酸又はポリカルボン酸、例えばニトリロ三酢酸、スルホサリチル酸又はエチレンジアミン四酢酸である。
適しているブレーンステッド塩基は、第一級、第二級及び第三級のアルキルアミン、アンモニア、並びに希土類水酸化物、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物である。
溶剤(例えば水)中のブレーンステッド酸もしくはブレーンステッド塩基の割合は特に0.5〜50質量%、好ましくは1〜25質量%、特に好ましくは1.5〜10質量%である。
溶剤の添加は、前記混合物が成形工程におけるさらなる加工のために適切なコンシステンシーを有することを生じさせる。溶剤の割合は、その都度工程Iによる混合物の全質量に対して、好ましくは0.5〜80質量%の範囲内、より好ましくは1〜50質量%の範囲内、より好ましくは2〜40質量%の範囲内、及び特に好ましくは3〜30質量%の範囲内である。
ペースト化剤(工程I)
(I)による混合物の製造の際に、少なくとも1つのペースト化剤(=有機添加剤)が添加される。
添加剤(=ペースト化剤)として、このために適している全ての化合物が使用されることができる。好ましくはこれらは、有機の、特に親水性のポリマー、例えばセルロース、セルロース誘導体、例えばメチルセルロース、デンプン、例えばジャガイモデンプン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリイソブテン(PIB)又はポリテトラヒドロフラン(PTHF)である。
特にペースト化剤として細孔形成剤(Porenbildner)としても作用する化合物が使用されることができる。
前記ペースト化剤は好ましくは固体として使用される。
前記ペースト化剤は、本発明による方法の特に好ましい一実施態様において、以下に記載されるように、工程Vにおいてか焼により少なくとも90質量%が除去される。
ペースト化剤の添加は、前記混合物が成形工程におけるさらなる加工のために適切なコンシステンシーを有することを生じさせる。ペースト化剤の割合は、その都度工程Iによる混合物の全質量に対して、好ましくは0.5〜80質量%の範囲内、さらに好ましくは1〜50質量%の範囲内、さらに好ましくは2〜40質量%の範囲内、及び特に好ましくは3〜30質量%の範囲内である。
細孔形成剤(任意、工程I)
結合剤、特にゼオライト系の、ミクロ孔材料、ペースト化剤及び溶剤からなるIによる混合物は、さらなる加工のため及び塑性組成物の形成のために、少なくとも1つの別の化合物と混合されることができる。とりわけ好ましくはここでは細孔形成剤を挙げることができる。
細孔形成剤として、本発明による方法において、完成した成形体に関して特定の孔径、特定の孔径分布及び/又は特定の細孔容積を提供する全ての化合物が使用されることができる。
好ましくは細孔形成剤として本発明による方法において、水中又は水性溶剤混合物中に分散、懸濁及び/又は乳化することのできるポリマーが使用される。この場合に好ましいポリマーは、ポリマービニル化合物、例えばポリアルキレンオキシド、例えばポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド及びポリエステル、炭水化物、例えばセルロース又はセルロース誘導体、例えばメチルセルロース、又は糖又は天然繊維である。適している別の細孔形成剤はパルプ又はグラファイトである。
工程Vにおいて、以下に記載されるように、か焼により除去されることができる有機の酸性化合物も好ましい。ここではカルボン酸、特にC1-8−カルボン酸、例えばギ酸、シュウ酸及び/又はクエン酸を挙げることができる。同じように、2つ又はそれ以上のこれらの酸性化合物を使用することが可能である。
工程Iによる混合物の製造の際に細孔形成剤が使用される場合には、(I)による混合物の細孔形成剤含量は、その都度(I)による混合物中の特にゼオライト系の、ミクロ孔材料の量に対して、好ましくは0.5〜80質量%の範囲内、好ましくは1〜50質量%の範囲内及び特に好ましくは2〜30質量%の範囲内である。
達成すべき孔径分布のためにこれが望まれるべきである場合には、2つ又はそれ以上の細孔形成剤からなる混合物も使用されることができる。
細孔形成剤は、本発明による方法の特に好ましい一実施態様において、以下に記載されるように、工程Vにおいてか焼して多孔質成形体が得られることにより、少なくとも90質量%が除去される。本発明による方法の好ましい一実施態様によれば、その場合に、DIN 66134により決定される、少なくとも0.3ml/gの範囲内、好ましくは0.4〜1.0ml/gの範囲内及び特に好ましくは0.4ml/gを上回り0.8ml/gまでの範囲内の細孔容積を有する成形体が得られる。
DIN 66131により決定される、生じた、本発明による方法において使用される成形体の比表面積は、好ましくは少なくとも200m2/g及び特に少なくとも250m2/gである。
例えば、比表面積は200〜550m2/gの範囲内及び好ましくは250〜500m2/gの範囲内である。
混合及び緻密化(工程II)
(I)による混合物の製造後に、前記混合物は、例えば10〜180分の範囲内の期間に亘り均質化される。特に好ましくは、均質化のためにとりわけニーダー、パンミル(Koller)又は押出機が使用される。より小さな規模において、混合物は好ましくは混練される。工業的な、より大きな規模において、均質化のために好ましくはパンミルが用いられる(gekollert)。
均質化の際に、好ましくは約10℃から溶剤の沸点までの範囲内の温度及び常圧又は僅かに超過圧で操作される。その後、場合により前記化合物の少なくとも1つが添加されてよい。こうして得られる混合物は、押出可能な可塑性材料が生じるまで、均質化され、好ましくは混練される。
均質化された混合物は、次の工程において成形される。
緻密化された混合物を成形して成形体を取得する(工程III)
この工程の実施のためには、常用の押出機中での押出しにより、例えば、好ましくは1〜10mm及び特に好ましくは2〜5mmの直径を有するストランドへの成形が行われるそのような方法が好ましい。そのような押出し装置は、例えばUllmann's Enzyklopaedie der Technischen Chemie、第4版、第2巻、p.295以降、1972に記載されている。
スクリュー押出機(Extruders)の使用に加えて、同様に好ましくはラム成形機(Strangpresse)が成形に使用される。
しかしながら、原則的には、成形に公知の及び/又は適している全ての混練装置及び成形装置もしくは方法が使用されることができる。とりわけこの場合に次のものを挙げることができる:
(i)ブリケット化(Brikettieren)、すなわち付加的な結合剤材料を添加するか又は添加しない機械的プレス;
(ii)ペレット化、すなわち円形及び/又は回転運動による圧密化;
(iii)焼結、すなわち成形すべき材料は熱処理にかけられる。
例えば、前記成形は次の群から選択されていてよく、その場合に少なくとも2つのこれらの方法の組合せが明示的に含まれている:パンチプレス、ローラープレス、リングローラープレスによるブリケット化、結合剤なしのブリケット化;ペレット化、融解、紡績技術、堆積、発泡、噴霧乾燥;縦型炉(Schachtofen)、対流式炉、移動床炉(Wanderrost)、回転管炉(Drehrohrofen)、パンミル中での焼成。
圧密化は、周囲圧力で又は周囲圧力に比較して高められた圧力で、例えば1barから数百barまでの圧力範囲内で行われることができる。さらに、圧密化は周囲温度で又は周囲温度に比較して高められた温度で、例えば20〜300℃の温度範囲内で行われることができる。乾燥及び/又は焼成が成形工程の構成要素である場合には、1500℃までの温度が可能である。最後に、圧密化は周囲雰囲気中で又は制御された雰囲気中で行われることができる。制御された雰囲気は例えば保護ガス雰囲気、還元雰囲気及び/又は酸化雰囲気である。
本発明により製造される成形体の形は任意に選択されることができる。とりわけ球、卵形、円柱又はタブレットが特に可能である。
特に好ましくは、本発明の範囲内で成形は、工程IIにより得られた混合物の押出しにより実施され、その場合に押出物としてさらに好ましくは本質的に円柱形で0.5〜20mmの範囲内、好ましくは1〜10mmの範囲内の直径を有するストランドが得られる。
押出物の場合に、長さ:直径−比は有利には少なくとも0.7、特に少なくとも1、好ましくは1超〜20の範囲内、特に好ましくは2〜10の範囲内である。
成形体の乾燥(工程IV)
工程(III)の後に、本発明の範囲内で好ましくは少なくとも1つの乾燥工程が続く。少なくとも1つのこの乾燥工程は、その場合に好ましくは80〜160℃、特に90〜145℃及び特に好ましくは100〜130℃の範囲内の温度で行われ、その場合に乾燥期間は好ましくは6h又はそれ以上で、例えば6〜24hの範囲内である。しかしながら乾燥すべき材料の含水量に依存してより短い乾燥時間、例えば約1、2、3、4、又は5hも可能である。
乾燥工程の前及び/又は後に、好ましくは得られた押出物は例えば粉砕されてよい。その場合に好ましくは0.1〜5mm、特に0.5〜2mmの範囲内の粒度を有するグラニュール又は粉砕物(Splitt)が得られる。
成形体のか焼(工程V)
工程(IV)の後に少なくとも1つのか焼工程が続く。か焼は好ましくは350〜750℃及び特に450〜700℃の範囲内の温度で実施される。
か焼は、各々適しているガス雰囲気下に行われることができ、その場合に空気及び/又は希薄混合気(Magerluft)が好ましい。
(V)によるか焼は、水素、窒素、ヘリウム、アルゴン及び/又は蒸気又はこれらの混合物の存在でも行われることができる。
さらに、か焼は好ましくはマッフル炉、回転管炉及び/又はトンネルキルン(Bandkalzinierofen)中で実施され、その場合にか焼期間は好ましくは1h又はそれ以上で、例えば1〜24hの範囲内又は3〜12hの範囲内である。それに応じて、本発明による方法の範囲内で例えば、成形体を1度、2度又はそれ以上、その都度少なくとも1h、例えばその都度3〜12hの範囲内でか焼することが可能であり、その場合にか焼工程の間の温度は同じままであってよく、又は連続的又は不連続に変更されてよい。2度又はそれ以上か焼される場合には、か焼温度は個々の工程において異なっていてよく、又は同じであってよい。
か焼工程後に、か焼された材料は例えば粉砕されてよい。その場合に、0.1〜5mm、特に0.5〜2mmの範囲内の粒度を有するグラニュール又は粉砕物が好ましくは得られる。
得られる成形体は、好ましくは2〜150N(ニュートン)の範囲内、特に好ましくは5〜100Nの範囲内及び極めて特に好ましくは少なくとも10N、例えば10〜75Nの範囲内である硬さを有する。
前記の硬さを、本発明の範囲内で、Zwick社、型式BZ2.5/TS1Sの装置を用いて0.5Nの初期荷重、10mm/minの初期荷重せん断速度(Vorkraftschubgeschwindigkeit)及び1.6mm/minのその後の試験速度で決定した。前記装置は、固定したターンテーブル及び厚さ0.3mmの組み込まれた刃を備えた自由に動くパンチ(Stempel)を有していた。この刃を備えた動くパンチは、力を記録するための動力容器(Kraftmessdose)と結合されており、かつ測定中に、調べるべき触媒成形体が載った固定したターンテーブルの方へ移動した。試験装置を、測定結果を記録し、かつ評価するコンピュータを介して制御した。達成された値は、その都度10個の触媒成形体についての測定からの平均値を表す。
か焼(工程V)後に、成形体は場合により濃又は希ブレーンステッド酸あるいは2つ又はそれ以上のブレーンステッド酸からなる混合物で処理されることができる。適している酸は、例えば塩酸、硫酸、リン酸、硝酸又はカルボン酸、ジカルボン酸又はオリゴカルボン酸又はポリカルボン酸、例えばニトリロ三酢酸、スルホサリチル酸又はエチレンジアミン四酢酸である。
この処理は、場合により水性の、液相中で、10〜120℃の範囲内の好ましい温度及び0.5〜12hの範囲内の好ましい期間で行われる。
好ましくは、少なくとも1つのブレーンステッド酸での少なくとも1つのこの処理の後に、少なくとも1つの乾燥工程及び/又は少なくとも1つのか焼工程が続き、この工程はその都度前記条件下で実施される。
本発明による方法のさらに好ましい実施態様によれば、触媒ストランドは、好ましくは再度、少なくとも1度乾燥された及び/又は少なくとも1度か焼された後に、より良好な硬化のために水蒸気処理にかけられてよい。例えば、少なくとも1つの乾燥工程及び少なくとも1つのその後のか焼工程の後に、か焼された成形体は、水蒸気処理にかけられ、引き続いて再度少なくとも1度乾燥される及び/又は少なくとも1度か焼される。
メタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によるメチルアミン類を連続的に合成する方法における触媒成形体の使用:
本発明による方法の触媒上でのメチルアミン類の製造は、気相中で高められた圧力及び高められた温度でアンモニア及びメタノール及び/又はジメチルエーテルの反応により行われる。選択的に反応混合物に、水、モノメチルアミン、ジメチルアミン及び/又はトリメチルアミンが添加されることができ、もしくは反応混合物はこれらを含有していてよい。
触媒1kg当たり毎時のメタノールkgで表現される触媒負荷は、好ましくは0.1〜2.0h-1の範囲内、特に0.2〜1.5h-1の範囲内、極めて特に0.4〜1.0h-1の範囲内である。
装入物質の総和に対するモルN/C比は、好ましくは0.6〜4.0、特に0.8〜2.5、極めて特に1.0〜2.0の範囲内である。
前記反応は、好ましくは 250〜450℃、特に280〜350℃、極めて特に290〜330℃の範囲内の温度で実施される。
前記反応の絶対圧は好ましくは5〜50bar、特に10〜30bar、殊に15〜25barの範囲内である。
メタノールの転化率は、好ましくは≧85%、特に好ましくは90%〜99%、特に90%〜95%である。
モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミンに対する反応の選択率は、好ましくは≧95%、特に好ましくは≧98%である。
本発明による方法を用いて、メチルアミン類は好ましくはモノメチルアミン(MMA):ジメチルアミン(DMA):トリメチルアミン(TMA)=<35:>55:≦10、特にMMA:DMA:TMA=≦35:≧60:≦5の質量比で生じる。
特に好ましくは、前記反応は等温条件下、すなわち、所定の反応温度の最大+/−20℃、好ましくは+/−15℃、特に好ましくは+/−10℃、殊に+/−5℃、極めて特に+/−4℃の偏差で行われる。
このために適している反応器は管束反応器又は等温反応器であり、これらは例えば、独国特許出願公開(DE-A)第34 14 717号明細書(Linde AG、‘リンデ反応器’)、欧州特許出願公開(EP-A1)第534 195号明細書(BASF AG)及び国際公開(WO-A1)第04/048313号パンフレット(BASF AG)にメチルアミン類−合成のために記載されており、又は中間冷却を伴う断熱反応器である。
反応器排出物の後処理は、当業者に公知の方法に従って、例えば東独国特許(DD)第125 533号明細書(VEB Leuna-Werke)により、行われることができる。
本発明による形状選択的触媒を用いるメチルアミン類の製造方法のためには、米国特許(US)第4,485,261号明細書及びPEP-Review、No. 89-3-4による平衡触媒を含有する反応器との接続(Verschaltung)が好ましい。
形状選択的触媒の長い運転時間を保証するために、フィード中のアルデヒドの割合及び特にホルムアルデヒドの割合は好ましくは触媒1kg当たり毎時0.15g未満であるべきである(欧州特許出願公開(EP-A)第342 999号明細書参照)。
場合により使用されるジメチルエーテル(DME)、トリメチルアミン(TMA)及び/又は場合により使用されるモノメチルアミン(MMA)は、本発明の特別な態様において、本方法の後処理される反応生成物からのそれぞれ返送流である。
メタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によるメチルアミン類の連続的な合成後の触媒成形体の再生:
本発明による方法のさらなる実施態様において、前記触媒はその形から独立して使用後に、例えば活性及び/又は選択率の減少後に、失活の原因となる堆積物のねらった焼き切り(例えば350〜650℃の範囲内の温度で)により再生が行われることによる方法により再生される。その場合に、好ましくは、正確に定義された量の酸素又は酸素供給物質を含有する不活性ガス雰囲気中で操作される。そのような再生方法は、とりわけ国際公開(WO-A)第98/55228号パンフレット及び独国特許出願公開(DE-A1)第197 23 949号明細書及び特にメチルアミン類の製造用の触媒のためには特開平(JP)08-157 428号公報及び欧州特許出願公開(EP-A)第0118 193号明細書に記載されており、これに関連したそれらの開示はこれにより関連付けることによって完全に本願の対象へ取り入れられる。
再生後に、触媒の活性及び/又は選択率は、再生直前の状態と比較して、高められている。
再生すべき、本発明により使用されるゼオライト触媒は、反応装置(反応器)中又は外部炉中のいずれかで、酸素供給物質0.1〜約20体積部、特に好ましくは酸素0.1〜20体積部を含有する雰囲気中で、250℃〜800℃、好ましくは400℃〜650℃及び特に425℃〜500℃の範囲内の温度に加熱される。その場合に加熱は好ましくは0.1℃/min〜20℃/min、好ましくは0.3℃/min〜15℃/min及び特に0.5℃/min〜10℃/minの加熱速度で実施される。
この加熱段階の間に、前記触媒は、そこに存在している、たいてい有機堆積物が分解し始めるの対し、同時に温度が酸素含量を介して制御され、ひいては触媒構造の損傷となる程度に上昇しない温度まで加熱される。温度のゆっくりな上昇もしくは相応する酸素含量及び相応する火力の調節による低い温度での滞留は、再生すべき触媒の高い有機負荷の場合の触媒の局所過熱の防止のための本質的な工程である。
反応器出口での廃ガス流の温度が、ガス流中の酸素供給物質の増加する量にもかかわらず低下する及び/又は反応排出物中の酸素濃度が、入口値に上昇する場合には、有機堆積物の焼き切りは終了している。前記処理の期間は、好ましくはその都度1〜30h、より好ましくは約2〜約20h及び特に約3〜約10時間である。
こうして再生された触媒の引き続く冷却は、好ましくは冷却が速すぎず行われないように実施される、それというのもさもなければ触媒の機械的強さはマイナスの影響を受けうるからである。
触媒を、前記のように、か焼により実施された再生後に、出発物質の不純物による場合により残っている触媒の無機負荷(アルカリ痕跡等)を除去するために、水及び/又は希酸、例えば塩酸でのすすぎにかけることが必要でありうる。引き続いて、触媒の新たな乾燥及び/又は新たなか焼が実施されることができる。
本発明による方法のさらなる実施態様において、少なくとも部分的に失活した触媒は、依然として付着している有用生成物を除去するために、再生手順による加熱の前に、反応反応器中又は外部反応器中で溶剤で洗浄される。その場合に、洗浄は、確かにその都度触媒上に付着している有用生成物がこれから除去されることができるが、しかし温度及び圧力が、たいてい有機堆積物が同様に除去されるほど高くないように選択されるようにして実施される。好ましくはその場合に触媒は、適している溶剤で単にすすがれる。それゆえ、これらの洗浄過程のために、それぞれの反応生成物が良好に溶解する全ての溶剤が適している。溶剤の利用される量並びに洗浄過程の期間は、重要ではない。洗浄過程は何度も繰り返されてよく、かつ高められた温度で実施されてよい。溶剤としてのCO2の使用の場合に超臨界圧が好ましく、さもなければ洗浄過程は常圧もしくは高められた圧力又は超臨界圧下に行われてよい。洗浄過程の終了後に触媒は一般的に乾燥される。乾燥過程は一般的に重要ではないが、乾燥温度は、細孔中、特にミクロ孔中での溶剤の急激な蒸発を回避するために、洗浄に使用される溶剤の沸騰温度を著しく上回るべきではない、それというのも、このことも触媒の損傷をまねきうるからである。
前記製造方法の好ましい実施は、メチルアミン類を合成するための本発明による連続的方法が、本発明による触媒の再生の際に中断される必要がないので、プロセス処理量が増大することにある。このことは、交互に運転されることができる少なくとも2つの並列に接続された反応器の使用により達成されることができる。
触媒再生は、並列に接続された反応器の少なくとも1つがそれぞれの反応段階から切り離され、かつこの反応器中に含まれる触媒が再生されるようにして実施されることができ、その場合に連続的方法の過程で各段階において常に少なくとも1つの反応器が一つ又は複数の出発物質の反応のために利用できる。
実施例
BET表面積(m2/g)及び細孔容積(ml/g)を、DIN 66131もしくはDIN 66134規格に従い測定した。
GC分析:
反応排出物をオンライン−ガスクロマトグラフィーを用いて分析した。その場合にメチルアミン類の分離を、短鎖アミンに最適化されたGC−カラム(Varian CP-Volamine)上で行い、検出のために熱伝導度検出器(TCD)を使用した。未反応メタノールの含量を決定し、それから触媒の活性について推論した。
切断硬度の決定/測定を、国際公開(WO-A)第04/108280号パンフレット(BASF AG)に記載されたように行った:
切断硬度は、Zwick社の装置(型式:BZ2.5/TS1S;初期荷重:0.5N、初期荷重速度:10mm/min;試験速度:1.6mm/min)を用いて測定し、測定されたその都度10個の触媒ストランドの平均値である。
切断硬度を詳細には次のように決定した(さらに上記の詳細な説明も参照):
押出物に厚さ0.3mmの刃により、増大する力で押出物が切断するまで負荷をかけた。そのために必要とされる力が切断硬度[単位:N(ニュートン)]である。測定を、固定したターンテーブル及び厚さ0.3mmの組み込まれた刃を備えた自由に動く垂直パンチを備えたZwick社、Ulmの試験装置で行った。刃を備えた動くパンチは、力を記録するための動力測定容器と結合されており、かつ測定中に測定すべき押出物を載せた固定したターンテーブルの方へ移動させた。試験装置を、測定結果を記録し、かつ評価するコンピュータにより制御した。十分混合された触媒試料から、直径の2〜3倍の平均長さを有する10個のまっすぐな、できるだけ割れのない押出物を取り出し、その切断硬度を算出し、引き続いて平均した。
比較例1
合成スモールポートモルデナイト150g(H型、Si/Al=6.0)を、水71ml、Ludox(登録商標) AS40 93g(=コロイダルシリカ)及びメチルセルロース7.5gと共に機械的ニーダー中で60分間混合した。その後、前記ペーストをラム成形機中で2mmストランドに成形した。ストランドを120℃で16h乾燥させ、引き続いてマッフル炉中で500℃で5h、空気供給下にか焼した。触媒164gが得られた。ストランドの切断硬度は2.1Nであった。触媒ストランドを1.6mmふるいに通して破砕し、1.6〜0.5mmのフラクションを集めた。
例1
製造を比較例1に類似して、合成スモールポートモルデナイト105g(H型、Si/Al=6.0)、水73ml、Silres(登録商標) MSE100 37g(=トルエン中のメチルシリコーン)及びメチルセルロース5.2gから行った。触媒109gが得られた。ストランドの切断硬度は25Nであった。触媒ストランドを1.6mmふるいに通して破砕し、1.6〜0.5mmのフラクションを集めた。
例2
製造を比較例1に類似して、合成スモールポートモルデナイト150g(H型、Si/Al=6.0)、水52ml、Ludox(登録商標) AS40 93g、Silres(登録商標) MSE100 11g及びメチルセルロース7.5gから行った。触媒164gが得られた。ストランドの切断硬度は5.4Nであった。触媒ストランドを1.6mmふるいに通して破砕し、1.6〜0.5mmのフラクションを集めた。
合成例1
電気加熱される管形反応器(長さ50cm、直径12mm)中に、比較例1からの触媒25mlを組み込んだ。前記触媒を窒素流下に320℃で一晩に亘り十分加熱した。その後、NH3(18.1g/h)及びメタノール(18.9g/h)を20barで計量供給した。10hの運転時間後に反応排出物をガスクロマトグラフィーにより調べた。
メタノール転化率は99.6%であった。モノメチルアミン(MMA)、ジメチルアミン(DMA)及びトリメチルアミン(TMA)の割合は、形成された3つのメチルアミン類に対して、29:46:25質量%であった。
合成例2
試験実施を、合成例1に類似するが、しかしながら例1からの触媒を用いて行った。10h後にメタノール転化率は98.3%であり、MMA:DMA:TMAの割合は34:65:1質量%であった(形成された3つのメチルアミン類に対して)。
30hの運転時間後にメタノール転化率は97.5%であり、かつMMA:DMA:TMAの割合は34:65:1質量%であった(形成された3つのメチルアミン類に対して)。
合成例3
試験実施を、合成例1に類似するが、しかしながら例2からの触媒を用いて行った。10h後にメタノール転化率は98.8%であり、MMA:DMA:TMAの割合は33:63:4質量%であった(形成された3つのメチルアミン類に対して)。
30hの運転時間後にメタノール転化率は98.4%であり、かつMMA:DMA:TMAの割合は33:63:4質量%であった(形成された3つのメチルアミン類に対して)。

Claims (28)

  1. 不均一触媒の存在でのメタノール及び/又はジメチルエーテルとアンモニアとの反応によるメチルアミン類を連続的に合成する方法において、
    次の工程:
    (I)ミクロ孔材料と、結合剤と、ペースト化剤と溶剤とを含有する混合物を製造する工程、
    (II)前記混合物を混合及び緻密化する工程、
    (III)緻密化された混合物を成形して成形体を得る工程、
    (IV)前記成形体を乾燥する工程及び
    (V)乾燥した成形体をか焼する工程
    を含む方法により製造可能である、ミクロ孔材料と結合剤としての少なくとも1つの有機ケイ素化合物とを含有する成形体を触媒として使用する
    ことを特徴とする、メチルアミン類を連続的に合成する方法。
  2. 結合剤としてシリコーンを触媒成形体の製造方法において使用する、請求項1記載の方法。
  3. 結合剤としてメチルシリコーンを触媒成形体の製造方法において使用する、請求項1記載の方法。
  4. 結合剤として式[−SiO(OR)(R′)−]xの環状シリコーン又は式RO−[SiO(OR)(R′)−]x−Rの線状シリコーン又はこれらのシリコーンの混合物を触媒成形体の製造方法において使用し、ここでR及びR′がC1-6−アルキル基を表し、かつxが2〜50の範囲内の数を表す、請求項1記載の方法。
  5. (V)による成形体のか焼により有機ケイ素化合物の少なくとも80質量%が、高分散SiO2に変換され、かつ成形体中のこうして形成された高分散SiO2の質量割合が5〜70質量%の範囲内である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 成形体中の形成された高分散SiO2の質量割合が10〜50質量%の範囲内である、請求項5記載の方法。
  7. (V)によるか焼を、空気、水素、窒素、ヘリウム、アルゴン及び/又は蒸気又はこれらの混合物の存在で行う、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. (I)によるミクロ孔材料が触媒成形体の製造方法において、結晶性シリカライト、結晶性アルミノシリケート(=ゼオライト系材料)、結晶性シリコアルミノホスフェート及び/又は結晶性アルミノホスフェートである、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 結晶性アルミノシリケートがゼオライトであり、かつ構造型MOR、CHA、ERI、KFI、RHO、BEA、FAU、OFF、NES、HEU、FER、MFI又はMELを有する、請求項8記載の方法。
  10. ゼオライトが、スモールポート(small-port)の性質を有するモルデナイトである、請求項9記載の方法。
  11. ゼオライト系材料が、少なくとも200m2/gの比表面積(DIN 66131(BET)による)を有し、かつ少なくとも0.5ml/gの細孔容積(DIN 66134(ラングミュア)による)を有する細孔を含有する、請求項8から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. (I)による溶剤が触媒成形体の製造方法において水である、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. (I)によるペースト化剤が触媒成形体の製造方法においてセルロース、セルロース誘導体及び/又はデンプンである、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. (I)による混合物が触媒成形体の製造方法において付加的に少なくとも1つの細孔形成剤を含有する、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
  15. 細孔形成剤が、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリレート、パルプ及び/又はグラファイトである、請求項14記載の方法。
  16. (III)による成形を触媒成形体の製造方法において押出しにより行う、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
  17. 押出物の直径が0.5〜20mmの範囲内であり、かつ長さ対直径−比が0.7〜10の範囲内である、請求項16記載の方法。
  18. (V)によるか焼を触媒成形体の製造方法において350〜750℃の範囲内の温度及び1〜24hの範囲内の期間で行う、請求項1から17までのいずれか1項記載の方法。
  19. 触媒成形体が少なくとも10Nの切断硬度を有する、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
  20. 触媒成形体が、少なくとも200m2/gの比表面積(DIN 66131(BET)による)を有し、かつ少なくとも0.3ml/gの細孔容積(DIN 66134(ラングミュア)による)を有する細孔を有する、請求項1から19までのいずれか1項記載の方法。
  21. 請求項1(I)記載の触媒成形体中のミクロ孔材料が、少なくとも部分的にH+及び/又はNH4 +型で存在する、請求項1から20までのいずれか1項記載の方法。
  22. フィード流がメタノール及び/又はジメチルエーテル及びアンモニアに加えてモノメチルアミン、ジメチルアミン及び/又はトリメチルアミンを含有する、請求項1から21までのいずれか1項記載のメチルアミン類の連続的な合成方法。
  23. フィード混合物中のモルN/C比が0.6〜4.0の範囲内である、請求項1から22までのいずれか1項記載の方法。
  24. 反応温度が250〜450℃の範囲内である、請求項1から23までのいずれか1項記載の方法。
  25. 絶対圧が5〜50barの範囲内である、請求項1から24までのいずれか1項記載の方法。
  26. 触媒1kg当たり毎時のメタノールkgで表現される触媒負荷が、0.1〜2.0h-1の範囲内である、請求項1から25までのいずれか1項記載の方法。
  27. 生成物混合物中のトリメチルアミン(TMA)の割合がメチルアミン類の総和に対して、10質量%未満である、請求項1から26までのいずれか1項記載の方法。
  28. 使用される触媒の再生を、失活の原因となる堆積物のねらった焼き切りにより行う、請求項1から27までのいずれか1項記載の方法。
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