JP2023509749A - アジポニトリルの製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成し、系における青酸の濃度を検出し、原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、最終の第1の流れにおける残留青酸が10ppm未満になるように制御し、第1のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量とブタジエンの使用量とのモル比が0.75~1.0である工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得、反応系における3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)の量を検出し、第2の流れにおいて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリルにおける3-ペンテンニトリル(3PN)の割合が0.8以上となるように、第1の触媒の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、その後、後処理工程によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得る工程2と、
青酸、工程2で得られた3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れ、第2の触媒及び促進剤を第2のヒドロシアノ化反応させ、前記3-ペンテンニトリル(3PN)と、第2の触媒と、促進剤と、アジポニトリル(ADN)、2-メチルグルタロニトリル(MGN)及び2-エチルスクシノニトリル(ESN)を含むジニトリル成分とを含む第3の流れを得、系における第2の触媒、残留青酸及び/又は残留3-ペンテンニトリル(3PN)の量を検出し、3-ペンテンニトリル(3PN)の転化率が60%以上となるように原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、第2のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量と3-ペンテンニトリル(3PN)とのモル比が0.60~1.0であり、後処理工程によってアジポニトリル生成物を得る工程3とを含むアジポニトリルの製造方法であって、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第1の触媒及び前記第2の触媒はそれぞれ独立して、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、
前記促進剤はルイス酸である、アジポニトリルの製造方法を提供する。
青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成し、系における青酸の濃度を検出し、原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、最終の第1の流れにおける残留青酸が10ppm未満になるように制御し、第1のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量とブタジエンの使用量とのモル比が0.75~1.0である工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得、反応系における3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)の量を検出し、第2の流れにおいて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリルにおける3-ペンテンニトリル(3PN)の割合が0.8以上となるように、第1の触媒の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、その後、後処理工程によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得る工程2とを含む方法で製造され、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第1の触媒は、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれる、ことを特徴とするアジポニトリルの製造方法を提供する。
3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れ、第2の触媒及び促進剤を第2のヒドロシアノ化反応させ、前記3-ペンテンニトリル(3PN)と、第2の触媒と、促進剤と、アジポニトリル(ADN)、2-メチルグルタロニトリル(MGN)及び2-エチルスクシノニトリル(ESN)を含むジニトリル成分とを含む第3の流れを得、系における第2の触媒、残留青酸及び/又は残留3-ペンテンニトリル(3PN)の量を検出し、3-ペンテンニトリル(3PN)の転化率が60%以上となるように原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、第2のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量と3-ペンテンニトリル(3PN)とのモル比が0.60~1.0であり、後処理工程によってアジポニトリル生成物を得ることを含み、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第2の触媒は、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、
前記促進剤はルイス酸であるアジポニトリルの製造方法を提供する。
R9 固液分離槽
T1~T4 蒸留塔
T5 抽出塔
T6~T10 蒸留塔
LM1~LM18 オンラインラマン分光装置
D1~D18 制御装置
V1~V5 貯蔵タンク
V6 静置層分離タンク
V7~V17 貯蔵タンク
本発明における用語は下記のとおりである。
HCNは、青酸を指す。
3PNは、3-ペンテンニトリルを指す。
2M3BNは、2-メチル-3-ブテンニトリルを指す。
MGNは、2-メチルグルタロニトリルを指す。
モノニトリルには2PN、3PN及び4PNが含まれる。
Cat1は、第1のヒドロシアノ化反応の触媒(第1の触媒)を指す。
本発明は、
青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成し、系における青酸の濃度を検出し、原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、最終の第1の流れにおける残留青酸が10ppm未満になるように制御し、第1のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量とブタジエンの使用量とのモル比が0.75~1.0である工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得、反応系における3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)の量を検出し、第2の流れにおいて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリルにおける3-ペンテンニトリル(3PN)の割合が0.8以上となるように、第1の触媒の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、その後、後処理工程によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得る工程2と、
青酸、工程2で得られた3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れ、第2の触媒及び促進剤を第2のヒドロシアノ化反応させ、前記3-ペンテンニトリル(3PN)と、第2の触媒と、促進剤と、アジポニトリル(ADN)、2-メチルグルタロニトリル(MGN)及び2-エチルスクシノニトリル(ESN)を含むジニトリル成分とを含む第3の流れを得、系における第2の触媒、残留青酸及び/又は残留3-ペンテンニトリル(3PN)の量を検出し、3-ペンテンニトリル(3PN)の転化率が60%以上となるように原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、第2のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量と3-ペンテンニトリル(3PN)とのモル比が0.60~1.0であり、後処理工程によってアジポニトリルを得る工程3とを含むアジポニトリルの製造方法であって、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第1の触媒及び前記第2の触媒はそれぞれ独立して、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、
前記促進剤はルイス酸である、アジポニトリルの製造方法を提供する。
本発明に係る触媒は、リン配位子および/または遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体である。前記含まれるリン配位子及び/又は遊離リン配位子は、単座リン配位子又は多座リン配位子であり得る。
式中、
X1、X2、X3は独立して酸素又は単結合を表す。
式中、
Yは、-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-などのC1~C4炭化水素基、-CHCl-、-CHClCHCl-、-CH2CHClCH2-、-CH(CHCl2)CH2-、-CH2CHFCH2CH2-、-CH2CH(CHBr2)CH2-などのハロゲン化C1~C4炭化水素基、フェニレン基、2,2’-ビフェニル、1,1’-ジ-2-ナフチルなどの非置換のC6~C20アリール基であってもよい。
R4、R5、R8、R9は独立して、同一又は異なって、単独又は架橋したメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル又はtert-ブチルなどのC1~C4炭化水素基、フェニル、o-トリル、m-トリル、p-トリル、1-ナフチル、2-ナフチル、1,1’-ビフェノール又は1,1’-ビナフトールなどのアリール基を表す。
(1)第1のヒドロシアノ化反応
HCNの流れ103/104/105と、BDの流れ102、Cat1の流れ101とを、第1の反応器に連続的に流し、第1のヒドロシアノ化反応を行い、3PN、2M3BN、Cat1及びBDを含む反応流106/107/108を得る。反応流106/107/108におけるHCN濃度をオンラインでモニタリングして、流れ108における残留HCNが10ppm未満になるように反応原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間などの条件を調整する。
さらに、多段直列反応器を用いる場合、最終段の反応器の反応冷却システムはオフにし、反応によって放出される熱によって反応系の温度を後続の異性化反応温度に近い又は等しい温度に制御する。
流れ108を第2の反応器に流し、異性化反応条件下で直接異性化反応を行い、3PN、未反応の2M3BN、Cat1及びBDを含む流れ110を得る。反応系における3PN及び2M3BNの量をオンラインでモニタリングし、Cat1の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、流れ110においてモノニトリルに対する3PNのモル比が0.8以上となるように制御する。
(第1の蒸留段階)流れ110を蒸留し、頂部生成物としてBD、3PN及び2M3BNを含む流れ111と、底部生成物としてCat1を含む流れ113を得、第1の蒸留段階におけるT1塔底の循環物中の3PN及び2M3BNの合計残留量をオンラインでモニタリングし、検出結果に基づいて、第1の蒸留段階の温度、圧力、滞留時間及び還流比の少なくとも1種を制御して、最適な分離効果を達成する(例えば、塔底の残留3PN≦10%、残留2M3BN≦0.5%、残留ブタジエン≦50ppm)。それと同時に、T1塔底の流れにおける不活性化触媒の含有量をオンラインでモニタリングし、検出結果に基づいて、廃触媒112と、第1の反応器に循環された触媒113の流量を特定する。
さらに、第1の蒸留段階の蒸留温度が80~140℃、蒸留圧力が0.02~0.2MPaとなるように制御する。
HCNの流れ203/204、3PNの流れ118、Cat2の流れ201及び促進剤の流れ202を第3の反応器に連続的に流して反応を行い、モノニトリル、Cat2、Cat2の分解生成物、前記促進剤、ジニトリルなどを含む流れ205/206を得る。反応流205における残留HCNをオンラインでモニタリングし、HCNの流れ203/204の配合割合を調整し、反応流206におけるCat2、残留HCN、残留3PNをオンラインでモニタリングして、反応原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間などの条件を調整することで、流れ207における残留HCNが10ppm未満であり、かつ3PN転換率が60%以上であることを確保する。
前記第2のヒドロシアノ化反応は、後処理工程をさらに含む。具体的には下記のとおりである。
(第5の蒸留段階)流れ214を蒸留し、頂部生成物として抽出剤を含む流れ216と、底部生成物としてCat2を含む流れ215とを得る。前記流れ215におけるCat2含有量及び成分をオンラインでモニタリングし、流れ215の少なくとも一部を第1のヒドロシアノ化/異性化/第2のヒドロシアノ化反応に循環させる。
さらに、前記Cat2を含む流れ217の少なくとも一部を第1/第2/第3の反応器に循環させる。
図1~図12のオンラインラマンスペクトルによって分析及び研究を行う。本発明では、下記のラマンスペクトル情報を用いて各成分の含有量を特定する。
2)3PNの含有量は1675cm-1における特徴ピークによって決定する。
5)MGNとESNの含有量は1133cm-1における特徴ピークによって決定する。
BDの含有量はオンラインガスクロマトグラフィーによって検出し、図13のガスクロマトグラムを介して分析及び研究を行う。
実施例で用いる配位子は下記の構造式を有する。
(1)第1のヒドロシアノ化反応
反応器R1にCat1の流れ101(配位子:式I、リン配位子の合計とゼロ価ニッケルとのモル比:12:1、不純物の質量含有量:3.6%、3.5Kg/h)、BDの流れ102(1.76Kg/h)、HCNの流れ103(0.50Kg/h)を連続的に流し、攪拌槽型反応器R1に流して反応を行い、反応温度が75℃、反応圧力が2.0MPa、反応滞留時間が0.30時間であった。
R3排出流108を5枚の多孔板で区切られた塔型反応器R4に連続的に流し、反応温度を120℃から140℃に徐々に上昇させ、反応圧力が0.6MPaであり、反応滞留時間2.5時間であった。
オンラインラマン分光法でT3塔底排出流118における2M3BNの残留質量が100ppm以下であると検出した。流れ118(3.4Kg/h)、Cat2流れ201(配位子:式I、リン配位子の合計とゼロ価ニッケルとのモル比:7:1、不純物の質量含有量:0.80%、4.2Kg/h)、促進剤(無水塩化亜鉛、0.10Kg/h)、HCN流れ203(0.50Kg/h)を塔型反応器R6に連続的に流して反応を行い、反応温度が50℃、反応圧力が0.3MPa、反応滞留時間が4.0時間であった。
実施例1に示す方法に従って、同じ反応条件で連続的に作業した結果は下記のとおりである。
実施例7~12
実施例1に記載の第1のヒドロシアノ化方法のように、第1のヒドロシアノ化反応の各原料のフィード量及び反応条件を変更した。得られた結果は、表1に示すとおりである。
実施例1に記載の第2のヒドロシアノ化方法のように、第2のヒドロシアノ化反応の各原料のフィード量及び反応条件を変更した。得られた結果は、表2に示すとおりである。
Cat1、Cat2、ルイス酸の種類を変更した以外に、実施例1と同様にして50時間連続的に作業した。得られた結果は表3に示すとおりである。
Claims (42)
- 青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成し、系における青酸の濃度を検出し、原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、最終の第1の流れにおける残留青酸が10ppm未満になるように制御し、第1のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量とブタジエンの使用量とのモル比が0.75~1.0である工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得、反応系における3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)の量を検出し、第2の流れにおいて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリルにおける3-ペンテンニトリル(3PN)の割合が0.8以上となるように、第1の触媒の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、その後、後処理工程によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得る工程2と、
青酸、工程2で得られた3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れ、第2の触媒及び促進剤を第2のヒドロシアノ化反応させ、前記3-ペンテンニトリル(3PN)と、第2の触媒と、促進剤と、アジポニトリル(ADN)、2-メチルグルタロニトリル(MGN)及び2-エチルスクシノニトリル(ESN)を含むジニトリル成分とを含む第3の流れを得、系における第2の触媒、残留青酸及び/又は残留3-ペンテンニトリル(3PN)の量を検出し、3-ペンテンニトリル(3PN)の転化率が60%以上となるように原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、第2のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量と3-ペンテンニトリル(3PN)とのモル比が0.60~1.0であり、後処理工程によってアジポニトリル生成物を得る工程3と、を含むアジポニトリルの製造方法であって、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第1の触媒及び前記第2の触媒はそれぞれ独立して、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、
前記促進剤がルイス酸である、アジポニトリルの製造方法。 - 前記第1のヒドロシアノ化反応は第1の反応器内で行われ、前記第1の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、又は多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、前記第1のヒドロシアノ化反応において各段反応器の滞留時間が0.01~5.0時間であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程1が多段直列反応器内で行われる場合、各段反応器の流れにおける青酸の濃度を検出することができ、最終段の反応器の流れが前記第1の流れであることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
- 工程1の第1のヒドロシアノ化反応は温度が60~140℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであり、前記ゼロ価ニッケルとブタジエンとの仕込みモル比が0.001~0.10:1であり、前記第1の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が5~50:1であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記工程2における後処理工程は蒸留であり、蒸留によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得、3-ペンテンニトリル(3PN)以外のブタジエン、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む他の成分の残留量を検出し、検出結果に基づいて、3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れにおける3PN含有量≧98%、2M3BN含有量≦0.5%となるように蒸留の温度、圧力、滞留時間及び還流比のうち少なくとも1種を制御することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記蒸留は3段階の蒸留であり、第1段階の蒸留によって、ブタジエン、3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れと第1の触媒を含む流れとを分離し、第2段階の蒸留によって、ブタジエン、3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れを蒸留して、ブタジエンを含む流れと3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れとを分離し、第3段階の蒸留によって、3-ペンテンニトリル(3PN) 及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れを蒸留して、3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れと2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れとを分離し、前記検出はオンラインラマン分光法による検出であることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。
- 前記異性化反応は第2の反応器内で行われ、前記第2の反応器は、内部仕切りを有する塔型反応器、内部仕切りが多段直列した塔型反応器、攪拌槽型反応器、多段攪拌槽型反応器、管型反応器、多段直列管型反応器から選ばれ、前記多段直列反応器は2~20段直列しており、前記異性化反応において、各段反応器の滞留時間が0.01~50時間であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記異性化反応において、ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)との初期モル比が0.001~0.10:1であり、前記異性化反応は反応温度が100~175℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2のヒドロシアノ化反応において、前記ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)との仕込みモル比が0.001~0.05:1であり、前記第2の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が4~20:1でありことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記ルイス酸は周期表の第Ib、IIb、IIIa、IIIb、IVa、IVb、Va、Vb、VIb、VIIb及びVIII族元素の塩から選ばれ、前記塩はハロゲン化物、硫酸塩、スルホン酸塩、ハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ペルハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ハロゲン化アルキル酢酸塩、ペルハロゲン化アルキル酢酸塩、カルボン酸塩及び燐酸塩から選ばれ、好ましくは、前記ルイス酸は塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化マンガン、臭化マンガン、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化スズ(II)、臭化スズ(II)、硫酸スズ(II)、酒石酸スズ(II)、トリフルオロメタンスルホン酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸亜鉛、ランタン、セリウム、プラセオジミウム、ネオジミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ハフニウム、エルビウム、タリウム、イッテルビウム及びルテチウムなどの希土類元素の塩化物又は臭化物、塩化コバルト、塩化鉄(II)、塩化イットリウム及びそれらの混合物から選ばれ、より好ましくは、前記ルイス酸は塩化亜鉛、塩化鉄(III)から選ばれ、前記ルイス酸とゼロ価ニッケルとの仕込みモル比は0.05~2.5:1であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2のヒドロシアノ化反応は第3の反応器内で行われ、前記第3の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、前記第2のヒドロシアノ化反応において、各段反応器の滞留時間は0.5~50時間であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程3における後処理工程は、順次に行われる蒸留、抽出及び5段階の蒸留工程を含み、アジポニトリル(ADN)生成物を得ることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記順次に行われる蒸留、抽出及び5段階の蒸留工程において、任意に各流れに含まれるモノニトリル、ジニトリル、第1の触媒、第2の触媒及び/又は促進剤の量を検出し、検出結果に基づいて、生成物におけるアジポニトリル(ADN)含有量≧99.7%、残留2-メチルグルタロニトリル(MGN)≦100ppmとなるように操作条件を調整し、前記検出はオンラインラマン分光法による検出であることを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
- 順次に接続されている第1の反応器、第2の反応器、第1の後処理設備、第3の反応器及び第2の後処理設備を含み、前記第1の反応器、第2の反応器、第1の後処理設備、第3の反応器及び第2の後処理設備のうちの少なくとも1つにオンラインラマン分光装置が設けられており、前記第1の反応器、第2の反応器、第3の反応器のそれぞれにフィード部と排出部が設けられている、アジポニトリルを製造する装置。
- 前記第1の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、又は、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、第1の反応器が単一槽操作である場合、オンラインラマン分光装置を反応器内の下端及び/又は反応器下方の排出口に設けてよく、第1の反応器が多段直列したものである場合、オンラインラマン分光装置を各反応器内、及び/又は各反応器の接続部及び/又は反応液排出部に設けてよいことを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記第2の反応器は、内部仕切りを有する塔型反応器、内部仕切りが多段直列した塔型反応器、攪拌槽型反応器、多段攪拌槽型反応器、管型反応器、又は多段直列管型反応器から選ばれ、前記多段直列反応器は2~20段直列しており、第2の反応器が単一槽操作である場合、オンラインラマン分光装置を反応器内の下端及び/又は反応器下方の排出口に設けてよく、第2の反応器が多段直列したものである場合、オンラインラマン分光装置を各反応器内、及び/又は各反応器の接続部及び/又は反応液排出部に設けてよく、前記第2の反応器のフィード部が前記第1の反応器の排出部に接続していることを特徴とする請求項14又は15に記載の装置。
- 前記第1の後処理設備は、第1の蒸留設備、第2の蒸留設備及び第3の蒸留設備を備え、前記第1の蒸留設備、第2の蒸留設備及び第3の蒸留設備のそれぞれにフィード部、塔頂排出部及び塔底排出部が設けられており、前記第1の蒸留設備のフィード部が第2の反応器の排出部に接続され、塔頂排出部が第2の蒸留設備のフィード部に接続され、塔底排出部が第1の反応器のフィード部に接続されており、塔底排出部に液排出部がさらに設けられており、前記第2の蒸留設備のフィード部が第1の蒸留設備の塔頂排出部に接続され、塔頂排出部が第1の反応器のフィード部に接続され、塔底排出部が第3の蒸留設備に接続され、前記第3の蒸留設備のフィード部が第2の蒸留設備に接続され、塔頂排出部が第2の反応器のフィード部に接続され、塔底排出部が第3の反応器のフィード部に接続されていることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記第3の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、第3の反応器が単一槽操作である場合、オンラインラマン分光装置を反応器内の下端及び/又は反応器下方の排出口に設けてよく、第3の反応器が多段直列したものである場合、オンラインラマン分光装置を各反応器内、及び/又は各反応器の接続部及び/又は反応液排出部に設けてよく、前記第3の反応器のフィード部が第3の蒸留設備の塔底排出部に接続していることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記第2の後処理設備は、第4の蒸留設備、抽出設備、第5の蒸留設備、第6の蒸留設備、第7の蒸留設備、第8の蒸留設備及び第9の蒸留設備を含み、前記第4の蒸留設備、抽出設備、第5の蒸留設備、第6の蒸留設備、第7の蒸留設備、第8の蒸留設備及び第9の蒸留設備のそれぞれにフィード部、塔頂排出部及び塔底排出部が設けられており、前記第4の蒸留設備のフィード部が第3の反応器の排出部に接続され、塔頂排出部が第3の反応器のフィード部及び/又は第7の蒸留設備のフィード部に接続され、塔底排出部が抽出設備のフィード部に接続され、前記抽出設備のフィード部が第4の蒸留設備の塔底排出部に接続され、塔頂排出部が第5の蒸留設備のフィード部に接続され、塔底排出部が第6の蒸留設備のフィード部に接続され、前記第5の蒸留設備のフィード部が抽出設備の塔頂排出部に接続され、塔頂排出部が抽出設備のフィード部に接続され、塔底排出部が第3の反応器のフィード部及び/又は第7の蒸留設備のフィード部に接続されており、前記第6の蒸留設備のフィード部が抽出設備の塔底排出部に接続され、塔頂排出部が第3の反応器のフィード部に接続され、塔底排出部が第8の蒸留設備のフィード部に接続され、前記第7の蒸留設備のフィード部が第4の蒸留設備の塔頂排出部及び/又は第6塔頂排出部に接続され、塔頂排出部が第2の反応器のフィード部に接続され、塔底排出部が第3の反応器のフィード部に接続され、前記第8の蒸留設備のフィード部が第6の蒸留設備の排出部に接続され、塔頂排出部が第9の蒸留設備のフィード部に接続され、塔底排出部が第3の反応器に接続され、塔底排出部に液排出部がさらに設けられており、前記第9の蒸留設備のフィード部が第8の蒸留設備の塔頂排出部に接続されていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記第1の反応器、第2の反応器、第1の後処理設備、第3の反応器及び第2の後処理設備のいずれにも少なくとも1つのオンラインラマン分光装置が設けられていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れと青酸とを第2の触媒及び促進剤の存在下で第2のヒドロシアノ化反応させてアジポニトリルを製造することを含むアジポニトリルの製造方法において、前記3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れは、
青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成し、系における青酸の濃度を検出し、原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせの調整によって、最終の第1の流れにおける残留青酸が10ppm未満になるように制御し、第1のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量とブタジエンの使用量とのモル比が0.75~1.0である工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得、反応系における3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)の量を検出し、第2の流れにおいて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリルにおける3-ペンテンニトリル(3PN)の割合が0.8以上となるように、第1の触媒の量、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、その後、後処理工程によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得る工程2とを含む方法で製造され、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第1の触媒は、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれる、ことを特徴とするアジポニトリルの製造方法。 - 前記第1のヒドロシアノ化反応は第1の反応器内で行われ、前記第1の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、又は、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、前記第1のヒドロシアノ化反応において各段反応器の滞留時間が0.01~5.0時間であることを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 前記工程1が多段直列反応器内で行われる場合、各段反応器の流れにおける青酸の濃度を検出することができ、最終段の反応器の流れが前記第1の流れであることを特徴とする請求項22に記載の製造方法。
- 工程1の第1のヒドロシアノ化反応は温度が60~140℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであり、前記ゼロ価ニッケルとブタジエンとの仕込みモル比が0.001~0.10:1であり、前記第1の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が5~50:1であることを特徴とする請求項21~23のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記工程2における後処理工程は蒸留であり、蒸留によって3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れを得、3-ペンテンニトリル(3PN)以外のブタジエン、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む他の成分の残留量を検出し、検出結果に基づいて、3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れにおける3PN含有量≧98%、2M3BN含有量≦0.5%となるように蒸留の温度、圧力、滞留時間及び還流比のうち少なくとも1種を制御することを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 前記蒸留は3段階の蒸留であり、第1段階の蒸留によって、ブタジエン、3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れと第1の触媒を含む流れとを分離し、第2段階の蒸留によって、ブタジエン、3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れを蒸留して、ブタジエンを含む流れと3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れとを分離し、第3段階の蒸留によって、3-ペンテンニトリル(3PN) 及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れを蒸留して、3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れと2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)を含む流れとを分離し、前記検出はオンラインラマン分光法による検出であることを特徴とする請求項25に記載の製造方法。
- 前記異性化反応は第2の反応器内で行われ、前記第2の反応器は、内部仕切りを有する塔型反応器、内部仕切りが多段直列した塔型反応器、攪拌槽型反応器、多段攪拌槽型反応器、管型反応器、多段直列管型反応器から選ばれ、前記多段直列反応器は2~20段直列しており、前記異性化反応において、各段反応器の滞留時間が0.01~50時間であることを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 前記異性化反応において、ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)との初期モル比が0.001~0.10:1であり、前記異性化反応は反応温度が100~175℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであることを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 前記第2の触媒は、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、前記促進剤はルイス酸であることを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 前記第2のヒドロシアノ化反応において、前記第2の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が4~20:1であり,前記ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)との仕込みモル比が0.001~0.05:1であることを特徴とする請求項29に記載の製造方法。
- 前記ルイス酸は周期表の第Ib、IIb、IIIa、IIIb、IVa、IVb、Va、Vb、VIb、VIIb及びVIII族元素の塩から選ばれ、前記塩は、ハロゲン化物、硫酸塩、スルホン酸塩、ハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ペルハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ハロゲン化アルキル酢酸塩、ペルハロゲン化アルキル酢酸塩、カルボン酸塩及び燐酸塩から選ばれ、好ましくは、前記ルイス酸は、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化マンガン、臭化マンガン、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化スズ(II)、臭化スズ(II)、硫酸スズ(II)、酒石酸スズ(II)、トリフルオロメタンスルホン酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸亜鉛、ランタン、セリウム、プラセオジミウム、ネオジミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ハフニウム、エルビウム、タリウム、イッテルビウム及びルテチウムなどの希土類元素の塩化物又は臭化物、塩化コバルト、塩化鉄(II)、塩化イットリウム及びそれらの混合物から選ばれ、より好ましくは、前記ルイス酸は塩化亜鉛、塩化鉄(III)から選ばれ、前記ルイス酸とゼロ価ニッケルとの仕込みモル比は0.05~2.5:1であることを特徴とする請求項29に記載の製造方法。
- 前記第2のヒドロシアノ化反応は第3の反応器内で行われ、前記第3の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、前記第2のヒドロシアノ化反応において、各段反応器の滞留時間は0.5~50時間であることを特徴とする請求項21又は29~31のいずれか1項に記載の製造方法。
- 3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れ、第2の触媒及び促進剤を第2のヒドロシアノ化反応させ、前記3-ペンテンニトリル(3PN)と、第2の触媒と、促進剤と、アジポニトリル(ADN)、2-メチルグルタロニトリル(MGN)及び2-エチルスクシノニトリル(ESN)を含むジニトリル成分とを含む第3の流れを得、系における第2の触媒、残留青酸及び/又は残留3-ペンテンニトリル(3PN)の量を検出し、3-ペンテンニトリル(3PN)の転化率が60%以上となるように原料の配合割合、反応温度、反応滞留時間又はこれらの組み合わせを調整し、第2のヒドロシアノ化反応において、前記青酸の全量と3-ペンテンニトリル(3PN)とのモル比が0.60~1.0であり、後処理工程によってアジポニトリル生成物を得ることを含み、
前記検出は、オンラインラマン分光法を用いて行い、
前記第2の触媒は、リン配位子及び/又は遊離リン配位子を含有するゼロ価ニッケル錯体から選ばれ、
前記促進剤はルイス酸であるアジポニトリルの製造方法。 - 前記第2のヒドロシアノ化反応は第3の反応器内で行われ、前記第3の反応器は、循環反応器、多段直列循環反応器、攪拌槽型反応器、多段直列攪拌反応器、予備混合付き管型反応器、多段直列管型反応器、循環反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列循環反応器と管型反応器との組み合わせ、撹拌反応器と管型反応器との組み合わせ、多段直列攪拌反応器と管型反応器との組み合わせから選ばれ、前記多段直列反応器は2~10段直列しており、前記第2のヒドロシアノ化反応において、各段反応器の滞留時間は0.5~50時間であることを特徴とする請求項33に記載の製造方法。
- 前記後処理工程は、順次に行われる蒸留、抽出及び5段階の蒸留工程を含み、アジポニトリル(ADN)生成物を得ることを特徴とする請求項34に記載の製造方法。
- 前記順次に行われる蒸留、抽出及び5段階の蒸留工程において、任意に各流れに含まれるジニトリル、第2の触媒及び/又は促進剤の量を検出し、検出結果に基づいて、生成物におけるアジポニトリル(ADN)含有量≧99.7%、残留2-メチルグルタロニトリル(MGN)≦100ppmとなるように操作条件を調整し、前記検出はオンラインラマン分光法による検出であることを特徴とする請求項35に記載の製造方法。
- 前記第2のヒドロシアノ化反応において、前記ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)との仕込みモル比が0.001~0.05:1であり、前記第2の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が4~20:1である請求項33~36のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ルイス酸は周期表の第Ib、IIb、IIIa、IIIb、IVa、IVb、Va、Vb、VIb、VIIb及びVIII族元素の塩から選ばれ、前記塩は、ハロゲン化物、硫酸塩、スルホン酸塩、ハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ペルハロゲン化アルキルスルホン酸塩、ハロゲン化アルキル酢酸塩、ペルハロゲン化アルキル酢酸塩、カルボン酸塩及び燐酸塩から選ばれ、好ましくは、前記ルイス酸は、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化マンガン、臭化マンガン、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化スズ(II)、臭化スズ(II)、硫酸スズ(II)、酒石酸スズ(II)、トリフルオロメタンスルホン酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸インジウム(III)、トリフルオロ酢酸亜鉛、ランタン、セリウム、プラセオジミウム、ネオジミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ハフニウム、エルビウム、タリウム、イッテルビウム及びルテチウムなどの希土類元素の塩化物又は臭化物、塩化コバルト、塩化鉄(II)、塩化イットリウム及びそれらの混合物から選ばれ、より好ましくは、前記ルイス酸は塩化亜鉛、塩化鉄(III)から選ばれ、前記ルイス酸とゼロ価ニッケルとの仕込みモル比は0.05~2.5:1であることを特徴とする請求項33~37のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記3-ペンテンニトリル(3PN)を含む流れは、
青酸とブタジエンとを第1の触媒の存在下で第1のヒドロシアノ化反応させ、3-ペンテンニトリル(3PN)、2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第1の流れを形成する工程1と、
工程1で得られた第1の流れを異性化反応させて、2-ペンテンニトリル(2PN)、3-ペンテンニトリル(3PN)及び4-ペンテンニトリル(4PN)を含むモノニトリル、未反応の2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)、第1の触媒及びブタジエンを含む第2の流れを得る工程2と、を含む方法で製造されることを特徴とする請求項33~38のいずれか1項に記載の製造方法。 - 工程1の第1のヒドロシアノ化反応は温度が60~140℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであり、前記ゼロ価ニッケルとブタジエンとの仕込みモル比が0.001~0.10:1であり、前記第1の触媒におけるリン配位子及び遊離リン配位子の全量とゼロ価ニッケルとのモル比が5~50:1であることを特徴とする請求項39に記載の製造方法。
- 前記異性化反応において、ゼロ価ニッケルと3-ペンテンニトリル(3PN)及び2-メチル-3-ブテンニトリル(2M3BN)との初期モル比が0.001~0.10:1であり、前記異性化反応は反応温度が100~175℃であり、反応圧力が0.5~5.0MPaであることを特徴とする請求項40に記載の製造方法。
- 前記順次に行われる蒸留、抽出及び5段階の蒸留工程において、任意に各流れに含まれるモノニトリル、ジニトリル、第1の触媒、第2の触媒及び/又は促進剤の量を検出し、検出結果に基づいて、生成物におけるアジポニトリル(ADN)含有量≧99.7%、残留2-メチルグルタロニトリル(MGN)≦100ppmとなるように操作条件を調整し、前記検出はオンラインラマン分光法による検出であることを特徴とする請求項39に記載の製造方法。
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