JP2996914B2 - Method for producing alkanolamine - Google Patents

Method for producing alkanolamine

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JP2996914B2
JP2996914B2 JP8105911A JP10591196A JP2996914B2 JP 2996914 B2 JP2996914 B2 JP 2996914B2 JP 8105911 A JP8105911 A JP 8105911A JP 10591196 A JP10591196 A JP 10591196A JP 2996914 B2 JP2996914 B2 JP 2996914B2
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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、不均一系触媒の存
在下、アルキレンオキシドをアンモニアでアミノ化させ
ることによりアルカノールアミンを製造する方法に関す
るものである。
The present invention relates to a method for producing an alkanolamine by aminating an alkylene oxide with ammonia in the presence of a heterogeneous catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルキレンオキシドをアンモニア
でアミノ化させることによりアルカノールアミンを製造
する方法としては、工業的には、例えば、触媒としての
水の存在下でエチレンオキシドとアンモニアとを反応さ
せることでエタノールアミン類を製造する方法が知られ
ている。この方法では、モノエタノールアミン以外に、
ジエタノールアミンやトリエタノールアミンが副生す
る。このため、需要に応じて、モノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンの生
成比を制御する必要がある。これらエタノールアミン類
の中でも、近年、とりわけトリエタノールアミンの需要
が減退しているので、トリエタノールアミンの生成を抑
制することが求められている。そのため、エチレンオキ
シドに対してアンモニアを大過剰に使用して反応を行
い、未反応のアンモニアを循環使用することで、モノエ
タノールアミンを効率的に製造する試みがなされてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing an alkanolamine by aminating an alkylene oxide with ammonia, industrially, for example, an ethylene oxide is reacted with ammonia in the presence of water as a catalyst. Methods for producing ethanolamines are known. In this method, besides monoethanolamine,
Diethanolamine and triethanolamine are by-produced. For this reason, monoethanolamine,
It is necessary to control the production ratio of diethanolamine and triethanolamine. Among these ethanolamines, in recent years, in particular, the demand for triethanolamine has been declining, and thus it is required to suppress the production of triethanolamine. For this reason, attempts have been made to efficiently produce monoethanolamine by performing a reaction using a large excess of ammonia with respect to ethylene oxide and circulating and using unreacted ammonia.

【0003】ところが、この方法は、エチレンオキシド
に対してアンモニアを10倍量用いても、モノエタノール
アミンの選択率が60重量%程度であり(ウルマン エン
サイクロペディア オブ インダストリアル ケミスト
リー 第5版 第A10巻 4頁〜5頁)、ジエタノール
アミンやトリエタノールアミンを多く併産する場合にの
み適している。また、水を触媒として用いるため、この
水の回収にかかる費用が高いことから、該エタノールア
ミン類を安価に得ることができないという問題点を有し
ている。さらに、得られるアルカノールアミン水溶液の
腐食性が大きい等の問題点を有している。
However, this method has a selectivity of monoethanolamine of about 60% by weight even when using 10 times the amount of ammonia with respect to ethylene oxide (Ullman Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, A10, volume 4) Page 5), suitable only when a large amount of diethanolamine or triethanolamine is produced together. In addition, since water is used as a catalyst, the cost of recovering the water is high, so that there is a problem that the ethanolamines cannot be obtained at low cost. Further, there is a problem that the obtained alkanolamine aqueous solution has high corrosiveness.

【0004】そこで、触媒としての水を用いずにアルキ
レンオキシドとアンモニアとを反応させる方法が求めら
れている。ところが、反応系において水が存在しない場
合、アルキレンオキシドとアンモニアとはほとんど反応
しない。従って、このような反応には、触媒の存在が不
可欠である。
[0004] Therefore, there is a need for a method of reacting an alkylene oxide with ammonia without using water as a catalyst. However, when water does not exist in the reaction system, the alkylene oxide hardly reacts with ammonia. Therefore, the presence of a catalyst is essential for such a reaction.

【0005】水以外の触媒を用いた製造方法としては、
例えば、スウェーデン王国特許第158167号に、有
機酸類、無機酸類、およびアンモニウム塩等の均一系の
触媒を用いてアルキレンオキシドとアンモニアとを反応
させることによって、アルカノールアミンを得る方法が
開示されている。
[0005] As a production method using a catalyst other than water,
For example, Swedish Patent 158167 discloses a method for obtaining an alkanolamine by reacting an alkylene oxide with ammonia using a homogeneous catalyst such as an organic acid, an inorganic acid, and an ammonium salt.

【0006】ところが、均一系の触媒を用いてアルカノ
ールアミンを得る場合、生成するアルカノールアミンと
触媒とを容易に分離することができないという問題点を
有している。また、上記均一系の触媒を用いた場合、モ
ノアルカノールアミンの収率は、何れも最高で60%程度
にすぎず、モノアルカノールアミンを効率よく得ること
ができるとは言い難い。さらに、上記触媒を用いた場合
のアルキレンオキシドとアンモニアとの反応性は充分で
はなく、従って、有機酸類、無機酸類、およびアンモニ
ウム塩等の化合物の該反応における触媒活性は充分では
ないという問題点を有している。
However, when alkanolamine is obtained using a homogeneous catalyst, there is a problem that the alkanolamine to be produced cannot be easily separated from the catalyst. In addition, when the above homogeneous catalyst is used, the yield of monoalkanolamine is only about 60% at the maximum, and it cannot be said that monoalkanolamine can be obtained efficiently. Further, the reactivity of the alkylene oxide with ammonia when the above catalyst is used is not sufficient, and therefore, the catalytic activity in the reaction of compounds such as organic acids, inorganic acids, and ammonium salts is not sufficient. Have.

【0007】そこで、触媒活性を向上させると共に、モ
ノアルカノールアミンの収率を向上させるために、均一
系の酸触媒を固定化する試みがなされている。特公昭4
9−47728号公報には、このような触媒として、合
成樹脂にスルホン酸基を結合させたイオン交換樹脂を用
いて、反応混合物が生成する最高温度で、かつ、反応液
が液相状態を保持するように、少なくともアンモニアの
蒸気圧より高い圧力をかけながらアンモニアとアルキレ
ンオキシドとを反応させる方法が開示されている。上記
触媒を用いたアルカノールアミンの製造方法は、該触媒
が比較的、活性および選択性が良いことから、工業的に
実施されている。
In order to improve the catalytic activity and the yield of monoalkanolamine, attempts have been made to immobilize a homogeneous acid catalyst. Tokiko 4
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-47728 discloses that, as such a catalyst, an ion exchange resin in which a sulfonic acid group is bonded to a synthetic resin is used, and at the maximum temperature at which a reaction mixture is formed, and the reaction liquid maintains a liquid state. Thus, a method of reacting ammonia with an alkylene oxide while applying a pressure higher than at least the vapor pressure of ammonia is disclosed. The method for producing an alkanolamine using the above catalyst is industrially practiced because the catalyst has relatively good activity and selectivity.

【0008】ところが、通常市販されているイオン交換
樹脂の最高使用温度(耐熱温度)は、 120℃程度とかな
り低い(「イオン交換−理論と応用への手引き−」黒田
六朗・渋川雅美共訳、1981年丸善株式会社発行、34
頁)。そのため、例えば、エチレンオキシドに対するア
ンモニアのモル比を低くして反応させると、反応熱によ
って触媒層の温度が該触媒の耐熱温度を超えてしまう。
これにより、このような温度条件で長期間使用すると、
触媒が劣化するという問題を生じる。このことから、触
媒としてイオン交換樹脂を用いる場合、イオン交換樹脂
の劣化を防止するために、エチレンオキシド1モルに対
して、アンモニアを20モル〜25モル程度用いる必要があ
る。このため、イオン交換樹脂は、モノエタノールアミ
ンだけを製造する場合には適用できても、ジエタノール
アミンやトリエタノールアミンを製造する場合には適用
し難く、融通性に欠けるという問題点を有している。
However, the maximum operating temperature (heat-resistant temperature) of a commercially available ion exchange resin is as low as about 120 ° C. (“Ion exchange—Guide to theory and application—”, translated by Rokuro Kuroda and Masami Shibukawa, Published in 1981 by Maruzen Co., Ltd., 34
page). Therefore, for example, when the reaction is performed with a low molar ratio of ammonia to ethylene oxide, the heat of the reaction causes the temperature of the catalyst layer to exceed the heat resistant temperature of the catalyst.
As a result, when used under such temperature conditions for a long time,
There is a problem that the catalyst is deteriorated. For this reason, when using an ion exchange resin as a catalyst, it is necessary to use about 20 mol to 25 mol of ammonia with respect to 1 mol of ethylene oxide in order to prevent deterioration of the ion exchange resin. For this reason, the ion exchange resin has a problem that it can be applied when only monoethanolamine is manufactured, but is difficult to apply when manufacturing diethanolamine or triethanolamine, and lacks flexibility. .

【0009】そこで、耐熱性が劣るというイオン交換樹
脂の欠点を克服するため、熱安定性に優れる無機系触媒
が検討されている。このような無機系触媒として、一般
的によく用いられるシリカアルミナが活性を示すことか
ら、米国特許第4,438,281号には、このシリカ
アルミナを触媒として用いてアンモニアとエチレンオキ
シドとを反応させる方法が開示されている。また、「イ
ンダストリアル アンド エンジニアリングケミストリ
ー、プロダクトリサーチ アンド デベロップメント」
1986年、25巻、424 頁〜430 頁には、アンモニアとエチ
レンオキシドとを反応させる際の触媒として、イオン交
換樹脂と各種ゼオライト触媒等とが比較検討されてい
る。さらに、特開平2−225446号公報には、酸活
性化粘土触媒を用いてアンモニアとエチレンオキシドと
を反応させる方法が開示されている。また、特開平6−
49000号公報には、層状架橋体触媒を用いてアンモ
ニアとアルキレンオキシドとを反応させる方法が開示さ
れている。
[0009] In order to overcome the drawback of the ion exchange resin, which is inferior in heat resistance, an inorganic catalyst having excellent thermal stability has been studied. As such an inorganic catalyst, silica alumina, which is commonly used, exhibits activity. Therefore, US Pat. No. 4,438,281 discloses that ammonia and ethylene oxide are reacted using this silica alumina as a catalyst. A method is disclosed. "Industrial and Engineering Chemistry, Product Research and Development"
In 1986, Vol. 25, pp. 424-430, a comparative study of ion exchange resins and various zeolite catalysts as catalysts for reacting ammonia with ethylene oxide. Further, JP-A-2-225446 discloses a method of reacting ammonia and ethylene oxide using an acid-activated clay catalyst. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 49000 discloses a method for reacting ammonia with an alkylene oxide using a layered crosslinked catalyst.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】触媒としてシリカアル
ミナ、ゼオライト触媒、または酸活性化粘土触媒を用い
てエタノールアミン類を生成すると、条件によっては、
モノエタノールアミンの収率が60重量%以上となる場合
もある。しかしながら、何れの触媒を用いた場合でもモ
ノアルカノールアミンを選択的に得ることができるとは
言い難い。しかも、何れの触媒を用いた場合でも、モノ
エタノールアミンの選択率を向上させるために、エチレ
ンオキシド1モルに対して、アンモニアを20モル〜30モ
ル以上添加して反応を行っている。従って、反応器や、
アンモニアを回収して循環使用するための装置を大きく
する必要があり、設備費が高くなるので、該エタノール
アミン類を安価に得ることができないという問題点を有
している。
When ethanolamines are produced using silica alumina, a zeolite catalyst, or an acid-activated clay catalyst as a catalyst, depending on the conditions,
In some cases, the yield of monoethanolamine may be 60% by weight or more. However, it is difficult to say that monoalkanolamine can be selectively obtained using any of the catalysts. In addition, regardless of which catalyst is used, in order to improve the selectivity of monoethanolamine, the reaction is carried out by adding 20 to 30 mol or more of ammonia to 1 mol of ethylene oxide. Therefore, the reactor,
It is necessary to increase the size of the apparatus for recovering and circulating the ammonia, which increases the equipment cost, and thus has a problem that the ethanolamines cannot be obtained at low cost.

【0011】一方、触媒として層状架橋体触媒を用いて
アンモニアとアルキレンオキシドとを反応させる場合に
は、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比が小さ
い場合、例えばアルキレンオキシド1モルに対するアン
モニアの添加量が5モル程度の場合でもモノアルカノー
ルアミンの収率が60重量%を越える性能を示す。そし
て、該反応は、反応混合物が生成する最高温度で、か
つ、反応液が液相状態を保持するように、少なくともア
ンモニアの蒸気圧より高い圧力をかけながら行われる。
ところが、アルキレンオキシドの濃度が高くなると、液
相状態を保つためには反応熱を除去しなければならない
が、外部から冷却すると反応熱を有効に回収することが
できないという問題点を有している。また、反応温度が
あまりに高くなると、生成するアルカノールアミンの着
色等の品質面の問題が生じる。このことからも、温度上
昇をある程度に押さえる必要がある。
On the other hand, when reacting ammonia and alkylene oxide using a layered crosslinked catalyst as a catalyst, when the molar ratio of ammonia to alkylene oxide is small, for example, the amount of added ammonia is 5 moles per mole of alkylene oxide. Even in the case of a molar amount, the performance of the monoalkanolamine yield exceeds 60% by weight. The reaction is carried out at the highest temperature at which the reaction mixture is formed and while applying a pressure at least higher than the vapor pressure of ammonia so that the reaction solution maintains a liquid phase.
However, when the concentration of the alkylene oxide is increased, the heat of reaction must be removed in order to maintain the liquid phase, but there is a problem that the heat of reaction cannot be effectively recovered when cooled from the outside. . If the reaction temperature is too high, quality problems such as coloring of the alkanolamine to be produced arise. From this, it is necessary to suppress the temperature rise to some extent.

【0012】このように、不均一系の触媒を用いてアン
モニアとアルキレンオキシドとを反応させる場合には、
何れの場合においても、その反応圧での沸点以下に反応
温度を保つことでアンモニアを液相状態に維持して反応
を行っている。そこで、反応熱を抑えるためには、アン
モニアとアルキレンオキシドとのモル比を大きくする必
要がある。しかし、アンモニアとアルキレンオキシドと
のモル比を大きく、即ち、アルキレンオキシドに対する
アンモニアの添加量を多くすると、反応器や、アンモニ
アを回収して循環使用するための装置等の設備費が大き
くなり、該アルカノールアミンを安価に得ることができ
ないという問題が生じる。一方、アンモニアとアルキレ
ンオキシドとのモル比を小さくすると、反応熱による温
度上昇のため、触媒の劣化を招いたり、生成するアルカ
ノールアミンの着色等の品質面の問題が生じる。また、
温度が上がりすぎると、液相状態を維持するためには、
高い圧力を無理にかける必要がある。さらに、このよう
に、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を自在
に変えることができないため、所望するアルカノールア
ミンを効率良く得ることができないという問題点を有し
ている。
As described above, when ammonia is reacted with alkylene oxide using a heterogeneous catalyst,
In any case, the reaction is performed while maintaining the ammonia in the liquid phase by maintaining the reaction temperature at or below the boiling point at the reaction pressure. Therefore, in order to suppress the heat of reaction, it is necessary to increase the molar ratio of ammonia to alkylene oxide. However, when the molar ratio of ammonia to alkylene oxide is increased, that is, when the amount of ammonia added to alkylene oxide is increased, equipment costs for a reactor and a device for recovering and recycling ammonia are increased. There is a problem that alkanolamine cannot be obtained at low cost. On the other hand, if the molar ratio between ammonia and alkylene oxide is reduced, the temperature rises due to the heat of reaction, which leads to deterioration of the catalyst and quality problems such as coloring of the resulting alkanolamine. Also,
If the temperature is too high, to maintain the liquid phase,
High pressure must be applied. Further, since the molar ratio between ammonia and alkylene oxide cannot be freely changed, there is a problem that a desired alkanolamine cannot be obtained efficiently.

【0013】尚、触媒として水を用いる反応では、特公
昭52−2887号公報に開示されているように、反応
器内部に蒸発面と空間部とを設けてアンモニアを気化さ
せる方法が知られている。しかしながら、この方法は、
水という均一系の触媒を用いる場合に適用できる方法で
あって、不均一系の触媒を用いる反応には適用できない
形態である。
In the reaction using water as a catalyst, there is known a method of vaporizing ammonia by providing an evaporation surface and a space inside a reactor as disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-2887. I have. However, this method
This is a method that can be applied when a homogeneous catalyst called water is used, and cannot be applied to a reaction using a heterogeneous catalyst.

【0014】このため、高い反応圧をかけなくても反応
温度の上昇を抑えることができると共に、アンモニアと
アルキレンオキシドとのモル比を自在に変化させること
で、所望するアルカノールアミンを製造することができ
る方法が求められている。
Therefore, it is possible to suppress the rise of the reaction temperature without applying a high reaction pressure and to produce a desired alkanolamine by freely changing the molar ratio of ammonia to alkylene oxide. There is a need for a way to do it.

【0015】即ち、本発明の目的は、高い反応圧をかけ
なくても反応温度の上昇を抑えることができると共に、
アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を需要に応
じて自在に変化させることができ、かつ、反応熱を効率
的に回収すると共に、アンモニアの回収・循環使用にか
かる費用を削減し、これにより、所望するアルカノール
アミンを安価に製造することができる方法を提供するこ
とにある。
That is, an object of the present invention is to suppress an increase in reaction temperature without applying a high reaction pressure,
The molar ratio between ammonia and alkylene oxide can be freely changed according to demand, and the reaction heat can be efficiently recovered, and the cost of recovering and circulating ammonia can be reduced. It is an object of the present invention to provide a method for inexpensively producing alkanolamines.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは上記従来
の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来、液
体アンモニアとアルキレンオキシドとを、不均一系触媒
の存在下で反応させる場合には、その反応圧での沸点以
下に反応温度を保ち、反応液を液体状態に維持すること
が必須であると考えられていたのに対して、反応温度、
反応圧、および原料モル比等を制御することで、反応熱
により液体アンモニアの一部が気化する反応条件に設定
し、該アンモニアの蒸発潜熱で除熱することによって、
反応温度の上昇を抑制することができると共に、反応熱
を効率的に回収することが可能であることを見いだし、
本発明を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned conventional problems, and as a result, conventionally, liquid ammonia and alkylene oxide are reacted in the presence of a heterogeneous catalyst. In such cases, it was considered essential to maintain the reaction temperature below the boiling point at the reaction pressure and maintain the reaction solution in a liquid state, whereas the reaction temperature,
By controlling the reaction pressure, the molar ratio of the raw materials, and the like, the reaction conditions are set such that a part of the liquid ammonia is vaporized by the heat of reaction, and the heat is removed by the latent heat of evaporation of the ammonia,
It has been found that it is possible to suppress the rise in the reaction temperature and efficiently recover the reaction heat,
The present invention has been completed.

【0017】即ち、本発明にかかるアルカノールアミン
の製造方法は、一般式(I)
That is, the method for producing an alkanolamine according to the present invention comprises the general formula (I)

【0018】[0018]

【化3】 Embedded image

【0019】(式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそ
れぞれ独立して水素原子、メチル基、またはエチル基を
表す)で表されるアルキレンオキシドと液体アンモニア
とを、連続流通式反応器内で不均一系触媒の存在下で反
応させることにより、一般式(II)
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group) and liquid ammonia, By reacting in the presence of a heterogeneous catalyst in the reactor, the general formula (II)

【0020】[0020]

【化4】 Embedded image

【0021】(式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそ
れぞれ独立して水素原子、メチル基、またはエチル基を
表し、mおよびnは(m+n)が1〜3となる0〜3の
整数を表す)で表されるアルカノールアミンを製造する
方法において、上記液体アンモニアの一部が気化するよ
うに反応圧を上記反応器内部の最高温度における反応液
の蒸気圧以下に制御することを特徴としている。
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and m and n are 0 to (m + n) being 1 to 3) In the method for producing an alkanolamine represented by the formula (3), a part of the liquid ammonia is vaporized.
The reaction pressure at the maximum temperature inside the reactor.
It is characterized in that it is controlled to a vapor pressure of not more than.

【0022】また、本発明にかかるアルカノールアミン
の製造方法は、上記アルキレンオキシド1モルに対する
液体アンモニアの添加量が1モル〜50モルの範囲内、反
応温度が20℃〜 300℃の範囲内、かつ、反応圧が2MPa
〜 30MPaの範囲内であることを特徴としている。
Further, in the method for producing an alkanolamine according to the present invention, the addition amount of liquid ammonia to 1 mol of the alkylene oxide is in the range of 1 mol to 50 mol, the reaction temperature is in the range of 20 ° C. to 300 ° C., and , Reaction pressure is 2MPa
It is characterized by being within the range of ~ 30MPa.

【0023】さらに、本発明にかかるアルカノールアミ
ンの製造方法は、反応器内部における液体アンモニアの
気化率が1重量%〜80重量%の範囲内であることを特徴
としている。
Furthermore, the method for producing an alkanolamine according to the present invention is characterized in that the vaporization rate of liquid ammonia in the reactor is in the range of 1% by weight to 80% by weight.

【0024】また、本発明にかかるアルカノールアミン
の製造方法は、反応を断熱的に行うことを特徴としてい
る。
The method for producing an alkanolamine according to the present invention is characterized in that the reaction is carried out adiabatically.

【0025】さらに、本発明にかかるアルカノールアミ
ンの製造方法は、未反応のアンモニアを回収し、再利用
することを特徴としている。
Further, the method for producing an alkanolamine according to the present invention is characterized in that unreacted ammonia is recovered and reused.

【0026】上記の構成によれば、アンモニアとアルキ
レンオキシドとを反応させる際に、反応熱がアンモニア
の気化熱として反応系から奪われる。このため、原料中
のアルキレンオキシド濃度が比較的高い場合でも、反応
を断熱的に行うことができる。このように、本発明によ
れば、反応熱が、アンモニアの気化熱として使われて有
効に回収(除熱)されることから、反応器内部の温度上
昇を抑えることができる。
According to the above configuration, when reacting ammonia with the alkylene oxide, heat of reaction is taken from the reaction system as heat of vaporization of ammonia. Therefore, even when the alkylene oxide concentration in the raw material is relatively high, the reaction can be performed adiabatically. As described above, according to the present invention, the heat of reaction is used as heat of vaporization of ammonia and is effectively recovered (removed), so that a rise in temperature inside the reactor can be suppressed.

【0027】また、反応熱はアンモニアの気化熱として
使われて効率的に回収されるため、従来のように、反応
熱を抑えるためにアンモニアとアルキレンオキシドとの
モル比を大きくする必要がない。つまり、アルキレンオ
キシドに対するアンモニアのモル比を小さく(即ち、反
応液におけるアルキレンオキシドの濃度を高く)するこ
とができる。さらに、全てのアンモニアを液相状態に保
つ必要がないため、反応圧を低くすることができる。こ
れにより、反応器(連続流通式反応器)や、アンモニア
の回収および循環のための装置を小型化することができ
る。このことから、アルカノールアミン類を製造するた
めの設備費を低減させることができると共に、アンモニ
アとアルキレンオキシドとを効率良く反応させることが
できる。従って、アンモニアとアルキレンオキシドとの
反応におけるプロセス全体にかかる費用を低減させるこ
とができる。
Further, since the heat of reaction is used as the heat of vaporization of ammonia and is efficiently recovered, it is not necessary to increase the molar ratio of ammonia to alkylene oxide in order to suppress the heat of reaction as in the prior art. That is, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be reduced (that is, the concentration of alkylene oxide in the reaction solution can be increased). Further, since it is not necessary to keep all the ammonia in a liquid phase, the reaction pressure can be reduced. This makes it possible to reduce the size of the reactor (continuous flow reactor) and the apparatus for collecting and circulating ammonia. From this, it is possible to reduce equipment costs for producing alkanolamines and efficiently react ammonia with alkylene oxide. Therefore, the cost for the entire process in the reaction of ammonia and alkylene oxide can be reduced.

【0028】また、反応器内部の温度上昇を抑えること
ができるので、イオン交換樹脂等の耐熱性に劣る触媒を
用いる場合でも、アルキレンオキシドの濃度を高くして
反応を行うことができる。このことから、本発明に係る
製造方法は、モノアルカノールアミンだけを製造する場
合にも、ジエタノールアミンやトリエタノールアミンを
製造する場合にも、適用することができる。また、イオ
ン交換樹脂の耐熱温度以下の温度で反応を行うことがで
きるので、イオン交換樹脂の劣化を抑制することができ
る。このことから、触媒の寿命を引き延ばすことができ
る。
Further, since the rise in temperature inside the reactor can be suppressed, the reaction can be carried out with a high alkylene oxide concentration even when a catalyst having poor heat resistance such as an ion exchange resin is used. Therefore, the production method according to the present invention can be applied to a case where only a monoalkanolamine is produced and a case where diethanolamine or triethanolamine is produced. Further, since the reaction can be performed at a temperature equal to or lower than the heat-resistant temperature of the ion exchange resin, deterioration of the ion exchange resin can be suppressed. For this reason, the life of the catalyst can be extended.

【0029】さらに、本発明によれば、以上のように、
反応温度の上昇を抑え、反応圧を低減させることができ
ることから、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル
比を需要に応じて自在に変化させることができる。この
ように、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を
需要に応じて自在に変化させることにより、アンモニア
1分子に対するアルキレンオキシド分子の付加数が1,
2,3の3種の生成物(モノアルカノールアミン、ジア
ルカノールアミン、トリアルカノールアミン)の生成比
を自在に制御することができるので、所望するアルカノ
ールアミン類を生産性良く製造することができる。
Further, according to the present invention, as described above,
Since the rise in reaction temperature can be suppressed and the reaction pressure can be reduced, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be freely changed according to demand. As described above, by freely changing the molar ratio between ammonia and alkylene oxide according to demand, the number of addition of alkylene oxide molecules to one molecule of ammonia is 1,
Since the formation ratio of a few kinds of products (monoalkanolamine, dialkanolamine, trialkanolamine) can be freely controlled, desired alkanolamines can be produced with high productivity.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態につ
いて詳しく説明する。前記一般式(II)で表されるアル
カノールアミン(以下、アルカノールアミン類と称す
る)の製造方法において、原料として用いられる前記一
般式(I)で表されるアルキレンオキシドは、式中、R
1 、R2 、R3 およびR4 で示される置換基が、それぞ
れ独立して水素原子、メチル基、またはエチル基で構成
される化合物である。このような化合物としては、特に
限定されるものではないが、具体的には、例えば、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシド等が挙げられる。こ
れらアルキレンオキシドは、1種類のみを用いてもよ
く、2種類以上を適宜混合して用いてもよい。これらア
ルキレンオキシドの中でも、エチレンオキシドが、工業
的に特に有用なエタノールアミン類を得ることができる
ので、好ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail. In the method for producing an alkanolamine represented by the general formula (II) (hereinafter referred to as alkanolamines), the alkylene oxide represented by the general formula (I) used as a raw material is represented by the formula:
A compound in which the substituents represented by 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently composed of a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group. Such compounds are not particularly limited, but specific examples include ethylene oxide and propylene oxide. One of these alkylene oxides may be used alone, or two or more of them may be appropriately mixed and used. Among these alkylene oxides, ethylene oxide is preferred because ethanolamines that are particularly useful industrially can be obtained.

【0031】また、不均一系触媒としては、特に限定さ
れるものではなく、例えば、陽イオン交換樹脂、酸活性
化粘土、シリカアルミナ、モレキュラーシーブス(商品
名;合成ゼオライト)、ゼオライト等の固体酸触媒;希
土類元素担持触媒;架橋型層状化合物触媒等、従来公知
の種々の不均一系触媒を使用することができる。さら
に、本発明によれば反応器(連続流通式反応器)内部の
温度上昇を抑えることができるので、従来、耐熱性に劣
るためにアンモニアとアルキレンオキシドとのモル比が
低い場合(反応液におけるアルキレンオキシドの濃度が
高い場合)には使用することができなかったイオン交換
樹脂も、本発明にかかる不均一系触媒として使用するこ
とができる。これら不均一系触媒の中でも、無機系触媒
が耐熱性に優れていることから好ましく、希土類元素を
耐熱性担体に担持した触媒が特に好ましい。
The heterogeneous catalyst is not particularly limited, and may be, for example, a solid acid such as a cation exchange resin, acid-activated clay, silica alumina, molecular sieves (trade name; synthetic zeolite), zeolite, or the like. Various known heterogeneous catalysts such as a catalyst; a rare earth element-supported catalyst; and a crosslinked layered compound catalyst can be used. Furthermore, according to the present invention, since the temperature rise inside the reactor (continuous flow reactor) can be suppressed, conventionally, when the molar ratio of ammonia to alkylene oxide is low due to poor heat resistance (in the reaction solution, Ion exchange resins that could not be used (when the alkylene oxide concentration is high) can also be used as the heterogeneous catalyst according to the present invention. Among these heterogeneous catalysts, inorganic catalysts are preferable because of their excellent heat resistance, and catalysts in which a rare earth element is supported on a heat-resistant carrier are particularly preferable.

【0032】本発明にかかる前記一般式(II)で表され
るアルカノールアミン類は、式中、R1 、R2 、R3
よびR4 で示される置換基が、それぞれ独立して水素原
子、メチル基、またはエチル基で構成され、mあるいは
nで示されるアルカノール基を1〜3個有する化合物、
即ち、モノアルカノールアミンおよび/またはジアルカ
ノールアミンおよび/またはトリアルカノールアミンで
ある。即ち、前記一般式(I)で表されるアルキレンオ
キシドと、液体アンモニアとを上記不均一系触媒の存在
下で反応させることによって、該アルキレンオキシドに
対応するアルカノールアミン類を得ることができる。こ
のようなアルカノールアミン類としては、特に限定され
るものではないが、具体的には、例えば、モノエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、プロパノールアミン類等が挙げられる。これら一般
式(II)で表されるアルカノールアミン類は、用いるア
ルキレンオキシド、触媒により、mで表されるアルカノ
ール基とnで示されるアルカノール基とを適宜選択する
ことができる。
In the alkanolamines represented by the general formula (II) according to the present invention, the substituents represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, A compound composed of a methyl group or an ethyl group and having 1 to 3 alkanol groups represented by m or n,
That is, monoalkanolamine and / or dialkanolamine and / or trialkanolamine. That is, by reacting the alkylene oxide represented by the general formula (I) with liquid ammonia in the presence of the heterogeneous catalyst, alkanolamines corresponding to the alkylene oxide can be obtained. Such alkanolamines are not particularly limited, but specific examples include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and propanolamine. As the alkanolamines represented by the general formula (II), an alkanol group represented by m and an alkanol group represented by n can be appropriately selected depending on an alkylene oxide and a catalyst to be used.

【0033】本発明において用いられる反応器は、連続
流通式の反応器であれば特に限定されるものではなく、
従来公知の種々の反応器を用いることができる。また、
反応器への原料の供給方法並びに触媒の充填方法は、特
に限定されるものではないが、反応を行う前に、予め原
料を余熱する方法が好ましい。
The reactor used in the present invention is not particularly limited as long as it is a continuous flow reactor.
Various conventionally known reactors can be used. Also,
The method of supplying the raw materials to the reactor and the method of charging the catalyst are not particularly limited, but a method of preheating the raw materials before performing the reaction is preferable.

【0034】本発明においては、アンモニアとアルキレ
ンオキシドとの反応によって発生する反応熱の回収(除
熱)を、液体アンモニアの一部を気化させることによっ
て行う。即ち、本発明においてアンモニアとアルキレン
オキシドとの反応は、反応熱(凡そ24Kcal/mol) による
温度上昇から予想される反応器内の最高温度に対して、
該最高温度での反応液の蒸気圧以下に反応圧を制御する
ことにより、気液混相状態で行われる。
In the present invention, the recovery (removal of heat) of the reaction heat generated by the reaction between ammonia and the alkylene oxide is carried out by vaporizing a part of the liquid ammonia. That is, in the present invention, the reaction between the ammonia and the alkylene oxide is based on the maximum temperature in the reactor expected from the temperature rise due to the heat of reaction (approximately 24 Kcal / mol).
By controlling the reaction pressure below the vapor pressure of the reaction liquid at the maximum temperature, the reaction is performed in a gas-liquid mixed phase state.

【0035】アルキレンオキシドに対する液体アンモニ
アの添加量は、特に限定されるものではないが、アルキ
レンオキシド1モルに対して、アンモニア1モル〜50モ
ルの範囲内が好ましく、2モル〜40モルの範囲内がさら
に好ましい。アルキレンオキシドとアンモニアとのモル
比が小さすぎる(即ち、反応液におけるアルキレンオキ
シドの濃度が高い)と、発生する反応熱が大きすぎて充
分に除熱することができないため、好ましくない。一
方、アルキレンオキシドとアンモニアとのモル比が大き
すぎる(即ち、反応液におけるアルキレンオキシドの濃
度が低い)と、アンモニアの回収量が多くなりすぎる。
このため、反応器、並びに、アンモニアの回収および循
環使用のための装置を大きくする必要があり、設備費が
高くなる。この結果、該アルカノールアミン類を安価に
得ることができなくなるので、好ましくない。
The amount of liquid ammonia added to the alkylene oxide is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 mol to 50 mol of ammonia, more preferably in the range of 2 mol to 40 mol, per 1 mol of the alkylene oxide. Is more preferred. If the molar ratio between the alkylene oxide and ammonia is too small (that is, the concentration of the alkylene oxide in the reaction solution is high), the generated reaction heat is too large to sufficiently remove the heat, which is not preferable. On the other hand, if the molar ratio between the alkylene oxide and ammonia is too large (that is, the concentration of the alkylene oxide in the reaction solution is low), the amount of recovered ammonia is too large.
For this reason, it is necessary to increase the size of the reactor and the apparatus for recovering and circulating the ammonia, which increases the equipment cost. As a result, the alkanolamines cannot be obtained at low cost, which is not preferable.

【0036】反応温度は、特に限定されるものではない
が、20℃〜 300℃の範囲内が好ましく、30℃〜 250℃の
範囲内がさらに好ましく、30℃〜 200℃の範囲内が最も
好ましい。反応温度が20℃より低ければ、反応速度が小
さくなり、アルキレンオキシドを所望するアルカノール
アミン類に完全に転化するために要する触媒量が多くな
りすぎる。このため、反応器を大きくする必要があり、
設備費が高くなるので、該アルカノールアミン類を安価
に得ることができなくなり、好ましくない。一方、反応
温度が 300℃より高ければ、反応器内部の温度が上がり
すぎ、アンモニアの気化量が多くなりすぎるので、反応
液の液相部分が少なくなり、アンモニアとアルキレンオ
キシドとの反応が円滑に進行しなくなるので好ましくな
い。
The reaction temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 ° C. to 300 ° C., more preferably in the range of 30 ° C. to 250 ° C., and most preferably in the range of 30 ° C. to 200 ° C. . If the reaction temperature is lower than 20 ° C., the reaction rate will be low and the amount of catalyst required to completely convert the alkylene oxide to the desired alkanolamine will be too high. For this reason, it is necessary to enlarge the reactor,
Since the equipment cost increases, the alkanolamines cannot be obtained at low cost, which is not preferable. On the other hand, if the reaction temperature is higher than 300 ° C., the temperature inside the reactor rises too much, and the amount of ammonia vaporized becomes too large, so that the liquid phase portion of the reaction solution decreases and the reaction between ammonia and the alkylene oxide proceeds smoothly. It is not preferable because it does not progress.

【0037】反応圧は、2MPa 〜 30MPaの範囲が好まし
く、4MPa 〜 20MPaの範囲内がさらに好ましく、5MPa
〜 15MPaの範囲内が最も好ましい。反応圧が2MPa より
低ければ、アンモニアが気化する量が多すぎて、液相部
分が少なくなり、アンモニアとアルキレンオキシドとの
反応が円滑に進行しなくなるので好ましくない。一方、
反応圧が 30MPaより高ければ、反応液の沸点まで反応器
内部の温度が上昇せず、アンモニアが気化しなくなるの
で好ましくない。
The reaction pressure is preferably in the range of 2 to 30 MPa, more preferably in the range of 4 to 20 MPa, and more preferably 5 MPa.
Most preferably, it is in the range of 15 MPa. If the reaction pressure is lower than 2 MPa, the amount of ammonia vaporized is too large, the liquid phase portion is reduced, and the reaction between ammonia and the alkylene oxide does not proceed smoothly. on the other hand,
If the reaction pressure is higher than 30 MPa, the temperature inside the reactor does not rise to the boiling point of the reaction solution, and ammonia is not vaporized.

【0038】上記アルキレンオキシドに対するアンモニ
アの添加量、反応温度、および反応圧の3つの条件のう
ち、2つの条件を決めることによって残りの条件は決ま
るが、上記3つの条件を全て満たすことで、さらに、反
応熱を効率的に回収(除熱)することができると共に、
アルキレンオキシドとアンモニアとの反応をより一層効
率よく行うことができる。
The remaining conditions are determined by determining two of the three conditions of the amount of ammonia added to the alkylene oxide, the reaction temperature, and the reaction pressure, but by satisfying all three conditions, , The reaction heat can be efficiently recovered (removed),
The reaction between the alkylene oxide and ammonia can be performed more efficiently.

【0039】このように、本発明においては、アンモニ
アの気化により除熱を行っているので、反応器に冷却装
置を設ける必要がないか、設けてもその伝熱面積を小さ
くすることができる。このことから、反応に係る装置の
構成を簡素なものにすることができる。
As described above, in the present invention, since heat is removed by vaporizing ammonia, it is not necessary to provide a cooling device in the reactor, or even if it is provided, the heat transfer area can be reduced. This makes it possible to simplify the configuration of the apparatus relating to the reaction.

【0040】尚、アルキレンオキシドの濃度を高くして
ジアルカノールアミンやトリアルカノールアミンを製造
する場合には、アンモニアの気化による除熱だけでは反
応温度が上がりすぎる場合がある。従って、このような
場合には、通常の反応器壁からの冷却による外部除熱方
式とアンモニアの気化による除熱方式を併用することが
できる。
In the case where dialkanolamine or trialkanolamine is produced by increasing the concentration of alkylene oxide, the reaction temperature may be too high simply by removing heat by vaporizing ammonia. Therefore, in such a case, an external heat removal method by cooling from a normal reactor wall and a heat removal method by vaporization of ammonia can be used in combination.

【0041】また、アンモニアの回収方法は、特に限定
されるものではなく、従来公知の種々の方法を用いるこ
とができる。本発明においては、反応熱を用いてアンモ
ニアを気化させているので、反応熱を効率的に利用する
ことができる。このことから、未反応のアンモニアの回
収にかかる費用を削減することができる。
The method for recovering ammonia is not particularly limited, and various conventionally known methods can be used. In the present invention, ammonia is vaporized using the heat of reaction, so that the heat of reaction can be used efficiently. From this, it is possible to reduce the cost for recovering the unreacted ammonia.

【0042】さらに、反応器の安定した運転状態を保
ち、かつ、反応熱を回収するために、反応器内部におけ
るアンモニアの気化率は、1重量%〜80重量%の範囲内
に保つことが好ましく、10重量%〜50重量%の範囲内に
保つことがさらに好ましい。アンモニアの気化率が1重
量%より少なければ、アンモニアの蒸発潜熱が少なくな
りすぎ、充分に反応熱を除熱することができない。この
ため、反応温度が上昇しすぎてしまうので、好ましくな
い。一方、アンモニアの気化率が80重量%より多けれ
ば、液相部分が少なくなり、アンモニアとアルキレンオ
キシドとの反応が円滑に進行しなくなるので、好ましく
ない。尚、本発明において、アンモニアの気化率とは、
アンモニアの蒸発潜熱、および、反応器の入口温度と出
口温度との差を基準にして算出した値を示す。
Further, in order to maintain a stable operation state of the reactor and recover the reaction heat, the vaporization rate of ammonia in the reactor is preferably kept within a range of 1% by weight to 80% by weight. , More preferably in the range of 10% to 50% by weight. If the vaporization rate of the ammonia is less than 1% by weight, the latent heat of vaporization of the ammonia becomes too small and the heat of reaction cannot be sufficiently removed. For this reason, the reaction temperature is too high, which is not preferable. On the other hand, if the vaporization rate of ammonia is more than 80% by weight, the liquid phase portion decreases, and the reaction between ammonia and alkylene oxide does not proceed smoothly, which is not preferable. In the present invention, the vaporization rate of ammonia is:
The values calculated based on the latent heat of vaporization of ammonia and the difference between the inlet and outlet temperatures of the reactor are shown.

【0043】また、上述の条件下、LHSV(液時空間
速度)は、触媒の種類や使用量にもよるが、1hr-1〜 1
00hr-1の範囲内が好ましく、2hr-1〜50hr-1の範囲内が
さらに好ましい。LHSVが1hr-1より小さければ、ア
ンモニアとアルキレンオキシドとが触媒と接触する時間
が充分に長くなるので、アルキレンオキシドを所望する
アルカノールアミン類に効率よく転化させることはでき
るものの、アルキレンオキシドを完全に、所望するアル
カノールアミン類に転化するために要する触媒量が相対
的に多くなりすぎる。また、単位時間あたりのアルカノ
ールアミン類の生成量が少なくなる。このため、反応器
を大きくする必要があり、設備費が高くなり、該アルカ
ノールアミン類を安価に得ることができなくなるので好
ましくない。一方、LHSVが 100hr-1より大きけれ
ば、アンモニアとアルキレンオキシドとが触媒と接触す
る時間が短すぎて、アルキレンオキシドを所望するアル
カノールアミン類に充分に転化させることができなくな
るので好ましくない。
Under the above-mentioned conditions, the LHSV (liquid hourly space velocity) depends on the type and amount of the catalyst, but is in the range of 1 hr -1 to 1 hr -1.
Is preferably in the range of 00hr -1, more preferably in the range of 2hr -1 ~50hr -1. If the LHSV is less than 1 hr -1 , the contact time between ammonia and the alkylene oxide with the catalyst is sufficiently long, so that the alkylene oxide can be efficiently converted into the desired alkanolamines, but the alkylene oxide is completely converted. The amount of catalyst required to convert to the desired alkanolamines is relatively too high. Further, the amount of alkanolamines produced per unit time is reduced. For this reason, it is necessary to increase the size of the reactor, which leads to an increase in equipment cost, and it is not preferable because the alkanolamines cannot be obtained at low cost. On the other hand, if the LHSV is greater than 100 hr -1 , the contact time between ammonia and the alkylene oxide with the catalyst is too short, so that the alkylene oxide cannot be sufficiently converted into the desired alkanolamine, which is not preferable.

【0044】以上のように、本発明にかかる製造方法に
よれば、アンモニアとアルキレンオキシドとを反応させ
る際に、反応熱がアンモニアの気化熱として反応系から
奪われる。このため、原料中のアルキレンオキシド濃度
が比較的高い場合でも、反応を断熱的に行うことができ
る。このように、本発明によれば、反応熱が、アンモニ
アの気化熱として使われて有効に回収(除熱)されるこ
とから、反応器内部の温度上昇を抑えることができる。
As described above, according to the production method of the present invention, when reacting ammonia with alkylene oxide, the heat of reaction is taken from the reaction system as heat of vaporization of ammonia. Therefore, even when the alkylene oxide concentration in the raw material is relatively high, the reaction can be performed adiabatically. As described above, according to the present invention, the heat of reaction is used as heat of vaporization of ammonia and is effectively recovered (removed), so that a rise in temperature inside the reactor can be suppressed.

【0045】また、反応熱はアンモニアの気化熱として
使われて効率的に回収されるため、従来のように、反応
熱を抑えるためにアンモニアとアルキレンオキシドとの
モル比を大きくする必要がない。つまり、アルキレンオ
キシドに対するアンモニアのモル比を小さく(即ち、反
応液におけるアルキレンオキシドの濃度を高く)するこ
とができる。さらに、全てのアンモニアを液相状態に保
つ必要がないため、反応圧を低くすることができる。こ
れにより、反応器(連続流通式反応器)や、アンモニア
の回収および循環のための装置を小型化することができ
る。このことから、アルカノールアミン類を製造するた
めの設備費を低減させることができると共に、アンモニ
アとアルキレンオキシドとを効率良く反応させることが
できる。従って、アンモニアとアルキレンオキシドとの
反応におけるプロセス全体にかかる費用を低減させるこ
とができる。
Further, since the heat of reaction is used as the heat of vaporization of ammonia and is efficiently recovered, it is not necessary to increase the molar ratio between ammonia and alkylene oxide in order to suppress the heat of reaction as in the prior art. That is, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be reduced (that is, the concentration of alkylene oxide in the reaction solution can be increased). Further, since it is not necessary to keep all the ammonia in a liquid phase, the reaction pressure can be reduced. This makes it possible to reduce the size of the reactor (continuous flow reactor) and the apparatus for collecting and circulating ammonia. From this, it is possible to reduce equipment costs for producing alkanolamines and efficiently react ammonia with alkylene oxide. Therefore, the cost for the entire process in the reaction of ammonia and alkylene oxide can be reduced.

【0046】また、反応器内部の温度上昇を抑えること
ができるので、イオン交換樹脂等の耐熱性に劣る触媒を
用いる場合でも、アルキレンオキシドの濃度を高くして
反応を行うことができる。このことから、本発明に係る
製造方法は、モノアルカノールアミンだけを製造する場
合にも、ジエタノールアミンやトリエタノールアミンを
製造する場合にも、適用することができる。また、イオ
ン交換樹脂の耐熱温度以下の温度で反応を行うことがで
きるので、イオン交換樹脂の劣化を抑制することができ
る。このことから、触媒の寿命を長びかせることができ
る。
Further, since the rise in temperature inside the reactor can be suppressed, the reaction can be carried out with a high alkylene oxide concentration even when a catalyst having poor heat resistance such as an ion exchange resin is used. Therefore, the production method according to the present invention can be applied to a case where only a monoalkanolamine is produced and a case where diethanolamine or triethanolamine is produced. Further, since the reaction can be performed at a temperature equal to or lower than the heat-resistant temperature of the ion exchange resin, deterioration of the ion exchange resin can be suppressed. For this reason, the life of the catalyst can be prolonged.

【0047】さらに、本発明によれば、以上のように、
反応温度の上昇を抑え、反応圧を低減させることができ
ることから、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル
比を需要に応じて自在に変化させることができる。この
ように、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を
需要に応じて自在に変化させることにより、アンモニア
1分子に対するアルキレンオキシド分子の付加数が1,
2,3の3種の生成物(モノアルカノールアミン、ジア
ルカノールアミン、トリアルカノールアミン)の生成比
を自在に制御することができるので、所望するアルカノ
ールアミン類を生産性良く製造することができる。
Further, according to the present invention, as described above,
Since the rise in reaction temperature can be suppressed and the reaction pressure can be reduced, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be freely changed according to demand. As described above, by freely changing the molar ratio between ammonia and alkylene oxide according to demand, the number of addition of alkylene oxide molecules to one molecule of ammonia is 1,
Since the formation ratio of a few kinds of products (monoalkanolamine, dialkanolamine, trialkanolamine) can be freely controlled, desired alkanolamines can be produced with high productivity.

【0048】[0048]

【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明は、これにより何ら
限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0049】LHSV、アルカノールアミンとしてのエ
タノールアミン類の選択率、および、アンモニアの気化
率は次のように定義する。
The LHSV, the selectivity of ethanolamines as alkanolamines, and the vaporization rate of ammonia are defined as follows.

【0050】[0050]

【数1】 (Equation 1)

【0051】尚、エチレンオキシドの転化率はほぼ 100
%であり、エタノールアミン類以外の生成物はほとんど
できていなかった。また、反応器内部で気化したアンモ
ニアの量は、アンモニアの蒸発潜熱、および、反応器の
入口温度と出口温度との差を基準にして算出した。
The conversion of ethylene oxide was almost 100.
%, And products other than ethanolamines were hardly formed. The amount of ammonia vaporized inside the reactor was calculated based on the latent heat of vaporization of ammonia and the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the reactor.

【0052】〔実施例1〕0.05 mol/ Lの硝酸ランタン
水溶液10Lにモンモリロナイト200 gを撹拌しながら添
加した。この混合液を、室温で1日間撹拌し、その後、
濾過した。次いで、濾過によって得られた固形物を、10
Lの純水で洗浄し、その後、100 ℃で1日間乾燥した。
さらに、この固形物を、500 ℃で5時間、所定の方法に
より、空気流通下で高温処理した。得られた固形物を、
所定の方法により0.1 mm〜0.2 mmの粒径に粉砕して、触
媒(以下、説明の便宜上、触媒Aと称する)とした。
Example 1 200 g of montmorillonite was added to 10 L of a 0.05 mol / L lanthanum nitrate aqueous solution while stirring. The mixture was stirred at room temperature for one day, after which
Filtered. Then, the solid obtained by filtration, 10
The resultant was washed with L pure water and then dried at 100 ° C. for 1 day.
Further, this solid was subjected to a high-temperature treatment at 500 ° C. for 5 hours under a flow of air by a predetermined method. The obtained solid is
It was pulverized to a particle size of 0.1 mm to 0.2 mm by a predetermined method to obtain a catalyst (hereinafter, referred to as catalyst A for convenience of description).

【0053】次いで、内容積60cm3 の反応器(ステンレ
ススチール管製:内径10.7mm)に触媒Aを充填した。一
方、反応器の前(上流側)に管状の予熱部(内径6mm、
長さ20cm)を設け、予熱器としてオイルバスを用いて、
上記予熱部を加熱した。次に、上記予熱部に、高圧ポン
プを用いて、いわゆる上昇法で液体アンモニアとエチレ
ンオキシドとを一定速度で連続的に送り込むことで、ア
ンモニアとエチレンオキシドとを混合・加熱し、反応器
に供給した。このときのエチレンオキシドに対するアン
モニアのモル比を10とした。反応器は、保温のために加
熱器(ヒータ)でわずかに加熱し、放熱で失われる熱量
を供給することで、実質的な断熱状態とした。このとき
の反応器の入口温度を70℃とし、反応圧を 10MPaに制御
した。そして、エチレンオキシドとアンモニアとを連続
的に反応させた。このときのLHSVは、5hr-1であっ
た。また、反応器の出口温度は、150 ℃であった。次
に、得られた反応液を捕集し、この反応液を、ガスクロ
マトグラフィーを用いて分析し、生成物であるエタノー
ルアミン類の選択率を求めた。この結果、モノエタノー
ルアミンの選択率は77.5重量%であり、ジエタノールア
ミンの選択率は20.0重量%であり、トリエタノールアミ
ンの選択率は 2.5重量%であった。反応条件および反応
結果を表1に示す。
Next, a reactor having an inner volume of 60 cm 3 (made of stainless steel tube: inner diameter 10.7 mm) was charged with the catalyst A. On the other hand, in front of the reactor (upstream side), a tubular preheating section (inner diameter 6 mm,
20cm in length), using an oil bath as a preheater,
The preheating section was heated. Next, liquid ammonia and ethylene oxide were continuously fed into the preheating section at a constant rate by a so-called ascending method using a high-pressure pump, whereby the ammonia and ethylene oxide were mixed and heated, and supplied to the reactor. At this time, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to 10. The reactor was slightly heated by a heater (heater) for keeping the temperature warm, and supplied with the amount of heat lost by heat radiation, so that the reactor was substantially insulated. At this time, the reactor inlet temperature was set to 70 ° C., and the reaction pressure was controlled to 10 MPa. Then, ethylene oxide and ammonia were continuously reacted. The LHSV at this time was 5 hr -1 . The outlet temperature of the reactor was 150 ° C. Next, the obtained reaction solution was collected, and the reaction solution was analyzed using gas chromatography to determine the selectivity of the product, ethanolamines. As a result, the selectivity for monoethanolamine was 77.5% by weight, the selectivity for diethanolamine was 20.0% by weight, and the selectivity for triethanolamine was 2.5% by weight. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0054】〔実施例2〕実施例1において、反応圧力
を 10MPaから9MPa に変更した以外は、実施例1と同様
の反応・操作を行った。反応条件および反応結果を表1
に示す。
Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed, except that the reaction pressure was changed from 10 MPa to 9 MPa. Table 1 shows the reaction conditions and reaction results.
Shown in

【0055】〔比較例1〕実施例1において、アンモニ
アが気化しないように反応圧を 10MPaから 20MPaに変更
した以外は、実施例1と同様の反応・操作を行った。反
応条件および反応結果を表1に示す。
Comparative Example 1 The same reaction and operation as in Example 1 were performed, except that the reaction pressure was changed from 10 MPa to 20 MPa so as to prevent ammonia from evaporating. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0056】〔実施例3〕実施例1において、エチレン
オキシドに対するアンモニアのモル比を10から20に変更
し、反応器の入口温度を70℃から 100℃に変更した以外
は、実施例1と同様の反応・操作を行った。反応条件お
よび反応結果を表1に示す。
Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was changed from 10 to 20 and the reactor inlet temperature was changed from 70 ° C. to 100 ° C. Reaction and operation were performed. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0057】〔比較例2〕実施例3において、アンモニ
アが気化しないように反応圧を 10MPaから 16MPaに変更
した以外は、実施例3と同様の反応・操作を行った。反
応条件および反応結果を表1に示す。
Comparative Example 2 The same reaction and operation as in Example 3 were performed, except that the reaction pressure was changed from 10 MPa to 16 MPa in order to prevent ammonia from evaporating. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0058】〔実施例4〕実施例1において、エチレン
オキシドに対するアンモニアのモル比を10から8に変更
し、反応器の入口温度を70℃から50℃に変更した以外
は、実施例1と同様の反応・操作を行った。反応条件お
よび反応結果を表1に示す。
Example 4 The procedure of Example 1 was repeated, except that the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was changed from 10 to 8, and the reactor inlet temperature was changed from 70 ° C. to 50 ° C. Reaction and operation were performed. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0059】〔比較例3〕実施例4において、アンモニ
アが気化しないように反応圧を 10MPaから 25MPaに変更
した以外は、実施例4と同様の反応・操作を行った。反
応条件および反応結果を表1に示す。
Comparative Example 3 The same reaction and operation as in Example 4 were performed, except that the reaction pressure was changed from 10 MPa to 25 MPa so as to prevent ammonia from evaporating. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0060】〔実施例5〕実施例1において、触媒を触
媒Aから陽イオン交換樹脂(ダウケミカル社製:DOW
EX(登録商標)、50W−X8、20〜50メッシュ;以
下、説明の便宜上、触媒Bと称する)に変更し、かつ、
エチレンオキシドに対するアンモニアのモル比を10から
20に変更すると共に、反応器の入口温度を70℃から90℃
に変更した以外は、実施例1と同様の反応・操作を行っ
た。反応条件および反応結果を表1に示す。
Example 5 In Example 1, the catalyst was changed from catalyst A to a cation exchange resin (DOW Chemical Co., Ltd .: DOW).
EX (registered trademark), 50W-X8, 20-50 mesh; hereinafter, referred to as catalyst B for convenience of explanation), and
Molar ratio of ammonia to ethylene oxide from 10
20 and the reactor inlet temperature from 70 ° C to 90 ° C
The same reaction and operation as in Example 1 were carried out, except that the reaction was changed to. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0061】〔比較例4〕実施例5において、アンモニ
アが気化しないように反応圧を 10MPaから 20MPa
に変更した以外は、実施例5と同様の反応・操作を行っ
た。反応条件および反応結果を表1に示す。
Comparative Example 4 In Example 5, the reaction pressure was increased from 10 MPa to 20 MPa so that ammonia did not evaporate.
The same reaction and operation as in Example 5 were performed, except that the reaction was changed to. Table 1 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】〔実施例6〕内径20mm、長さ1700mmの
ジャケット付き反応器(ステンレススチール製)に、触
媒層長が1500mmとなるように触媒Bを充填した。このと
き、触媒層の入口から200mm〜 600mmの部分には、触媒
Bを、不活性な石英砂で体積が1:1となるように希釈
して充填した。また、反応器の中心部には、温度測定用
に外径3mmの温度計の保護管を取り付け、反応器は、保
温のためにジャケットに熱媒を流して100 ℃に保った。
次に、高圧ポンプを用いて、いわゆる上昇法で液体アン
モニアとエチレンオキシドとを1時間当たりの合計量が
4kgとなるように一定速度で送り込むことで、アンモニ
アとエチレンオキシドとを混合・加熱し、反応器に供給
した。このときのエチレンオキシドに対するアンモニア
のモル比を10とし、反応器の入口温度を60℃とし、反応
圧を8MPa に制御した。そして、エチレンオキシドとア
ンモニアとを連続的に反応させた。このときのLHSV
は、17hr-1であった。また、反応器の外壁は100 ℃に保
たれているので、反応熱は反応器壁を通して除去され、
反応器内の最高温度は120 ℃であった。このときの触媒
層内部の温度の分布を図1に示す。次に、得られた反応
液を捕集し、この反応液を、実施例1と同様の方法を用
いて分析し、生成物であるエタノールアミンの選択率を
求めた。反応条件および反応結果を表2に示す。
Example 6 A jacketed reactor (stainless steel) having an inner diameter of 20 mm and a length of 1700 mm was charged with the catalyst B so that the catalyst layer length was 1500 mm. At this time, a portion 200 mm to 600 mm from the inlet of the catalyst layer was filled with the catalyst B diluted with inert quartz sand so as to have a volume of 1: 1. A thermometer protective tube having an outer diameter of 3 mm was attached to the center of the reactor for temperature measurement, and the reactor was kept at 100 ° C. by flowing a heat medium through a jacket for keeping the temperature.
Next, the ammonia and ethylene oxide are mixed and heated by using a high-pressure pump to feed liquid ammonia and ethylene oxide at a constant rate by a so-called ascending method so that the total amount per hour becomes 4 kg. Supplied. At this time, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to 10, the inlet temperature of the reactor was set to 60 ° C., and the reaction pressure was controlled to 8 MPa. Then, ethylene oxide and ammonia were continuously reacted. LHSV at this time
Was 17 hr −1 . Also, since the outer wall of the reactor is kept at 100 ° C., the heat of reaction is removed through the reactor wall,
The maximum temperature in the reactor was 120 ° C. FIG. 1 shows the temperature distribution inside the catalyst layer at this time. Next, the obtained reaction solution was collected, and the reaction solution was analyzed using the same method as in Example 1 to determine the selectivity of ethanolamine as a product. Table 2 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0064】〔比較例5〕 実施例6において、アンモニアが気化しないように反応
圧を8MPa から 30MPaに変更した以外は、実施例6と同
様の反応・操作を行った。このときの触媒層内部の温度
の分布を図2に示す。また、反応条件および反応結果を
表2に示す。
Comparative Example 5 The same reaction and operation as in Example 6 were performed, except that the reaction pressure was changed from 8 MPa to 30 MPa so that ammonia did not evaporate. FIG. 2 shows the temperature distribution inside the catalyst layer at this time. Table 2 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0065】〔実施例7〕実施例6と同様の反応器に、
触媒層長が1500mmとなるように触媒Aを充填した。この
とき、触媒層の入口から 200mm〜 800mmの部分には、触
媒Aを、不活性な石英砂で体積が1:1となるように希
釈して充填した。また、反応器の中心部には、温度測定
用に外径3mmの温度計の保護管を取り付け、反応器は、
保温のためにジャケットに熱媒を流して120 ℃に保っ
た。次に、高圧ポンプを用いて、いわゆる上昇法で液体
アンモニアとエチレンオキシドとを1時間当たりの合計
量が4kgとなるように一定速度で送り込むことで、アン
モニアとエチレンオキシドとを混合・加熱し、反応器に
供給した。このときのエチレンオキシドに対するアンモ
ニアのモル比を5とし、反応器の入口温度を50℃とし、
反応圧を10MPa に制御した。そして、エチレンオキシド
とアンモニアとを連続的に反応させた。このときのLH
SVは、16hr-1であった。また、反応器の外壁は120 ℃
に保たれているので、反応熱は反応器壁を通して除去さ
れ、反応器内の最高温度は146 ℃であった。このときの
触媒層内部の温度の分布を図3に示す。次に、得られた
反応液を捕集し、この反応液を、実施例1と同様の方法
を用いて分析し、生成物であるエタノールアミンの選択
率を求めた。反応条件および反応結果を表2に示す。
Example 7 In a reactor similar to that in Example 6,
The catalyst A was filled so that the catalyst layer length was 1500 mm. At this time, the portion of 200 mm to 800 mm from the inlet of the catalyst layer was filled with the catalyst A diluted with inert quartz sand so as to have a volume of 1: 1. At the center of the reactor, a thermometer protection tube with an outer diameter of 3 mm was attached for temperature measurement.
A heat medium was flowed through the jacket to keep the temperature at 120 ° C. Next, the ammonia and ethylene oxide are mixed and heated by using a high-pressure pump to feed liquid ammonia and ethylene oxide at a constant rate by a so-called ascending method so that the total amount per hour becomes 4 kg. Supplied. At this time, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to 5, the inlet temperature of the reactor was set to 50 ° C,
The reaction pressure was controlled at 10 MPa. Then, ethylene oxide and ammonia were continuously reacted. LH at this time
The SV was 16 hr -1 . The outer wall of the reactor is 120 ° C.
, The heat of reaction was removed through the reactor walls and the maximum temperature in the reactor was 146 ° C. FIG. 3 shows the temperature distribution inside the catalyst layer at this time. Next, the obtained reaction solution was collected, and the reaction solution was analyzed using the same method as in Example 1 to determine the selectivity of ethanolamine as a product. Table 2 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0066】〔比較例6〕 実施例7において、アンモニアが気化しないように反応
圧を 10MPaから 40MPaに変更した以外は、実施例7と同
様の反応・操作を行った。このときの触媒層内部の温度
の分布を図4に示す。また、反応条件および反応結果を
表2に示す。
Comparative Example 6 The same reaction and operation as in Example 7 were performed, except that the reaction pressure was changed from 10 MPa to 40 MPa so as to prevent ammonia from evaporating. FIG. 4 shows the temperature distribution inside the catalyst layer at this time. Table 2 shows the reaction conditions and the reaction results.

【0067】〔実施例8〕0.05 mol/ Lの硝酸イットリ
ウム水溶液 500Lにモンモリロナイト10kgを撹拌しなが
ら添加した。この混合液を、室温で1日間撹拌し、その
後、濾過した。次いで、濾過によって得られた固形物
を、 500Lの純水で洗浄し、結晶性セルロース粉末5kg
を加えてニーダーで混練した後、押し出し成形機で直径
0.4mm、長さ1mm〜3mmに成型した。さらに、この固形
物を、100 ℃で1日間乾燥後、500 ℃で5時間、所定の
方法により、空気流通下で高温処理することにより、触
媒(以下、説明の便宜上、触媒Cと称する)とした。
Example 8 10 kg of montmorillonite was added to 500 L of a 0.05 mol / L yttrium nitrate aqueous solution while stirring. The mixture was stirred at room temperature for 1 day and then filtered. Next, the solid obtained by filtration is washed with 500 L of pure water, and 5 kg of crystalline cellulose powder is obtained.
And kneading with a kneader, then extruder
It was molded to 0.4 mm and 1 mm to 3 mm in length. Further, this solid is dried at 100 ° C. for one day, and then subjected to a high temperature treatment at 500 ° C. for 5 hours under a flow of air by a predetermined method to obtain a catalyst (hereinafter referred to as catalyst C for convenience of explanation). did.

【0068】次いで、この触媒Cを用いて、図5に示す
反応装置を用いて反応を行った。先ず、内容積7Lの反
応器1(鋼製:内径60mm)に触媒C6Lを充填した。一
方、反応器の前(上流側)に、外部に図示しない電気ヒ
ータを設置した管状の予熱器2(予熱部の内径20mm、長
さ1m、直径5mm)を設け、予熱部を電気ヒータで加熱
した。次に、上記予熱器2に、高圧ポンプ3・5を用い
て、いわゆる上昇法で液体アンモニアとエチレンオキシ
ドとを一定速度で連続的に送り込んだ。これにより、ア
ンモニア原料ボンベ10内のアンモニアと、エチレンオ
キシド原料タンク11内のエチレンオキシドとを混合・
加熱し、反応器1に供給した。このときのエチレンオキ
シドに対するアンモニアのモル比を8とした。反応器1
は、保温のために図示しない加熱器(電気ヒータ)でわ
ずかに加熱し、放熱で失われる熱量を供給することで、
実質的な断熱状態とした。このときの反応器1の入口温
度を45℃とし、反応圧を 10MPaに制御した。そして、エ
チレンオキシドとアンモニアとを連続的に反応させた。
このときのLHSVは、3.5hr -1であった。また、反応
器1の出口温度は155 ℃であった。反応器1を出た反応
液は、圧力制御弁6の制御により2MPa まで圧力を下
げ、アンモニア回収塔7へ導入した。ここで、未反応の
アンモニアは、反応で生成したエタノールアミン類と分
離し、アンモニア凝縮器9で凝縮させて回収アンモニア
タンク8に回収し、高圧ポンプ4によって反応器1へと
リサイクルすることによって再使用した。一方、生成物
であるエタノールアミン類は捕集した。このリサイクル
反応を 400時間継続し、反応活性が安定したことを確認
して、実施例1と同様の方法により、生成物であるエタ
ノールアミン類の選択率を求めた。この結果、モノエタ
ノールアミンの選択率は73.0重量%であり、ジエタノー
ルアミンの選択率は23.5重量%であり、トリエタノール
アミンの選択率は 3.5重量%であった。また、アンモニ
アのリサイクル使用による副生物の蓄積や、触媒Aによ
るエタノールアミン類の選択性の変化等は見受けられ
ず、安定した製造が可能であった。
Next, using the catalyst C, a reaction was carried out using a reaction apparatus shown in FIG. First, a reactor 1 (made of steel: inner diameter 60 mm) having an inner volume of 7 L was filled with 6 L of catalyst C. On the other hand, in front of the reactor (upstream side), a tubular preheater 2 (20 mm in inner diameter, 1 m in length, and 5 mm in diameter of the preheating section) provided with an electric heater (not shown) is provided outside, and the preheating section is heated by an electric heater did. Next, liquid ammonia and ethylene oxide were continuously fed into the preheater 2 at a constant rate by a so-called ascending method using the high-pressure pumps 3 and 5. Thereby, the ammonia in the ammonia material cylinder 10 and the ethylene oxide in the ethylene oxide material tank 11 are mixed and mixed.
Heated and fed to reactor 1. At this time, the molar ratio of ammonia to ethylene oxide was set to 8. Reactor 1
Is heated slightly by an unillustrated heater (electric heater) to keep the heat, and by supplying the amount of heat lost by heat dissipation,
Substantially insulated. At this time, the inlet temperature of the reactor 1 was set at 45 ° C., and the reaction pressure was controlled at 10 MPa. Then, ethylene oxide and ammonia were continuously reacted.
The LHSV at this time was 3.5 hr -1 . The outlet temperature of the reactor 1 was 155 ° C. The reaction liquid exiting the reactor 1 was reduced in pressure to 2 MPa under the control of the pressure control valve 6 and introduced into the ammonia recovery tower 7. Here, unreacted ammonia is separated from ethanolamines generated by the reaction, condensed in an ammonia condenser 9, collected in a collected ammonia tank 8, and recycled by the high-pressure pump 4 to the reactor 1. used. On the other hand, ethanolamines as products were collected. This recycle reaction was continued for 400 hours, and after confirming that the reaction activity was stabilized, the selectivity of the product ethanolamines was determined in the same manner as in Example 1. As a result, the selectivity for monoethanolamine was 73.0% by weight, the selectivity for diethanolamine was 23.5% by weight, and the selectivity for triethanolamine was 3.5% by weight. In addition, no accumulation of by-products due to the recycling use of ammonia and no change in the selectivity of ethanolamines due to the catalyst A were found, and stable production was possible.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】上記実施例および比較例の結果から明らか
なように、実施例1〜5の反応器の出口温度、並びに、
実施例6および7の触媒層最高温度は、何れの条件に設
定した場合でも、対応する比較例の反応器の出口温度あ
るいは触媒層最高温度と比較して低く保たれていること
が判る。さらに、比較例1・3・5・6では、アンモニ
アとアルキレンオキシドとのモル比を低くして反応させ
ると、反応熱により、反応器の出口温度または触媒層最
高温度が著しく高くなっているのに対し、実施例1・2
・4・6〜8では、アンモニアとアルキレンオキシドと
のモル比を低くして反応させても、反応温度の上昇を抑
えることができることが判る。このことから、本発明の
製造方法を用いれば、需要に応じてアンモニアとアルキ
レンオキシドとのモル比を自在に変化させることが可能
となる。
As is clear from the results of the above Examples and Comparative Examples, the outlet temperatures of the reactors of Examples 1 to 5,
It can be seen that the maximum catalyst layer temperature in Examples 6 and 7 was kept lower than the corresponding outlet temperature of the reactor or the maximum catalyst layer temperature in the corresponding comparative example, regardless of the conditions. Further, in Comparative Examples 1, 3, 5, and 6, when the reaction was carried out at a low molar ratio of ammonia to alkylene oxide, the reaction heat caused the outlet temperature of the reactor or the maximum temperature of the catalyst layer to be extremely high. In contrast, Examples 1.2
-In the case of 4.6 to 8, it can be seen that the reaction temperature can be suppressed from increasing even when the reaction is performed with a lower molar ratio of ammonia to alkylene oxide. From this, if the production method of the present invention is used, it is possible to freely change the molar ratio between ammonia and alkylene oxide according to demand.

【0071】さらに、比較例1〜4の反応器の出口温度
および比較例6の触媒層最高温度は、対応する実施例の
反応器の出口温度あるいは触媒層最高温度と比較して、
かなり高いことから、比較例1〜6で得られたエタノー
ルアミン類は、それぞれ実施例1〜7で得られたエタノ
ールアミン類に比べて、品質的に劣っていることがうか
がえる。
Further, the outlet temperatures of the reactors of Comparative Examples 1 to 4 and the catalyst layer maximum temperature of Comparative Example 6 were compared with the corresponding reactor outlet temperatures or catalyst layer maximum temperatures.
Since it is considerably high, it can be seen that the ethanolamines obtained in Comparative Examples 1 to 6 are inferior in quality as compared with the ethanolamines obtained in Examples 1 to 7, respectively.

【0072】また、比較例4における反応器の出口温度
および比較例5における触媒層最高温度は、触媒Bの常
用耐熱温度である 120℃を大きく越えていることから、
触媒の寿命の点で問題がある。これまで、触媒Bをはじ
めとするイオン交換樹脂は、選択性や触媒活性に優れる
ことから、工業的に広く使用されているものの、アンモ
ニアとアルキレンオキシドとのモル比を20以下にして反
応させると、比較例4・5でみられるように、反応熱に
より、触媒の耐熱温度を大きく越えてしまい、この結
果、触媒が著しく劣化するという問題点を有していた。
ところが、本実施例の方法によれば、触媒の耐熱温度以
下の温度で反応させることができるため、触媒の寿命を
引き延ばすことができる。
The outlet temperature of the reactor in Comparative Example 4 and the maximum temperature of the catalyst layer in Comparative Example 5 greatly exceeded the normal heat-resistant temperature of the catalyst B of 120 ° C.
There is a problem in terms of catalyst life. Heretofore, ion exchange resins such as catalyst B have been widely used industrially because of their excellent selectivity and catalytic activity, but when they are reacted at a molar ratio of ammonia to alkylene oxide of 20 or less. As can be seen from Comparative Examples 4 and 5, there was a problem that the heat of reaction greatly exceeded the heat-resistant temperature of the catalyst, and as a result, the catalyst was significantly deteriorated.
However, according to the method of the present embodiment, the reaction can be performed at a temperature equal to or lower than the heat resistant temperature of the catalyst, so that the life of the catalyst can be extended.

【0073】以上のことから、本発明の方法によれば、
反応熱を有効に回収することで、反応温度の上昇を抑え
ることができる。さらに、アンモニアの気化を抑えるた
めに、高い反応圧力をかける必要がない。このため、ア
ンモニアの回収・循環のための装置にかかる費用を削減
し、経済的にアルカノールアミンを製造することができ
る。また、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比
を需要に応じて自在に変化させることができるので、所
望するアルカノールアミンを生産性良く得ることができ
る。
From the above, according to the method of the present invention,
By effectively collecting the heat of reaction, an increase in the reaction temperature can be suppressed. Furthermore, it is not necessary to apply a high reaction pressure to suppress the vaporization of ammonia. For this reason, it is possible to reduce the cost of an apparatus for recovering and circulating ammonia and economically produce alkanolamine. Further, since the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be freely changed according to demand, a desired alkanolamine can be obtained with high productivity.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明は、以上のように、一般式(I)According to the present invention, as described above, the compound represented by the general formula (I)

【0075】[0075]

【化5】 Embedded image

【0076】(式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそ
れぞれ独立して水素原子、メチル基、またはエチル基を
表す)で表されるアルキレンオキシドと液体アンモニア
とを、連続流通式反応器内で不均一系触媒の存在下で反
応させることにより、一般式(II)
Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and liquid ammonia, By reacting in the presence of a heterogeneous catalyst in the reactor, the general formula (II)

【0077】[0077]

【化6】 Embedded image

【0078】(式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそ
れぞれ独立して水素原子、メチル基、またはエチル基を
表し、mおよびnは(m+n)が1〜3となる0〜3の
整数を表す)で表されるアルカノールアミンを製造する
方法において、上記液体アンモニアの一部が気化するよ
うに反応圧を上記反応器内部の最高温度における反応液
の蒸気圧以下に制御する方法である。
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and m and n are 0 to 3 in which (m + n) is 1 to 3) In the method for producing an alkanolamine represented by the formula (3), a part of the liquid ammonia is vaporized.
The reaction pressure at the maximum temperature inside the reactor.
This is a method of controlling the vapor pressure to be equal to or lower than the vapor pressure of

【0079】また、本発明のアルカノールアミンの製造
方法は、以上のように、上記アルキレンオキシド1モル
に対する液体アンモニアの添加量が1モル〜50モルの範
囲内、反応温度が20℃〜 300℃の範囲内、かつ、反応圧
が2MPa 〜 30MPaの範囲内である方法である。
Further, as described above, the method for producing an alkanolamine according to the present invention is characterized in that the addition amount of liquid ammonia to 1 mol of the above-mentioned alkylene oxide is in the range of 1 mol to 50 mol, and the reaction temperature is 20 to 300 ° C. This is a method in which the reaction pressure is within the range and 2 MPa to 30 MPa.

【0080】さらに、本発明のアルカノールアミンの製
造方法は、以上のように、反応器内部における液体アン
モニアの気化率が1重量%〜80重量%の範囲内である方
法である。
Further, the method for producing an alkanolamine of the present invention is a method in which the vaporization rate of liquid ammonia in the reactor is in the range of 1% by weight to 80% by weight as described above.

【0081】また、本発明のアルカノールアミンの製造
方法は、以上のように、反応を断熱的に行う方法であ
る。
The method for producing an alkanolamine of the present invention is a method in which the reaction is conducted adiabatically as described above.

【0082】さらに、本発明にかかるアルカノールアミ
ンの製造方法は、以上のように、未反応のアンモニアを
回収し、再利用する方法である。
Further, the method for producing an alkanolamine according to the present invention is a method for recovering and reusing unreacted ammonia as described above.

【0083】本発明にかかる製造方法によれば、アンモ
ニアとアルキレンオキシドとを反応させる際に、反応熱
がアンモニアの気化熱として反応系から奪われる。この
ため、原料中のアルキレンオキシド濃度が比較的高い場
合でも、反応を断熱的に行うことができる。このよう
に、本発明によれば、反応熱が、アンモニアの気化熱と
して使われて有効に回収(除熱)されることから、反応
器内部の温度上昇を抑えることができる。
According to the production method of the present invention, when reacting ammonia with alkylene oxide, the heat of reaction is taken from the reaction system as heat of vaporization of ammonia. Therefore, even when the alkylene oxide concentration in the raw material is relatively high, the reaction can be performed adiabatically. As described above, according to the present invention, the heat of reaction is used as heat of vaporization of ammonia and is effectively recovered (removed), so that a rise in temperature inside the reactor can be suppressed.

【0084】また、反応熱はアンモニアの気化熱として
使われて効率的に回収されるため、従来のように、反応
熱を抑えるためにアンモニアとアルキレンオキシドとの
モル比を大きくする必要がない。つまり、アルキレンオ
キシドに対するアンモニアのモル比を小さく(即ち、反
応液におけるアルキレンオキシドの濃度を高く)するこ
とができる。さらに、全てのアンモニアを液相状態に保
つ必要がないため、反応圧を低くすることができる。こ
れにより、反応器(連続流通式反応器)や、アンモニア
の回収および循環のための装置を小型化することができ
る。このことから、アルカノールアミン類を製造するた
めの設備費を低減させることができると共に、アンモニ
アとアルキレンオキシドとを効率良く反応させることが
できる。従って、アンモニアとアルキレンオキシドとの
反応におけるプロセス全体にかかる費用を低減させるこ
とができる。
Further, since the heat of reaction is used as heat of vaporization of ammonia and is efficiently recovered, it is not necessary to increase the molar ratio of ammonia to alkylene oxide in order to suppress the heat of reaction as in the conventional case. That is, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be reduced (that is, the concentration of alkylene oxide in the reaction solution can be increased). Further, since it is not necessary to keep all the ammonia in a liquid phase, the reaction pressure can be reduced. This makes it possible to reduce the size of the reactor (continuous flow reactor) and the apparatus for collecting and circulating ammonia. From this, it is possible to reduce equipment costs for producing alkanolamines and efficiently react ammonia with alkylene oxide. Therefore, the cost for the entire process in the reaction of ammonia and alkylene oxide can be reduced.

【0085】また、反応器内部の温度上昇を抑えること
ができるので、イオン交換樹脂等の耐熱性に劣る触媒を
用いる場合でも、アルキレンオキシドの濃度を高くして
反応を行うことができる。このことから、本発明に係る
製造方法は、モノアルカノールアミンだけを製造する場
合にも、ジエタノールアミンやトリエタノールアミンを
製造する場合にも、適用することができる。また、イオ
ン交換樹脂の耐熱温度以下の温度で反応を行うことがで
きるので、イオン交換樹脂の劣化を抑制することができ
る。このことから、触媒の寿命を引き延ばすことができ
る。
Further, since the temperature rise inside the reactor can be suppressed, the reaction can be carried out with a high alkylene oxide concentration even when a catalyst having poor heat resistance such as an ion exchange resin is used. Therefore, the production method according to the present invention can be applied to a case where only a monoalkanolamine is produced and a case where diethanolamine or triethanolamine is produced. Further, since the reaction can be performed at a temperature equal to or lower than the heat-resistant temperature of the ion exchange resin, deterioration of the ion exchange resin can be suppressed. For this reason, the life of the catalyst can be extended.

【0086】さらに、本発明によれば、以上のように、
反応温度の上昇を抑え、反応圧を低減させることができ
ることから、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル
比を需要に応じて自在に変化させることができる。この
ように、アンモニアとアルキレンオキシドとのモル比を
需要に応じて自在に変化させることにより、アンモニア
1分子に対するアルキレンオキシド分子の付加数が1,
2,3の3種の生成物(モノアルカノールアミン、ジア
ルカノールアミン、トリアルカノールアミン)の生成比
を自在に制御することができるので、所望するアルカノ
ールアミン類を生産性良く製造することができるという
効果を併せて奏する。
Further, according to the present invention, as described above,
Since the rise in reaction temperature can be suppressed and the reaction pressure can be reduced, the molar ratio of ammonia to alkylene oxide can be freely changed according to demand. As described above, by freely changing the molar ratio between ammonia and alkylene oxide according to demand, the number of addition of alkylene oxide molecules to one molecule of ammonia is 1,
Since the formation ratio of a few types of products (monoalkanolamine, dialkanolamine, trialkanolamine) can be freely controlled, desired alkanolamines can be produced with high productivity. It also has an effect.

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

【図1】実施例6における反応器の触媒層内部の温度の
分布を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a temperature distribution inside a catalyst layer of a reactor in Example 6.

【図2】比較例5における反応器の触媒層内部の温度の
分布を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a temperature distribution inside a catalyst layer of a reactor in Comparative Example 5.

【図3】実施例7における反応器の触媒層内部の温度の
分布を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a temperature distribution inside a catalyst layer of a reactor in Example 7.

【図4】比較例6における反応器の触媒層内部の温度の
分布を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a temperature distribution inside a catalyst layer of a reactor in Comparative Example 6.

【図5】本発明の製造方法を実施するための反応装置の
一例を概略的に示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing one example of a reaction apparatus for performing the production method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応器 2 予熱器 3 高圧ポンプ 4 高圧ポンプ 5 高圧ポンプ 6 圧力制御弁 7 アンモニア回収塔 8 回収アンモニアタンク 9 アンモニア凝縮器 10 アンモニア原料ボンベ 11 エチレンオキシド原料タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Preheater 3 High pressure pump 4 High pressure pump 5 High pressure pump 6 Pressure control valve 7 Ammonia recovery tower 8 Recovered ammonia tank 9 Ammonia condenser 10 Ammonia material cylinder 11 Ethylene oxide material tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 215/06 C07C 213/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C07C 215/06 C07C 213/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式(I) 【化1】 (式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそれぞれ独立し
て水素原子、メチル基、またはエチル基を表す)で表さ
れるアルキレンオキシドと液体アンモニアとを、連続流
通式反応器内で不均一系触媒の存在下で反応させること
により、一般式(II) 【化2】 (式中、R1 、R2 、R3 およびR4 はそれぞれ独立し
て水素原子、メチル基、またはエチル基を表し、mおよ
びnは(m+n)が1〜3となる0〜3の整数を表す)
で表されるアルカノールアミンを製造する方法におい
て、上記液体アンモニアの一部が気化するように反応圧を上
記反応器内部の最高温度における反応液の蒸気圧以下に
制御する ことを特徴とするアルカノールアミンの製造方
法。
1. A compound of the general formula (I) (Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group) and liquid ammonia in a continuous flow reactor. The reaction is carried out in the presence of a heterogeneous catalyst to give a compound of the general formula (II) (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and m and n are integers of 0 to 3 in which (m + n) becomes 1 to 3) Represents)
In the method for producing an alkanolamine represented by the formula , the reaction pressure is increased so that a part of the liquid ammonia evaporates.
Below the vapor pressure of the reaction solution at the maximum temperature inside the reactor
A method for producing an alkanolamine, which comprises controlling .
【請求項2】上記アルキレンオキシド1モルに対する液
体アンモニアの添加量が1モル〜50モルの範囲内、反応
温度が20℃〜 300℃の範囲内、かつ、反応圧が2MPa 〜
30MPaの範囲内であることを特徴とする請求項1記載の
アルカノールアミンの製造方法。
2. The addition amount of liquid ammonia to 1 mol of said alkylene oxide is in the range of 1 mol to 50 mol, the reaction temperature is in the range of 20 ° C. to 300 ° C. and the reaction pressure is 2 MPa to 2 mol.
The method for producing an alkanolamine according to claim 1, wherein the pressure is within a range of 30 MPa.
【請求項3】反応器内部における液体アンモニアの気化
率が1重量%〜80重量%の範囲内であることを特徴とす
る請求項1または2記載のアルカノールアミンの製造方
法。
3. The method for producing an alkanolamine according to claim 1, wherein the vaporization rate of the liquid ammonia in the reactor is in the range of 1% by weight to 80% by weight.
【請求項4】反応を断熱的に行うことを特徴とする請求
項1、2または3記載のアルカノールアミンの製造方
法。
4. The process for producing an alkanolamine according to claim 1, wherein the reaction is carried out adiabatically.
【請求項5】未反応のアンモニアを回収し、再利用する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のア
ルカノールアミンの製造方法。
5. The process for producing an alkanolamine according to claim 1, wherein unreacted ammonia is recovered and reused.
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