JP3092245B2 - エチレンアミンの製造方法 - Google Patents

エチレンアミンの製造方法

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JP3092245B2
JP3092245B2 JP03254310A JP25431091A JP3092245B2 JP 3092245 B2 JP3092245 B2 JP 3092245B2 JP 03254310 A JP03254310 A JP 03254310A JP 25431091 A JP25431091 A JP 25431091A JP 3092245 B2 JP3092245 B2 JP 3092245B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエチレンアミンの製造方
法、特にNi−M元素(Mは希土類元素のうちスカンジ
ウム,イットリウム,プラセオジム,ネオジム,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,ホルミウム,エルビウム,ツリウム,イッ
テルビウム,ルテチウムから選ばれる少なくとも一種で
ある)からなる触媒を使用することを特徴とするエチレ
ンアミンの製造方法に関する。
【0002】エチレンアミンは農薬,キレート剤,エポ
キシ硬化剤,湿潤紙力増強剤,潤滑油添加剤等に使用さ
れる有用な脂肪族アミン化合物である。
【0003】
【従来の技術】エチレンアミンを製造する従来法とし
て、二塩化エチレンを原料とし、これにアンモニアを反
応させる方法がある。この方法は広く実施されており、
環状体の少ない工業的に有用な品質のエチレンアミンが
製造できるが、副生物として多量の食塩が生じ、この分
離及び処理に費用がかかるという欠点を有する。副生物
問題のない製造法として、モノエタノールアミンを原料
とし、水素存在下、アンモニアと反応させる方法が広く
実施されている。この方法は、触媒を使用することが特
徴であり、各種の触媒が提案されている。
【0004】従来知られている触媒を列挙すると、Ni
+Cu+Cr(米国特許3151115号),Ni+F
e(米国特許3766184号),Ni+Cu(特開昭
54−88892号公報),Ni+Co+Cu(米国特
許4014933号),Ni+Re(特開昭56−10
8534号公報)等である。これらの触媒はいずれもN
iを含有しており、触媒の性能を改善するために、第
二,第三成分を添加している。しかし、これらの触媒で
は、ピペラジン等の環状体及び水酸基を含有したアミン
が多く生成するため、選択性の点で十分ではなく、また
活性に関しても工業的に満足できる水準にあるとはいえ
ない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】副生物問題のないモノ
エタノールアミンを原料とするエチレンアミンの製造法
において、上記のように、触媒に関しては、多くの触媒
が開示されているが、これらの触媒は活性が低く、また
環状体及び水酸基含有アミンが多く副生するため、工業
的に満足できる触媒とはいえない。
【0006】したがって、従来知られているNi系触媒
よりも活性,選択性が大幅に向上した高性能触媒を使用
したエチレンアミンの製造法が望まれている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この現状
に鑑み、エチレンアミンの製造法について、鋭意検討し
た結果、ニッケルにスカンジウム,イットリウム,プラ
セオジム,ネオジム,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,ホルミウム,
エルビウム,ツリウム,イッテルビウム,ルテチウムか
ら選ばれる少なくとも一種を添加することにより、ニッ
ケルにスカンジウム,イットリウム,プラセオジム,ネ
オジム,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,ホルミウム,エルビウム,
ツリウム,イッテルビウム,ルテチウムから選ばれる少
なくとも一種を添加しなかった場合よりも触媒が極めて
高い活性及び選択性を示すという新規な事実を見出し、
本発明を完成させるに至った。
【0008】すなわち本発明は、水素存在下、アンモニ
ア及び/又はエチレンアミンをエタノールアミンと反応
させ、原料のアンモニア及び/又はエチレンアミンより
エチレン鎖の数が増加したエチレンアミンを製造する方
法において、Ni−M元素(Mは希土類元素のうちスカ
ンジウム,イットリウム,プラセオジム,ネオジム,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,ホルミウム,エルビウム,ツリウム,
イッテルビウム,ルテチウムから選ばれる少なくとも一
種である)からなる触媒を使用することを特徴とするエ
チレンアミンの製造方法である。
【0009】以下に本発明を更に詳しく説明する。
【0010】本発明の方法において使用される触媒は、
Ni−M元素(Mは希土類元素のうちスカンジウム,イ
ットリウム,プラセオジム,ネオジム,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,ホルミウム,エルビウム,ツリウム,イッテルビウ
ム,ルテチウムから選ばれる少なくとも一種である。以
下Mと略称する)からなる。本発明の方法においては、
Niとはニッケル元素を含む化合物及び単体を意味し、
Mとはスカンジウム,イットリウム,プラセオジム,ネ
オジム,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,ホルミウム,エルビウム,
ツリウム,イッテルビウム,ルテチウム元素を含む化合
物及び単体を意味する。
【0011】例えばニッケルに関しては、金属ニッケ
ル、ニッケル酸化物、ニッケル水酸化物、ニッケル塩、
ニッケルアルコキシド、ニッケル錯体などがあるが、反
応条件に安定なニッケル金属,ニッケル酸化物が好まし
い。
【0012】Mに関しては、金属,酸化物,水酸化物,
塩,アルコキシド,錯体などがある。具体的には、スカ
ンジウム酸化物、イットリウム金属、イットリウム酸化
物、イットリウム水酸化物、硝酸イットリウム,硫酸イ
ットリウム,フッ化イットリウム,塩化イットリウム,
ヨウ化イットリウムなどのイットリウム塩、プラセオジ
ム酸化物、プラセオジム塩、ネオジム酸化物、サマリウ
ム酸化物、サマリウム水酸化物、サマリウムアルコキシ
ド、硝酸サマリウム,硫酸サマリウム,塩化サマリウ
ム,フッ化サマリウム,ヨウ化サマリウムなどのサマリ
ウム塩、ユーロピウム酸化物、ユーロピウム塩、ガドリ
ニウム酸化物、ガドリニウム水酸化物、ガドリニウム金
属、ガドリニウム塩、ガドリニウムアルコキシド、テル
ビウム金属、テルビウム酸化物、ジスプロシウム酸化
物、ジスプロシウム金属、ジスプロシウム水酸化物、ジ
スプロシウム塩、ジスプロシウムアルコキシド、ホルミ
ウム酸化物、エルビウム金属、エルビウム酸化物、ツリ
ウム酸化物、イッテルビウム金属、イッテルビウム酸化
物、イッテルビウム水酸化物、硝酸イッテルビウム、硫
酸イッテルビウム、塩化イッテルビウム,フッ化イッテ
ルビウム,ヨウ化イッテルビウムなどのイッテルビウム
塩、イッテルビウムアルコキシド、ルテチウム金属、ル
テチウム酸化物、ルテチウム水酸化物、ルテチウム塩、
ルテチウムアルコキシドなどが例示できるが、反応条件
に安定な金属,酸化物が好ましい。
【0013】本発明の方法においては、Ni及びMは、
活性を向上させるため、通常、担体に担持して使用され
るが、担体に担持しなくても一向に差支えない。担体に
担持する場合、担体としては、シリカ,アルミナ,チタ
ニア,ジルコニア,マグネシア,カルシア,トリア,酸
化ニオブ,酸化亜鉛,希土類金属の酸化物などの金属酸
化物、シリカ−カルシア,シリカ−マグネシア,シリカ
−アルミナ,ゼオライト,軽石,ケイソウ土,酸性白土
等の複合酸化物、炭化ケイ素、多孔質ガラスあるいは活
性炭などが使用できる。担体によっては、Ni及びMと
相互作用を有し、相互作用の強いものはNi,Mと担体
の間に化学結合が生じ、活性,選択性,耐熱性,触媒寿
命が変化するものがある。担体にNi及びMを担持する
場合は、Ni及びMを同時に担持しても、別々に担持し
ても良い。担持方法については特に限定されないが、あ
えて例示すると、 1)一般に含浸担持法と呼ばれている方法であり、Ni
及びMの溶液を担体に含浸させる方法、 2)一般に共沈法と呼ばれている方法であり、Ni及び
Mの溶液と、担体成分を溶解した溶液を混合し、これ
に、沈殿剤を加え分解する方法、 3)一般に沈着法と呼ばれている方法であり、Ni及び
Mの溶液に担体を浸漬した後、撹拌しながら沈殿剤を加
え、担体上にNi及びMの沈殿を作る方法、 4)一般に混練法と呼ばれている方法であり、Ni及び
Mの溶液に沈殿剤を加え沈殿を作った後、これに担体の
粉末,ヒドロゲル、ヒドロゾルを加えて混練する方法 などがあるが、その他の方法で調製しても一向に差支え
ない。Ni及びMの溶液は、Ni及びMの可溶性の塩又
は錯体を溶媒に溶解して調製する。例えば、Niの可溶
性の塩又は錯体としては硝酸ニッケル,硫酸ニッケル,
塩化ニッケル,臭化ニッケル,ヨウ化ニッケル,酢酸ニ
ッケル,ギ酸ニッケル,シュウ酸ニッケル,ニッケルア
ルコキシド,ニッケルアセチルアセトナート,ニッケル
カルボニル等が使用でき、Mの可溶性の塩又は錯体とし
ては、スカンジウム,イットリウム,プラセオジム,ネ
オジム,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,ホルミウム,エルビウム,
ツリウム,イッテルビウム,ルテチウムの硝酸塩,硫酸
塩,塩化物,酢酸塩,炭酸塩,フッ化物,ヨウ化物,ア
ルコキシドなどが使用できる。
【0014】Ni及びMは担体に担持した後、加水分解
及び/又は焼成により酸化物とすることができ、さらに
還元することにより酸化物又は金属とすることができ
る。
【0015】本発明の方法においては、触媒調製時に触
媒前駆体の空気焼成は必ずしも必要としない。焼成及び
還元の条件については、Ni及びMの種類,担体の種類
及び担持方法などによって大幅に変化するため限定する
ことは困難であるが、あえてニッケルとして硝酸ニッケ
ル,Mとして硝酸イットリウム,硝酸サマリウム,硝酸
イッテルビウムを使用した場合について例示すると、焼
成温度に関しては、600℃以下が良い。600℃を越
える温度で焼成すると生成する酸化ニッケルが凝集して
触媒活性が低下する。またこうして得られた酸化ニッケ
ル及び酸化イットリウム,酸化サマリウム,酸化イッテ
ルビウムの混合物を還元する場合、水素の存在下、10
0℃以上650℃以下、好ましくは150℃以上600
℃以下の温度範囲で、30分ないし数日間行うのが良
い。100℃よりも低温では酸化ニッケルの還元が不十
分であり、触媒の活性が低く、650℃よりも高温では
ニッケルの凝集がおこり、触媒の活性が低い。
【0016】Mとして、スカンジウム,プラセオジム,
ネオジム,ユーロピウム,ガドリニウム,テルビウム,
ジスプロシウム,ホルミウム,エルビウム,ツリウム,
ルテチウムの硝酸塩を使用する場合は、200℃以上7
00℃以下の焼成温度が良い。200℃未満の温度で
は、ニッケル及びMの硝酸塩の分解速度が遅く、700
℃を越える温度で焼成すると、ニッケル及びMの酸化物
の凝集が生じ、触媒活性が低下し、またニッケルがアル
ミネートとなり、還元性が低下する。焼成の雰囲気ガス
としては空気,窒素などが使用できる。還元条件につい
ても例示すると、担体として活性アルミナを使用し、水
素ガスで還元する場合は、300℃以上650℃以下が
好ましい。300℃未満の温度ではニッケルの還元速度
が遅くなり、650℃を越える温度ではニッケル及びM
の凝集が生じるため触媒活性が低下する。ただし、活性
アルミナよりもNi,Mとの相互作用の弱いシリカ,α
−アルミナ,ケイソウ土,ガラス等の担体を使用する場
合には200℃以下の温度でも十分金属ニッケルに還元
される場合がある。
【0017】本発明の方法において、Niに対するMの
比率を原子比で示すと、Mがイットリウム,サマリウ
ム,イッテルビウムの場合、Ni/Mが1以上80以下
のものが好ましく、2以上50以下がさらに好ましい。
原子比が1未満の場合、あるいは80を越える場合、触
媒の活性及び選択性は低下する。
【0018】Mがスカンジウム,プラセオジム,ネオジ
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,ホルミウム,エルビウム,ツリウム,ルテチ
ウムの場合、Ni/Mの原子比は、0.01以上100
以下が好ましく、0.05以上50以下がさらに好まし
い。原子比が0.01未満の場合、あるいは100を越
える場合、触媒の活性及び選択性は低下する。
【0019】本発明の方法において使用される触媒は粉
末状で使用しても良く、顆粒状,球状,円柱状,円筒
状,ペレット状又は不定形に成型して使用しても良い。
触媒の成型は、成型した担体にNi及びMを担持する方
法,粉末状のNi及びMもしくは粉末状の担体にNi及
びMを担持し、打錠成型,押し出し成型,噴霧乾燥,転
動造粒など種々の方法で実施することができる。懸濁床
の場合は、粉末状あるいは顆粒状に成型した触媒を使用
でき、固定床の場合は、ペレット状,タブレット状,球
状、顆粒状などに成型した触媒が使用できる。触媒を成
型する際に、アルミナゾル,シリカゾル,チタニアゾ
ル,酸性白土,粘土などのバインダーを加えても良い。
【0020】本発明の方法における触媒の使用量は反応
を工業的に有意な速度で進行させるのに必要な量であれ
ば良い。反応形式が懸濁床か固定床かによって、使用す
る量は変動するため限定することは困難であるが、懸濁
床の場合、原料の総重量に対して、0.1重量%以上2
0重量%以下の触媒が通常使用される。0.1重量%未
満の場合は、十分な反応速度が得られず、20重量%を
越えると触媒を増やした効果は小さい。
【0021】本発明の方法において使用される原料は、
エタノールアミン、アンモニア及び/又はエチレンアミ
ンである。
【0022】本発明の方法においては、エタノールアミ
ンとは、エチレン鎖を有する分子で、分子中に水酸基及
びアミノ基を有する化合物を言い、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,N−
(2−アミノエチル)エタノールアミン,N−(2−ヒ
ドロキシエチル)ピペラジンなどが例示される。またエ
チレンアミンとはエチレン鎖の両端にアミノ基を有する
化合物を言い、エチレンジアミン,ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ
ン、ペンタエチレンヘキサミン、ピペラジン、N−(2
−アミノエチル)ピペラジン,トリエチレンジアミンな
どが例示される。アンモニアは、水を含まない状態で使
用しても、アンモニア水の状態で使用しても良い。
【0023】本発明の方法において使用される原料の組
合せは、(1)アンモニア及びエタノールアミン、
(2)エチレンアミン及びエタノールアミン、(3)ア
ンモニア,エチレンアミン及びエタノールアミンであ
る。
【0024】本発明の方法における反応は、逐次反応で
あり、生成したアミン類がさらに原料となり反応する。
エタノールアミンとしてモノエタノールアミン,エチレ
ンアミンとして最も低級なエチレンジアミンを原料とし
て使用した場合は、(1)の原料の組合せでは、エチレ
ンジアミンが生成するが、生成したエチレンジアミンが
さらに反応して、ジエチレントリアミン,トリエチレン
テトラミン、ピペラジン,N−(2−アミノエチル)ピ
ペラジンも生成する。(2)では、ジエチレントリアミ
ン,トリエチレンテトラミン,テトラエチレンペンタミ
ン,ピペラジン,N−(2−アミノエチル)ピペラジン
が生成し、(3)では、エチレンジアミン,ジエチレン
トリアミン,トリエチレンテトラミン、ピペラジン,N
−(2−アミノエチル)ピペラジンが生成する。すなわ
ち原料のアンモニア,エチレンアミンよりエチレン鎖の
数の増加したエチレンアミンが生成する。また、エチレ
ン鎖の数の増加したエタノールアミン類も副生するが、
これらも逐次反応であるため、消費される。
【0025】本発明の方法において使用される原料の比
は、モル比で、エチレンアミン/エタノールアミンは
0.1以上20以下が好ましく、0.5以上10以下が
さらに好ましい。アンモニア/エタノールアミン比は1
以上50以下が良い。好ましいモル比は3以上40以下
であり、5以上30以下がさらに好ましい。エタノール
アミンがアンモニア及びエチレンアミンに比べ少なすぎ
ると、反応圧力が高くなりすぎるため実用的ではなく、
エタノールアミンがアンモニア及びエチレンアミンに比
べ多すぎると、工業的に好ましくないピペラジン等の環
状アミン及びエチレンアミン以外のエタノールアミン類
の副生が多くなる。
【0026】本発明の方法においては、反応は水素の存
在下に行われるが、水素の供給量はモル比で、水素/エ
タノールアミン比が0.01以上5以下がよい。好まし
いモル比は0.02以上4以下であり、0.04以上3
以下がさらに好ましい。この比が上記範囲よりも小さい
場合あるいは大きい場合は反応速度が低下する。
【0027】本発明の方法においては、反応は通常11
0℃以上290℃以下、好ましくは140℃以上260
℃以下の温度で実施される。110℃未満の温度では、
反応速度が著しく低く、290℃を越えると、圧力が高
くなると共に、アミンの分解が生じるため実用的ではな
い。
【0028】本発明の方法においては、反応は液相で実
施しても気相で実施しても良いが、高品質のエチレンア
ミンを製造するには液相で反応した方が良い。
【0029】本発明の方法においては、圧力は、原料,
反応温度などによって大きく変動するため限定すること
は困難であるが、エタノールアミン及びエチレンアミン
を液相に維持できる圧力であれば良い。
【0030】本発明の方法においては、溶媒を使用する
こともできる。溶媒としては、エチレンアミン及びアン
モニアを溶解できるものが良く、水,ジオキサン,ジエ
チレングリコールジメチルエーテール,トリエチレング
リコールジメチルエーテル等が例示できるが、その他の
溶媒を使用しても一向に差支えない。
【0031】本発明の方法においては、反応方法に特に
制限はない。懸濁床による回分,半回分,連続反応,固
定床,流動床,移動床による連続反応のどれを実施して
も一向に差支えない。
【0032】本発明の方法においては、通常、反応液は
触媒と分離した後、未反応の原料を蒸留によって分離・
回収する。また生成したエチレンアミンも蒸留によって
各成分に分離される。蒸留はバッチ式で実施しても連続
式で実施しても一向に差支えない。
【0033】本発明の方法においては、原料及び生成し
たエチレンアミンは必要に応じて再び反応帯域に循環す
ることができる。生成したエチレンアミンを反応帯域に
循環することにより、エチレンアミンの生成物組成を変
化させることが可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明は、エタノールアミンからエチレ
ンアミンを製造する方法において、高活性かつ高選択性
のNi及びM元素からなる触媒を使用する方法を提供す
るものであり、工業的に極めて有用である。
【0035】
【実施例】以下、本発明を具体的に実施例にて説明する
が、本発明はこれらの実施例にのみ特に限定されるもの
ではない。
【0036】表現の簡略化のため、エチレンアミン及び
エタノールアミンは以下のような記号にて略記する。
【0037】EDA :エチレンジアミン DETA:ジエチレントリアミン TETA:トリエチレンテトラミン TEPA:テトラエチレンペンタミン PIP :ピペラジン AEP :N−(2−アミノエチル)ピペラジン HEP :N−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン MEA :モノエタノールアミン AEEA:N−(2−アミノエチル)エタノールアミン また、以下で示す選択率は次式で表される。
【0038】 実施例1 5.95gの硝酸ニッケル・6水和物と0.51gの硝
酸イットリウム6水和物とを17.1mlの水に溶か
し、これに4.56gの粉末シリカゲルを加えて室温で
放置した。1時間後、水を減圧留去させ、得られた粉末
を120℃で16時間乾燥した。これを200ml/m
inの空気流通下、180℃で1時間、さらに400℃
で1時間焼成した。焼成後、30ml/minの水素,
30ml/minの窒素ガス流通下、400℃で2時間
還元した。焼成、還元の際は、いずれも昇温速度は10
℃/minに調整した。得られた触媒を触媒Aとする。
触媒Aの理論担持率は、ニッケル,イットリウムともに
金属の状態まで還元されたとして、触媒の総重量に対
し、ニッケルが20重量%,イットリウムが2重量%で
あった。
【0039】200mlの電磁撹拌式ステンレス製オー
トクレーブに、18gのMEA,50gのアンモニア及
び1gの触媒Aを入れ、室温下で水素の分圧が20kg
/cmになる様に水素を導入し、200℃に昇温し
た。反応圧力は192kg/cmGに達した。昇温
後、3時間同温度で反応を行い、反応終了後、アンモニ
アを回収し、反応液をガスクロマトグラフィーにより分
析した。結果を表1に示した。
【0040】実施例2 1.03gの硝酸イットリウム・6水和物を用いた以外
は、触媒Aと同じ方法で調製した。得られた触媒を触媒
Bとした。触媒Bの理論担持率は、ニッケル,イットリ
ウムともに金属の状態まで還元されたとして、触媒の総
重量に対し、ニッケルが20重量%,イットリウムが4
重量%であった。
【0041】また、触媒のX線回折を測定した結果、ニ
ッケルの回折ピークのみが確認され、Scherrer
の式からニッケルの結晶子径を求めると、12.6nm
であった。
【0042】触媒として触媒Bを1g用いた以外は、実
施例1と同じ方法で反応を行った。昇温後、反応圧力は
193kg/cmGに達した。反応結果を表1に示し
た。
【0043】実施例3 1.54gの硝酸イットリウム・6水和物を用いた以外
は、触媒Aと同じ方法で調製した。得られた触媒を触媒
Cとした。触媒Cの理論担持率は、ニッケル,イットリ
ウムともに金属の状態まで還元されたとして、触媒の総
重量に対し、ニッケルが20重量%,イットリウムが6
重量%であった。
【0044】触媒として触媒Cを1g用いた以外は、実
施例1と同じ方法で反応を行った。昇温後、反応圧力は
192kg/cmGに達した。反応結果を表1に示し
た。
【0045】実施例4 9.91gの硝酸ニッケル・6水和物と0.48gの硝
酸イッテルビウム・3水和物とを28.5mlの水に溶
かし、これに7.8gの粉末シリカゲルを加えて室温で
放置した。1時間後、水を減圧留去させ、得られた粉末
を120℃で16時間乾燥した。これを200ml/m
inの空気流通下、180℃で1時間、さらに400℃
で1時間焼成した。焼成後、30ml/minの水素,
30ml/minの窒素ガス流通下、400℃で2時間
還元した。焼成、還元の際は、いずれも昇温速度は10
℃/minに調整した。得られた触媒を触媒Dとする。
触媒Dの理論担持率は、ニッケル,イッテルビウムとも
に金属の状態まで還元されたとして、触媒の総重量に対
し、ニッケルが20重量%,イッテルビウムが2重量%
であった。触媒のX線回折を測定した結果、ニッケルの
回折ピークのみが確認され、Scherrerの式から
ニッケルの結晶子径を求めると、12.0nmであっ
た。また、この触媒をBET法による比表面積の測定を
したところ160m/gであった。
【0046】触媒として触媒Dを1.5g,アンモニア
を51.7g用いた以外は、実施例1と同じ方法で反応
を行った。昇温後、反応圧力は199kg/cmGに
達した。反応結果を表1に示した。
【0047】実施例5 0.95gの硝酸イッテルビウム・3水和物と7.6g
の粉末シリカゲルを用いた以外は、触媒Dと同じ方法で
調製した。得られた触媒を触媒Eとした。触媒Eの理論
担持率は、ニッケル,イッテルビウムともに金属の状態
まで還元されたとして、触媒の総重量に対し、ニッケル
が20重量%,イッテルビウムが4重量%であった。触
媒のX線回折を測定した結果、ニッケルの回折ピークの
みが確認され、Scherrerの式からニッケルの結
晶子径を求めると、13.4nmであった。
【0048】触媒として触媒Eを1g,アンモニアを5
1.7g用いた以外は、実施例1と同じ方法で反応を行
った。昇温後、反応圧力は198kg/cmGに達し
た。反応結果を表1に示した。
【0049】実施例6 9.91gの硝酸ニッケル・6水和物と0.59gの硝
酸サマリウム・6水和物とを28.5mlの水に溶か
し、これに7.8gの粉末シリカゲルを加えて室温で放
置した。1時間後、水を減圧留去させ、得られた粉末を
120℃で16時間乾燥した。これを200ml/mi
nの空気流通下、180℃で1時間、さらに400℃で
1時間焼成した。焼成後、30ml/minの水素,3
0ml/minの窒素ガス流通下、400℃で2時間還
元した。焼成、還元の際は、いずれも昇温速度は10℃
/minに調整した。得られた触媒を触媒Fとする。触
媒Fの理論担持率は、ニッケル,サマリウムともに金属
の状態まで還元されたとして、触媒の総重量に対し、ニ
ッケルが20重量%,サマリウムが2重量%であった。
触媒のX線回折を測定した結果、ニッケルの回折ピーク
のみが確認され、Scherrerの式からニッケルの
結晶子径を求めると、11.7nmであった。
【0050】触媒として触媒Fを1.5g,アンモニア
を51.7g用いた以外は、実施例1と同じ方法で反応
を行った。昇温後、反応圧力は200kg/cmGに
達した。反応結果を表1に示した。
【0051】実施例7 1.18gの硝酸サマリウム・6水和物を用いた以外
は、触媒Fと同じ方法で調製した。得られた触媒を触媒
Gとした。触媒Gの理論担持率は、ニッケル,サマリウ
ムともに金属の状態まで還元されたとして、触媒の総重
量に対し、ニッケルが20重量%,サマリウムが4重量
%であった。触媒のX線回折を測定した結果、ニッケル
の回折ピークのみが確認され、Scherrerの式か
らニッケルの結晶子径を求めると、10.8nmであっ
た。
【0052】触媒として触媒Gを1g,アンモニアを5
1.7g用いた以外は、実施例1と同じ方法で反応を行
った。昇温後、反応圧力は197kg/cmGに達し
た。反応結果を表1に示した。
【0053】実施例8 4.96gの硝酸ニッケル・6水和物と1.40gの硝
酸ジスプロシウム・6水和物とを1gの水に溶かし、こ
れに3.5gの粉末シリカゲルを1時間浸漬した。これ
をエバポレーターで乾燥した後、120℃で一晩乾燥し
た。乾燥後、30ml/minの水素,30ml/mi
nの窒素混合ガスの流通下、500℃で2時間還元し
た。焼成、還元の際は、いずれも昇温速度は10℃/m
inに調整した。得られた触媒を触媒Hとする。触媒H
のニッケル担持量は20重量%であり、Ni/Dyの原
子比は5.56であった。
【0054】触媒として触媒Hを1.5g使用した他は
実施例1と同じ方法で反応を行った。反応結果を表1に
示した。
【0055】実施例9 9.91gの硝酸ニッケル・6水和物と0.45gの硝
酸ルテチウム・2水和物とを28.5gの水に溶かし、
これに7.8gの粉末シリカゲルを1時間浸漬した。こ
れをエバポレーターで乾燥した後、120℃で一晩乾燥
した。次に、200ml/minの乾燥空気流通下、1
80℃で1時間、さらに400℃で1時間焼成した。焼
成後、30ml/minの水素,30ml/minの窒
素混合ガスの流通下、500℃で2時間還元した。焼
成、還元の際は、いずれも昇温速度は10℃/minに
調整した。得られた触媒を触媒Iとする。触媒Iのニッ
ケル担持量は20重量%であり、Ni/Luの原子比は
30.1であった。
【0056】触媒として触媒Iを0.9g使用した他は
実施例1と同じ方法で反応を行った。反応結果を表1に
示した。
【0057】実施例10,11 触媒として触媒Bを0.8gまたは1.5g用いた以外
は、実施例1と全く同じ方法で反応を行った。結果を表
1に示した。なお反応圧力は触媒Bを0.8g使用した
場合は197kg/cmG,1.5g使用した場合は
196kg/cmGとなった。
【0058】比較例1 硝酸イットリウム・6水和物を用いない以外は、触媒A
と同じ方法で調製した。得られた触媒を比較触媒Aとす
る。比較触媒Aの理論担持率は、ニッケルが金属の状態
まで還元されたとして、触媒の総重量に対し、20重量
%である。また、触媒のX線回折を測定した結果、ニッ
ケルの回折ピークのみが確認され、Scherrerの
式からニッケルの結晶子径を求めると、13.0nmで
あった。
【0059】比較触媒Aを1.5g用いた以外は、実施
例1と同じ方法で反応を行った。昇温後、反応圧力は1
97kg/cmGに達した。反応結果を表1に示し
た。
【0060】比較例2 比較触媒Aを2g用いた以外は、実施例1と同じ方法で
反応を行った。昇温後、反応圧力は200kg/cm
Gに達した。反応結果を表1に示した。
【0061】
【表1】 実施例12 触媒として触媒Bを2.8g用い、反応温度を170
℃,反応時間を9時間とした以外は、実施例2と同じ方
法で反応を行った。昇温後、反応圧力は145kg/c
Gに達した。反応結果を表2に示した。
【0062】実施例13 200mlの電磁撹拌式ステンレス製オートクレーブ
に、18gのMEA,75gのアンモニア,3.6gの
水及び1.3gの触媒Aを入れ、室温下で水素の分圧が
20kg/cmになる様に水素を導入し、185℃に
昇温後、6時間同温度で反応を行った。昇温後、反応圧
力は224kg/cmGに達した。反応結果を表2に
示した。
【0063】実施例14 触媒Dを2.5g用い、反応温度を180℃とした以外
は、実施例1と同様の方法で反応を行った。昇温後、反
応圧力は160kg/cmGに達した。結果を表2に
示した 実施例15 触媒Dを1g用い、水素の分圧を10kg/cmにな
る様に導入した以外は、実施例1と同様の方法で反応を
行った。昇温後、反応圧力は184kg/cmGに達
した。結果を表2に示した。
【0064】実施例16 触媒Fを3.0g用い、反応温度を180℃とした以外
は、実施例1と同様の方法で反応を行った。昇温後、反
応圧力は159kg/cmGに達した。反応結果を表
2に示した。
【0065】実施例17 20.23gの水酸化ナトリウムを170mlの水に溶
かした溶液を加熱還流させ、これに28.50gの硝酸
ニッケル・6水和物,5.22gの硝酸イットリウム及
び33.86gの硝酸アルミニウムを120mlの水に
溶かした溶液を20分かけて滴下した。滴下終了後、さ
らに1時間加熱還流させた。得られた沈殿を3リットル
の水で洗浄後、120℃で16時間乾燥した。これを2
00ml/minの空気流通下、180℃で1時間、さ
らに400℃で1時間焼成した。焼成後、30ml/m
inの水素、30ml/minの窒素ガス流通下、40
0℃で2時間還元した。焼成,還元の際は、いずれも昇
温速度は10℃/minに調整した。得られた触媒を触
媒Jとする。触媒Jの理論担持率はニッケル,イットリ
ウムがが金属の状態まで還元されたとして、触媒の総重
量に対し、ニッケルが50重量%,イットリウムが10
重量%であった。
【0066】触媒Jを1.0g用いた以外は、実施例1
と同じ方法で反応を行った。昇温後、反応圧力は192
kg/cmGに達した。反応結果を表2に示した。
【0067】
【表2】 実施例18 4.96gの硝酸ニッケル(II)・六水和物と0.2
8gの硝酸ジスプロシウム(III)・六水和物を1g
の水に溶解し、これに3.9gの活性アルミナ成型体
(球状,住友化学(株)製)を1時間浸漬した。これを
エバポレーターで乾燥した後120℃で一晩乾燥した。
次に200ml/minの乾燥空気流通下、180℃で
1時間及び400℃で1時間焼成した。焼成後、30m
l/minの水素及び30ml/minの窒素の流通
下、500℃で2時間還元した。焼成及び還元の際は、
昇温速度は10℃/minとした。得られた触媒を触媒
Kとする。この触媒のNi担持量は20重量%であり、
Ni/Dyの原子比は、27.8であった。
【0068】200mlの電磁撹拌式ステンレス製オー
トクレーブに30gのMEA及び3gの触媒Kを入れ、
窒素置換した後、50gのアンモニアを添加し、室温下
での水素分圧が20kg/cmとなるように、水素を
導入した。その後、200℃に昇温し、3時間この温度
に維持した。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフ
ィーにより分析した。その結果を表3に示した。なお反
応の結果、PIPに代表される環状体及びAEEAに代
表される水酸基含有アミンの様な好ましくない生成物に
対するEDAの様に好ましい生成物の比率を示すEDA
選択率/(PIP選択率+AEEA選択率)の値は2.
51であった。
【0069】実施例19 4.96gの硝酸ニッケル(II)・六水和物と0.2
9gの硝酸ガドリニウム(III)・六水和物を1gの
水に溶解し、これに3.9gの活性アルミナ成型体(球
状,住友化学(株)製)を1時間浸漬した。これをエバ
ポレーターで乾燥した後120℃で一晩乾燥した。次に
200ml/minの乾燥空気流通下、180℃で1時
間及び400℃で1時間焼成した。焼成後、30ml/
minの水素及び30ml/minの窒素の流通下、5
00℃で2時間還元した。焼成及び還元の際は、昇温速
度は10℃/minとした。得られた触媒を触媒Lとす
る。この触媒のNi担持量は20重量%であり、Ni/
Gdの原子比は、26.5であった。
【0070】3gの触媒Lを用いた以外は実施例18と
全く同じ方法で反応を行った。その結果を表3に示し
た。なお反応の結果、PIPに代表される環状体及びA
EEAに代表される水酸基含有アミンの様な好ましくな
い生成物に対するEDAの様に好ましい生成物の比率を
示すEDA選択率/(PIP選択率+AEEA選択率)
の値は2.46であった。
【0071】比較例3 ジスプロシウムを添加しなかった他は触媒Kと同じ方法
で比較触媒を調製した。調製法を具体的に記す。4.9
6gの硝酸ニッケル(II)・六水和物を1gの水に溶
解し、これに4.0gの活性アルミナ成型体(球状,住
友化学(株)製)を1時間浸漬した。これをエバポレー
ターで乾燥した後120℃で一晩乾燥した。これを20
0ml/minの乾燥空気流通下、180℃で1時間及
び400℃で1時間焼成した。焼成後、30ml/mi
nの水素及び30ml/minの窒素の流通下、500
℃で2時間還元した。焼成及び還元の際は、昇温速度は
10℃/minとした。得られた触媒を比較触媒Bとす
る。この触媒のNi担持量は20重量%であった。
【0072】触媒Kの代わりに比較触媒Bを使用した他
は実施例18と全く同じ方法で反応を行った。その結果
を表3に示した。なお反応の結果、PIPに代表される
環状体及びAEEAに代表される水酸基含有アミンの様
な好ましくない生成物に対するEDAの様に好ましい生
成物の比率を示すEDA選択率/(PIP選択率+AE
EA選択率)の値は2.34であった。
【0073】
【表3】 実施例20〜27 硝酸ジスプロシウム・六水和物の代わりに表4記載のM
の硝酸塩を使用した他は実施例18と同様の方法で触媒
M〜触媒Tを調製した。なおMの硝酸塩の使用量は、M
が金属にまで還元されたとして触媒全体の2重量%とな
るようにした。
【0074】この触媒を3g使用した以外は実施例18
と同様な方法で反応を行った。結果を表4に示した。
【0075】
【表4】 実施例28 4.96gの硝酸ニッケル(II)・六水和物及び0.
50gの硝酸ガドリニウム(III)・六水和物を1g
の水に溶解し、これに3.8gのシリカ−カルシア粉末
(日揮化学(株)製)を1時間浸漬した。これをエバポ
レーターで乾燥した後120℃で一晩乾燥した。乾燥
後、30ml/minの水素及び30ml/minの窒
素の流通下、400℃で2時間還元した。昇温速度は1
0℃/minとした。得られた触媒を触媒Uとする。こ
の触媒のNi担持量は20重量%であり、Ni/Gdの
原子比は、15.4であった。
【0076】触媒として1.5gの触媒Uを使用した他
は実施例18と同様の方法で反応を行った。結果を表5
に示した。なお反応の結果、PIPに代表される環状体
及びAEEAに代表される水酸基含有アミンの様な好ま
しくない生成物に対するEDAの様に好ましい生成物の
比率を示すEDA選択率/(PIP選択率+AEEA選
択率)の値は2.67であった。
【0077】実施例29 4.96gの硝酸ニッケル(II)・六水和物を1gの
水に溶解し、これに4.0gの酸化ジスプロシウム粉末
を加えた。エバポレーターで乾燥した後、120℃で一
晩乾燥した。次に、乾燥空気流通下、180℃で1時
間、400℃で1時間焼成した。焼成後、50%水素/
窒素気流下、400℃で2時間還元した。得られた触媒
を触媒Vとする。触媒VのNi担持量は20重量%であ
り、Ni/Dyの原子比は0.80であった。
【0078】触媒として触媒Vを1.5g使用した他は
実施例18と同じ方法で反応を行った。結果を表5に示
した。
【0079】実施例30 200mlの電磁撹拌式ステンレス製オートクレーブに
18gのMEA及び2gの触媒Hを入れ、窒素置換した
後、50gのアンモニアを添加し、室温下での水素分圧
が20kg/cmとなるように、水素を導入した。そ
の後、170℃に昇温し、9時間この温度に維持した。
反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分
析した。その結果を表5に示した。
【0080】実施例31 200mlの電磁撹拌式ステンレス製オートクレーブに
30gのMEA及び1.5gの触媒Uを入れ、窒素置換
した後、50gのアンモニアを添加し、室温下での水素
分圧が20kg/cmとなるように、水素を導入し
た。その後、180℃に昇温し、7時間この温度に維持
した。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーに
より分析した。その結果を表5に示した。
【0081】実施例32 9.91gの硝酸ニッケル・六水和物及び0.91gの
硝酸ルテチウム・二水和物を28.5gの水に溶解し、
これに7.6gの粉末アルミナを1時間浸漬した。これ
をエバポレーターで乾燥した後、120℃で一晩乾燥し
た。乾燥後、30ml/minの水素及び30ml/m
inの窒素の流通下、400℃で2時間還元した。昇温
速度は10℃/minとした。得られた触媒を触媒Wと
する。この触媒のニッケル担持量は20重量%であり、
Ni/Luの原子比は14.9であった。
【0082】200mlの電磁撹拌式ステンレス製オー
トクレーブに18gのMEA及び1.5gの触媒Wを入
れ、窒素置換した後、50gのアンモニアを添加し、室
温下での水素分圧が20kg/cmとなるように、水
素を導入した。その後、200℃に昇温し、3時間この
温度に維持した。反応終了後、反応液をガスクロマトグ
ラフィーにより分析した。その結果を表5に示した。
【0083】実施例33 200mlの電磁撹拌式ステンレス製オートクレーブに
18gのMEA及び1.5gの触媒Wを入れ、窒素置換
した後、50gのアンモニアを添加し、室温下での水素
分圧が20kg/cmとなるように、水素を導入し
た。その後、180℃に昇温し、3時間この温度に維持
した。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーに
より分析した。その結果を表5に示した。
【0084】
【表5】 実施例34 50gの硫酸ニッケル・六水和物及び3.6gの硫酸ジ
スプロシウム・八水和物を200gの水に溶解させ、6
gのケイソウ土粉末(Johns−Manville社
製)を加え、撹拌しながら70℃に保った。これに40
gのソーダ灰を150gの水に加熱溶解した溶液を30
分かけて滴下し、1時間熟成した。次に室温まで冷却
し、沈殿を濾過、水洗した。これを120℃で一晩乾燥
し、乾燥空気流通下、300℃で2時間焼成した。これ
を50%水素/窒素ガスの流通下、330℃で2時間還
元した。得られた触媒を触媒Xとする。触媒XのNi担
持量は、59重量%であり、Ni/Dyの原子比は20
であった。
【0085】200mlの電磁撹拌式ステンレス製オー
トクレーブに60gのEDA,30gのMEA及び1g
の触媒Xを入れ、窒素置換した後、室温下での水素分圧
が20kg/cmとなるように、水素を導入し、20
0℃に加熱した。3時間この温度に維持し、冷却した
後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析した。その
結果、MEA転化率は18.7%であり、原料及び生成
水を除いた生成物の組成は、PIPが18.3重量%,
DETAが58.1重量%,AEEAが7.1重量%,
AEPが1.9重量%,TETAが5.0重量%であっ
た。
【0086】実施例35 50gの硫酸ニッケル・六水和物及び3.6gの硫酸ガ
ドリニウム・八水和物を200gの水に溶解させ、6g
のケイソウ土粉末(Johns−Manville社
製)を加え、撹拌しながら70℃に保った。これに40
gのソーダ灰を150gの水に加熱溶解した溶液を30
分かけて滴下し、1時間熟成した。次に室温まで冷却
し、沈殿を濾過、水洗した。これを120℃で一晩乾燥
し、乾燥空気流通下、300℃で2時間焼成した。これ
を50%水素/窒素ガスの流通下、330℃で2時間還
元した。得られた触媒を触媒Yとする。触媒YのNi担
持量は、62重量%であり、Ni/Gdの原子比は39
であった。
【0087】触媒として触媒Yを1g使用した他は実施
例23と同様の方法で反応を行った。反応液をガスクロ
マトグラフィーで分析した。その結果、MEA転化率は
18.7%であり、原料及び生成水を除いた生成物の組
成は、PIPが18.3重量%,DETAが58.1重
量%,AEEAが7.1重量%,AEPが1.9重量
%,TETAが5.0重量%であった。
【0088】実施例36 17.9gの硫酸ニッケル・六水和物及び0.89gの
塩化ルテチウム・六水和物を28.5gの水に溶解さ
せ、これに5.6gのケイソウ土粉末を加え、1時間浸
漬した。これをエバポレーターで乾燥した後、120℃
で一晩乾燥した。次に200ml/minの乾燥空気流
通下、180℃で1時間及び400℃で1時間焼成し
た。焼成後、30ml/minの水素及び30mlの窒
素の流通下、400℃で2時間還元した。昇温速度は1
0℃/minとした。得られた触媒を触媒Zとする。こ
の触媒のニッケル担持量は40重量%であり、Ni/L
uの原子比は14.9であった。
【0089】触媒として触媒Zを1g使用した他は実施
例23と同様の方法で反応を行った。反応液をガスクロ
マトグラフィーで分析した。その結果、MEA転化率は
15.2%であり、原料及び生成水を除いた生成物の組
成は、PIPが17.5重量%,DETAが61.5重
量%,AEEAが8.5重量%,AEPが1.2重量
%,TETAが4.5重量%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−159435 (32)優先日 平成3年6月4日(1991.6.4) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平3−159437 (32)優先日 平成3年6月4日(1991.6.4) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平3−189572 (32)優先日 平成3年7月4日(1991.7.4) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 三宅 孝典 三重県四日市市別名3丁目5−1 B− 404 審査官 伊藤 幸司 (56)参考文献 特開 昭56−108534(JP,A) 特開 昭62−48652(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 209/16 B01J 23/76 C07C 211/10 C07C 211/14 C07B 61/00 300

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素存在下、アンモニア及び/又はエチレ
    ンアミンをエタノールアミンと反応させ、原料のアンモ
    ニア及び/又はエチレンアミンよりエチレン鎖の数が増
    加したエチレンアミンを製造する方法において、Ni−
    M元素(Mは希土類元素のうちスカンジウム,イットリ
    ウム,プラセオジム,ネオジム,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,ホ
    ルミウム,エルビウム,ツリウム,イッテルビウム,ル
    テチウムから選ばれる少なくとも一種である)からなる
    触媒を使用することを特徴とするエチレンアミンの製造
    方法。
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