JP4546958B2 - 4−アミノジフェニルアミンの製造方法 - Google Patents
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Description
水素化触媒の中で、粉体ニッケル触媒は、よく用いられる触媒であり、US6395934に記載されているように、その製造方法も常用された方法である。連続的に製造する全混合反応器において、水素化触媒は反応工程で生成系に同伴して不可避的に排出されるが、このことは、水素化触媒のコストの向上を招くことになる。実際には、排出される触媒は、失活しておらず、その活性を引続いて利用することが可能である。一般的に、工業生産では沈降、循環によって触媒を回収するが、系が大型であるために、撹拌により逆混合してしまい、望ましい効果を得ることは困難である。ろ過操作を用いて、このような圧力系により水素化することにも、いろいろと不便がある。したがって、水素化触媒の製造工程で、どのような方法を用い、適切な成分を添加して触媒の磁性を増強させ、系内で触媒を循環的に使用するという目的を達成するかは、水素化触媒の製造において重要な要素でもある。
4−アミノジフェニルアミンの製造方法において、第1工程と縮合に関する触媒が、いずれも水素化の後に分離されることはよく知られているが、縮合触媒は熱によって分解し易いので、後の水素化工程の反応温度は、縮合触媒の分解温度に制限され、あまり高くすることができない。水素化触媒は、低温、高活性であることが要求されているが、選択可能範囲が狭すぎて、触媒の活性成分の選択も貴重金属に偏向しており、安価な銅、鉄などを活性成分として使うことができないので、コストが高くなる。
[(R1)(R2)(R3)(R4)N]+ nXn-
(式中、R1、R2、R3及びR4は、同じものであっても異なるものであってもよい、炭素原子数が1〜4のアルキル基を表し、前記アルキル基は、親水性置換基を有していてもよく;Xn-は、ハロゲンイオン、硫酸イオン、炭酸イオン、リン酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸水素イオン、アルキル(C1〜C2)炭酸イオン、アルキル(C1〜C2)硫酸イオンから選ばれる基であり;n=1〜2である。)
で表される。
[(R1)(R2)(R3)(R4)N]+ nXn-
複合型塩基触媒の製造:
冷却器と撹拌機付きの1,000mL三口フラスコに、任意の順序で水酸化テトラメチルアンモニウム20%(重量)水溶液227.5g(0.50モル)と、水酸化ナトリウム10g(0.25モル)と、テトラメチルアンモニウム炭酸塩30%(重量)水溶液346g(0.50モル)とを仕込み、72〜77℃で均一に撹拌して、27.3(重量)%の複合型塩基触媒を得た。
複合粉状触媒の製造
ニッケル粉46gと、アルミニウム粉51gと、鉄粉3gとを均一に混合した後、誘導電気炉内で合金状に溶融し、溶融合金を、気体の圧力を利用して、ノズルから高速で回転している銅ドラム上に吐出し、急速に冷却した(冷却速度は105〜106K/sである)。冷却された合金をボールミルで粉末に粉砕し、ふるいを用いて40〜300メッシュの粉末99.7gを得た。容積が500mLの、温度計と撹拌器付き三口フラスコに、水酸化ナトリウム20%(重量)水溶液375gを仕込み、上記により得た粉末を徐々に添加して、60℃で4h撹拌した。その後、固体を中性になるまで脱イオン水で洗浄して、複合粉状触媒を得た。
A.縮合工程
真空下で、前記複合型塩基触媒と、アニリンと、ニトロベンゼンの輸送ポンプを同時に起動させ、アニリンが150kg/h、ニトロベンゼンが30kg/h、複合型塩基触媒が200kg/hになるように流量を調整して、前記複合型塩基触媒と、アニリンと、ニトロベンゼンを連続的に流下薄膜反応器に送入して加熱し、縮合反応を行った。流下薄膜反応器の縮合液を下部から排出して第1段反応器に送入し、引き続いて縮合反応を行った。第1段反応器の底部の、一部の縮合液を、循環ポンプによりさらに流下薄膜反応器に戻し、局部循環系を構成した。流下薄膜反応器の熱媒として、78〜90℃のエタノール蒸気を用いた。反応温度を75℃で、圧力を0.008MPa(絶対圧力)、循環液の流量を1m3/hになるように制御した。第1段反応器の内容物を、第2段反応器にオーバーフローさせた。第2段反応器の操作温度、圧力などの工程条件を、第1段反応器と同一にした。流下薄膜反応器、第1段反応器及び第2段反応器中の物質の総滞留時間が、5hになるように制御した。縮合反応が安定した後、後述する方法により回収した複合型塩基触媒を用い、実施例1によって製造した新鮮な複合型塩基触媒を少量のみ供給して、反応系における水酸基とニトロベンゼンとのモル比が1:1以上になるように制御した。第2段反応器から排出されたマテリアルについて分析した結果、ニトロベンゼンが≦0.1%、水分が24.9%、4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンの含有率が16.1%(重量)であった。
このようにして得た縮合液を、連続的に分離I工程に供給した。ここで、ろ過した後の縮合液に炭酸ガスと水を導入し、溶液のpHを約8に調整した。系を分相した後、水相に水酸化カルシウムを25kg/hの流量で供給し、ろ過、濃縮して得られた複合型塩基触媒の濃度を元の触媒濃度に回復させてから、それを縮合工程に循環させて使用した。有機相には、4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンが含まれていた。
分離I工程においてろ過して得た4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンを含む有機相を、密封された磁気撹拌機と、冷却及び加熱システムとを有する第1段水素化反応器に供給した。水素ガスで置換し、圧力が1.3MPaになるまで加圧した。水素循環機を作動させ、循環水素ガスの流量を1Nm3/hに保持しながら、反応時の気液移動効果を向上させるために、バブリング形式で循環水素ガスを水素化反応器に供給した。4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンを含む有機相の流量が180kg/h、メタノールが48kg/hになるように制御するとともに、上述のようにして製造した複合粉状触媒を反応器へ投入して、固体と液体の比率を6:100(重量比)に制御した。水素化還元液は、第1段反応器から第2段反応器へ、さらに第3段反応器へ、最後に沈降槽にオーバーフローさせた。反応温度は75〜80℃、圧力は1.3MPa、総滞留時間は5hであった。磁気分離機の作用によって、最大限に前記複合粉状触媒を回収することができた。沈降槽の底部の、より高い濃度の固体触媒を含む固液混合物を、ベンチュリー式の固液輸送装置で、原料を供給する時の動力を利用して、第1段水素化反応器に戻した。還元反応の終点の状況を検出することにより、水素化反応における触媒の活性を判断して、複合粉状の水素化触媒の補充投入が必要であるかどうかを決めた。水素化還元液について、高効率液相クロマトグラフィー法により測定した結果、4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンを含んでいなかった。
上記水素化液を分離II工程に供給し、ろ過によって、水素化液の中に含まれている極少量の複合粉状触媒を回収し、該複合粉状触媒を再生させた後、水素化工程に循環させた。ろ過によって得たろ液を228kg/hの流量でメタノール塔に供給し、塔頂部からメタノールを分離して水素化工程に循環させ、塔中の液体をアニリン塔に供給して塔頂部からアニリンを得、縮合工程に循環させた。塔底の液体は、粗4−アミノジフェニルアミンであった。アニリン塔の操作圧力は0.005MPa(絶対圧力)、塔底温度は150〜160℃、気体の温度は115〜125℃であった。
複数の分離II装置から提供された4−アミノジフェニルアミンを含有する粗生成物を、精製装置に供給した。4−アミノジフェニルアミンの粗生成物を(4−アミノジフェニルアミン78.1%と、アニリン21.75%と、アゾベンゼン0.05%と、フェナジン0.1%を含む)を、120kg/hの流量で、ギアポンプを用いて連続的に第1精留塔へ輸送した。塔底温度が270℃、塔頂温度が110℃、真空度が0.094MPa、還流比が5:1になるように制御した。軽質成分であるアニリン、アゾベンゼン及びフェナジンを塔頂から採集して、第3精留塔へ輸送した。その流量は約26.2kg/hであった。第3精留塔の塔底温度は150℃で、塔頂温度は90℃で、真空度は0.094MPaで、還流比は1:1であった。塔頂から、24kg/hの流量でアニリンが留出し、塔底の残留物は、アゾベンゼンとフェナジンであった。第1精留塔の塔底液を第2精留塔へ輸送した。第2精留塔を、塔底温度が280℃、塔頂温度が170℃、真空度が0.097MPa、還流比が1:1になるように制御した。第2精留塔の塔頂から得られたものは、4−アミノジフェニルアミンの精製品であった。第2精留塔の塔底液を回分蒸留釜へ輸送した。回分蒸留釜の塔底温度を285〜320℃、真空度を0.094MPa、塔頂温度を235〜250℃に保持し、留出した後の残余の4−アミノジフェニルアミンを第2精留塔へ循環し、さらに蒸留した。全体の4−アミノジフェニルアミンの精製工程を、連続的に行った。得られた4−アミノジフェニルアミンの製品の純度は99.1%で、融点は72℃、凝固点は72.4℃であった。該工程の工業規模生産の収率は95.1%であった。
実施例3と同様にして4−アミノジフェニルアミンを製造したが、その中の縮合工程を、次のように行った。
すなわち、真空下で、前記複合型塩基触媒と、アニリンと、ニトロベンゼンの輸送ポンプを同時に作動させ、アニリンが150kg/h、ニトロベンゼンが30kg/h、複合型塩基触媒が200kg/hになるように流量を調整して、前記複合型塩基触媒と、アニリンと、ニトロベンゼンを所定の比率で連続的に流下薄膜反応器へ供給して加熱し、縮合反応を行った。流下薄膜反応器の中の縮合液を下部から排出して第1段反応器に供給し、引き続いて縮合反応を行った。第1段反応器の底部の一部の縮合液を循環ポンプによりさらに流下薄膜反応器に戻し、局部循環系を構成した。流下薄膜反応器の熱媒として、78〜90℃のエタノール蒸気を用いた。反応温度が75℃で、圧力が0.008MPa(絶対圧力)、循環液の流量が1m3/hになるように制御した。なお、第1段反応器の内容物を第2段反応器にオーバーフローさせた。第2段反応器の操作温度、圧力などの工程条件は、第1段反応器と同一にした。物質の流下薄膜反応器、第1段反応器及び第2段反応器の中での総滞留時間が5hになるように制御した。縮合反応が安定した後で、回収した複合型塩基触媒を用いた。水酸化ナトリウム:テトラアルキルアンモニウム塩(実施例1によるとテトラメチル炭酸アンモニウムである)が、1:1(モル)の比率になるように、塩基触媒を補充投入して、反応系における水酸基イオンとニトロベンゼンとのモル比が1:1以上になるように制御した。第2段反応器から排出された物質について分析した結果、ニトロベンゼンが≦0.1%、水分が15.6%、4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンの含有率が17.6%(重量)であった。
触媒の再生方法
水素化液のろ過によって回収した複合粉状触媒20gを、撹拌機と温度計付き100mLの三口フラスコに仕込み、さらに40%の水酸化ナトリウム溶液を20mL加えた。該混合物を撹拌しながら90℃に加熱し、この温度で1h反応させた。反応が終わった後、超音波洗浄器に触媒を入れて、30分間かけて、洗浄水のpHが7〜8になるまで、水で複数回洗浄した。得られた固体は、再生後の複合粉状触媒であった。
複合型塩基触媒の製造
撹拌機と冷却器付き500mLの三口フラスコに、230gの水を仕込み、温度を75±2℃に制御しながら、任意の順序で水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物91g(0.水酸化テトラメチルアンモニウム50モルを含有)、水酸化ナトリウム20g(0.5モル)、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムクロリド70g(0.5モル)を加え、均一に撹拌して、複合型塩基触媒を得た。濃度は32.85(重量)%であった。
複合型塩基触媒の製造
撹拌機と冷却器付き500mLの三口フラスコに、水230gを仕込み、混合温度を75±2℃に制御しながら、任意の順序で、水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物91g(水酸化テトラメチルアンモニウム0.50モルを含有)、水酸化ナトリウム20g(0.5モル)、メチル炭酸テトラメチルアンモニウム([(CH3)4N]+[CO3CH3]-)74.5g(0.5モル)を加え、均一に撹拌して、複合型塩基触媒を得た。濃度は33.7(重量%)であった。
撹拌機と、冷却器と、分水器付き500mLの四口フラスコに、150gの水を仕込み、任意の順序で、水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物91g(水酸化テトラメチルアンモニウム0.50モルを含有)、水酸化ナトリウム20g(0.5モル)、メチル炭酸テトラメチルアンモニウム([(CH3)4N]+[CO3CH3]-)74.5g(0.5モル)を加え、ベンゼン25gを加えて加熱還流した。分水器中には水相と油相が存在したが、油相を四口フラスコに戻し、水相を取り出した。留出した液体が水を含まなくなるまで蒸留して、無水の複合型塩基触媒を得た。
メチル炭酸テトラメチルアンモニウム([(CH3)4N]+[CO3CH3]-)の製造
撹拌装置と加熱装置付き1.5Lのオートクレーブに、炭酸ジメチルエステル90g(1.0モル)、トリメチルアミン59g(1.0モル)、メタノール510g(15モル)を仕込んだ。密閉した後、攪拌しはじめ、140℃に達するまで加熱し、そのときの圧力は1.5MPaであった。該温度を保持しながら4h反応させた。その後、50℃まで温度を下げ、1Lの三口フラスコに取り出して、メチル炭酸テトラメチルアンモニウムのメタノール溶液を得た。減圧により一部のメタノールを除去し、室温まで冷却し、白色結晶を析出させた。ろ過、乾燥した後、さらにメタノールで再結晶させて、メチル炭酸テトラメチルアンモニウムを119.5g得た。クロマトグラフィー法で分析した結果、純度は99.2%で、収率は80.2%であった。
1−クロロ−2,3−プロピレンオキシド92.5g(1.0モル)、N−メチルジエタノールアミン3g(1.0モル)、水酸化ナトリウム2g、水700gを、撹拌装置と、加熱装置と、温度測定装置付き反応釜に仕込んで撹拌しはじめ、温度を徐々に120℃まで上昇させ、反応釜にエチレンオキシドガスを導入し、反応釜の圧力を0.3MPaに保持して、反応の圧力が低下した後、導入したエチレンオキシドガスの量が150gになるまで、さらにエチレンオキシドガスを導入し、該条件下で2h反応させてClCH2[CH2CH2O]2−5Hを得、更にトリメチルアミンガス60gを導入し、140℃に加熱した。圧力は1.5MPaであった。該温度で4h反応させた。室温まで温度を低下させ、常法で脱水乾燥して、N,N,N−トリメチル−N−(ポリ)オキシエチレン(1〜4モルEO)プロピルアンモニウム塩酸塩105gを得た。
水酸化テトラメチルアンモニウムの製造
撹拌装置と加熱装置付き1.5Lのオートクレーブに、炭酸ジメチルエステル90g(1.0モル)、トリメチルアミン59g(1.0モル)、メタノール510g(15モル)を仕込んだ。密閉した後、撹拌しはじめ、140℃まで加熱した。圧力は1.5MPaであった。該温度を保持しながら4h反応させた。その後、室温まで温度を下げ、1Lの三口フラスコに放出し、それに水酸化カルシウム148g(2.0モル)と水350gで調製したスラリーを投入した。撹拌しながら8h加熱してメタノールを留去し、ろ過して、水酸化テトラメチルアンモニウムの溶液355gを得た。分析の結果、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有率は24.4%で、全体反応収率は95.2%であった。
水酸化テトラエチルアンモニウムの製造
撹拌装置と加熱装置付き1.5Lのオートクレーブに、硫酸ジエチルエステル154g(1.0モル)、トリエチルアミン101g(1.0モル)、エタノール690g(15モル)を仕込んだ。密閉した後、撹拌しはじめ、140℃まで加熱した。圧力は1.0MPaであった。該温度を保持しながら4h反応させた。その後、室温まで温度を下げ、1Lの三口フラスコに放出し、それに水酸化ナトリウム80g(2.0モル)を加えて、撹拌しながら加熱した。反応温度は45℃に、反応時間は4hに制御した。ろ過した後、濾液からまず一部のエタノールを留去して、水500gを加えながらエタノールを蒸発(その一部は水に含まれた)させ、604gの水酸化テトラエチルアンモニウム溶液を得た。分析の結果、水酸化テトラエチルアンモニウムの含有率は23.3%(重量)で、全体反応収率は95.7%であった。
アニリンとニトロベンゼンの量の反応に対する影響
小型反応器、流下薄膜反応器及び循環ポンプによって、真空系及び温度制御系とを有する、総体積が1Lの局部循環系を構成した。先にアニリンを充満させ、循環ポンプの流量を2L/hに設定した。ニトロベンゼン:アニリン:複合型塩基触媒中のOH-のモル比が1:1:1.8であるニトロベンゼン、アニリン、及び実施例1によって製造した複合型塩基触媒を含む混合液を、200mL/hの速度で反応器に供給した。滞留時間は5hであった。系の温度を75℃、圧力を0.008MPa(絶対圧力)に保持した。反応液がアニリンを置換して、反応液の組成が安定した後、サンプルを取って分析したところ、ニトロベンゼンの存在は、ほとんど検出できなかった。反応によって生成した4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンのモル数の合計により、反応の選択性を計算した。
縮合反応に対する水の影響
小型反応器、流下薄膜反応器及び循環ポンプによって、真空系及び温度制御系とを有する、総体積が1Lの局部循環系を構成した。該反応器系に、先にアニリンを充満させ、循環ポンプの流量を2L/hに設定した。ニトロベンゼン、アニリンと複合型塩基触媒を含む混合液を、所定の速度で反応器に供給し、ニトロベンゼン:アニリンのモル比を1:7に、ニトロベンゼン:複合型塩基触媒のOH-のモル比を1:1.15に保持した。系の温度は75℃、圧力は0.008MPa(絶対圧力)であった。反応液がアニリンを置換して、反応液の組成が安定した後、供給する原料の流量を調整して、ニトロベンゼンの量が≦0.1%になるように反応滞留時間を調整し、反応によって生成した4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンに基づいて計算した収率が97%になった時、反応液の出口の水分含量を測定して下記の結果を得た。
実施例8によって製造した無水複合型触媒を、アニリン651gとともに、撹拌装置と温度計の付いた四口フラスコに仕込んで撹拌しはじめ、温度を75℃、圧力を0.008MPa(絶対圧力)に保持して、系中の含水率が0.5%未満になるまで加熱した。留出したアニリンと水の共沸物を二つの層に分けた後、アニリンを四口フラスコに戻し、2hかけてニトロベンゼン123gを滴下し、4h保持しながら引き続いて脱水した。クロマトグラフィー法で分析した結果、4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンの収率は97.4%で、系中の含水率は0.5%未満であった。
連続薄膜式反応と全体混合反応の結果の比較
アニリン:ニトロベンゼン:複合型塩基触媒中のOH-のモル比を7.5:1:1.5に、反応温度を75℃、反応時間を5h、圧力を0.005MPa(絶対圧力)に制御して、連続薄膜式反応と全体混合反応を比較した。その結果を表2及び表3に示す。
固定床による触媒水素化
400mLの反応器に、直径5mm、柱面の高さ5mmの円柱型の銅触媒をランダムに投入した。触媒には、酸化銅42%、酸化亜鉛42%、三酸化二アルミニウム6%が含まれ、残余は物理水である。水素気流下、110〜240℃で触媒床を24h活性化した。実施例3の分離I工程から得た4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンを含む有機相を、少し加熱して溶融させた後、その30%体積に相当するメタノールと混合した。該混合物を100ml/hの流量で水素ガスと混合して予熱した後、上記水素化反応器に供給した。圧力が5.0MPaで、気体と液体の比率が、1,000:1で、温度が135℃という条件下で水素化を行った。水素化還元液を高効率液体クロマトグラフィー法で分析した結果、4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミンは含まれていなかった。この装置を上記条件下で、500h連続的に作動させた。
回分水素化実施例
撹拌装置と温度制御装置付き1Lのオートクレーブに、4−ニトロソジフェニルアミン17.5%と4−ニトロジフェニルアミン3.0%を含む分離I液を500g仕込んだ。エタノール150gと、本発明の実施例2で製造した複合粉状触媒5gを加えた。水素ガスで三回置換した後、0.8MPaまで加圧した。撹拌しながら、反応混合物を100℃まで加熱し、かつ該温度で4h反応させた。反応が完了した後、冷却し、減圧して生成物を取り出した。高効率液相クロマトグラフィー法で反応液を分析した結果、反応液には4−ニトロソジフェニルアミンと4−ニトロジフェニルアミンが含まれておらず、4−アミノジフェニルアミンの含有率は14.6%(クロマトグラフィー含有量)であった。
5重量%のパラジウムを含むPd/C触媒と、本発明の複合粉状触媒とを比較した。試験は上述の回分式水素化実施例に記載された条件下で行い、投入した触媒の量も同じにした。反応が完了した後、2種類の触媒をいずれも回収して使用した。回収使用する回数が21回に達する前には、両者の反応液では、いずれも4−ニトロソジフェニルアミンを検出できなかった。しかしながら、回収使用の回数が第21回目の時、Pd/C触媒を用いて得た反応液には0.1%の4−ニトロジフェニルアミンが含まれていた。しかしながら、本発明の複合粉状触媒を用いて得た反応液では、4−ニトロジフェニルアミンを検出できなかった。これより、本発明の触媒の抗毒性が、貴金属触媒に比べて優れていることが判明した。
Claims (30)
- ニトロベンゼンとアニリンを原料とし、
縮合工程と、
分離I、すなわち複合型塩基触媒を分離・回収して循環的に使用する工程と、
水素化工程と、
分離II、すなわちアニリンを分離・回収して循環的に使用し、水素化溶媒を分離・回収して循環的に使用してもよく、必要に応じて、少なくとも一部が再生されたものでもよい、水素化触媒を分離・回収して循環的に使用する工程と、
精製工程、
の5工程を含み、
縮合触媒として複合型塩基触媒を用い、該複合型塩基触媒が、水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属水酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩との3種の成分を含むことを特徴とする、4−アミノジフェニルアミンの製造方法。 - 水素化反応に用いられる水素化触媒が、元素周期律表の第VIII族元素若しくは銅、クロム、亜鉛、マンガンから選ばれるものを活性成分及び/又は補助触媒成分とする、水素化触媒又は複合粉状触媒であることを特徴とする、請求項1に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 水素化反応に用いられる水素化触媒が、複合粉状触媒であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記複合粉状触媒が、ニッケル、アルミニウム、元素Aを含み、前記元素Aは、Fe、Cu、Co、Mn、Cr、Mo、B、Pから選ばれる少なくとも1種であり、その中でニッケルの含有率が25〜99.9重量%で、アルミニウムと元素Aの含有率の合計が0.1〜75重量%であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 縮合反応の条件が、ニトロベンゼン:アニリン=1:1〜1:15(モル比)であり、反応温度が20〜150℃で、反応圧力が0.005〜0.1MPa(絶対圧力)で、反応時間が3.5〜6hであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記分離I工程において、酸性物質を添加して体系を中和して分離させた後、塩基により水相をアルカリ化する方法によって複合型塩基触媒を回収し、前記酸性物質が、無機酸、その酸化物と水の組み合わせ、及び他の無機酸型塩から選ばれるものであり、用いられる塩基が、アルカリ金属の水酸化物若しくは酸化物、又はアルカリ土類金属の水酸化物若しくは酸化物から選ばれるものであり、複合型塩基触媒の中のテトラアルキルアンモニウム塩、水酸化テトラアルキルアンモニウム、及びアルカリ金属の水酸化物の種類に基づいて、対応する酸性物質と塩基を選択することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 酸性物質が、塩酸、硫酸、硝酸、炭酸、炭酸水素ナトリウム、二酸化炭素と水の組み合わせ、又は三酸化硫黄と水の組み合わせから選ばれる、請求項6に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 複合型塩基触媒中の水酸基イオンとニトロベンゼンとのモル比が1:4〜4:1であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 複合型塩基触媒中の水酸化テトラアルキルアンモニウム:アルカリ金属水酸化物:テトラアルキルアンモニウム塩の比率が(0.5〜9):(0.5〜3):(0.5〜3)(モル比)で、水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属の水酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩の合計の濃度が10〜100重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法であって、水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属水酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩との3種の成分を含む複合型塩基触媒が、温度を0〜90℃に制御しながら、原料である水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属の水酸化物又は酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩とを所望のモル比で、水の中で均一に撹拌して、含水複合型塩基触媒を得ることによって製造され、前記原料である水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属の水酸化物又は酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩が、いずれも固体又は水溶液の形態であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法であって、水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属水酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩との3種の成分を含む複合型塩基触媒が、温度を0〜90℃に制御しながら、原料である水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属の水酸化物又は酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩とを所望のモル比で、水中で均一に撹拌して、ベンゼンを添加し、共沸によって水を完全に除去して、無水複合型塩基触媒を得ることによって製造され、前記原料である水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属の水酸化物又は酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩が、いずれも固体又は水溶液の形態であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記テトラアルキルアンモニウム塩が、下記の一般式:
[(R1)(R2)(R3)(R4)N]+ nXn-
(式中、R1、R2、R3とR4は、同一であっても異なっていてもよく、炭素原子数が1〜4のアルキル基を表し、前記アルキル基は、ヒドロキシ、メトキシ、ポリエーテル、カチオンポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンポリアミン、及びアンモニウム塩含有基から選ばれる基を有してもよく、Xn-は、ハロゲンイオン、硫酸イオン、炭酸イオン、リン酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸水素イオン、アルキル(C1〜C2)炭酸イオン、アルキル(C1〜C2)硫酸イオンから選ばれる基であり、n=1〜2である。)
で表されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。 - 前記テトラアルキルアンモニウム塩が、ポリメチル化トリエチレンテトラアミン硫酸塩、ポリメチル化ジエチレントリアミン炭酸塩、N,N−ジメチル−N,N−ジメトキシエチルアンモニウム炭酸塩、N−メチル−N,N,N−トリメトキシエチルアンモニウム炭酸塩、N,N,N−トリメチル−N−ヒドロキシエチルアンモニウム炭酸塩、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムクロリド、N,N,N−トリメチル−N−(ポリ)オキシエチレンエチルアンモニウム炭酸塩、N,N,N−トリメチル−N−(ポリ)オキシエチレンプロピルアンモニウム炭酸塩、N,N,N−トリメチル−N−(ポリ)オキシエチレンプロピルアンモニウムクロリド、N,N−ジメチル−N,N−ビス((ポリ)オキシエチレンプロピル)アンモニウム炭酸塩から選ばれる親水性置換基含有テトラアルキルアンモニウム塩であり、ここで、(ポリ)オキシエチレンは、1〜4のエチレンオキシ単位からなることを特徴とする、請求項12に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記テトラアルキルアンモニウム塩が、テトラメチルアンモニウム炭酸塩、メチル炭酸テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム炭酸塩、エチル炭酸テトラエチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム硫酸塩、メチル硫酸テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム硫酸塩、エチル硫酸テトラエチルアンモニウムから選ばれるものであることを特徴とする、請求項12に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記テトラアルキルアンモニウム塩が、トリアルキルアミンと炭酸ジアルキル(C1〜C2)エステル又は硫酸ジアルキル(C1〜C2)エステルを、極性溶媒中で反応させて得たものであることを特徴とする、請求項12〜14のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記テトラアルキルアンモニウム塩を製造する反応において、反応圧力が0.1〜3MPaで、反応温度が50〜200℃で、反応時間が1.5〜6hで、トリアルキルアミンと炭酸ジアルキル(C1〜C2)エステル又は硫酸ジアルキル(C1〜C2)エステルの比率が2:1〜1:2(モル)で、前記極性溶媒が、メタノール、エタノール又はイソプロパノールであり、極性溶媒の使用量が、トリアルキルアミンの重量の1〜10倍であることを特徴とする、請求項15に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合反応が、無酸素条件下で行われることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合反応において、プロトン性物質の別途添加又は制御が不要であることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合反応が、無溶媒下で行われることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合反応において、反応の初期に一部の複合型塩基触媒を添加するだけで、反応過程においては、複合塩基触媒中のテトラアルキルアンモニウム塩及び/又はアルカリ金属の水酸化物若しくはアルカリ金属の酸化物のみを補充することを特徴とする、請求項1〜19のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合反応が、縮合循環ポンプと、流下薄膜反応器と、第1段反応器からなる循環システム、及び必要に応じて設置する後続反応器の中で行われることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記縮合工程において流下薄膜反応器を使い、流下薄膜反応器の熱媒として、アルコール蒸気、又は温水、水蒸気、又はメタノール蒸気を使うことを特徴とする、請求項1〜21のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 水素化反応の条件が、還元剤として水素ガスを使い、気体と液体の比が10:1〜1500:1(体積)で、非固定床水素化工程を採用する場合の固体と液体の比が0.5:100〜16:100(重量)で、溶媒:分離I液、すなわち複合型塩基触媒を分離した後の縮合液=1:10〜5:10(重量)であり、気体は水素ガスを指し、液体は溶媒と分離I液を含み、固体は水素化触媒を指し、水素化反応の温度が50〜150℃で、反応器の圧力が0.2〜6.0MPa(絶対圧力)で、反応時間が2〜7hであることを特徴とする、請求項1〜22のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 水素化反応に用いられる複合粉状触媒が、ニッケル粉と、アルミニウム粉と、元素Aとを所定の比率で混合し、その後、高温状態で溶融させ、急速に冷却した後、反応器から排出し、粉末に粉砕し、その後、水酸化物の水溶液によって処理することにより製造されることを特徴とする、請求項2〜23のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 前記水素化反応の後に、磁気分離機により、磁性を有する複合粉状触媒を回収することを特徴とする、請求項3〜24のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- ベンチュリー式の固液混合輸送装置を用い、原料を供給するときの動力を利用して、磁気分離機により回収した複合粉状触媒を、水素化反応器に循環させることを特徴とする、請求項3〜25のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 超音波振動及び/又は強塩基処理によって、失活した複合粉状触媒を再生させることを特徴とする、請求項3〜26のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 水素化反応で使用した溶媒が、アルコール類及び/又は水であることを特徴とする、請求項1〜27のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- 精製工程において、3塔連続精留と回分精留を採用し、その中で、第1、第2、第3の精留塔の真空度が、それぞれ独立に0.09〜0.098MPaであり、塔底温度が、それぞれ260〜290℃、260〜300℃、120〜170℃で、還流比が、それぞれ2:1〜10:1、1:0.5〜1:4、1:0.5〜1:2であり、回分精留における真空度が0.09〜0.098MPaで、塔底温度が280〜330℃であることを特徴とする、請求項1〜28のいずれか1項に記載の4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
- (i)ニトロベンゼンと、アニリンと、複合型塩基触媒とを所定の比率で、計量ポンプにより連続的に縮合工程に供給し、反応させ、4−ニトロジフェニルアミンと4−ニトロソジフェニルアミン及び/又はそれらの塩を含む縮合液(7)を生成する工程;
(ii)縮合液(7)を連続的に分離I工程に供給し、酸性物質を添加して中和することによって縮合液(7)を分離し、さらに、塩基にて水相をアルカリ化する方法によって複合型塩基触媒を回収し、回収した複合型塩基触媒(1)を縮合工程に循環させる工程;
(iii)分離Iの生成液すなわち複合型塩基触媒を分離した縮合液(8)、水素化溶媒(補充した水素化溶媒(3)と、回収してもよい水素化溶媒(5)を含む)を所定の比率で連続的に水素化工程に供給して、複合粉状触媒(補充した複合粉状触媒(2)と、循環的に使用する少なくとも一部を再生させてもよい複合粉状触媒(4)を含む)の存在下で、水素ガスと反応させ、4−アミノジフェニルアミンを含む水素化液(9)を得る工程;
(iv)水素化液(9)を分離II工程に供給し、ここで、(a)複合粉状触媒(4)と、(b)縮合工程に循環させるアニリン(6)と、任意的に、(c)水素化工程に循環させる水素化溶媒(5)とを分離して得て、前記複合粉状触媒(4)を、直接、水素化工程に循環させるか、あるいは少なくとも一部再生させてから水素化工程に循環させる工程;
(v)アニリンの大部分を分離した4−アミノジフェニルアミンの粗生成物(10)を精製工程に供給し、ここで、(a)縮合工程に循環させる一部のアニリン(6)と、(b)4−アミノジフェニルアミンの製品を分離して得る工程を含み、
複合型塩基触媒が、水酸化テトラアルキルアンモニウムと、アルカリ金属水酸化物と、テトラアルキルアンモニウム塩との3種の成分を含むことを特徴とする、4−アミノジフェニルアミンの製造方法。
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