JP5040435B2 - Method for producing xylylenediamine - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂硬化剤およびその原料、ポリアミド樹脂、およびイソシアネートの中間原料等として有用なキシリレンジアミンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing xylylenediamine useful as a resin curing agent and its raw material, a polyamide resin, an intermediate raw material for isocyanate, and the like.

近年、特にイソシアネートの中間原料として、シアノベンジルアミンの含量が低い高純度のキシリレンジアミンが求められている。このような用途においては、シアノベンジルアミン含量が0.02重量%以下の高純度のキシリレンジアミンが要求される。そのため、シアノベンジルアミン含量が低い高純度のキシリレンジアミンを工業的に有利に製造する方法が求められている。   In recent years, high purity xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content has been demanded, particularly as an intermediate raw material for isocyanate. In such applications, high purity xylylenediamine having a cyanobenzylamine content of 0.02% by weight or less is required. Therefore, a method for industrially advantageously producing high purity xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content is required.

キシリレンジアミンは、フタロニトリル類を液体アンモニア及び/又は有機溶媒の存在下で接触水素化することで得られることが知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。フタロニトリル類は比較的高い融点を持つ化合物であるため、液体アンモニアや有機溶媒の使用が必須となる。特に、液体アンモニアは、水素化反応において生成するイミン中間体とニトリル基が反応してオリゴマー等を生成する、好ましくない副反応の抑制作用を有する事が、従来、知られている。そのため、大量の液体アンモニアが用いられることが多い。   Xylylenediamine is known to be obtained by catalytic hydrogenation of phthalonitriles in the presence of liquid ammonia and / or an organic solvent (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Since phthalonitriles are compounds having a relatively high melting point, it is essential to use liquid ammonia or an organic solvent. In particular, it has been conventionally known that liquid ammonia has an action of suppressing an undesirable side reaction in which an imine intermediate generated in a hydrogenation reaction and a nitrile group react to generate an oligomer or the like. Therefore, a large amount of liquid ammonia is often used.

さらに、この接触水素化反応は、フタロニトリル類からシアノベンジルアミン、シアノベンジルアミンからキシリレンジアミンとなる逐次反応であるので、反応系中にはシアノベンジルアミンが微量ながら必ず残存する。   Furthermore, this catalytic hydrogenation reaction is a sequential reaction from phthalonitriles to cyanobenzylamine and from cyanobenzylamine to xylylenediamine, so that cyanobenzylamine always remains in the reaction system in a trace amount.

接触水素化反応を1回通過の流通反応や回分式反応で行う場合には、前述のように副反応を抑えるために液体アンモニアを大量に用いる必要がある。そのため、基質濃度の低下によりみかけの反応速度が低下してしまい、シアノベンジルアミンが残存しやすくなる。特許文献3には、溶媒の使用量を抑えるために、反応液の一部を抜き出し、新たに供給される原料と混合して再度反応させる循環反応方式が記載されている。しかし、この場合においても、基質濃度が低下するため、シアノベンジルアミンが残存しやすい。   When the catalytic hydrogenation reaction is performed by a single-pass flow reaction or batch reaction, it is necessary to use a large amount of liquid ammonia in order to suppress side reactions as described above. Therefore, the apparent reaction rate decreases due to a decrease in the substrate concentration, and cyanobenzylamine tends to remain. Patent Document 3 describes a cyclic reaction system in which a part of a reaction solution is extracted, mixed with newly supplied raw materials, and reacted again in order to reduce the amount of solvent used. However, even in this case, cyanobenzylamine tends to remain because the substrate concentration decreases.

シアノベンジルアミンは、放置すると、着色すると共に分解してアンモニアを放出し、粘調な高分子物を形成する不安定な物質である。また、キシリレンジアミン中に含有された状態でも同様な挙動を示し、一般に対応するキシリレンジアミンとの沸点差が小さいため、通常の蒸留による分離が困難である。   Cyanobenzylamine is an unstable substance that, when left alone, is colored and decomposes to release ammonia and form a viscous polymer. Further, even when contained in xylylenediamine, the same behavior is exhibited, and generally the boiling point difference from the corresponding xylylenediamine is small, so that separation by ordinary distillation is difficult.

シアノベンジルアミン含量の低いキシリレンジアミンを製造する方法としては、フタロニトリル類を液体アンモニア及び/又は有機溶媒の存在下で接触水素化した後、溶媒を除去して得られた粗キシリレンジアミン(シアノベンジルアミン含量の高いキシリレンジアミン)をアルカリ処理する方法(例えば、特許文献4参照)や、粗キシリレンジアミンを水の存在下に鉄の酸化物または鉄とクロムとの酸化物を含む触媒に接触させる方法(例えば、特許文献5参照)などが知られている。   As a method for producing xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content, crude xylylenediamine obtained by catalytically hydrogenating phthalonitriles in the presence of liquid ammonia and / or an organic solvent and then removing the solvent ( A method of treating an xylylenediamine having a high cyanobenzylamine content with an alkali (see, for example, Patent Document 4), or a catalyst containing an oxide of iron or iron and chromium in the presence of water. There is known a method of bringing it into contact (for example, see Patent Document 5).

しかし、アルカリ処理する方法は、シアノベンジルアミン含量の少ないキシリレンジアミンを得ることはできるが、アルカリを含む廃液が排出されてしまう。この廃液は、中和後、活性汚泥処理や焼却処分されるが、アルカリを含むためその処理に難点がある。粗キシリレンジアミンを水の存在下、鉄の酸化物または鉄とクロムの酸化物を含む触媒に接触させる方法は、反応に用いた水を留去する工程が別途必要になるなど、工業的に不利である。また、いずれの方法の場合も、中間体であるシアノベンジルアミンを高沸点物質に変換して除去するので非効率である。   However, the alkali treatment method can obtain xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content, but waste liquid containing alkali is discharged. This waste liquid is subjected to activated sludge treatment or incineration after neutralization, but has a difficulty in its treatment because it contains alkali. The method of bringing crude xylylenediamine into contact with a catalyst containing iron oxide or iron and chromium oxide in the presence of water requires an additional step of distilling off the water used in the reaction, such as industrially. It is disadvantageous. In either case, the intermediate cyanobenzylamine is converted into a high-boiling substance and removed, which is inefficient.

また、特許文献6には、ニトリル転化率が90mol%以上99.9mol%未満の範囲となるまで水素化反応を進行させる工程(a)、および工程(a)より10℃以上高い反応温度でニトリル転化率が工程(a)の転化率よりも高く、かつ、99.5mol%以上となるまで水素化反応を進行させる工程(b)の2つの工程において、溶媒の存在下でフタロニトリル類を水素化することにより、シアノベンジルアミン含量の少ない高純度キシリレンジアミンを収率よく製造できることが示されている。   Patent Document 6 discloses a step (a) in which a hydrogenation reaction is allowed to proceed until the nitrile conversion rate is in a range of 90 mol% or more and less than 99.9 mol%, and a nitrile at a reaction temperature higher by 10 ° C. or more than step (a). In two steps of step (b) in which the hydrogenation reaction proceeds until the conversion rate is higher than the conversion rate in step (a) and reaches 99.5 mol% or more, phthalonitriles are hydrogenated in the presence of a solvent. It has been shown that high-purity xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content can be produced with good yield.

この方法は、シアノベンジルアミン含量の少ない高純度キシリレンジアミンを得る一つの方法ではある。しかし、反応温度の高さに起因する好ましくない副反応が工程(b)において起こり、これを抑制するために、工程(a)でのニトリル転化率および反応温度を調整する必要があり、運転面での煩雑さがあった。また、常に、反応溶媒の存在下で水素化反応を行うため、基質の濃度が低くなり、相当量の触媒が必要であった。
特公昭51−24494号公報 特開2002−105035号公報 国際公開第2005/026098号パンフレット 特公昭45−14777号公報 特公昭57−27098号公報 特開2004−292435号公報
This method is one method for obtaining high-purity xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content. However, an undesirable side reaction due to the high reaction temperature occurs in step (b), and in order to suppress this, it is necessary to adjust the nitrile conversion rate and reaction temperature in step (a). There was a lot of trouble. In addition, since the hydrogenation reaction is always performed in the presence of the reaction solvent, the concentration of the substrate is lowered, and a considerable amount of catalyst is required.
Japanese Patent Publication No. 51-24494 JP 2002-105035 A International Publication No. 2005/026098 Pamphlet Japanese Patent Publication No. 45-14777 Japanese Patent Publication No.57-27098 JP 2004-292435 A

本発明は、シアノベンジルアミン含量が低く、高品質のキシリレンジアミンを工業的に有利に製造する方法を提供する。   The present invention provides a method for industrially advantageously producing a high-quality xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content.

本発明者らは、液体アンモニアあるいは液体アンモニア及び有機溶剤からなる混合溶媒でフタロニトリル類の接触水素化反応(接触水素化処理)を行い、その後、少なくとも液体アンモニアを除去して、反応生成物を一旦取得し、得られた反応生成物を触媒の存在下、温和な条件下で再度接触水素化処理を行った後に蒸留精製することで、シアノベンジルアミン含量の低い、高品質なキシリレンジアミンを収率良く得られることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の順次工程:
(1)フタロニトリル類と、液体アンモニアまたは液体アンモニアおよび有機溶媒とからなり、前記液体アンモニアまたは前記液体アンモニアおよび有機溶媒の含有量が80重量%以上である混合液に第1の接触水素化処理を施し、前記フタロニトリル類を水素化して、反応生成物(A)を得る工程、
(2)反応生成物(A)中の液体アンモニアを除去して反応生成物(B)を得る工程、
(3)反応生成物(B)に第2の接触水素化処理を施し、シアノベンジルアミンを水素化して、反応生成物(C)を得る工程、および
(4)反応生成物(C)を蒸留してキシリレンジアミンを精製する工程
を含むキシリレンジアミンの製造方法である。
The present inventors perform a catalytic hydrogenation reaction (catalytic hydrogenation treatment) of phthalonitriles with liquid ammonia or a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent, and then remove at least the liquid ammonia to obtain a reaction product. Once obtained, the reaction product obtained is subjected to catalytic hydrogenation treatment again under mild conditions in the presence of a catalyst and then purified by distillation to obtain high-quality xylylenediamine having a low cyanobenzylamine content. It was found that the product can be obtained with good yield.
That is, the present invention includes the following sequential steps:
(1) The first catalytic hydrogenation treatment is performed on phthalonitriles and liquid ammonia or a liquid ammonia and an organic solvent, and the liquid ammonia or a liquid mixture containing the liquid ammonia and the organic solvent is 80% by weight or more. And hydrogenating the phthalonitriles to obtain a reaction product (A),
(2) removing liquid ammonia in the reaction product (A) to obtain a reaction product (B);
(3) subjecting the reaction product (B) to a second catalytic hydrogenation to hydrogenate cyanobenzylamine to obtain a reaction product (C); and (4) distilling the reaction product (C). And a process for producing xylylenediamine, which comprises the step of purifying xylylenediamine.

本発明では、シアノベンジルアミンの含有量が非常に少ない、高品質のキシリレンジアミンが得られる。また、温和な条件でシアノベンジルアミンを取り除くことができ、触媒量も低減できるとともに装置の建設費も低減することができる。さらに、本発明の製造方法では、水除去工程が不要となる。   In the present invention, a high-quality xylylenediamine having a very low content of cyanobenzylamine is obtained. Further, cyanobenzylamine can be removed under mild conditions, the amount of catalyst can be reduced, and the construction cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, in the production method of the present invention, the water removal step is not necessary.

本発明の製造方法について、各工程に分けて説明する。
工程(1)
工程(1)は、フタロニトリル類と、液体アンモニアまたは液体アンモニアおよび有機溶媒とからなり、液体アンモニア、または、液体アンモニアおよび有機溶媒の含有量が80重量%以上である混合液に第1の接触水素化処理を施し、前記フタロニトリル類を水素化して、反応生成物(A)を得る工程である。
The production method of the present invention will be described separately for each step.
Process (1)
In step (1), the first contact is made with phthalonitrile and liquid ammonia or liquid ammonia and an organic solvent, and the liquid ammonia or the liquid ammonia and the liquid mixture containing the organic solvent are 80% by weight or more. This is a step of performing a hydrogenation treatment and hydrogenating the phthalonitriles to obtain a reaction product (A).

本発明で用いられるフタロニトリル類とは、ベンゼン環にニトリル基が2個置換している化合物を指し、また、さらにニトリル基の他にフッ素、塩素等のハロゲン原子、メチル基、エチル基等のアルキル基やフェニル基が置換している化合物も含まれる。
このようなフタロニトリル類には、o−フタロニトリル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリル、2−クロロフタロニトリル、5−メチルイソフタロニトリル、4−メチルイソフタロニトリル、5−フェニルイソフタロニトリル等が挙げられる。
なかでも、イソフタロニトリル、テレフタロニトリル、4−および5−メチルイソフタロニトリルが好ましく、イソフタロニトリル、テレフタロニトリルがより好ましい。
The phthalonitriles used in the present invention refer to compounds in which two nitrile groups are substituted on the benzene ring. Further, in addition to the nitrile group, halogen atoms such as fluorine and chlorine, methyl groups, ethyl groups, etc. Also included are compounds in which an alkyl group or phenyl group is substituted.
Such phthalonitriles include o-phthalonitrile, isophthalonitrile, terephthalonitrile, 2-chlorophthalonitrile, 5-methylisophthalonitrile, 4-methylisophthalonitrile, 5-phenylisophthalonitrile, and the like. Can be mentioned.
Of these, isophthalonitrile, terephthalonitrile, 4- and 5-methylisophthalonitrile are preferable, and isophthalonitrile and terephthalonitrile are more preferable.

本発明では、混合液に第1の接触水素化処理を施し、上述のフタロニトリル類を水素化して、反応生成物(A)を得る。溶媒としては、液体アンモニアあるいは液体アンモニア及び有機溶剤からなる混合溶媒が用いられる。
混合溶媒として使用する際の有機溶剤としては、フタロニトリル類を溶解し、低沸点の芳香族炭化水素や飽和脂肪族炭化水素が好適であり、具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン類、メシチレン、プソイドキュメン、ヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。これらのなかでも、特に、工業的には、取り扱い化合物が増えないキシレン類が有利である。
液体アンモニアと有機溶剤の重量比率は任意に選択する事ができるが、フタロニトリル類に対する液体アンモニアの量を等量以上とする事が好ましい。有機溶剤の比率を高くする事により、反応圧力を低下させる事ができるが、液体アンモニアが少なすぎる場合には、好ましくない副反応が生じ、反応収率が低下する場合がある。
In the present invention, the mixture is subjected to a first catalytic hydrogenation treatment, and the above phthalonitriles are hydrogenated to obtain a reaction product (A). As the solvent, liquid ammonia or a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent is used.
As an organic solvent when used as a mixed solvent, phthalonitriles are dissolved, and low-boiling aromatic hydrocarbons and saturated aliphatic hydrocarbons are preferable. Specifically, benzene, toluene, xylenes, mesitylene, Examples include pseudocumene, hexane, and cyclohexane. Among these, particularly industrially, xylenes that do not increase the number of handling compounds are advantageous.
The weight ratio between the liquid ammonia and the organic solvent can be arbitrarily selected, but the amount of the liquid ammonia with respect to the phthalonitriles is preferably equal to or more than the same. By increasing the ratio of the organic solvent, the reaction pressure can be reduced. However, when the amount of liquid ammonia is too small, an undesirable side reaction may occur and the reaction yield may be reduced.

フタロニトリル類の接触水素化反応の触媒としては、公知の担持金属触媒、非担持金属触媒、ラネー触媒、貴金属触媒等を使用できる。特に、ニッケル、コバルト、あるいはパラジウムを含有する触媒が好適に用いられる。   As the catalyst for the catalytic hydrogenation reaction of phthalonitriles, known supported metal catalysts, non-supported metal catalysts, Raney catalysts, noble metal catalysts and the like can be used. In particular, a catalyst containing nickel, cobalt, or palladium is preferably used.

第1の接触水素化処理の方式は、回分式でも連続式でも可能である。
回分式としては、槽型反応器にニッケルやコバルトのラネー金属粉体状触媒を入れ完全混合型の方式が例示できる。
連続式としては、管状反応器を用い、成型された触媒を固定床とし、上記混合液(原料溶液)と水素ガスとともに、反応器上部から並列で供給する灌液タイプの連続反応器を用いる方式が例示できる。当該方式は、工業的に簡便で好ましい方式である。なお、原料溶液と水素ガスを反応器上部から並列で供給する灌液タイプの連続反応器を用いる場合、予め原料溶液と水素ガスのみを流通させて反応を行う一回通過方式でも、原料溶液と反応器出口液の一部、および水素ガスを共に流通させて反応を行う循環方式でも構わない。
The first catalytic hydrotreating method can be batch or continuous.
Examples of the batch type include a complete mixing type system in which a Raney metal powder catalyst of nickel or cobalt is placed in a tank reactor.
As a continuous type, a tubular reactor is used, a molded catalyst is used as a fixed bed, and an irrigation type continuous reactor that supplies the mixed solution (raw material solution) and hydrogen gas in parallel from the top of the reactor is used. Can be illustrated. This method is industrially simple and preferable. In addition, when using an irrigation type continuous reactor in which the raw material solution and hydrogen gas are supplied in parallel from the upper part of the reactor, even with a single-pass method in which the reaction is performed by circulating only the raw material solution and hydrogen gas in advance, A circulation system in which a part of the reactor outlet liquid and hydrogen gas are allowed to flow together may be used.

第1の接触水素化処理の際、液体アンモニアまたは液体アンモニアおよび有機溶剤からなる混合溶媒を、混合液に対し、80重量パーセント以上用いることが好ましく、90重量パーセント以上用いることがさらに好ましい。
液体アンモニアまたは液体アンモニア及び有機溶剤からなる混合溶媒の使用量を80重量パーセントより少なくすると、好ましくない反応により副生物が生成し、反応収率が低下する。
この液体アンモニアまたは液体アンモニア及び有機溶剤からなる混合溶媒の、混合溶液に対する割合は、回分式反応の場合は、原料フタロニトリル類と溶媒の仕込み組成から算出される。
流通式の場合は、反応器入口における原料フタロニトリルと溶媒の組成から算出される。即ち、流通式で反応生成物(A)の一部を反応器入り口に戻す循環方式の場合には、新たにフィードされる原料溶液と循環された反応生成物(A)を合わせた組成から算出される。
In the first catalytic hydrogenation treatment, liquid ammonia or a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent is preferably used in an amount of 80 weight percent or more, more preferably 90 weight percent or more based on the mixed solution.
If the amount of liquid ammonia or a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent is less than 80 percent by weight, a by-product is generated due to an undesirable reaction, and the reaction yield decreases.
The ratio of the liquid ammonia or a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent to the mixed solution is calculated from the charged composition of the raw material phthalonitriles and the solvent in the case of batch reaction.
In the case of the flow type, it is calculated from the composition of the raw material phthalonitrile and the solvent at the reactor inlet. That is, in the case of a circulation method in which a part of the reaction product (A) is returned to the reactor inlet by a flow equation, the calculation is made from the composition of the newly fed raw material solution and the circulated reaction product (A). Is done.

触媒の使用量は、触媒の種類や反応条件によって異なるが、回分式で行う場合、原料のフタロニトリル類の初期仕込み量100重量部に対して、好ましくは0.1〜200重量部、より好ましくは0.2〜100重量部である。固定床式で行う場合は、原料フタロニトリル類の供給速度1重量部/時間に対して、好ましくは0.1〜20000重量部、より好ましくは0.2〜7000重量部である。
第1の接触水素化処理の処理温度は20℃〜200℃であることが好ましく、30〜180℃であることがより好ましく、40〜150℃であることがさらに好ましい。また、水素分圧は3.0〜20.0MPaであることが好ましく、4.0〜15.0MPaであることがより好ましい。
なお、工程(1)におけるフタロニトリル類の水素化反応の程度は、後述する工程(2)において水素ガス及び触媒は除かれていて水素化反応は進行しないことから、工程(2)で得られる反応生成物(B)の組成物を分析することにより推定できる。反応生成物(B)に含まれるフタロニトリル類の残存量は100ppm以下が好ましく、さらに分析検出限界の10ppm以下が好ましい。それ以上フタロニトリルが存在する場合、第2の接触水素化処理で用いる触媒の活性を劣化させる場合がある。すなわち、工程(1)におけるフタロニトリル類の水素化反応の程度は、原料のフタロニトリル類の99.99%以上が反応に供される水素化の程度であることを意味する。
The amount of catalyst used varies depending on the type of catalyst and reaction conditions, but when batchwise, the amount is preferably 0.1 to 200 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the initial charge of raw material phthalonitriles. Is 0.2 to 100 parts by weight. When performing by a fixed bed system, it is 0.1-20000 weight part with respect to the feed rate of 1 weight part / hour of raw material phthalonitrile, More preferably, it is 0.2-7000 weight part.
The treatment temperature of the first catalytic hydrogenation treatment is preferably 20 ° C to 200 ° C, more preferably 30 to 180 ° C, and further preferably 40 to 150 ° C. Further, the hydrogen partial pressure is preferably 3.0 to 20.0 MPa, and more preferably 4.0 to 15.0 MPa.
The degree of hydrogenation reaction of phthalonitriles in step (1) is obtained in step (2) because hydrogen gas and catalyst are removed and hydrogenation reaction does not proceed in step (2) described later. It can be estimated by analyzing the composition of the reaction product (B). The residual amount of phthalonitrile contained in the reaction product (B) is preferably 100 ppm or less, and more preferably 10 ppm or less, which is the analytical detection limit. When phthalonitrile is further present, the activity of the catalyst used in the second catalytic hydrotreatment may be deteriorated. That is, the degree of hydrogenation reaction of phthalonitriles in step (1) means that the hydrogenation reaction is such that 99.99% or more of the starting phthalonitriles are subjected to the reaction.

工程(2)
工程(2)は、反応生成物(A)中の液体アンモニアを除去して反応生成物(B)を得る工程である。
アンモニアの除去方法としては、落圧による方法、および、窒素ガス等の不活性ガスを流して除去する方法などが挙げられる。
第1の接触水素化処理の際に、液体アンモニアと有機溶剤とからなる混合溶媒を用いた場合には、液体アンモニアについては前述の方法により、反応生成物(A)から除去すればよい。有機溶剤の除去の要否については、全体のプロセスを勘案して適宜選択する事ができる。有機溶剤の除去を行うには、蒸留を行えばよい。
Process (2)
Step (2) is a step of obtaining reaction product (B) by removing liquid ammonia in reaction product (A).
Examples of the method for removing ammonia include a method using dropping pressure and a method for removing by flowing an inert gas such as nitrogen gas.
When a mixed solvent composed of liquid ammonia and an organic solvent is used in the first catalytic hydrogenation treatment, the liquid ammonia may be removed from the reaction product (A) by the method described above. The necessity of removing the organic solvent can be appropriately selected in consideration of the entire process. Distillation may be performed to remove the organic solvent.

ここで、反応生成物(B)中のキシリレンジアミンおよびシアノベンジルアミンの合計量は、40重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましい。40重量%以上であることで、次の第2の接触水素化処理を穏やかな条件下で行うことができる。
反応生成物(B)中のキシリレンジアミンに対するシアノベンジルアミンの重量比は、0.01以下であることが好ましい。0.01以下であることで、得られるキシリレンジアミンの品質を向上させることができる。
Here, the total amount of xylylenediamine and cyanobenzylamine in the reaction product (B) is preferably 40% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and 80% by weight or more. More preferably. By being 40% by weight or more, the next second catalytic hydrogenation treatment can be performed under mild conditions.
The weight ratio of cyanobenzylamine to xylylenediamine in the reaction product (B) is preferably 0.01 or less. By being 0.01 or less, the quality of the xylylenediamine obtained can be improved.

また、反応生成物(B)における液体アンモニアの量は、1重量パーセント以下であることが好ましい。
液体アンモニアの量は、1重量パーセント以下であると、反応生成物(B)の分圧の上昇を防ぐことが可能であるので、第2の接触水素化処理においてより高圧の反応器が不要となる。また、液体アンモニアの残存量が少ない方が、必要な触媒量が少なくすむ等、効率的な第2の接触水素化処理が可能となる。
The amount of liquid ammonia in the reaction product (B) is preferably 1 weight percent or less.
If the amount of liquid ammonia is 1 percent by weight or less, it is possible to prevent an increase in the partial pressure of the reaction product (B), so that a higher pressure reactor is unnecessary in the second catalytic hydrotreatment. Become. In addition, when the residual amount of liquid ammonia is small, the required second catalytic hydrogenation treatment is possible, for example, the required amount of catalyst is reduced.

工程(3)
工程(3)は、反応生成物(B)に第2の接触水素化処理を施し、シアノベンジルアミンを水素化して、反応生成物(C)を得る工程である。
第2の接触水素化処理により、反応生成物(B)中のシアノベンジルアミンが水素化されてキシリレンジアミンになる。そのため、本工程により、シアノベンジルアミン含量をより低減させることができる。
Process (3)
Step (3) is a step of subjecting the reaction product (B) to a second catalytic hydrogenation to hydrogenate cyanobenzylamine to obtain a reaction product (C).
By the second catalytic hydrogenation treatment, cyanobenzylamine in the reaction product (B) is hydrogenated to xylylenediamine. Therefore, the cyanobenzylamine content can be further reduced by this step.

第2の接触水素化処理に使用できる触媒としては、担持金属触媒、非担持金属触媒、ラネー触媒、貴金属触媒等が挙げられる。特に、ニッケルおよび/またはコバルトを担体に担持したものが好適であり、なかでもニッケルを担体に担持した触媒が好適である。担体としては、珪藻土、酸化珪素、アルミナ、シリカ−アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭素などが用いられる。ニッケルおよび/またはコバルトを担体に担持した触媒の場合、ニッケルおよび/またはコバルト含量は10〜80%が好ましく、30〜70%がより好ましく、40〜60%がさらに好ましい。   Examples of the catalyst that can be used for the second catalytic hydrogenation treatment include a supported metal catalyst, a non-supported metal catalyst, a Raney catalyst, and a noble metal catalyst. In particular, a catalyst in which nickel and / or cobalt is supported on a support is preferable, and a catalyst in which nickel is supported on a support is particularly preferable. As the carrier, diatomaceous earth, silicon oxide, alumina, silica-alumina, titanium oxide, zirconium oxide, carbon and the like are used. In the case of a catalyst in which nickel and / or cobalt is supported on a support, the nickel and / or cobalt content is preferably 10 to 80%, more preferably 30 to 70%, and even more preferably 40 to 60%.

第2の接触水素化処理は、回分式でも連続式でも可能である。回分式としては、槽型反応器にニッケルやコバルトのラネー金属粉体状触媒を入れて反応させる完全混合型が挙げられる。連続式としては、管状反応器を用い、成型された触媒を固定床とし原料(反応生成物(B))と水素ガスを反応器上部から供給する灌液タイプの連続反応器を用いる方式が挙げられ、この方式は簡便で好ましい。   The second catalytic hydrogenation treatment can be performed batchwise or continuously. Examples of the batch type include a complete mixing type in which a Raney metal powder catalyst of nickel or cobalt is put into a tank reactor and reacted. As the continuous type, a tubular reactor is used, and a method using an irrigated type continuous reactor in which a molded catalyst is used as a fixed bed and a raw material (reaction product (B)) and hydrogen gas are supplied from the upper part of the reactor. This method is simple and preferable.

第1の接触水素化処理および第2の接触水素化処理のそれぞれに使用される接触水素化反応装置に用いる材質としては、炭素鋼やSUS304、SUS316、SUS316Lなどのステンレス鋼がある。また、通常の耐圧容器に使用される鉄やステンレス鋼にグラスライニング処理を施した容器も使用することができる。   Examples of the material used for the catalytic hydrogenation reactor used in each of the first catalytic hydrogenation treatment and the second catalytic hydrogenation treatment include carbon steel and stainless steel such as SUS304, SUS316, and SUS316L. Moreover, the container which gave the glass lining process to the iron and stainless steel used for a normal pressure-resistant container can also be used.

第2の接触水素化処理の処理温度は適時決められるが、30℃から150℃の範囲が好ましく、40℃から100℃の範囲がより好ましい。30℃以上であれば、シアノベンジルアミンの転化率の著しい低下を防ぐことができる。150℃以下であれば、反応生成物(B)中に多量に含まれるキシリレンジアミンの核水素化および脱アミノ化が多量に進行してしまうのを防ぎ、かつ、キシリレンジアミン自体の熱変質も防ぐことができる。   The treatment temperature of the second catalytic hydrogenation treatment is appropriately determined, but is preferably in the range of 30 ° C to 150 ° C, and more preferably in the range of 40 ° C to 100 ° C. If it is 30 degreeC or more, the remarkable fall of the conversion of a cyano benzylamine can be prevented. If it is 150 degrees C or less, it will prevent that the nuclear hydrogenation and deamination of xylylenediamine contained in a large amount in the reaction product (B) proceeds in large quantities, and thermal alteration of xylylenediamine itself. Can also prevent.

第2の接触水素化処理において、水素分圧は適時決められるが、通常0.1〜10MPaの範囲であることが好ましく、0.5〜8MPaの範囲であることがより好ましく、1〜4MPaの範囲であることがさらに好ましい。0.1MPa以上であれば、シアノベンジルアミンの転化率の著しい低下を防ぐことができる。10MPa以下であれば、反応生成物(B)中に多量に含まれるキシリレンジアミンの核水素化および脱アミノ化が多量に進行してしまうのを防ぐことができる。   In the second catalytic hydrogenation treatment, the hydrogen partial pressure is appropriately determined, but is usually preferably in the range of 0.1 to 10 MPa, more preferably in the range of 0.5 to 8 MPa, and 1 to 4 MPa. More preferably, it is in the range. If it is 0.1 Mpa or more, the remarkable fall of the conversion rate of a cyano benzylamine can be prevented. If it is 10 MPa or less, it is possible to prevent a large amount of nuclear hydrogenation and deamination of xylylenediamine contained in a large amount in the reaction product (B).

固定床連続流通式にて第2の接触水素化処理を行う場合、水素化反応器に入る原料の流速は適時決められる。液空間速度(LHSV)は、0.1h−1〜10h−1の範囲が好ましく、0.1h−1〜3.0h−1の範囲がより好ましい。0.1h−1以上であれば、流速が遅くなりすぎることがないため、時間当たりに処理できる量が極端に減ることを防ぎ、工業的に有利となる。また、反応生成物(B)中に多量に含まれるキシリレンジアミンの水素化分解の進行も防ぐことができる。また、10h−1以下であれば、シアノベンジルアミンの転化率が低くなりすぎず、十分な効果を維持することができる。 When the second catalytic hydrotreatment is performed in a fixed bed continuous flow system, the flow rate of the raw material entering the hydrogenation reactor is determined in a timely manner. The liquid hourly space velocity (LHSV) is preferably in the range of 0.1h -1 ~10h -1, and more preferably in a range of from 0.1h -1 ~3.0h -1. If it is 0.1 h −1 or more, the flow rate does not become too slow, so that the amount that can be processed per hour is prevented from being extremely reduced, which is industrially advantageous. Moreover, the progress of hydrogenolysis of xylylenediamine contained in a large amount in the reaction product (B) can also be prevented. Moreover, if it is 10 h- 1 or less, the conversion rate of cyanobenzylamine will not become low too much, and sufficient effect can be maintained.

第2の接触水素化処理における水素の量は適時決められる。当該量は、反応生成物(B)中のシアノベンジルアミンの含有量にもよるが、ガス空間速度(GHSV)が500h−1以下の範囲から決められることが好ましく、200h−1以下の範囲から決められることがより好ましい。
反応生成物(B)に第2の接触水素化処理を施した後のキシリレンジアミンに対するシアノベンジルアミンの重量比は、0.00005以下であることが好ましい。0.00005以下であると、蒸留精製後のキシリレンジアミンに対するシアノベンジルアミンの重量比が簡単に0.00005以下となり、高品質のキシリレンジアミンが得られるため好ましい。
The amount of hydrogen in the second catalytic hydrotreatment is determined in a timely manner. The amount depends on the amount of cyanobenzylamine in the reaction product (B), preferably the gas hourly space velocity (GHSV) of is determined from 500h -1 the range from 200h -1 following ranges More preferably, it is determined.
The weight ratio of cyanobenzylamine to xylylenediamine after subjecting the reaction product (B) to the second catalytic hydrogenation treatment is preferably 0.00005 or less. If it is 0.00005 or less, the weight ratio of cyanobenzylamine to xylylenediamine after distillation purification is easily 0.00005 or less, which is preferable because high-quality xylylenediamine is obtained.

工程(4)
工程(4)は、反応生成物(C)を蒸留してキシリレンジアミンを精製する工程である。
Step (4)
Step (4) is a step of purifying xylylenediamine by distilling the reaction product (C).

蒸留には、充填塔、棚段塔、フラッシュドラム等の蒸留装置が使用可能であり、回分式または連続式にて、好ましくは減圧下にて実施される。第2の接触水素化処理を施した後に得られる反応生成物(C)中には、キシリレンジアミンより低沸点の化合物および高沸点の化合物の双方が含まれている。これら双方の化合物を除去するために、低沸分離蒸留塔と高沸分離蒸留塔の2本の蒸留塔を用いて蒸留精製を行っても良い。あるいは、1本の蒸留塔を用いて、塔頂からキシリレンジアミンよりも低沸点の化合物を、塔底からキシリレンジアミンよりも高沸点の化合物を、またキシリレンジアミンを蒸留塔の中間部から抜き出してもよい。
また、低沸分離蒸留塔と高沸分離蒸留塔の2本の蒸留塔を用いる場合、先に低沸分離蒸留塔で低沸点化合物を除去した後に高沸分離蒸留塔で塔頂からキシリレンジアミンを取得してもよい。あるいは、先に高沸分離蒸留塔で高沸点化合物を除去した後に低沸分離蒸留塔で塔底からキシリレンジアミンを取得してもよい。
For the distillation, a distillation apparatus such as a packed tower, a plate tower, a flash drum or the like can be used, and the distillation is carried out batchwise or continuously, preferably under reduced pressure. The reaction product (C) obtained after the second catalytic hydrogenation treatment contains both a compound having a lower boiling point and a compound having a higher boiling point than xylylenediamine. In order to remove both of these compounds, distillation purification may be performed using two distillation columns, a low boiling separation distillation column and a high boiling separation distillation column. Alternatively, using a single distillation column, a compound having a lower boiling point than xylylenediamine from the top, a compound having a higher boiling point than xylylenediamine from the bottom, and xylylenediamine from the middle of the distillation column It may be extracted.
In addition, when two distillation columns, a low boiling separation distillation column and a high boiling separation distillation column, are used, the low boiling point compound is first removed in the low boiling separation distillation column and then the xylylenediamine is removed from the top of the high boiling separation distillation column. May be obtained. Alternatively, xylylenediamine may be obtained from the bottom of the high boiling point separation distillation column after removing the high boiling point compound in the high boiling separation distillation column.

蒸留塔の操作圧力は、好ましくは1〜30kPa、より好ましくは1〜10kPaである。蒸留装置底部の温度は、好ましくは80〜195℃、より好ましくは100〜185℃である。   The operating pressure of the distillation column is preferably 1 to 30 kPa, more preferably 1 to 10 kPa. The temperature at the bottom of the distillation apparatus is preferably 80 to 195 ° C, more preferably 100 to 185 ° C.

以上のような本発明の製造方法によれば、シアノベンジルアミンの含有量が非常に少ない、高品質のキシリレンジアミンが得られる。また、温和な条件でシアノベンジルアミンを取り除くことができ、触媒量も低減できるとともに装置の建設費も低減することができる。さらに、本発明の製造方法では、水除去工程が不要となる。   According to the production method of the present invention as described above, high-quality xylylenediamine having a very low content of cyanobenzylamine can be obtained. Further, cyanobenzylamine can be removed under mild conditions, the amount of catalyst can be reduced, and the construction cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, in the production method of the present invention, the water removal step is not necessary.

以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、組成分析にはガスクロマトグラフィーを用いた。残存アンモニア量の分析にはキャピラリー電気泳動装置を用いた。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples. Gas chromatography was used for composition analysis. A capillary electrophoresis apparatus was used for analysis of the residual ammonia amount.

<ガスクロマトグラフィー分析条件>
装置:Agilent社製 6890N型
GCカラム:J&D社 DB−1
GC測定サンプル:各サンプリング液をメタノールにて希釈後、内部標準としてジフェニルメタンを添加し、測定した。
<Gas chromatography analysis conditions>
Apparatus: Agilent 6890N type GC column: J & D DB-1
GC measurement sample: After diluting each sampling solution with methanol, diphenylmethane was added as an internal standard and measured.

<残存アンモニア量分析条件>
装置:Agilent社製 キャピラリー電気泳動システム
測定サンプル:サンプルを純水で10倍希釈後に測定(検出限界:約10ppm)
<Residual ammonia content analysis conditions>
Apparatus: Agilent capillary electrophoresis system Measurement sample: measured after dilution of sample with pure water 10 times (detection limit: about 10 ppm)

実施例1
内容量400mlの管状縦型水素化反応器に、市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、イソフタロニトリル、液体アンモニアの混合液(イソフタロニトリル:液体アンモニア=8.5:91.5(重量比))を170g/hの速度で反応管上方から供給し、反応圧力7.0MPaで30NL/h(前記「N」は標準状態を表す。以下、同様)の水素ガスを圧入しながら70℃にて第1の接触水素化処理を連続的に10日間行い、反応生成物(A1)を生成させた。
Example 1
A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was subjected to hydrogen reduction. Thereafter, a mixed solution of isophthalonitrile and liquid ammonia (isophthalonitrile: liquid ammonia = 8.5: 91.5 (weight ratio)) was supplied from above the reaction tube at a rate of 170 g / h, and the reaction pressure was 7.0 MPa. The first catalytic hydrogenation treatment was continuously carried out for 10 days at 70 ° C. while injecting hydrogen gas of 30 NL / h (“N” represents a standard state; hereinafter the same), and the reaction product (A1 ) Was generated.

反応生成物(A1)を気液分離器に経由させた後、液相部を間欠的に受器に抜き出し、受器の気相部よりアンモニアを常温、常圧になるまで落圧・除去し、さらに窒素ガスを流して残存するアンモニアを除去する操作を行い、反応生成物(B1)を間欠的に抜き出した。抜き出した反応生成物(B1)を全て混合した後、ガスクロマトグラフィーで分析した。メタキシリレンジアミンは93.1重量%、3−シアノベンジルアミンは0.6重量%、3−メチルベンジルアミンは0.02重量%であり、イソフタロニトリルは検出されなかった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。なお、別途残存アンモニア量を分析したところ、約500ppmであった。   After passing the reaction product (A1) through the gas-liquid separator, the liquid phase part is intermittently withdrawn to the receiver, and ammonia is dropped and removed from the gas phase part of the receiver to room temperature and normal pressure. Further, an operation for removing remaining ammonia by flowing nitrogen gas was performed, and the reaction product (B1) was intermittently extracted. All the extracted reaction product (B1) was mixed and analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine was 93.1% by weight, 3-cyanobenzylamine was 0.6% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.02% by weight, and isophthalonitrile was not detected. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography. When the amount of residual ammonia was analyzed separately, it was about 500 ppm.

内容量400mlの管状縦型水素化反応器に市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、上記で得られた反応生成物(B1)1800gを75g/hの速度で反応管上部から供給し、反応圧力2.0MPaで3NL/hの水素ガスを圧入しながら80℃にて、第2の接触水素化処理を行った。気液を分離した後に反応生成物(C1)を抜き出し、これをガスクロマトグラフィーにより分析した。メタキシリレンジアミンは濃度93.5重量%、3−メチルベンジルアミンは0.04重量%、3−シアノベンジルアミン濃度は0.001重量%以下であった。   A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was reduced with hydrogen. Thereafter, 1800 g of the reaction product (B1) obtained above was supplied from the upper part of the reaction tube at a rate of 75 g / h, and at 80 ° C. while injecting 3 NL / h of hydrogen gas at a reaction pressure of 2.0 MPa, 2 catalytic hydrogenation treatment was performed. After separating the gas and liquid, the reaction product (C1) was extracted and analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine had a concentration of 93.5% by weight, 3-methylbenzylamine 0.04% by weight, and 3-cyanobenzylamine concentration 0.001% by weight or less.

得られた反応生成物(C1)を、理論段数10段の蒸留塔を用い、6kPaの減圧下で蒸留を行い、純度99.99%に精製したメタキシリレンジアミンを得た。なお、得られたメタキシリレンジアミン中の3−シアノベンジルアミン含量は0.001重量%以下であった。   The obtained reaction product (C1) was distilled under a reduced pressure of 6 kPa using a distillation column having 10 theoretical plates to obtain metaxylylenediamine purified to a purity of 99.99%. In addition, 3-cyano benzylamine content in the obtained metaxylylene diamine was 0.001 weight% or less.

実施例2
内容量400mlの管状縦型水素化反応器に市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、実施例1で得られた反応生成物(B1)1500gを150g/hの速度で反応管上部から供給し、反応圧力2.0MPaで3NL/hの水素ガスを圧入しながら100℃にて、第2の接触水素化処理を行った。気液を分離した後に反応生成物(C2)を抜き出し、これをガスクロマトグラフィーにより分析した。メタキシリレンジアミン濃度は93.4重量%、3−メチルベンジルアミンは0.06重量%、3−シアノベンジルアミン濃度は0.001重量%以下であった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。
Example 2
A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was reduced with hydrogen. Thereafter, 1500 g of the reaction product (B1) obtained in Example 1 was supplied from the upper part of the reaction tube at a rate of 150 g / h, and a hydrogen pressure of 3 NL / h was injected at a reaction pressure of 2.0 MPa at 100 ° C. A second catalytic hydrogenation treatment was performed. After separating the gas and liquid, the reaction product (C2) was extracted and analyzed by gas chromatography. The metaxylylenediamine concentration was 93.4% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.06% by weight, and 3-cyanobenzylamine concentration was 0.001% by weight or less. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography.

得られた反応生成物(C2)を、実施例1と同様にして蒸留し、純度99.99パーセントに精製したメタキシリレンジアミンを得た。なお、得られたメタキシリレンジアミン中の3−シアノベンジルアミン含量は0.001重量%以下であった。   The obtained reaction product (C2) was distilled in the same manner as in Example 1 to obtain metaxylylenediamine purified to a purity of 99.99 percent. In addition, 3-cyano benzylamine content in the obtained metaxylylene diamine was 0.001 weight% or less.

実施例3
内容量400mlの管状縦型水素化反応器に、市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、イソフタロニトリル、メタキシレン、液体アンモニアの混合液(イソフタロニトリル:メタキシレン:液体アンモニア=6:10:84(重量比))を240g/hの速度で反応管上方から供給し、反応圧力7.0MPaで30NL/hの水素ガスを圧入しながら70℃にて第1の接触水素化処理を連続的に7日間行い、反応生成物(A3)を生成させた。
Example 3
A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was subjected to hydrogen reduction. Thereafter, a mixed liquid of isophthalonitrile, metaxylene and liquid ammonia (isophthalonitrile: metaxylene: liquid ammonia = 6: 10: 84 (weight ratio)) is supplied from above the reaction tube at a rate of 240 g / h to react. The first catalytic hydrogenation treatment was continuously carried out at 70 ° C. for 7 days while injecting 30 NL / h of hydrogen gas at a pressure of 7.0 MPa to generate a reaction product (A3).

反応生成物(A3)を気液分離器に経由させた後、液相部を間欠的に受器に抜き出し、受器の気相部よりアンモニアを常温、常圧になるまで落圧・除去し、さらに窒素ガスを流して残存するアンモニアを除去する操作を行い、反応生成物(B3)を間欠的に抜き出した。抜き出した反応生成物(B3)を全て混合した後、ロータリーエバポレーターにてメタキシレンを留去した。留去した後の反応生成物(B3)をガスクロマトグラフィーで分析した。メタキシリレンジアミンは92.8重量%、3−シアノベンジルアミンは0.8重量パーセント、3−メチルベンジルアミンは0.01重量パーセント、メタキシレン0.9重量はパーセントであり、イソフタロニトリルは検出されなかった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。なお、別途残存アンモニア量を分析したが、検出限界以下であった。   After passing the reaction product (A3) through the gas-liquid separator, the liquid phase part is intermittently withdrawn to the receiver, and ammonia is dropped and removed from the gas phase part of the receiver to room temperature and normal pressure. Further, an operation for removing remaining ammonia by flowing nitrogen gas was performed, and the reaction product (B3) was intermittently extracted. After all of the extracted reaction product (B3) was mixed, meta-xylene was distilled off by a rotary evaporator. The reaction product (B3) after being distilled off was analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine is 92.8% by weight, 3-cyanobenzylamine is 0.8% by weight, 3-methylbenzylamine is 0.01% by weight, metaxylene is 0.9% by weight, and isophthalonitrile is Not detected. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography. In addition, although the residual ammonia amount was analyzed separately, it was below the detection limit.

内容量400mlの管状縦型水素化反応器に市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、上記で得られた反応生成物(B3)1500gを150g/hの速度で反応管上部から供給し、反応圧力4.0MPaで3NL/hの水素ガスを圧入しながら100℃にて、第2の接触水素化処理を行った。気液を分離した後に反応生成物(C3)を抜き出し、これをガスクロマトグラフィーにより分析した。メタキシリレンジアミン濃度は92.9重量%、3−メチルベンジルアミン0.09は重量%であり、3−シアノベンジルアミン濃度は0.001重量%以下であった。   A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was reduced with hydrogen. Thereafter, 1500 g of the reaction product (B3) obtained above was supplied from the top of the reaction tube at a rate of 150 g / h, and at 100 ° C., while 3 NL / h of hydrogen gas was being injected at a reaction pressure of 4.0 MPa. 2 catalytic hydrogenation treatment was performed. After separating the gas and liquid, the reaction product (C3) was extracted and analyzed by gas chromatography. The metaxylylenediamine concentration was 92.9 wt%, 3-methylbenzylamine 0.09 was wt%, and the 3-cyanobenzylamine concentration was 0.001 wt% or less.

得られた反応生成物(C3)を、実施例1と同様にして蒸留し、純度99.99%に精製したメタキシリレンジアミンを得た。なお、得られたメタキシリレンジアミン中の3−シアノベンジルアミン含量は0.001重量%以下であった。   The obtained reaction product (C3) was distilled in the same manner as in Example 1 to obtain metaxylylenediamine purified to a purity of 99.99%. In addition, 3-cyano benzylamine content in the obtained metaxylylene diamine was 0.001 weight% or less.

実施例4
内容量400mlの管状縦型水素化反応器に、市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、イソフタロニトリル、液体アンモニアの混合液(イソフタロニトリル:液体アンモニア=1:3(重量比))を57.8g/hの速度で反応管へ供給した。一方、反応管の下部に設置した液溜まりから、反応液の一部を抜き出してギアポンプにより昇圧し、液体マスフロー経由で173.4g/hrで循環して、前述のニューチャージの原料(未使用の上記混合液)と合わせて反応管上部より供給した。反応圧力7.0MPaで30NL/hの水素ガスを圧入しながら70℃にて第1の接触水素化処理を連続的に10日間行い、反応生成物(A4)を生成させた。
Example 4
A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was subjected to hydrogen reduction. Thereafter, a mixed solution of isophthalonitrile and liquid ammonia (isophthalonitrile: liquid ammonia = 1: 3 (weight ratio)) was supplied to the reaction tube at a rate of 57.8 g / h. On the other hand, a part of the reaction liquid is extracted from the liquid reservoir installed at the lower part of the reaction tube, and the pressure is increased by a gear pump, and is circulated at a rate of 173.4 g / hr via a liquid mass flow. The above mixture was supplied from the upper part of the reaction tube. The first catalytic hydrogenation treatment was carried out continuously at 70 ° C. for 10 days while injecting 30 NL / h of hydrogen gas at a reaction pressure of 7.0 MPa to produce a reaction product (A4).

この際の、反応器入口の液体アンモニアの量(57.8g/h×3/4+173.4g/h×3/4=173.4g/h)は、液体アンモニア及びイソフタロニトリルの混合液の量(173.4g/h+57.8g/h×1/4=187.8g/h)に対して、92重量%であった。   At this time, the amount of liquid ammonia at the reactor inlet (57.8 g / h × 3/4 + 173.4 g / h × 3/4 = 173.4 g / h) is the amount of the mixture of liquid ammonia and isophthalonitrile. It was 92 weight% with respect to (173.4g / h + 57.8g / h * 1/4 = 187.8g / h).

反応生成物(A4)を気液分離器に経由させた後、液相部を間欠的に受器に抜き出し、受器の気相部よりアンモニアを常温、常圧になるまで落圧・除去し、さらに窒素ガスを流して残存するアンモニアを除去する操作を行い、反応生成物(B4)を間欠的に抜き出した。   After passing the reaction product (A4) through the gas-liquid separator, the liquid phase part is intermittently withdrawn to the receiver, and ammonia is dropped and removed from the gas phase part of the receiver to room temperature and normal pressure. Further, an operation for removing remaining ammonia by flowing nitrogen gas was performed, and the reaction product (B4) was intermittently extracted.

抜き出した反応生成物(B4)を全て混合後、ガスクロマトグラフィーで分析した。メタキシリレンジアミンは92.8重量%、3−シアノベンジルアミンは0.7重量%、3−メチルベンジルアミンは0.02重量%であり、イソフタロニトリルは検出されなかった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。なお、別途残存アンモニア量を分析したところ、約500ppmであった。   All the extracted reaction product (B4) was mixed and analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine was 92.8% by weight, 3-cyanobenzylamine was 0.7% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.02% by weight, and isophthalonitrile was not detected. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography. When the amount of residual ammonia was analyzed separately, it was about 500 ppm.

反応生成物(B4)に対し、実施例1と同じ条件で第2の接触水素化処理を行い、気液を分離した後に反応生成物(C4)を抜き出した。これをガスクロマトグラフィーにより分析したところ、メタキシリレンジアミン濃度は93.2重量%、3−メチルベンジルアミンは0.04重量%であり、3−シアノベンジルアミン濃度は0.001重量%以下であった。   The reaction product (B4) was subjected to a second catalytic hydrogenation treatment under the same conditions as in Example 1, and after separating the gas and liquid, the reaction product (C4) was extracted. When this was analyzed by gas chromatography, the metaxylylenediamine concentration was 93.2% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.04% by weight, and the 3-cyanobenzylamine concentration was 0.001% by weight or less. there were.

得られた反応生成物(C4)を、実施例1と同様にして蒸留し、純度99.99パーセントの精製したメタキシリレンジアミンを得た。なお、得られたメタキシリレンジアミン中の3−シアノベンジルアミン含量は0.001重量パーセント以下であった。   The obtained reaction product (C4) was distilled in the same manner as in Example 1 to obtain purified metaxylylenediamine having a purity of 99.99 percent. In addition, 3-cyano benzylamine content in the obtained metaxylylene diamine was 0.001 weight% or less.

実施例5
ジャケット付きの内容積5Lのオートクレーブを窒素置換した後、あらかじめ水素気流中200℃で還元した市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を30g、イソフタロニトリル8.5重量パーセントの液体アンモニア溶液1500gを仕込んだ後、室温下で水素ガスにて6.0MPaまで加圧した。その後、撹拌しながらジャケットに温水を流し、液温を80℃まで加温した。加温と共にオートクレーブ内圧が一時上昇するが、その後水素の吸収が始まり、圧力が低下するため、間欠的に水素ガスの供給を行い、液温80℃、内圧を7.0〜8.0MPaに維持し、第1の接触水素化処理を行った。原料のフタロニトリル類の初期仕込み量100重量部に対する触媒の使用量は23.5重量部であった。
Example 5
An autoclave with an inner volume of 5 L with a jacket was purged with nitrogen, and then 30 g of a commercially available nickel catalyst (Ni content 50%) previously reduced at 200 ° C. in a hydrogen stream, 1500 g of an 8.5 wt% liquid ammonia solution of isophthalonitrile. Then, the pressure was increased to 6.0 MPa with hydrogen gas at room temperature. Then, warm water was poured into the jacket while stirring, and the liquid temperature was heated to 80 ° C. Although the autoclave internal pressure rises temporarily with heating, hydrogen absorption begins and the pressure decreases, so hydrogen gas is intermittently supplied to maintain the liquid temperature at 80 ° C. and the internal pressure at 7.0 to 8.0 MPa. Then, the first catalytic hydrogenation treatment was performed. The amount of the catalyst used was 23.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the initial charge amount of the starting phthalonitriles.

オートクレーブ内の圧力低下が認められなくなった後、さらに液温80℃で1時間反応を継続した後、ジャケットに水を流して室温まで液温を下げ、その後ジャケットに水を流しながら、常圧までオートクレーブの気相部より水素ガスおよびアンモニアの一部を除去し、反応生成物(A5)を得た。2時間静置後、インラインフィルターを通しながら、別の内容積5Lオートクレーブに反応生成物(A5)を移送した。移送後、液中に窒素ガスを流しながら、常温下で圧力上昇が無くなるまでアンモニアを除去した。   After the pressure drop in the autoclave is no longer observed, the reaction is continued for 1 hour at a liquid temperature of 80 ° C. Then, water is flowed through the jacket to lower the liquid temperature to room temperature, and then water is flowed through the jacket to normal pressure. Hydrogen gas and a part of ammonia were removed from the gas phase part of the autoclave to obtain a reaction product (A5). After standing for 2 hours, the reaction product (A5) was transferred to another 5 L autoclave while passing through an in-line filter. After the transfer, ammonia was removed while flowing nitrogen gas through the liquid until no increase in pressure occurred at room temperature.

その後オートクレーブ内の液を抜き出し、反応生成物(B5)130gを得た。反応生成物(B5)をガスクロマトグラフィーで分析した。メタキシリレンジアミンは91.2重量パーセント、3−シアノベンジルアミンは0.5重量%、3−メチルベンジルアミンは0.05重量%であり、イソフタロニトリルは検出されなかった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。なお、別途残存アンモニア量を分析したところ、約300ppmであった。   Thereafter, the liquid in the autoclave was extracted to obtain 130 g of a reaction product (B5). The reaction product (B5) was analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine was 91.2% by weight, 3-cyanobenzylamine was 0.5% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.05% by weight, and isophthalonitrile was not detected. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography. When the amount of residual ammonia was analyzed separately, it was about 300 ppm.

内容量30mlの管状縦型水素化反応器に市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を15g充填し、この触媒を水素還元した。その後、上記で得られた反応生成物(B5)100gを7.5g/hの速度で反応管上部から供給し、反応圧力2.0MPaで3NL/hの水素ガスを圧入しながら80℃にて、第2の接触水素化処理を行った。気液を分離した後に液体を抜き出し、80gの反応生成物(C5)を得た。これをガスクロマトグラフィーにより分析した。メタキシリレンジアミン濃度は91.3重量%、3−メチルベンジルアミンは0.07重量%、3−シアノベンジルアミン濃度は0.001重量%以下であった。   A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 30 ml was charged with 15 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was subjected to hydrogen reduction. Thereafter, 100 g of the reaction product (B5) obtained above was supplied from the upper part of the reaction tube at a rate of 7.5 g / h, and a hydrogen pressure of 3 NL / h was injected at a reaction pressure of 2.0 MPa at 80 ° C. A second catalytic hydrogenation treatment was performed. After separating the gas and liquid, the liquid was extracted to obtain 80 g of a reaction product (C5). This was analyzed by gas chromatography. The metaxylylenediamine concentration was 91.3 wt%, 3-methylbenzylamine was 0.07 wt%, and the 3-cyanobenzylamine concentration was 0.001 wt% or less.

得られた反応生成物(C5)を、実施例1と同様にして蒸留し、純度99.99%に精製したメタキシリレンジアミンを得た。なお、得られたメタキシリレンジアミン中の3−シアノベンジルアミン含量は0.001重量%以下であった。   The obtained reaction product (C5) was distilled in the same manner as in Example 1 to obtain metaxylylenediamine purified to a purity of 99.99%. In addition, 3-cyano benzylamine content in the obtained metaxylylene diamine was 0.001 weight% or less.

比較例1
内容量400mlの管状縦型水素化反応器に、市販の担持ニッケル触媒(Ni含量50%)を150g充填し、この触媒を水素還元した。その後、イソフタロニトリル、液体アンモニアの混合液(イソフタロニトリル:液体アンモニア=1:3(重量比))を57.8g/hの速度で反応管上方から供給し、反応圧力7.0MPaで30NL/hの水素ガスを圧入しながら70℃にて接触水素化処理を連続的に10日間行い、反応生成物(a1)を生成させた。
Comparative Example 1
A tubular vertical hydrogenation reactor having an internal volume of 400 ml was charged with 150 g of a commercially available supported nickel catalyst (Ni content 50%), and this catalyst was subjected to hydrogen reduction. Thereafter, a mixed solution of isophthalonitrile and liquid ammonia (isophthalonitrile: liquid ammonia = 1: 3 (weight ratio)) was supplied from above the reaction tube at a rate of 57.8 g / h, and 30 NL at a reaction pressure of 7.0 MPa. A catalytic hydrogenation treatment was carried out continuously at 70 ° C. for 10 days while injecting hydrogen gas at a rate of / h to produce a reaction product (a1).

反応生成物(a1)を気液分離器に経由させた後、液相部を間欠的に受器に抜き出し、受器の気相部よりアンモニアを常温、常圧になるまで落圧・除去し、さらに窒素ガスを流して残存するアンモニアを除去する操作を行い、反応生成物(b1)を間欠的に抜き出した。   After passing the reaction product (a1) through the gas-liquid separator, the liquid phase part is intermittently withdrawn to the receiver, and ammonia is dropped and removed from the gas phase part of the receiver to room temperature and normal pressure. Further, an operation for removing remaining ammonia by flowing nitrogen gas was performed, and the reaction product (b1) was intermittently extracted.

抜き出した反応生成物(b1)を全て混合後、ガスクロマトグラフィーで分析した。メタキシリレンジアミンは85.3重量%、3−シアノベンジルアミンは0.03重量%、3−メチルベンジルアミンは0.7重量%であり、イソフタロニトリルは検出されなかった。残りの成分は、メタキシリレンジアミンのオリゴマー類やガスクロマトグラフィーで検出されない高沸点の重合物であった。なお、別途残存アンモニア量を分析したところ、約500ppm残存していた。   All the extracted reaction product (b1) was mixed and analyzed by gas chromatography. Metaxylylenediamine was 85.3% by weight, 3-cyanobenzylamine was 0.03% by weight, 3-methylbenzylamine was 0.7% by weight, and isophthalonitrile was not detected. The remaining components were metaxylylenediamine oligomers and high boiling point polymers not detected by gas chromatography. In addition, when the amount of residual ammonia was analyzed separately, about 500 ppm remained.

このように、第1の接触水素化処理の際に、液体アンモニアを含む溶媒の量が少なすぎる場合には、シアノベンジルアミンの量が少ないものの、副反応により重合物が多量に生成し、キシリレンジアミンの収率が大きく低下した。   As described above, when the amount of the solvent containing liquid ammonia is too small during the first catalytic hydrogenation treatment, a large amount of polymer is generated by side reaction, although the amount of cyanobenzylamine is small. The yield of range amine was greatly reduced.

Claims (5)

下記の順次工程:
(1)フタロニトリル類と、液体アンモニアまたは液体アンモニアおよび有機溶媒とからなり、前記液体アンモニアまたは前記液体アンモニアおよび有機溶媒の含有量が80重量%以上である混合液に第1の接触水素化処理を施し、前記フタロニトリル類を水素化して、反応生成物(A)を得る工程、
(2)反応生成物(A)中の液体アンモニアを除去して反応生成物(B)を得る工程、
(3)反応生成物(B)に第2の接触水素化処理を施し、シアノベンジルアミンを水素化して、反応生成物(C)を得る工程、および
(4)反応生成物(C)を蒸留してキシリレンジアミンを精製する工程
を含むキシリレンジアミンの製造方法。
The following sequential steps:
(1) The first catalytic hydrogenation treatment is performed on phthalonitriles and liquid ammonia or a liquid ammonia and an organic solvent, and the liquid ammonia or a liquid mixture containing the liquid ammonia and the organic solvent is 80% by weight or more. And hydrogenating the phthalonitriles to obtain a reaction product (A),
(2) removing liquid ammonia in the reaction product (A) to obtain a reaction product (B);
(3) subjecting the reaction product (B) to a second catalytic hydrogenation to hydrogenate cyanobenzylamine to obtain a reaction product (C); and (4) distilling the reaction product (C). And then purifying the xylylenediamine, a method for producing xylylenediamine.
反応生成物(C)中のキシリレンジアミンに対するシアノベンジルアミンの重量比が0.00005以下である請求項1に記載のキシリレンジアミンの製造方法。   The method for producing xylylenediamine according to claim 1, wherein the weight ratio of cyanobenzylamine to xylylenediamine in the reaction product (C) is 0.00005 or less. 反応生成物(B)中のキシリレンジアミンに対するシアノベンジルアミンの重量比が0.01以下である請求項1に記載のキシリレンジアミンの製造方法。   The method for producing xylylenediamine according to claim 1, wherein the weight ratio of cyanobenzylamine to xylylenediamine in the reaction product (B) is 0.01 or less. 前記混合液中の前記液体アンモニアまたは前記液体アンモニアおよび有機溶媒の含有量が90重量%以上である請求項1に記載のキシリレンジアミンの製造方法。   2. The method for producing xylylenediamine according to claim 1, wherein the content of the liquid ammonia or the liquid ammonia and the organic solvent in the mixed solution is 90% by weight or more. 前記第2の接触水素化処理を、ニッケルおよび/またはコバルトを担体に担持した触媒の存在下で行う請求項1に記載のキシリレンジアミンの製造方法。   The method for producing xylylenediamine according to claim 1, wherein the second catalytic hydrogenation treatment is performed in the presence of a catalyst in which nickel and / or cobalt is supported on a support.
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