JPH0735356B2 - 非環状のエチレンアミン類の製造法 - Google Patents

非環状のエチレンアミン類の製造法

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JPH0735356B2
JPH0735356B2 JP60078391A JP7839185A JPH0735356B2 JP H0735356 B2 JPH0735356 B2 JP H0735356B2 JP 60078391 A JP60078391 A JP 60078391A JP 7839185 A JP7839185 A JP 7839185A JP H0735356 B2 JPH0735356 B2 JP H0735356B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアンモニアとモノエタノールアミンとの反応に
より、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等の非環状のエチレンアミン類を製
造する方法に関するものである。
[従来の技術] エチレンアミン類の製造法としては、工業的には1,2−
ジクロルエタンとアンモニアとの反応により、また水素
添加触媒の存在下、モノエタノールアミンとアンモニア
との反応により製造する方法が知られている(小野
勲、化学経済、1979年6月号、20頁〜27頁)。
しかしながら、上記従来法には以下のような問題があ
る。
すなわち、前者の方法ではエチレンジアミンのモル数の
2倍に相当する多量の塩化ナトリウムが副生するのみな
らず、塩化ビニルモノマーも副生するため廃棄物処理に
多くの処理費を必要とする。更に、塩化物による製造装
置の腐食が著しいと言った欠点もある。一方、後者の方
法では工業的用途の少ない環状のアミンが20%程度も副
生し、用途の広い非環状のエチレンアミン類を製造する
のには問題があった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、アンモニアとモノエタモールアミンとを原料
とした上記エチレンアミン類の製造法における問題点、
すなわち環状アミンの副生が多いという欠点を解消する
ことを主たる目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明者等は、上述の実情を考慮し、アンモニアとモノ
エタノールアミンとの反応を鋭意検討したところ、特定
の触媒及び選択された反応条件下で極めて高い選択率で
非環状のエチレンアミン類が生成することを見出し本発
明に到達した。
すなわち、本発明は、下記式 XaPbHcOd (但し、Xはチタン金属元素、Pはリン、Hは水素、O
は酸素であり、a、b、c及びdはそれぞれ各元素の原
子数を示し、原子数a、b及びcの比がa:b:c=1:3〜4:
5〜8であり、dはX、リン及び水素の原子価を満足す
るに足る酸素の原子数である。) で示される触媒の存在下、アンモニアとモノエタノール
アミンとをアンモニア/モノエタノールアミンのモル比
が6以上で反応させることを特徴とする非環状のエチレ
ンアミン類の製造法である。
本発明の方法で使用する式XaPbHcOdで示される触媒とし
ては、具体的には例えばチタンのリン酸二水素塩、リン
酸一水素塩、リン酸塩、チタンのピロリン酸二水素塩、
ピロリン酸塩、チタンの酸化物または水酸化物と、三リ
ン酸、ポリリン酸もしくは亜リン酸との反応生成物など
が挙げられる。これらは単独でも2種以上の混合物とし
ても使用することができるが、原子数の比P/TiをP/Ti=
3〜4、としておくことが必要である。もちろん、2種
以上の混合物とした場合には、P/Tiの比の合計が3〜4
の範囲にあることが必要である。
式XaPbHcOd中の水素は、原子数の比H/Xを0〜8として
おくことが必要である。触媒製造条件(特にXとリン酸
とのモル比、乾燥条件あるいは焼成条件)等によっても
異なるが、好ましくはH/Xを5〜8となるように触媒を
製造すると好都合である。
このような触媒の製造方法としては、具体的には例え
ば、チタンの酸化物または水酸化物を、リン酸、ピロリ
ン酸、三リン酸、ポリリン酸、亜リン酸などと反応させ
ることにより、製造することができる。また、四塩化チ
タン、オキシ硫酸チタン等のチタンの水に可溶性の塩を
水に溶解したものと、リン酸もしくはリン酸アンモニウ
ム等のリン酸塩の水溶液とを混合することによって、チ
タンのリン酸塩を生成させ、生成したリン酸塩の沈殿を
分離することにより製造することもできる。
このようにして触媒を得ることができるが、沈殿生成の
際、水溶液を酸性領域に保持することにより、チタンで
あればTiO(HPO4)として得ることができる。好ましく
は、このようにして得られるTiO(HPO4)に、リン酸また
はリン酸二水素アンモニウム等のリン酸塩を添加して、
P/Ti=3〜4なる組成とすることにより、活性および選
択性の双方に優れる触媒とすることができる。
このようにして得られる触媒は、非環状のエチレンアミ
ン類の製造する際の反応液に不溶であるため、成形して
固定床として、あるいは流通式として使用してもよい
し、また粉末のままバッチ式に用いてもよい。これら触
媒は、通常100〜800℃、好ましくは120〜600℃で熱処理
し、その強度を上げておくとよい。熱処理温度が高い
程、触媒中のリン酸分が縮合して、水素の含有率の低い
触媒が得られる。
触媒の添加量は、バッチ式あるいは流通式などの製造方
式によっても多少は異なるが、原料のモノエタノールア
ミン1モルに対してリン換算で0.01〜1モル程度を用い
るとよい。0.01モルより少ない量では十分な触媒活性が
得られない。一方、1モルを越える量を添加することも
できるが、触媒活性の点からは、1モル以下で十分であ
る。
本発明の方法ではアンモニア/モノエタノールアミンの
モル比を6以上として、アンモニアとモノエタノールア
ミンとを反応させる。アンモニア/モノエタノールアミ
ンのモル比が6未満では、ピペラジン、アミノエチルピ
ペラジン等の環状物質が多量に生成し、本発明の目的に
適合しない。一方、このモル比が大きくなる程、環状物
質の生成を抑制することができるが、反応器の容積効率
が悪くなるので、好ましくはモル比10〜50の範囲でアン
モニアとモノエタノールアミンとを反応させるとよい。
尚、上記モル比を大きくする程、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミンの生成量
が減少し、エチレンジアミンを選択率よく生成すること
ができる。
上記アンモニアとモノエタノールアミンとの反応温度
は、好ましくは200〜400℃、更に好ましくは250〜350℃
である。200℃未満では反応速度が遅く、400℃を越える
温度では生成したポリアミン類の熱分解が大きくなっ
て、何れにしても好ましくない。反応時間は使用する触
媒の量や反応温度によっても異なるが、通常30分〜8時
間程度で十分である。
本発明におけるアンモニアとモノエタノールアミンとの
反応は、液相で行なうことが好ましい。仕込んだアンモ
ニアの殆ど全てをエタノールアミンに溶解させるために
は、通常150kg/cm2以上の圧力を必要とするが、本発明
においても150kg/cm2以上の圧力でアンモニアとモノエ
タノールアミンとの反応を行なうのが好都合である。反
応圧力150kg/cm2未満の低圧では、液中のアンモニアの
濃度が低下して非環状のアミンへの選択率が低くなり、
一方、本発明を気相で行なうと、ピペラジン、アミノエ
チルピペラジン等の環状物質の生成量が多くなり、何れ
にしても好ましくない。
本発明の方法はバッチ式、流通式の何れにても行なうこ
とができる。触媒の分離という点からは、固定床触媒で
流通式で行なうことが望ましい。この場合、反応物の空
間速度は約0.1〜10、好ましくは約0.2〜2g総反応物/ml
触媒容積/Hrである。触媒は珪藻土やシリカ等のような
物質上に担持させることもできる。
反応液からの生成物の分離は、例えば蒸留により行なう
ことができる。その際、分離した未反応のアンモニアお
よびモノエタノールアミンは反応器に戻し、再使用する
ことができる。
[作用] 本発明の方法により、アンモニアとモノエタノールアミ
ンとから、高収率でエチレンジアミン、ジエチレントリ
アミン、トリエチレンテトラミン等の非環状のアミンを
製造することが可能になり、その工業的価値は極めて大
きなものである。
[実施例] 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
〔比較例1〕 触媒の製造(以下、本例の触媒をA触媒と称する。): リン酸二水素アンモニウム17.84gを水400mlに溶解した
後、50℃に加熱した。この中へ、オキシ硫酸チタン・2
水和物15.20gを10%硫酸76.09gに溶解してなる溶液を9
1.29g滴下した。滴下終了後、該滴下を終了したリン酸
二水素アンモニウムの水溶液につき、50℃、2時間の条
件で沈殿を熟成させた後、濾過し、濾別された沈殿を十
分に水洗して乾燥器中で120℃、5時間の条件で乾燥し
たところ、12.4gのオキシリン酸一水素チタン粉末(Ti1P
1H1O5)が得られた。この粉末12.4gを水100ml中に懸濁さ
せ、その中へ20%リン酸液38.0gを滴下した。その後、
リン酸液を滴下した懸濁液中の水分を蒸発させた後、12
0℃で5時間乾燥させることによって、Ti1P2H4O9なる触
媒(A触媒)を得た。
非環状のエチレンアミン類の製造: 300mlの磁気撹拌式オートクレーブにモノエタノールア
ミン15.44g(0.2527モル)及びA触媒3.26g(触媒の添
加量:触媒中のリン/モノエタノールアミンのモル比0.
1)を仕込んだ。オートクレーブ中の空気を窒素で置換
した後、液体アンモニアを64.56g(3.791モル、すなわ
ちアンモニア/モノエタノールアミンのモル比15)仕込
んで昇温し、280℃に達してからそのまま3時間保持し
た。オートクレーブ内の圧力は371kg/cm2-Gであった。
その後、室温まで冷却し、圧力を抜いてから反応液をオ
ートクレーブから取出し、触媒を濾過した後、反応液を
ガスクロで分析したところ、下記の結果を得た。
モノエタノールアミンの転化率 40% エチレンジアミンへの選択率 64% ジエチレントリアミンへの選択率 22% トリエチレンテトラミンへの選択率 9% 尚、触媒除去後の反応液につき、該液中のチタン及びリ
ンの分析を行なったところ、チタン及びリンともに検出
されなかった。また、エチレンジアミン、ジエチレント
リアミン及びトリエチレンテトラミンの選択率は、転化
したモノエタノールアミンを基準とした値である。
〔比較例2〕 触媒の種類をB触媒に変えた(触媒の添加量は比較例1
と同様に、触媒中のリン/モノエタノールアミンのモル
比0.1とした)以外は比較例1と全く同様にして反応を
行ない、得られた反応液について触媒除去後にガスクロ
による分析を行なった。結果を表−1に示す。
〔実施例1〜2〕 300mlの磁気撹拌式オートクレーブに所定量のモノエタ
ノールアミン及びCもしくはD触媒Ti1P3H5O12,Ti1P4H8
O16、触媒の添加量:触媒中のリン/モノエタノールア
ミンのモル比0.1)を仕込んだ。オートクレーブ中の空
気を窒素で置換した後、液体アンモニアを64.56g仕込ん
で昇温し(アンモニア/モノエタノールアミンのモル比
を15とした)、280℃に達してからそのまま3時間保持
した。その後、室温まで冷却し、圧力を抜いてから反応
液をオートクレーブから取出し、触媒を濾過した後、反
応液をガスクロで分析した。結果を表−1に示す。
上記実施例1〜2および比較例1〜2に示した如く、エ
チレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレン
テトラミン等の線状アミンを選択率よく生成させるため
には、アンモニアとモノエタノールアミンとを高モル
比、すなわちアンモニア/モノエタノールアミンのモル
比6以上で反応させることが必要である。これより低い
モル比では、線状アミンの選択率が著しく低下する。
[発明の効果] 以上に説明した如く、チタン元素のリン酸塩を用い、ア
ンモニア/モノエタノールアミンをモル比6以上で反応
させる本発明の方法によって、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等の線状ア
ミンを選択率よく生成することができようになった。ち
なみに、アンモニア/モノエタノールアミンのモル比を
15として反応させた実施例1〜2では、線状アミンの合
計の選択率が94〜95%にも達していた。しかも、エチレ
ンジアミンよりも今後の需要の伸びが大いに期待される
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の線
状のポリアミン類を比較的多く生成させることができる
(従来のモノエタノールアミン法では、ジエチレントリ
アミンの生成量は約8%程度にすぎない)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記式 XaPbHcOd (但し、Xはチタン、Pはリン、Hは水素、Oは酸素で
    あり、a、b、c及びdは、それぞれ各元素の原子数を
    示し、原子数a、b及びcの比が、a:b:c=1:3〜4:5〜
    8であり、dはチタン、リン及び水素の原子価を満足す
    るに足る酸素の原子数である。) で示される触媒の存在下、アンモニアとエタノールアミ
    ンとを、アンモニア/モノエタノールアミンのモル比が
    6以上で反応させることを特徴とする非環状のエチレン
    アミン類の製造法。
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